钻井完井
3.钻井与完井分析
旋 转 钻 机
旋转系统 循环系统 井控系统
监测系统
钻头与尺寸
4¾ in(12.06cm) 5 7/8 in(14.92cm) 6½ in(16.51cm) 7 7/8 in(20.00cm) 8½ in(21.59cm) 9 ½ in(24.13cm) 10 5/8in(26.98cm) 12¼ in(31.11cm) 14¾ in(37.46cm) 17½ in(44.45cm) 20 in(50.80cm) 26 in(66.04cm)
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 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。
48 10
2. 旋转钻井
48 16
48
17
钻机六个组成系统
动力系统 提升系统
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、钻杆、 钻头等。旋转系统还有接、卸钻柱和钻具的功能。 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。
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。
钻井工程完井总结汇报
4.33
1.15
2
40
60
32
12
14
HJT537GK 215.9
15
HJ517G
215.9
江钻 江钻
33*3 33*3
营城组 营城组
3009.63
3166.00
156.3 7
120.58
1.30
1
200
3166
3209.00 43.00 34.17
1.26
1
200
85
36
15
80
36
15
16
HJT537GK 215.9
0.98
2
200
80
36
16
17
HJT537GK 215.9
18
HJT537GK 215.9
19
HJT537GK 215.9
19a HJT537GK 215.9
江钻 江钻 江钻 江钻
33*3 33*3 33*3 33*3
营城组 营城组 营城组 营城组
3315
3446.00
131
130
1.01
1
200
登娄库组
600.00 1021.00 1920.00
1021.00 1920.00 2021.00
14*6 33*3 33*3 33*3
登娄库组 2021.00 2116.00 登娄库组 2116.00 2231.00 登娄库组 2231.00 2344.00 登娄库组 2344.00 2465.00
江钻
33*3
营城组
3209
3241.42 32.42 27.33
1.19
1
200
4.钻井与完井
48
10
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)
48
11
§4.2 旋转钻井系统的基本构成
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。
48
7
（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，无控制装臵；
常 用 钻 井 方 法
顿钻钻井(冲击钻井)
钻井是间断的，进展慢； 适用于浅层低压油气井。
48
15
聚晶金刚石 复合片钻头
钻头尺寸
4¾ in(12.06cm) 5 7/8 in(14.92cm) 6½ in(16.51cm) 7 7/8 in(20.00cm) 8½ in(21.59cm) 9 ½ in(24.13cm) 10 5/8in(26.98cm) 12¼ in(31.11cm) 14¾ in(37.46cm) 17½ in(44.45cm) 20 in(50.80cm) 26 in(66.04cm)
石油开发中的钻井与完井技术
石油开发中的钻井与完井技术石油是现代工业的重要能源之一，其产量和供给对于国家经济发展起着至关重要的作用。
在石油开发的过程中，钻井与完井技术是非常关键的环节。
本文将介绍钻井与完井技术在石油开发中的作用，以及一些常见的技术和工具。
一、钻井技术钻井是通过使用钻头和钻杆将钻井液注入到地下岩石中，将岩石钻孔并创建井眼的过程。
钻井技术在石油开发中扮演着至关重要的角色。
首先，钻井技术是用于确定石油储量和质量的重要手段。
通过钻井取得地下钻井样品，可以进行岩心分析和地质勘探，从而确定石油的地质特征和储量。
其次，钻井技术是开展后续工作的基础。
完成钻井之后，可以进行测井、固井、完井等工作，实现石油的有效开采。
在钻井过程中，需要使用一系列的钻井工具和设备。
其中，钻头是最重要的工具之一，它由一系列刀齿或切削结构组成，可以钻入地下岩石。
此外，还需要钻杆、钻井液、钻井曲线记录仪等工具和设备来支持钻井操作。
钻井液在钻井过程中有多种功能，包括冷却钻头、稳定井壁、携带岩屑等。
二、完井技术完井技术是在钻井完结之后进行的工艺，它包括测井、固井和井下作业等。
完井技术的目的是保证井筒的安全和石油的有效开采。
测井是利用一系列的测井仪器测量地下岩石的物理性质和石油的产量来评估井眼的情况。
测井可以帮助石油工程师了解储层的特征和石油的可采性，为后续的生产作业提供重要依据。
固井是通过将水泥浆注入到井筒中，填补井眼空隙并固定套管的过程。
固井可以保护井壁、防止漏失以及隔离各地层。
同时，固井还可以提供井筒稳定和增强井身强度的效果。
井下作业是井筒中进行的一系列作业，包括修井、压裂、抽油和增注水等。
井下作业的目的是增强石油产量、改善流体的流动性，以及延长油井的使用寿命。
三、常见技术与工具1.方向钻井技术：方向钻井技术允许地下井眼不仅能够垂直而且能够以一定角度定向，这对于开采较难储层或进行油气藏勘探非常有用。
方向钻井技术可以追随地质目标和达到更高的产量。
2.水平井技术：水平井技术是在地下岩石中钻探水平部分的过程。
钻井技术完井和交井操作规程
钻井技术完井和交井操作规程1.1 完井和交井应具备的条件1.1.1 井眼质量1.1.1.1 井内无影响产层或进一步作业（如测井、试井仪器下出油管鞋）的落物，套管无变形及破裂，油管与环形空间不堵塞。
油管不卡、不断、不漏。
油管下入深度合格，管内畅通，下部带有标准油管鞋，能保证测井、试井仪器顺利通过。
井身质量合格。
1.1.1.2 已获工业性油、气井，必须将井内积液喷尽。
尚未试油的井，套管鞋内应用清水循环二周以上，出口应不见沉淀物。
1.1.2 固井质量1.1.2.1 各层套管外水泥浆返高符合设计要求，双级固井第一级水泥浆返至双级箍，尾管外水泥浆返至喇叭口，各层套管固井质量合格。
1.1.2.2 油气井的油层套管试压应根据采油（气）树工作压力、预计关井最高压力、套管柱最低抗内压强度的80%三者中的最低值进行清水试压，稳压30min，压力降低不大于0.5MPa为合格。
1.1.3 完井井口装置1.1.3.1 完井井口装置试压应使用试压塞，按采油（气）树额定工作压力清水试压，不渗不漏，稳定时间不少于30min，允许压降不大于0.5MPa为合格。
1.1.3.2 套管头和采油（气）树零部件完整、齐全、清洁、平正、闸门开关灵活。
在允许的最高压力下不渗漏。
套管头上法兰顶面距地面不超过0.5m。
1.1.3.3 未装采油（气）树的井口应在油层套管上端加装井口帽（或盲板）或井口保护装置，并在外层套管接箍上焊上明显的井号标志。
1.1.3.4 完井套管内外不得有油、气、水外泄，应在两层套管的环行空间安装泄压阀和压力表，并用合适的管线引出井口以外20m的安全位置。
1.1.3.5 提供采油（气）树使用说明书、生产许可证、产品合格证、气密封试验报告及采油（气）树厂家出厂原配套配件。
1.1.4 完井管柱1.1.4.1 油管柱符合设计要求，油管通径规能顺利通过，油管内畅通。
1.1.4.2 射孔完成的井，油管鞋应位于射孔层位顶部。
裸眼完成的井，油管鞋应位于套管鞋内10m。
完井工作内容
完井工作内容
完井工作是指钻井作业完毕后对井眼进行封堵和完善的工作，主要包括以下内容：
1. 封堵井眼：根据实际情况选择适当的封堵材料（如水泥、浆液等），通过泵浆或压力送入井眼中，封堵井底和井壁，确保井眼的稳定和安全。
2. 完善井口：进行防喷装置的安装，以防止井口可能出现的油气喷溅事故或井喷事故。
此外，还需要安装井口设备（如井口阀门、管线等），以便后续的生产操作和监测。
3. 进行井口美化：对井口周边环境进行修整和美化，包括清理井口周围的杂物和垃圾，修剪植被，修整场地等，以提升工作环境的整洁度和美观度。
4. 提供井标和井口标识：根据规定，在井口附近设置井标，标明井号、井主、采油单位等相关信息。
同时，在井口上方设置井口标识牌，以方便识别和管理。
5. 完成相关记录和报告：对完井工作过程中的操作记录进行整理和保存，编写完井报告，描述井眼封堵情况、井口装备情况等，供后续的监测和评估使用。
6. 进行安全检查和验收：在完井工作完成后，进行安全检查和验收，确保工作符合相关安全规范和标准，井眼封堵合格，并具备投入生产的条件。
完井工作的目的是为了确保井眼的稳定和安全，为后续的生产操作创造条件。
同时，通过对井口区域的美化和标识，提高工作环境的整洁度和操作的便捷性。
钻井完井操作规程
钻井完井操作规程钻井完井操作规程是为了确保钻井完井过程中的安全和高效进行，一、准备工作：1. 根据钻井设计方案，准备好所需的设备、材料和工具。
2. 查看钻井现场，确保井口、井点和井底的环境符合安全要求。
3. 进行必要的安全培训和交底，确保所有参与操作的人员了解操作规程和安全注意事项。
二、钻井操作：1. 检查钻井设备的运行状况，包括钻机、钻具、钻头和钻井液等。
2. 开始钻井前，应在井口安装必要的安全装置，如井口安全套、密封装置等。
3. 按照钻井设计方案，进行钻井作业，确保钻进过程中的安全和顺利进行。
4. 定期检查钻井液的性质和浓度，根据需要进行补充和调整。
5. 钻井过程中，及时发现并解决可能出现的问题，如钻头堵塞、地层异常等。
6. 当达到设计井深时，及时停止钻井作业，并进行井筒测试和测井工作。
三、井筒测试和测井：1. 完井前，进行井筒测试，以确保井筒完好无损和井底条件满足要求。
2. 井筒测试包括井底压力测试、井筒封隔测试和油水套压测试等。
3. 井筒测试过程中，注意观察井底压力和其他参数的变化，确保测试结果的准确性。
4. 完成井筒测试后，进行测井工作，包括测井记录和测井解释。
5. 根据测井结果，判断井底情况和油藏储量，为完井提供依据。
四、完井操作：1. 根据测井结果和钻井设计方案，制定完井方案。
2. 进行井壁固井工作，包括设置套管、注水泥和套管封隔器等。
3. 进行油层固井工作，包括停泵、注压和控制固井液密度等。
4. 完成固井后，进行完井测试，包括压裂测试、射孔测试和产能测试等。
5. 根据完井测试结果，调整完井方案，以达到最佳产能。
五、完井装备回收和清理：1. 完井装备回收和清理时，应按照安全程序进行，确保操作人员的安全。
2. 拆除并回收使用过的钻具和固井设备。
3. 清理井口和井场，将废弃物和污染物进行分类处理。
4. 撤离井场时，进行必要的检查和清点，确保没有遗留物和其他安全隐患。
六、总结和报告：1. 钻井完井操作结束后，进行总结和评估，包括安全、效果和经济方面。
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整个勘探开发流程:地质勘察—物探—钻井—录井—测井—固井—完井—射孔—采油—修井—增采—运输—加工等。
油气钻完井学术问题的分类：①力学问题：流体力学、管柱力学、岩石力学②化学问题③工程地质问题④关键技术问题：井眼轨迹控制技术、井眼失稳与控制技术、高效破岩与洗井技术、储层保护技术、综合设计方法、钻井成本问题、钻井污染问题
~各项技术的问题：深井超深井，水平井，大位移井，连续管，小井眼，欠平衡
软件的定义：软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序，数据及其相关文档的完整集合
岩石力学的研究内容及目的：①研究岩石在载荷作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问题②研究岩石在各种应力状态下的力学性质和机械性质目的：选择合适的钻头类型
破岩方式按岩石破碎机理分类：①热力破坏②熔融和汽化③化学溶解④机械破碎
特殊注水泥方式：特殊方法的使用基于井下特殊情况：①低破裂梯度存在而水泥要求高返时用双级法②大尺寸套管注水泥用内管法③有低压漏层的大裂隙条件用外管法④
极易漏失井用反循环法⑤特殊井为提高充填质量的浅井用延迟法
传统的套管设计存在的主要问题
一是对套管受力形态的认识，认为套管所受的外挤力只是由静水柱压力或泥浆柱压力产生的，没有考虑在开发过程中地层对套管的作用力；
二是外挤力对套管作用方式的认识，认为套管所受的外挤力沿套管径向均匀分布，没有考虑在开发过程中套管可能受到的非均匀载荷、集中对向载荷以及剪切载荷；
三是对套管强度的认识，认为作用于套管的载荷是均匀的，套管的强度就是API套管强度，而实际上载荷不是均匀的，在多向应力的作用下套管抗挤强度已不是原有强度
井架组成：主体、天车台、天车架、二层台、立管平台、工作梯分类：塔形井架、前开口井架、A型井架、桅形井架基本参数：最大钩载、高度、二层台容量。
深井快速钻井技术一般从哪三个方面考虑：
一、装备方面：选择大功率，高性能，自动化程度高的钻机，选用先进钻头，采用其他先进设备和井下工具二、工艺方面：实施实时监控，优化钻井参数，用优质钻井液进行平衡钻井，实现科学化钻井作业三、执行方面：加强管理，尽量减少钻井事故影响深井钻速的主要原因：①地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速②大直径井眼机械钻速低③深井段致密硬塑性泥页岩，泥质砂岩和砂质泥岩等难钻地层机械钻速低④小直径井眼机械钻速慢
螺杆钻具的工作原理：钻井液流过马达，在马达的进出口形成压力差，推动转子旋转，将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头，即将液体的压力能转化为机械能。
涡轮钻具的工作原理：当钻井液流经涡轮定子时，因流向改变而产生的反作用力矩可推动转子旋转，从而带动主轴旋转，并把转矩传递给钻头。
涡轮钻具和螺杆钻具的区别：①结构差异②工作原理不同③工作特性的区别④转速差异⑤压降差异⑥耐温性能差异⑦直径影响的差异⑧横振差异⑨长度差异
等壁厚定子的优点：①可以避免常规定子橡胶滞后热的积聚效应，降低因之导致的橡胶破坏风险②散热性好，可有效减缓橡胶的热老化，可以适应更高的井底温度③热膨胀、溶胀均匀，有效保证马达线型，提高密封性④橡胶层薄，单级密封压力高
钻杆横向振动发生的机理：①屈曲引起底部钻具组合的横向振动：
直井，中性点以下钻柱的轴向力足以使钻柱产生静力失稳，钻头旋转阻力矩使平面屈曲转化为空间螺旋屈曲，钻柱的运动不稳定，出现公转-涡动。
②钻头与地层相互作用引起BHA横向振动③其他因素引起的横向振动
单牙轮钻头的破岩原理：单牙轮的牙轮绕轮轴转动产生冲击和压入作用，同时牙轮表面各个部位相对于井底产生不相同的滑移运动，形成网状切削轨迹的井底模式。
它对于破碎产生塑性转化的岩石特别有利。
在该切削方式中，牙齿和岩石接触时间更多，传递的能量更充分，破岩效率更高。
SMITH公司在钢齿钻头工艺方面做出了很大贡献。
由于钢齿棱角导致了牙齿在破岩过程中的应力集
中，而且影响耐磨层的厚度，因此SMITH把棱角倒
成圆角，其他面做成波浪形，增加耐磨层的厚度，
从而提高牙齿的寿命。
用作钢材切割工具的碳化钨，常加入碳化钛、碳化
钽或它们的混合物，来提高抗爆能力
三牙轮钻头采用轴承套的优点：①牙轮钻头工作时，牙轮首先转动，其次浮动套在其外表面与牙轮内表面之间的摩擦力作用下转动，并形成外摩擦副②其内表面与牙爪大轴颈外表面又有相对转动，形成内摩擦副③内、外两对摩擦副把相对滑动速度一分为二，从而降低了各摩擦副间的相对滑动速度④因此浮动套的优点是降低滑动轴承的相对滑动速度、温升以及摩擦功率损失，延长了轴承的使用寿命。
PDC钻头剖面的结构
深锥面优点：稳定性较高；中心区域的金刚石覆盖
率大缺点：导向性不好；清洗效果不好；攻击能力低
浅锥面优点：导向性强；清洗效果好；攻击性强
缺点：稳定性差；金刚石覆盖率低
PDC钻头的进展: ①基于加工制造的新型PDC钻头②基
于切削齿形状设计的新型~③基于切削齿布齿的~④复合
~⑤用于页岩储层定向~⑥用于地质评价的微芯~
钢体钻头和胎体钻头的区别？
一、制造方式不同：钢体钻头是由合金钢使用多轴车床加工钻头的冠部形状，然后与接头对焊而成；胎体钻头是由各种胎体粉和金属钢架在模具内经高温烧结而成。
二、使用侧重点不同：钢体钻头适用于不含砾、抗压强度低、易钻的地层；胎体钻头本身强度高，主要适用于含砾、抗压强度高的难钻地层。
钻头泥包的机理：粗糙PDC钻头胎体表面增加了PDC钻头的粘附力，尤其在钻井液静止后PDC钻头齿的静电力使粘土粘附在钻头表面，从而导致钻头泥包。
解决方法：对现有PDC钻头进行防泥包镀层技术处理，即对PDC钻头进行镍磷耐磨加厚处理和电镀处理形成强的化学键。
惰性不溶固体加重剂对比可溶性盐钻井液加重剂能降低钻井液中固相含量，有利于流变性调控和提高机械钻速，但成本较高，对钻具的腐蚀性强，使用中一般要加缓蚀剂。
高温对钻井液处理剂的影响：①高温降解：高温下，有机高分子处理剂的主链断裂或亲水基团与主链的连接处断裂②高温交联：处理剂分子结构中存在的各种不饱和活性基团，在高温作用下相互连接，产生交联，增大了分子量
③高温解吸：温度升高，处理剂在粘土表面的吸附平衡向解吸方向移动，吸附量降低。
④高温去水化作用：处理剂的亲水基去水化作用在高温下发生
高温对黏土的影响：①高温分散：泥浆中的粘土粒子在高温作用下，自动分散的现象
②高温钝化：经过高温作用后粘土表面活性降低的现象
③高温聚结：已经高度分散的粒子由于高温作用降低分散度的趋势
分子设计：从分子、电子水平上，通过数据库等大量实验数据，结合现代量子化学方法，通过计算机图形学技术等设计新的分子
正交试验定义：正交试验设计是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法
意义：它是从试验因素的全部水平组合中，挑选有代表性的水平组合进行试验的，不仅能了解全面试验的情况，也能找出最优的水平组合。
平面应力问题和平面应变问题的区别：①第三维度上的应力应变情况不同：平面应力问题可以忽略第三维度上的应力，而平面应变问题可以忽第三维度上的应变略②平面应力问题讨论的弹性体为薄板③平面应变问题讨论的是具有很长的纵向轴的柱形物体，横截面大小和形状沿轴线长度不变
套管轴向应力有：①由井内套管柱自重而产生的初始轴向应力
②由管柱内外压力泊松效应而产生附加轴向应力③由弯曲井段
带来的弯曲应力④因温度变化而产生的热应力
水平井的设计思路和基本方法：目的层油藏地质设计→产量预
测→完井方法选择→水平段设计→目的层以上的剖面设计→套
管程序设计→井下工具与测量方法选择→水力参数设计与地面
设备选择→经济评价
砂砾岩和砂岩的区别：（1）砂岩的主要是由小直径的成分组成，而砂砾岩中含有较粗的成分（2）砂岩是在水流比较缓慢的环境中形成的，砂砾岩则在水流急的环境下形成。
智能完井的相关信息智能完井系统是一个实时注采管理网络，在井中安装可获得井下油气生产信息的永久性传感器，实时采集井下压力、温度、流量等参数，通过数据传输系统和控制设备，在地面进行数据收集和决策分析，形成油藏管理决策信息，并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产、注气、注水遥控、提高油井生产状态的生产系统。
通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的
面临的挑战：①井下元器件的稳定性和可靠性②国内的油藏条件提高了智能完井技术的难度③多科学、多专业知识的人才匮乏④高昂的费用数字化油田的重要组成部分
智能钻井。