《钻井工程》学习指南
钻井工程知识
1第一部分 钻井工程术语（应知应记住）HSE 两书一表：HSE 作业计划书，HSE 岗位操作指导书，HSE 现场检查表。
1、油气钻井工程： 现代油气钻井工程包括井位选定、钻井作业前的准备、钻进、固井、测试、完井等项作业内容。
2、井身结构： 包括井中套管的层数及各层套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。
3、井的类别 ： 按一定的依据划分的井的种类。
按钻井的目的可分为探井和开发井； 按完钻后的井深可分为浅井、中深井、深井和超深井；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。
● 超深井 在中国一般指井深大于6000米的井。
● 深井 一般指深度为3000～6000米的井。
● 中深井 一般指深度为2000～3000米的井。
● 浅井 一般指深度小于2000米的井。
4、钻井方法类别● 转盘钻井： 利用转盘和钻柱带动钻头的旋转钻井方法。
● 顶部驱动钻井： 利用安装在水龙头部位的动力装置带动钻柱旋转的钻井方法。
可在起下钻过程中随时恢复旋转和循环。
● 井底动力钻井： 利用井底动力钻具带动钻头的旋转钻井方法。
● 海上钻井 利用固定式或移动式钻井平台在不同水深的海上进行的钻井.● 空气（天然气）钻井： 用空气（或天然气）作为钻井液体，在一些特定岩层中进行的钻井。
● 泡沫钻井： 用泡沫作为钻井流体进行的钻井。
适合于低渗、低压油气层。
● 充气钻井液钻井： 用钻井液和空气的混合物作为钻井流体进行的钻井。
● 雾化钻井： 用水和泡沫剂的混合物注入到空气流中作为钻井液进行的钻井。
主要用在钻遇含水或含油砂岩中的流体而无法使井干燥的情况。
● 平衡压力钻井： 作用于井底的压力等于该处地层孔隙压力情况下进行的钻井作业。
● 欠平衡压力钻井 作用于井底的压力略低于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。
● 近平衡压力钻井 作用于井底的压力略大于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。
5、钻具 ：井下钻井工具的简称。
一般来说，它是指方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、井眼扩大器、减振器、钻头以及其它井下工具等。
《钻井工程》学习指南
《钻井工程》学习指南一、课程性质与任务课程名称钻井工程课程性质《钻井工程》是石油工程专业三大主干专业课之一，是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程。
课程简介《钻井工程》从钻井工程地质环境、钻进工具、钻井液、现代钻井技术、钻井控制技术、固井完井、钻井工程设计、特殊钻井作业及技术等多方面，系统讲述钻井工程涉及到的基本理论、基本计算、基本设计和现代主要钻井技术的基本工艺过程。
课程教学目的培养创新型高素质石油工程专门人才，紧密结合专业特点，以传授现代钻井工程的基本理论与方法为主线，理论联系实际，与多种教学和训练方式相结合，通过整个《钻井工程》课程中的生产实习、课堂教学和实验、课程综合设计三个教学环节，再与最后的毕业设计相结合，使学生准确理解钻井工程中的基本概念，掌握钻井的基础知识、基本理论和主要工艺技术，并能够运用所学知识进行基本的计算、设计和综合性分析。
达到能够运用所学知识从事工程施工、工程规划和设计、解决工程实际问题、从事科学研究的能力。
使学生在工程实践能力方面达到“认识专业--有能力从事生产--有能力进行工程设计和规划生产--有能力进行科研攻关、解决工程或生产中存在的问题”四个层次的提高。
课程学习特点课程学习主要通过课堂教学、室内实验、专题讲座、网络课件、生产实习、教具战士、网络录像片观看、现场专家讲座及自学多种途径完成。
让学生认识钻井对象（地层和岩石）的特征及掌握特征描述的理论及方法、掌握钻井工程及工艺设计的理论基础及基本方法、掌握现代钻井技术的基本原理。
利用网络等现代教育技术的教学方法和教学手段，理论与实际工程相结合，注重突出钻井工程的基础理论以及实用技术讲授，形成实践课堂教学和创新型人才培养体系，从多视角传授知识，使课堂教学与现场参观相结合，便于学生理解和掌握。
课程学时本课程的整体知识模块分为三个部分，按教学实施顺序分别为：生产实习-课堂教学及实验-综合课程设计。
其中：认识实习3天；生产实习2周，主要在油田现场的实践教学基地进行；“课堂教学及实验”56学时（课堂教学50学时，实验4学时，上机2学时）；“综合课程设计”2周，主要在学校进行。
《钻井基础知识》课件
定向钻进技术
定向钻进技术是一种在钻井过程中 控制井眼轨迹的技术
定向钻进技术可以应用于各种地质 条件下的钻井作业
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
定向钻进技术可以减少钻井成本， 提高钻井效率
定向钻进技术可以提高钻井的安全 性和环保性
油气层保护与储层改造
油气层保护的重要性与技术措施
油气层保护 是钻井作业 中的重要环 节，直接影 响到油气资 源的开发和 利用。
钻井液的性能参数与维护处理
密度：影响钻井液的悬浮能力、流动性和 稳定性
粘度：影响钻井液的润滑性、携砂能力和 剪切力
滤失量：影响钻井液的失水量和泥饼质量
固相含量：影响钻井液的稳定性和流动性
维护处理：定期检测钻井液的性能参数， 及时调整和维护，确保钻井液的性能稳 定和钻井作业的安全高效。
钻进工艺技术
钻井平台：用于支撑钻井设 备，提供工作空间
钻井液
钻井液的组成与性质
组成：主要由水、泥浆、 添加剂等组成
性质：具有润滑、冷却、 清洗、保护等作用
作用：保持井壁稳定，防 止井壁坍塌
影响因素：温度、压力、 粘度等
钻井液的分类与选择
水基钻井液：以水为主要成分，适用于浅层地层 油基钻井液：以油为主要成分，适用于深层地层 合成基钻井液：以合成材料为主要成分，适用于特殊地层 选择原则：根据地层性质、钻井深度、钻井速度等因素选择合适的钻井液类型
油气井寿命
水力压裂技术及应用
水力压裂技术：通过高压泵将液体注入地层，使地层产生裂缝，从而提 高油气产量 应用领域：广泛应用于油气开采、地热开发等领域
技术特点：高效、环保、安全
应用实例：美国页岩气革命、中国页岩气开发等
《钻井工程》课程教学大纲
《钻井工程》课程教学大纲英文名称：Drilling Engineering 课程编号：040135适用专业：石油工程学时：54 学分：3课程类别：学科大类基础课课程性质：主干课程一、课程的性质和目的该课程是石油工程专业的三门主干专业课之一，为石油工程专业必修课。
目的是使学生了解油气钻井的基本工艺流程、常用钻井设备与井下工具，掌握钻井工程技术原理、理论方法与现场应用；了解钻井工程技术的发展趋势、新技术和新工艺；了解学科研究的前沿内容。
通过该课程的学习，具备从事钻井工程领域科学研究的基础、具备油气井工程现场工程施工的一定工程素质。
二、课程教学内容绪论（1）钻机的组成及钻井工具（2）钻井工艺流程及井身结构（3）钻井的工程地质条件第一章钻井的工程和地质条件第一节地下压力特性（1）地下各种压力（2）地下压力评价（3）地层破裂压力本节重点：地层压力、地层破裂压力、地应力，预测原理、测试方法；本节难点：异常地层压力成因及其评价。
第二节岩石的工程力学性质（1）岩石的机械性质（2）井底条件下岩石的机械性质及其影响因素（3）岩石研磨性（4）岩石的可钻性（5）硬度及塑性系数实验（实验课）本节重点：岩石的力学性质及其影响因素，硬度与塑性的评价及其应用。
第二章钻进工具第一节钻头（1）刮刀钻头的结构及工作原理（2）牙轮钻头的结构及工作原理（3）金刚石材料钻头的结构及工作原理（4）钻头的类型及分类法本节重点：牙轮钻头、PDC钻头的结构及其破岩原理；本节难点：牙轮钻头产生滑动的的机理及其应用。
第二节钻柱（1）钻柱的作用与组成（2）钻柱的工作状态及受力分析本节重点：钻柱的结构及其分类，钻柱设计基础；钻柱失效的原因及其预防。
本节难点：钻柱失效机理分析。
第三章钻井液第一节钻井液的定义及功用（1）钻井液的定义（2）钻井液的功用第二节钻井液的组成和分类（1）钻井液的组成（2）钻井液的分类第三节钻井液的性能（1）钻井液的密度（2）钻井液的流变性能及调整（3）钻井液的造壁性能及降滤失量剂第四节钻井液的固相控制（1）钻井液中的固相对钻速的影响（2）固相控制方法（3）钻井液固相控制设备（4）聚合物絮凝剂第五节井塌及防塌措施（1）井塌的征兆与危害（2）防止井壁坍塌的措施第六节油气层保护及完井液（1）储层损害的主要原因及防止措施（2）完井液本章重点：钻井液主要性能指标及其调节方法，固控系统及其使用，完井液性能要求；本章难点：影响钻井液性能的因素分析，完井液对于油气开发的影响机理。
钻井工程自学基本要求
10.油井水泥性能及与钻井的关系；
11.隔离液的作用及分类；
12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施；
13.完井的任务及原则；
14.完井的方式的类型及各自的特点。
【掌握】
1.套管的分类及各自的作用；
2.井设结构设计的原则；
3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤；
2.刮刀钻头结构、破岩机理；
3.牙轮钻头的类型、结构、牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石；
4.金刚石材料的特点，金刚石钻头牙齿的镶装方式，金刚石钻头的结构、水力结构、破岩机理；
5.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理；
6.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点；
2.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系；
3.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围；
4.溢流的原因及征兆；
5.气侵的途径及特点；
6.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度；
7.关井立管压力的测定；
8.压井遵循的原则；
9.压井参数的计算；
10.压井方法及步骤，参数的变化。
4.关井方式选择，关井的“四七”操作步骤；
5.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定；
6.压井理论（参数）的计算；
7.压井方法及步骤，参数的变化；
8.特殊压井方法。
【掌握】
1.概念：溢流、井涌、关井、压井、循环立管压力、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等；
7.岩石单轴强度的类型及大小关系等。
三、思考与练习
课后思考与练习题
上交作业
钻井工程培训2
90’s
2000+
50’s
四、钻井工具与设备 Drilling Tools and Equipments
钻头
钻头类型
按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、 PDC钻头、金刚石钻头 按功用分类 ：全面钻进钻头、取心钻头、扩 眼钻头 3-3/4"~36" 钻头进尺（米） 钻头工作寿命（小时） 机械钻速（米/小时） 单位进尺成本（元/米）
(Stabilizer)等井下工具。
钻柱的作用
提供钻井液流动通道； 给钻头提供钻压； 传递扭距； 起下钻头； 计量井深。 观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地
层情况）；
进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）； 钻杆测试(Drill-Stem Testing)，又称中途测试。
井身结构设计步骤
求中间套管最大下入深度假定点
根据可能钻遇的最大地层压力求设 计破裂压力梯度
验证中间套管是否有卡套管的危 险
如有，则应减小下深
求尾管下入深度的假定点
验证尾管是否有卡套管的危险
计算表层套管下入深度
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
设计中考虑的因素
生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、
套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小 会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。 间隙值一般最小在9.5~12.7mm(3/8~1/2in)范围，最 好为19mm(3/4in)。
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
套管及井眼尺寸标准组合
《岩土钻掘工程学》学习指南
《岩土钻掘工程学》学习指南一、课程的重点课程注重基础性、系统性和实用性，突出理论联系实际和工程理念。
课程的重点主要指：岩土钻掘破碎原理，现代钻掘工程设备、仪表的工作原理，浆液护壁堵漏原理，钻孔弯曲与定向钻进原理，施工过程最优化准则，钻探取样技术原理等内容。
二、课程的难点（1）教材的内容往往偏重于系统理论和成熟技术，但随着经济的繁荣，岩土钻掘新技术、新工艺不断涌现，如何处理传统工艺技术与现代新技术的关系是授课中的难点之一。
（2）相关专业多数学生来自农村，对各类钻掘机械和工具非常生疏，而理论和技术是通过钻掘机械与工具来体现的。
如何尽快帮助学生建立工程意识是难点之二。
（3）课程涉及到工程力学、流体力学、数理化、机械和电学，如何在有限的学时内，建立基础理论与专业技术之间的传承关系是难点之三。
三、解决办法（1）提炼知识结构：虽然新技术、新工艺层出不穷，但它们总是从原有技术中产生的。
本课程特别重视从已有的基础中提炼所需的知识结构，这对培养学生创造性运用知识的能力很有好处。
同时，指定反映国外最新技术的文献供学生阅读，将我们最近的科研成果及时融入课程教学中（例如，钻井液教学中融入了充气钻井液、暂堵型钻井液、特殊植物胶钻井液等新技术），以拓宽知识面。
另外，学生大量阅读专业学术期刊杂志文章，对课程学习帮助会较大。
（2）加强实践性教学环节：一是安排学生在本课程开始前进行3周教学实习，增加学生的感性认识；二是把某些章节安排在实验室上课，面对剖开的教学模具讲解工作原理，学生更容易掌握；三是安排学生在本课程结束后进行7周生产实习，培养学生理论联系实际的能力。
因此，学生需按《岩土钻掘工程学实验教学大纲》、《岩土钻掘工程学实验指导书》、《岩土钻掘工程学》实训大纲一（教学实习）、《岩土钻掘工程学》实训大纲二（生产实习）等的相关要求认真执行。
（3）课堂教学：在课堂教学过程中特别强调基础理论与专业技术之间的传承关系。
对于重点难点，采用“CAI+黑板演绎+案例探究”的方式，学生的思维需跟着教师走，通过理论联系实际，课堂互动的方式，激发学习兴趣。
钻井工程基础知识.doc
第一节钻井工程钻井分直井和定向井。
定向井可分为：一般定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
一般定向井：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，此中可含一口直井。
多底井：一个井口下边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达成的，自井口开始井眼轨道向来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：地质师依据地质上或生产上的需要确立井身轴线或井底的地点。
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：在井口四周平坦出一块场所以供施工之用。
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平均而倾斜，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灌溉。
安装：立井架，安装钻井设备。
2 、钻进目前生界各地广泛使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900 年。
钻进：钻进直接破裂岩石的工具叫钻头。
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。
钻头上面接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破裂并底岩石广井就会渐渐加深。
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，钻柱是从地面向来延长到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
跟着井的加深，钻柱重量将渐渐加大，致使于将超出钻压的需要。
过大的钻压将会惹起钻头、钻柱、设备的破坏，所以必要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。
钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。
亦即钻压 = 悬重一钻重。
《钻井工程》课程标准
《钻井工程》课程标准课程名称：钻井工程适用专业：三年制高职油气开采技术专业建议学时：1 课程定位与设计思路1.1 课程定位本课程是中等职业学校石油开采钻井专业的一门必修的专业课。
对应岗位是：石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养。
任务是：使学生掌握石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养的基本理论，基本知识和基本操作方法，使学生具有分析和解决石油钻井工程中常见问题的基本能力，为以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。
本课程的的教学内容主要分为三大块:自喷井的生产与管理（含气举采油基础知识）有杆泵、井的生产与管理和注水井的生产理管理。
其中自喷井的生产与管理，包含了气举采油基础知识。
2 工作任务与课程目标2．1 工作任务本课程主要为采油工岗位服务,所以开展教学活动的场所是采油实训基地、采油实训室、仿真模拟室和多媒体教室。
根据教学目标，学生主要是采油工的角色，其工作任务为：能对自喷井进行维护管理；能操作抽油机设备，常见故障的处理；能对油水井的生产参数进行调控及其生产动态分析；能对油水井进行巡回检查；会录取并计算油、水井和计量站的资料,填写生产报表；维护、保养采油设备,调整设备运行参数；调整注水量,向配水间、注水井供水；收集、整理油、水井的地质资料,并进行工况分析和动态分析；2.2 课程目标通过本课程的学习，使学生掌握石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养的基本理论，基本知识和基本操作方法，使学生具有分析和解决石油钻井工程中常见问题的基本能力。
具体如下：2.2.1 能力目标（1）具有石油钻井工程现场发现问题、综合分析问题和解决生产工艺问题的能力（2）具有掌握石油钻井新技术、新品种、新设备的能力。
（3）按石油钻井生产任务要求，运用所学知识提出工作见意，完成工作任务，进行石油钻井生产操作技术总结的能力。
（4）合理选择和使用石油钻井工程施工中的各种工具。
2.2.2 知识目标（1）能阅读石油钻井工程设备系统图，具有一定的调整、使用、分析石油钻井工程施工过程的知识。
《钻井培训教材》课件
在钻井过程中，应密切关注储层的变化情况，及时调整钻井液性能和钻井参数，以确保储 层不受损害。同时，加强储层保护的监测和评估工作，不断完善储层保护技术和实践。
05
钻井工程实例分析
深海钻井实例
总结词
深海钻井难度大，技术要求高，需要先进的设备和工艺。
详细描述
深海钻井面临诸多挑战，如水深、温度、压力等，需要采用 特殊的钻井技术和设备，如浮式钻井平台、深海钻机、水下 井口等。同时，深海钻井还需要考虑环境保护和安全生产等 方面的问题。
06
钻井安全与环保
钻井作业安全规范
钻井作业人员资质要求
确保所有参与钻井作业的人员都具备相应的资质和证书，并经过 专业培训。
钻井设备安全检查
定期对钻井设备进行安全检查和维护，确保设备处于良好工作状态 。
作业现场安全措施
制定并实施作业现场的安全措施，包括设置安全警示标识、配备消 防器材等。
钻井事故预防与处理
钻头选择
根据岩石性质和钻进方式 ，选择合适的钻头类型和 规格，以提高钻进效率和 延长钻头寿命。
钻压控制
钻压是影响钻进效率和钻 头寿命的重要因素，需要 根据岩石性质和钻进方式 ，合理控制钻压大小。
取芯工艺
取芯方式
取芯是钻井过程中的一项重要工 作，可以采用常规取芯和非常规 取芯两种方式，根据实际情况选
02
钻井设备与工具
钻机设备
钻机概述
钻机组成
介绍钻机的种类、结构和工作原理，以及 钻机在钻井过程中的重要性和作用。
详细介绍钻机的各个组成部分，如动力系 统、传动系统、底座、井架等，并解释各 部分的作用和工作原理。
钻机选型
钻机维护与保养
根据不同的钻井需求和地质条件，指导用 户如何选择合适的钻机型号和规格。
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《钻井工程》学习指南
钻井工程是石油工程领域中的重要专业，属于石油工程的前期探查环节。
钻井工程的学习包含了钻井工艺、钻井工具与设备、钻井流体、钻井
工程计算与设计等多个方面，因此需要学习者具备扎实的理论基础和实际
操作经验。
钻井工程的学习可以从以下几个方面进行：
1.掌握基本概念和理论知识：
钻井工程学习的第一步是了解钻井工程的基本概念和理论知识。
学习
者需要掌握钻井工程的定义、分类、工程团队的组成等基本概念，同时了
解井眼轨迹、井壁稳定、钻井液、井下作业等理论知识。
2.学习钻井工艺和操作技术：
钻井工程学习的重点是学习钻井工艺和操作技术。
学习者需要深入了
解钻井过程中的各个环节，包括钻井方案的制定、岩层力学分析、井眼设计、钻杆组合、钻井液循环、完井工艺等。
通过理论学习和实际操作，掌
握各种钻井工艺和操作技术，提高解决问题的能力。
3.掌握钻井工具与设备：
钻井工程学习的一项重要内容是学习钻井工具与设备。
学习者需要了
解主要钻井工具的结构原理和使用方法，包括钻头、钻杆、钻井液循环装置、测井仪器等。
通过实际操作和实验，熟悉各种钻井工具的使用和维护，提高工具选用和使用的能力。
4.学习钻井流体：
钻井流体是钻井工程中不可或缺的一部分，学习者需要掌握钻井流体
的种类、性能要求、配方设计和施工方法等知识。
同时，还需要学习钻井
过程中，钻井液循环系统的设计和操作，掌握解决钻井液污染和泥浆环境
保护的技术。
5.钻井工程计算与设计：
钻井工程计算与设计是钻井工程学习的重要内容。
学习者需要学习钻
井井眼轨迹计算、地层动力学计算、井壁稳定性分析、钻井液性能计算、
井下作业设计等方面的知识。
通过理论学习和实际案例分析，提高计算和
设计能力。
在学习钻井工程时，学习者还可以参与钻井工程实习，实践操作技能
和理论知识。
可以通过参观实验室和钻井现场，了解钻井工程的实际操作
和管理。
除了以上的学习内容，学习者还需要关注新技术和发展趋势。
随着油
气资源的不断开发和产出需求的增加，钻井工程技术也在不断发展，学习
者需要关注行业动态，了解新技术和设备的应用。
最后，学习者还需要通过参与科研和学术交流活动，不断提高自己的
学术能力和创新意识。
可以阅读国内外的专业期刊和论文，关注国内外学
术会议和研讨会的动态，参与学术讨论和交流，扩大自己的学术视野。
总而言之，钻井工程学习是一个系统的过程，需要全面掌握各个方面
的知识和技能。
通过系统的学习和实践，不断提高自己的学术和实际能力，才能成为一名优秀的钻井工程师。