钻井工程
钻井工程
第一节 钻井工程一、钻井过程 二、钻井设备 三、钻井现场 四、泥浆 五、井深计算 六、井下压力测试及中途测试 七、岩心描述钻井分直井和定向井。
定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于 60°的定向井。
大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井 斜角在 60°～86°范围内的定向井。
丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中 可含一口直井。
多底井： 一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的， 自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。
动画 3-1一、钻井过程1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。
修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达 39～40 吨或更多。
平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。
井场面积因钻机而异，大型钻机约需 120×90m2，中型钻 机可为 100×60m2。
打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。
小些的基础用预制件，大的基础则 在现场用混凝土浇灌。
安装：立井架，安装钻井设备。
2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于 1900 年。
钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。
钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩 石中。
钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。
加到钻头上的压力叫钻压， 是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。
钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
随着井的 加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。
过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以 必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。
钻井工程师的岗位职责
钻井工程师的岗位职责钻井工程师岗位职责一1、钻井工程师是钻井队技术负责人，工作上对平台经理负责。
2、钻井工程师负责督促、落实、严格执行钻井监督的指令，和监督保持密切联系，有问题及时和监督进行协商。
3、钻井工程师负责常规技术措施的制定，保证正常作业施工时设备和井下安全。
4、钻井工程师负责在项目经理的领导下，妥善处理和甲方及第三方的关系。
5、钻井工程师负责井控工作和井控设备的管理。
6、钻井工程师负责钻井参数仪的维护管理。
7、钻井工程师负责测斜工具的维护管理。
8、钻井工程师负责钻具、管具和各种井下工具的管理。
9、钻井工程师负责计算机的使用与维护。
10、钻井工程师负责资料的收集整理、报表填写和资料处理。
钻井队工程师岗位职责二1、负责贯彻执行技术政策、措施及上级技术指令，搞好井队技术管理。
2、根据钻井设计书，详细制定施工方案和具体的技术措施。
3、负责设备安装质量的检查，确保安装质量。
4、负责搞好“四大管理”(泥浆、钻具、钻头、设备)管好用好指重表和测斜仪。
做好下井各种钻具、套管、工具的检查、丈量和记录工作。
打捞工具和特殊工具要绘制草图，注明尺寸。
5、负责组织各项重大工程和特殊作业的施工准备与检查，处理井下复杂情况及井下事故。
6、审查工程报表，填写井史，收集整理各项工程技术资料报表，做好月技术经济指标分析和完井总结，按时上报。
7、掌握钻井动态，负责每日向上级生产部门汇报当日生产技术工作情况。
钻井工程师岗位职责三1、负责钻井队技术、工程资料、新技术及新工艺的推广与应用、技术培训、钻井工程质量工作。
2、负责钻井队技术管理，保证甲方和工程技术部门各项技术指令和安全技术措施的贯彻落实，并负责钻井技术交底工作。
3、根据甲方下达的地质、工程设计书，负责制定施工计划和技术措施。
4、负责钻具、钻头的管理，钻井参数仪、自动记录仪、测斜仪的使用、检查及维护，参与设备安装质量的检查、校正和验收工作。
5、负责组织各项重大工程和特殊作业的施工、准备与检查，处理井下复杂情况和井下事故，制定技术措施和要求，并负责各种特殊工具的草图绘制和相关技术标准的实施。
钻井与完井工程完整课件超值
01
随着人工智能和机器学习的发展，自动化钻井技术将进一步提
高钻井效率和安全性，降低人工操作风险。
智能完井技术
02
利用传感器、远程监控等技术实现智能完井，实时监测油藏动
态，提高采收率。
新型钻井液与完井液
03
研发更高效、环保的钻井液与完井液，降低对环境的污染，提
高钻井作业的可持续性。
环保要求对行业的影响
作用
用于保护油气层、防止地层坍塌、携 带岩屑、降低摩擦阻力等，同时对油 气层的渗透性和产能有重要影响。
完井工艺流程
钻孔准备
钻孔设计、钻孔定位、钻孔开钻等。
钻孔施工
钻进、取芯、测井等。
完井作业
下套管、注水泥浆、射孔、排液等。
后期处理
试压、检测、维护等。
完井过程中的问题与处理
问题
包括井壁坍塌、地层出砂、油气层污染等。
03
完井工程概述
完井工程定义与特点
完井工程定义
完井工程是石油工业中钻井工程的最后一个阶段，涉及到完 成井筒的钻探和完成油气井的装备，为油气开采和生产做好 准备。
完井工程特点
完井工程具有系统性和复杂性，涉及多个专业领域，包括钻 井、地质、油藏、采油、机械、电子等。同时，完井工程需 要适应各种复杂的地质和工程条件，确保油气井的长期稳定 生产和安全。
钻井与完井工程 完整课件
目录
• 钻井工程概述 • 钻井工艺与技术 • 完井工程概述 • 完井工艺与技术 • 钻井与完井工程案例分析 • 钻井与完井工程未来发展展望
01
钻井工程概述
钻井工程定义与特点
总结词
钻井工程是石油天然气勘探开发中的重要环节，具有高风险、高投入、高技术 含量的特点。
钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策
钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策钻井工程作为石油勘探开发的关键环节，是石油行业中一个非常重要的技术工作。
随着石油勘探开发的不断深入和技术的不断进步，钻井工程技术也在不断发展。
钻井工程技术中仍然存在着许多问题，这些问题可能会影响到钻井效率的提高。
我们需要认真对待这些问题，寻求对策，提高钻井效率，促进石油勘探开发的进一步发展。
一、现阶段钻井工程技术中存在的问题1. 钻井设备老化：部分油田在使用多年的钻井设备可能出现老化，导致设备性能下降，影响钻井效率。
2. 钻井工艺落后：一些油田的钻井工艺仍然处于落后状态，使用传统的钻井方法，效率低下。
3. 井眼稳定难题：在钻井过程中，井眼的稳定是一个重要问题。
如果井眼不稳定，可能导致井口垮塌或者井眼塌陷，严重影响钻井效率。
4. 地层导致的难钻层段：部分地层的岩石组织复杂，含有坚硬的岩屑或者含有井壁稳定难题的地层，难度大、效率低。
5. 钻井液技术不足：钻井液是钻井工程中的重要辅助物质，但是目前的钻井液技术仍然不足，不能满足高效率钻井的需要。
6. 钻井过程中的事故频发：钻井作业中可能会发生各种安全事故，严重影响工程进度和效率。
以上问题是钻井工程技术中普遍存在的问题，如果不解决这些问题，将严重影响钻井效率的提高。
二、提高钻井效率的对策1. 更新钻井设备：对于老化严重的钻井设备，需要及时更新，采用更先进、更高效的钻井设备。
新一代的钻井设备具有更高的钻井效率和更稳定的性能，可以显著提高钻井效率。
2. 推广先进的钻井工艺：引进国际先进的钻井工艺和技术，尤其是自动化、智能化技术的应用，例如钻井过程监测系统、钻井数据实时分析系统等，可以提高钻井效率、减少工艺风险。
4. 发展新型钻进技术：针对难钻层段，在研发新型的钻进技术，采用更适合的钻头、更高效的钻井液等，以提高钻井效率。
6. 提高安全防范意识：加强员工的安全培训和教育，提高员工的安全防范意识，做好安全管理工作，减少钻井事故的发生，确保钻井工程的顺利进行。
钻井工程服务方案
钻井工程服务方案1. 背景介绍钻井工程是石油勘探开发过程中不可或缺的环节。
钻井工程的目标是通过钻井作业，将钻井设备下入井口，钻取井眼并完成井筒壁的修复和固井作业，最终达到获取地下油气资源的目的。
2. 服务范围我们提供钻井工程全方位的服务，包括但不限于以下几个方面：2.1 设计和规划我们的专业团队将根据客户需求和项目背景，为客户提供钻井工程设计和规划服务。
通过综合分析地质资料、数据资料和工程参数等信息，我们将制定详细的设计方案和施工计划，以确保钻井过程的顺利进行。
2.2 提供钻井设备我们拥有一支强大的供应链团队，可以提供各类钻井设备的供应。
无论是钻井平台、钻井管柱还是其他相关设备，我们都可以根据客户需求进行采购和供应，并确保设备的质量和性能符合标准。
2.3 施工管理和监督我们在整个钻井工程过程中提供全方位的施工管理和监督服务。
我们的专业施工团队会严格执行设计方案和施工计划，并对施工过程进行全程监控。
同时，我们还会及时调整施工计划，以应对可能出现的挑战和问题。
2.4 安全管理在钻井工程中，安全是第一位的。
我们将严格遵守国家和行业的安全标准，并制定详细的安全管理计划。
我们将对施工现场进行安全巡检，确保施工过程中的安全隐患得到及时发现和解决。
2.5 质量控制我们注重钻井工程的质量控制，致力于提供高质量的服务和产品。
我们将对钻井设备进行严格的质量检测，确保设备的性能和可靠性。
同时，我们还会对施工过程进行质量监控，以确保施工达到预期的效果。
3. 服务优势3.1 经验丰富的团队我们拥有一支经验丰富的钻井工程团队，他们具有丰富的行业经验和专业知识。
他们可以为客户提供全方位的钻井解决方案，并根据客户需求进行定制化服务。
3.2 先进的技术和设备我们不断引进先进的钻井技术和设备，以提高钻井效率和质量。
我们的设备具有高度的自动化和智能化程度，可以减少人工操作的可能性，并提高钻井作业的安全性和稳定性。
3.3 灵活的合作方式我们可以根据客户需求提供不同的合作方式。
钻井工程专业名词解释
钻井工程专业名词解释一、名词解释：1、钻井进尺工作时间：与进尺有关的钻井作业时间，包括存进尺、接单根、扩划眼、换钻头、循环钻井液、起下钻、定向测量及定向作业等。
2、钻井工程质量：主要是指井身质量、取芯质量和固井质量。
3、碰压：固井过程替水泥浆时胶塞到达阻流位置时压力突然升高的过程。
4、联顶接：从钻台面要将生产套管送到地面规定高度的连接套管。
5、鱼头：钻井作业中一般将井内由于处理事故过程余留的钻具、套管以及其他工具叫井内落鱼，最上部顶端位置叫鱼头。
6、狗腿：将钻进过程中井斜变化较大的地方称为“狗腿".7、迟到时间：钻头破碎地层后，岩屑随钻井液由井底上返至振动筛所需要的时间称作迟到时间。
8、钻井液柱压力：由钻井液柱的重力所引起的压力。
9、岩石可钻性：岩石可钻性是岩石抗破碎的能力。
可以理解为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
10、钻井液失水：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或空隙中渗漏，称为钻井液的滤失。
11、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当流体压力达到一点数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
12、井喷：是地层中的流体喷出地面或流入其他地层的现象。
13、溢流：地层流体进入井筒内，使返出的钻井液量大于泵入量，停泵后井口自动外溢的现象。
14、井控：是指对油、气井地层压力的控制。
15、压力梯度：单位深的压力增量。
16、压井：向失去2压力平衡的井筒内，泵入高密度钻井液，以恢复和重建压力平衡的作业。
17、平衡压力钻井：是指井底压力等于或大于地层压力情况下的钻井。
18、关井：发生溢流和井涌后，关闭封井器和节流关汇，阻止地层流体继续侵入井筒的过程。
19、循环周：钻井液从井口泵入至井底再从井底返到地面的时间。
20、静液压力：由静止液柱的重力引起的压力。
21、地层压力：地下岩石孔隙内流体的压力。
22、抽吸压力：上提钻柱时，由于钻井液粘滞作用产生的使井底压力减小的瞬间附加压力。
钻井工程课程设计
钻井工程课程设计的内容通常需要包括以下几个方面：
钻井工程概论：介绍钻井工程的基本概念、定义、发展历程、钻井工程在石油工业中的地位、钻井工程与石油勘探、生产工程的关系等。
钻井设备：包括钻井平台、钻机、钻具、钻头、钻井液、井口装置、钻井测量仪器等钻井设备的种类、用途、原理、结构、特点、操作方法等内容。
钻井工艺：介绍钻井工艺的流程、包括井位测量、井眼钻进、套管下入、固井、完井等工艺，以及相关的操作方法、注意事项、应急措施等内容。
钻井液体系：介绍钻井液的种类、组成、性质、作用及其在钻井工程中的应用。
钻井事故及其预防：介绍常见的钻井事故，如井喷、钻杆卡失、井壁塌陷、管柱扭曲等，以及相应的预防和处理措施。
钻井安全管理：介绍钻井安全管理的基本要求、原则、管理制度、应急预案等内容。
钻井技术的发展趋势：介绍目前钻井技术的新进展、新趋势、新技术、新设备等，以及对未来钻井技术的发展方向进行预测。
以上是一些常见的钻井工程课程设计的内容，具体的设计方案需要根据所学专业的要求、教学大纲和实际情况进行适当的调整和补充。
钻井工程理论与技术
在地热发电项目中，钻井工程是实现 地热能转化为电能的关键环节，通过 钻井将地热流体引入发电机组。
地下水资源开发
地下水勘探
钻井工程可以用于地下水资源的勘探，通过钻井揭示地下水层的分布、水位和水 质等特征。
供水井
钻井工程可以钻凿供水井，为城市或农业提供稳定的水源，满足生活和生产的需 要。
其他领域应用
绿色环保发展
随着环保要求的提高，未来钻井工程 将更加注重绿色环保发展，研发更加 环保的钻井技术和装备，减少对环境 的破坏和污染。
THANKS
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经济与社会发展
钻井工程技术的不断进步和应用，对 于推动经济和社会发展具有重要意义 。
02
钻井工程理论
岩石力学基础
岩石力学性质
研究岩石的应力-应变关系、强度准则和破坏模式 等，为钻井过程中岩石的破碎和稳定性分析提供 理论基础。
岩石可钻性
评估岩石的钻凿难度，为钻头和钻井参数的选择 提供依据，以实现高效钻进。
钻井液处理剂
钻井液处理剂是用于改善和控制钻井液性能的化学药剂。例如，增粘剂可以增加钻井液的 粘度，降滤失剂可以降低滤失量等。
固井与完井技术
固井
固井是指向井内注入水泥浆，以加固井壁、封隔油气水层和保证油气顺利开采 的工艺过程。固井质量对油气田的开发效果具有重要影响。
完井
完井是指在油气田开发过程中，完成油气层的勘探和开发任务后，对油气层进 行封闭处理的过程。完井方式的选择需要考虑油气层的特性和开发要求。
钻井工程技术发展趋势
智能化钻井
利用人工智能、大数据等先进技术， 实现钻井过程的自动化、智能化，提 高钻井效率和安全性。
深海和极地钻井技术
针对深海和极地等复杂地区，发展适 用于该地区的特殊钻井技术和装备， 以满足油气资源开发的需求。
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四、钻井地质基础知识
• 钻井地质基础知识
（一）岩石的机械性质 1、岩石的机械性质 ⑴岩石的强度：岩石的强度是指抵抗外力破坏的能力。 ⑵硬度：岩石的硬度是指岩石抗压入的极限强 ⑶岩石的塑性：在外力作用下，岩石破碎前呈现永久变形 的性质叫岩石的塑性。 ⑷岩石的研磨性：钻头破碎岩石的同时，其本身也受到岩 石磨损，这种岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性。 ⑸岩石的可钻性：是指在一定条件下，钻进岩石的难易程 度。也可理解为钻进过程中岩石抗破碎强度的大小。
二、钻头
在旋转钻井中，钻头是破岩的主要工具。使用的钻头分
为牙轮钻头、金刚石钻头、 PDC钻头及刮刀钻头。
（一）牙轮钻头 组成： 三牙轮钻头的结构可分为五个部分，即钻头体、巴掌、牙轮、 轴承和水眼。密封喷射式钻头还有储油补偿系统。 破岩方式：压碎、冲击、剪切 牙轮钻头分为铣齿和镶齿。铣齿适用于软及中硬地层；镶齿适用于 中硬、硬和深井。 （二）金刚石钻头 金刚石钻头按其使用地层可分为：普通金刚石钻头、聚晶金刚石复 合片钻头（简称PDC钻头）两大类，其中聚晶金刚石复合片钻头适 用于软至中硬地层，而普通金刚石钻头适用于及坚硬和研磨性高的 地层。 破岩方式：普通金刚石钻头分为表镶和孕镶。表镶以微切削、压碎 等综合作用破岩；孕镶以研磨方式破岩。PDC钻头以剪切方式破岩。 （二）刮刀钻头 组成：上钻头、体下钻头体、刀翼、喷嘴四部分组成。 破岩方式：切削、剪切和挤压方式破岩。 适用于松软至软的泥岩、泥质沙岩、页岩。
三、钻具
• • • • •
钻柱的组成 1、方钻杆 2、钻杆 3、钻铤 4、配合接头
(一)钻杆 钻杆是组成钻柱的基本部分,其主要作用传递扭矩，输送钻井 液，连接增长钻柱，加深井眼。
（二）钻铤 钻铤是用高级合金钢制成的，用它自身的重量给钻头加压。 由于钻铤粗，刚性大，在钻压作用下不易产生弯曲，有利 于防止井斜和钻具折断。 （三）方钻杆 方钻杆位于钻杆柱最上端，上接水龙头，它承受全部入井 钻具的重力。主要作用是传递扭矩。 （四）接头 1、钻杆接头类型 分为内平接头、贯眼接头、正规接头三类。 2、接头类型表示方法 我国现场用三位数字来表示钻杆接头扣型。第一位数表示 钻杆本体的公称尺寸的整数部分。第二位数用1、2、3分 别表示内平、贯眼、正规扣。第三位用1、0分别表示公母 扣。
⑴洗井不良，井眼净化效果差； ⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故； ⑶岩屑过细影响录井。
(二）钻井液粘度、切力与钻井的关系 1、粘度、切力过大有以下害处。 ⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢； ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况； ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故； ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
2、粘度和切力过低也不利于钻井，如：
（三）、钻机的循环系统 为了随时用钻井液清除井底岩屑以保证连续钻进，钻机配备有循环系统。主要包括钻井泵、 地面管汇、钻井液池和钻井液槽、钻井液净化设备、调配钻井液设备等。在井下动力钻井 中，循环系统还担任传递动力的任务。 (四)传动系统 包括减速箱、变速箱、液压变矩器、三角皮带、链条。 (五)控制系统 包括牙嵌、齿式、气动离合器，司钻控制台、控制阀件等。 (六)制动系统 即刹车系统、包括刹把、刹车带、主刹车、辅助刹车等。 （七）井控系统 由井口液压防喷器、节流与压井管汇、液压控制系统 （八）钻井仪表 包括大钩指重表、转盘扭矩表、转盘转速表、泵压表泥浆出口流量表、大钳扭矩表、井深 钻速表以及记录仪等。
2、岩石性质对钻井的影响
其影响主要表现在：影响钻进速度与钻头进尺：使钻进过程中出现 井漏、井喷、卡钻等复杂情况：钻井液受到污染，性能变坏，井径 不规则，进而影响到测井、固井等。
⑴粘土岩层。泥岩和页岩一般较软，钻速快，但容易产生钻头泥包。 这种地层极易吸收钻井液中的自由水而膨胀，导致井径缩小。随着 浸泡时间的延长，井壁会产生垮塌现象，井径扩大。 ⑵砂岩层。砂岩一般来说是较好的渗透层，在井壁上易形成较厚的 滤饼，易引起泥饼粘附卡钻。另外滤饼对测井也有影响，所以必须 使用优质钻井液。 ⑶砾岩层。在砾岩层中钻进易发生跳钻、蹩钻和井壁垮塌。 ⑷在当地层软硬交错时，易发生井斜，地层倾角较大者也易发生井 斜。 ⑸当岩层中含有可溶性盐类，即钻到石膏层、盐岩层时，要注意 对钻 • • • • • • •
论
一、钻井设备 二、钻头 三、钻具 四、钻井地质基础 五、钻井液 六、定向井 七、井下复杂情况及事故处理 八、完井技术
一、钻井设备
（一）、钻机的提升系统 为了起下钻具、下套管以及控制钻压、送钻等，钻机装有一套起升设备，主要由绞车、辅 助刹车、游动系统（包括天车、游动滑车、大钩及钢丝绳）、井架等组成。 （二）、钻机的旋转系统 旋转系统包括转盘和水龙头两大部分。他们的主要作用是在钻具不断钻进及不断循环钻井 液的条件下，保证钻具的旋转。
(一）钻井液密度与钻井的关系 密度过大有以下害处： 1、损害油气层； 2、降低钻井速度； 3、过大压差造成压差卡钻； 4、易憋漏地层； 5、易引起过高的粘切； 6、多消耗钻井液材料及动力； 7、抗污染能力下降。 密度过低则容易发生井喷、井塌（尤其是负压钻 井）、缩径（对塑性地层，如较纯的粘土、盐岩 层等）及携屑能力下降等。
五、钻井液
– 钻井液在钻井中的作用。 1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证钻头不断地破碎 地层，使钻进不中断。 2、平衡地层中的流体（油、气、水）压力，防止井喷、井漏等 井下复杂情况，保护油气层。 3、平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持井壁稳定，防止 地层坍塌。 4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底，帮助钻头破碎井底岩 石，提高钻井速度。 5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻。另 外承受钻杆和套管的部分重力。 6、润滑并冷却钻头，钻具。 7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等对钻井液的化学污染， 防止硫化氢污染和损害。 8、利用钻井液，准确获得井下资料。