西安石油大学石油工程概论钻井与完井

1521年，四川嘉州(今乐山)钻盐井时偶得石油，是为我国第一口油井；
1840年，在四川钻成世界上最深的井（1200m），火井；
清初,四川有盐井5637口，清末有8456口，分布于40个洲县。
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欧洲是在19世纪初开始用顿钻打井 美国第一口油井（机械顿钻）完成于1859年，井深21.7m。
➢ 1901~1920年，萌牙时期；发展了旋转转井方法，循环钻井液清洗井底；
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二、钻进工具……基本构成之二
钻进工具（又称钻柱）主要包括钻头、方钻杆、钻杆、钻铤、井下动力钻具等。 一般情况下方钻杆在最上面，方钻杆下接钻杆，钻杆下接钻铤或井下动力工具，最下端接钻头。 以下对主要的井下钻井工具及作用进行了介绍。
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（1） 转盘旋转钻井
又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井演变而来的。 地面钻具转动带动井下钻头转动，钻头转动时就可破 碎岩石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带 到地面。 连续钻进，速度快，冲击+切削； 地面驱动地下钻头转动，浪费功率。
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（2）井下动力钻具钻井
这是旋转钻井的又一种方法，这种方 法钻井就是在钻柱下边接上井下动力钻 具，其他的和转盘钻井一样。
钻头转动不是靠转盘而是靠井下动力 钻具带动。因此大部分钻具不转动，节 省了大量功率，磨损小、使用寿命长。
井下动力钻具包括涡轮钻具和螺杆钻 具
该方法主要用于钻定向井、丛式井和 水平井。
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钻井方法总结
井口是敞开的，无控制装置；
常 顿钻钻井(冲击钻井) 用
钻井是间断的，进展慢； 适用于浅层低压油气井。
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旋转 钻机
六个组成系统 动力系统 提升系统 旋转系统
循环系统 井控系统
监测系统
由发动机和一套动力传动装置来驱动钻井设备。目前柴油发动机 (1490～4470千瓦)是国内主要的动力来源。
用来起下井内钻具和下套管的设备。包括井架、天车、游车、大 钩、吊环等组成
用来旋转钻柱、向井底传递动力、破碎岩石的一套设备。包括转 盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆及其传动装置。旋转系统还有 接、卸钻柱和钻具的功能。
系统基本构成（4类） 一、钻机 二、钻进工具 三、钻井液 四、钻井作业人员
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旋转钻井系统的基本构成
一、钻机
钻机是全套钻井设备的总称。 目前全球使用最为广泛的是转盘旋转钻机。 钻机由柴油机、传动轴、泥浆泵、绞车、井架、 天车、游动滑车、大钩、水龙头和转盘等组成。 整个转盘旋转钻机成套钻井设备通常由六个系统 组成。
钻
井
方 法
转盘旋转钻井
井口是封闭的，有控制系统；
连续性，进展快；
旋转钻井
用于硬软地层和各种压力系统；
井下动力钻具旋转钻
井
用于定向井、水平井的钻井；
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三、石油井的分类（2种）
按用途一般分为两种：探井和生产井
探井：探明储油构造，取得地质资料，认识和评价含油气情况，落实油层位置和油气田 面积、储量等等； 生产井：按照油气田开发方案有效地开采地下石油与天然气资源。 按井筒在地下的形状（即井眼的轨迹）又可分为二种：直井、定向井。其中定向井又可再分为 斜井和水平井。
➢ 1920~1948年，发展时期；牙轮钻头、固井工艺、钻井液应用
近 代
➢ 1948~1968年，科学化钻井时期；研究钻井中的内在规律；
钻
➢ 1968~至今，自动化钻井时期。
井
➢ 1907年，在陕西省延长油矿利用金属制钻机钻成中国大陆第一口油井(延一井)；
井深81米；日产油400～500斤。
➢ 1939年，在甘肃玉门用德国造钻机钻成一口井；
它不适应快速钻井的要求，特别钻深井或超深井它更不 能满足生产的需要，因此代替它的是旋转钻井。
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2. ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转钻井
旋转钻井是利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石，是当前最通用的钻井方法。 1901年美国首先使用，中国于30年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等 复杂情况。 按动力传递方式不同，分为转盘旋转钻井和井下动力钻井两种。
➢ 1907年～1948年，共利用新方法钻井169口，总进尺67020米，井深都小于1500 米。
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二、钻井方法
在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，并且随着生产的发展，钻井设备也在进 步和完善。
常用钻井方法
顿钻钻井(冲击钻井) 旋转钻井
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1.顿钻钻井
顿钻钻井也叫冲击钻井。 通过地面将钢丝绳拉起，将钻头提离井底，再向 下冲击，岩石随之破碎，再不时向井内注水，将岩 屑和泥土混成泥浆，再下入捞砂筒捞出岩屑。 钻进不连续，速度慢；冲击方式，费时费事费力
钻进时能循环泥浆，冲刷井底，将破碎的岩石带到地面上的 一套设备。包括泥浆池、泥浆槽等。
对可能发生的复杂情况进行控制和处理，以恢复正常钻井。有防 喷器组、储能器机组和防喷器组遥控面板、测试管汇、压井管汇 4部分。
a.由综合录井对井下情况进行监测；b.由各种仪表对钻进参数进 行记录和测量；c..对钻井液中的天然气和硫化氢进行监测。
古代 钻井
大井眼阶段
约在公元前3世纪到公元11世纪，井眼由人下入井内挖掘而成。
公元前3～1世纪（战国时期），李冰在四川钻凿盐井； 公元147～189年，在邛崃(qiónglái)钻出一口天然气井,称为火井
小井眼阶段
始于公元1041年～1053年前后，井眼以顿钻方式由人力向下 钻凿成井。井口直径如碗口大小(约3～5寸)，即“卓筒井”， 井深达千余尺，公元1253年用牛做动力代替人力。
Chapter 4 钻井与完井 （3课时）
第一节 钻井方法 第二节 旋转钻井系统的基本构成 第三节 旋转钻井工艺过程
第四节 完井 第五节 特殊钻井技术 第六节 海洋石油钻井
本章就钻井和完井工程中的主要概念、设备、方法及过程进行介绍。
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§4.1 钻井方法
一、我国钻井技术发展简况 中国最早利用钻井技术进行油气及资源勘探与开发。
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四、钻井世界纪录
最大井深：12226m（俄罗斯） 最大单只钻头进尺：2134m(PDC钻头8 ½英寸/ 21.59cm） 最高温度、压力：温度200℃，压力110MPa 最长的连续取心：128m 最大水平位移：11278m(垂深1637m)
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§4.2 旋转钻井系统的基本构成