钻井工程技术(1)

b
2、发展趋势

2.1 复杂结构井的产业技术


2.2 钻井信息、软件、网络技术
2.3 全自动化(从地面到井下)闭环钻井(含固井、完井等) 的理论、方法研究 2.4 全自动钻机及配套装备的研制与应用 2.5 现代平衡压力钻井完井技术

2.6 超深井钻井技术
2.7 扰管(连续管)自动化钻井、完井技术 b 2.8 小井眼钻井技术
发的重要组成部分，是整个石油工业
油气集输 石油炼制
的基础之基础。
钻井完井工程在勘探工作中的地位
判明油气构造是否含油气；确 定含油面积，油气藏储量，地 层压力地层岩石物性参数等， 为油气开发提供可靠的依据
勘探阶段：
钻井
探井
生产井
稳产、高产
补充地层能量恢复地 层压力 使整个区块的开发 方案更加合理
开发阶段：
和输出地区。世界上最大的油田是沙特阿拉伯的加沃尔油田，
可采石油储量达104亿吨。

中国已在25个省和自治区中找到了400多个油气田或油气 藏。自1978年以来我国石油年产量突破一亿吨大关从而成为 世界十大产油国。
石油工业的四个环节
石油勘探 油田开发
石油天然气勘探开发是油气集输和炼 制的基础，而钻井与完井是勘探和开
钻井工程技术
任课教师：李建铭 单位：石油工程教研室
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第一章
概述
绪
论(Introduction)
第一节 钻井完井工程在石油工业中的作用
第二节 钻井与完井工程的主要内容
第三节 钻井与完井工程技术的发展史及趋势
小结
概述—全球能源消费格局
石油40％，天然气22.9％，煤炭27.4％，核
和井身结构设计的主要内容、原理、方法、设计步骤
及相关计算方法。
了解：
异常压力形成的环境条件，了解生产套管确定套管的下入层次、下入深 度、水泥浆返深、水泥环厚度、 生产套管尺寸及钻头尺寸。 主要原则： 1．能有效地保护储集层； 2．避免产生井漏、井塌、卡钻等 井下复杂情况和事故。为安全、 优质、高速和经济钻井创造条 件； 3．当实际地层压力超过预测值发 生溢流时，在一定范围内，具 有处理溢流的能力。 井壁
“好”、“快”、“省” b
5、油气井压力控制(Well Control)
油气井压力控制理论是压力控 制钻井(平衡压力钻井、近平衡 压力钻井、欠平衡压力钻井)和 油气井溢流、井喷控制的重要 理论论据和应用范围。

Pd Pa
具体内容:
(1) 稳态井内波动压力预测模型 及计算方法。 (2)溢流及井喷过程井筒压力变 化规律及控制方法。 (3) 欠平衡钻井中的多相流体的 b 力学参数设计、控制及欠平衡 钻井涉及的主要技术问题。
四、形成了良好的管理制度

钻井队普遍建立以岗位责任制为主要内容的八项制度即岗
位责任制、交接班制、巡回检查制、设备维护保养制、质 量检查制、岗位练兵制、安全生产制、班组经济核算制。

机关和后勤单位干部都制订岗位工作制度。 会战期间加强“三基”（基层建设、基础工作、基本功）
工作，培养“三老四严”作风（三老是做老实人、说老实
1、地层压力与预测(Formation Pore Pressure & Prediction)

地层压力分为：地层孔隙压力、地层破裂压力、井 眼坍塌压力。

地层压力理论和评价技术对天然气及石油勘探开发 有着重要意义。钻井工程设计、施工中，地层孔隙 压力、地层破裂压力、井眼坍塌压力是合理钻井液
密度设计；井身结构设计；平衡压力钻井；欠平衡
石 油 天 然 气
能7.1％，水电2.5％，石油和天然气的比例 占到世界能源消费的62.9％，份额接近2／3。
煤 核 能 水 电
概述——世界石油资源的分布

世界石油资源主要分布在中东、拉丁美洲、北美洲、西欧、 非洲、东南亚和中国。现在，产油的国家和地区已有150多 个，发现的油气田已有四万多个。中东的沙特阿拉伯、伊朗、 科威特、伊拉克和阿拉伯联合酋长国是世界最大的石油产地
台年进尺增长快。
1.3科学钻井时期(1978年到现在,提高时期)
二、重大钻井技术达国际水平 （1）喷射钻井技术（“五五”国家重点攻关项目） （2）平衡压力钻井与井控技术（“六五”国家重点攻关项目） （3）定向井、从式井钻井技术（1986年～1990年的“七五”国 家重点攻关项目） （4）油气层保护技术（1986-1990年“七五”国家重点攻关项 目） （5）水平井钻井技术(1991年～1995年“八五”国家重点攻关 项目) （6）深井、超深井钻井技术 （7）滩海地区钻井、稠油油藏钻井、老油田钻调整井等钻井技 术也取得显著进步b （8）钻井基础理论如钻井流体力学、钻井岩石工程力学、钻井 岩石破碎力学、钻井管柱力学、钻井化学、钻井控制工程学
1.3科学钻井时期(1978年到现在,提高时期)
三、钻井装备水平有了很大提高
（1）钻机不断更新改造。
（2）引进国外钻井设备、工具、仪表。
1.4 我国与世界钻井技术的差距与对策
应采用的技术和对策


（1）发展旋转导向钻井技术
（2）发展超深井钻井技术 （3）采用大位移钻井技术 （4）老油田应选择重钻井技术

新中国钻井完井发展情况
1.2 石油钻井发展时期（1958年-1977年）
钻井队达570个，钻机达到942台，1977年钻井总进尺
352.3万米，台年进尺7 206m，钻井取得较大进展。具体表 现为以下几个方面
b
1.2 石油钻井发展时期（1958年-1977年）
一、提高了钻井速度

大庆会战将我国浅井(1 000m左右井)钻井水平大大提高了， 1971年大庆油田1205钻井队创造年进尺12.7万米的最高记录。 一个队一个月可钻5口～6口井。 2 000m左右的井，胜利油田台年进尺达到18 000m，接近国际 水平。1973年胜利油田3252钻井队钻2 000m左右的井，创年 进尺15.1万米最高记录。 3 000m左右的井，玉门、大港油田均钻了一批井，一个月钻 一口井。 这个时期钻超过4 000m的深井31口，其中大港的新港57井(5 127m)、胜利东风2井(5 006m)、江汉王2井(5 163m)、四川女 b 基井(6 011.6m)均超过5 000m，但钻速很慢。
话、做老实事。四严是严格的要求、严密的组织、严明的 b 纪律、严肃的态度）。
1.3科学钻井时期(1978年到现在,提高时期)
一、完成的钻井工作量大，技术经济指标高
每年钻井总进尺由1977年（石油部）的322万米，提高
到1997年（中国石油天然气总公司）的1 749万米，每年
交井口数由1977年的1 693口增加到1997年的10 908口，
4、钻进工艺(Drilling Technology)
钻进工艺就是在分析和处理钻井数据和资料的
基础上，全面、准确地认识钻井过程的客观规律，
立足于现有装备条件,采用各种数学、物理方法确
定合理的钻井参数及钻井措施，使钻进过程的整
体经济效果达到最优的工艺技术。钻进包括钻进
速度、安全钻井和井身质量几个方面的内容。


科学化钻井阶段（1948~1968）:喷射钻井技术、新型钻 头（镶齿、滑动、密封轴承钻头）；低固相、无固相不 分散体系钻井液；地层压力检测技术；井控和固控技术； 提出了平衡钻井的理论及方法。
自动化钻井时期（1968~现在）：自动化钻机和井口自动 化工具；钻井参数自动测量，计算机在钻井中的广泛应 用，最优化钻井和全局钻井初具规模
三、钻井装备有改善

1966年大庆油田将5Д钻机改成电驱动钻机； 1971年我国自制成5 000m钻机，3 200m钻机换上了600马 力钻井泵，大庆油田将贝乌40钻机改成电驱动钻机；

1972年大港油田研制成功液压防喷器和万能防喷器； 1974年研制成功闪光对焊钻具设备和摩擦焊机等。
1.2 石油钻井发展时期（1958年-1977年）

具体内容:
(1)储层损害的室内评价技术。 (2)钻井过程中的储层保护技术。 (3)完井过程中的储层保护技术。
(4)前期工程环境管理。
(5)钻井完井施工中的环境保护。
第三节 钻井与完井工程技术的发展
世界钻井技术发展的四个阶段

概念时期（1900~1920）：开始把钻井和洗井两个过程结 合起来，开始实用牙轮钻头和用水泥封固套管； 发展时期（1920~1948）:牙轮钻头有了改进，固井工艺 和钻井液技术有了发展，出现了大功率的钻机；

8、完井(Well Completion)

定义:顾名思义指的是油气井的完成，在井底建立
油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通
方式。

具体内容:
油层
(1)完井方法。 (2)完井方法选择。
b
(3)完井井口装置及完井管柱。 (4)完井投产措施。
9、储层保护与环境保护(Reservoir Protection and Environmental Protection)
钻井
注水井 调整井
只有多钻井、快钻井、取全取准各项资料，才能获得勘探开发的高速度 和高水平。因此国际上把石油产量和钻井深度作为衡量一个国家石油工 业水平的主要指标。人们常把钻井喻为石油工业发展的火车头。
第二节
钻井与完井工程的主要内容
1、地层压力与预测 2、井身结构设计 3、钻井液 4、钻进工艺 5、油气井压力控制 6、定向钻井 7、固井 8、完井 9、储层保护与环境保护
Pd+Ph=Pp Pa+Ph=Pp
Pp
6、定向钻井(Directional Drilling)

定义:
定向钻井是使井眼沿预先 设计的井眼轴线(井眼轨迹) 钻达预定目标的钻井过程。 具体内容: (1)定向井井眼轨迹设计。 (2)井眼轨迹测量与计算。 (3)井眼轨迹控制(即井斜、 方位控制)。 (4)井眼轨迹控制技术的应 用(即：丛式井钻井、水平 井、大位移井、侧钻与分 b 支井钻井、地质导向钻井--随钻地质、工程测量技 术)