钻井发展史.

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探讨石油工程钻井技术的发展

探讨石油工程钻井技术的发展

探讨石油工程钻井技术的发展
石油是世界上最重要的能源之一,而石油的开采则离不开石油工程钻井技术。

随着科技的发展,石油工程钻井技术也在不断进步和完善。

本文将从钻井技术的历史发展、现阶段的钻井技术以及未来的发展趋势三个方面进行探讨。

一、钻井技术的历史发展
人类对石油的开采历史可以追溯到几千年前,但真正的工程钻井技术起源于19世纪。

当时,人们还是用手工方式进行钻井,效率低下且危险性大。

直到20世纪初,随着石油产业的蓬勃发展,对钻井技术的需求也越来越大。

1910年,美国出现了第一台旋转钻机,标志着石油工程钻井技术从机械时代开始。

二、现阶段的钻井技术
在现阶段, 石油工程钻井技术已经非常先进和成熟。

旋转钻机、立管钻井技术、定向钻井技术、动力定向钻井技术、水平井钻井技术等一系列先进的技术手段,使得钻井作业更加安全、高效和环保。

特别是水平井钻井技术的推广应用,使得对储层的开发利用率大大提高,为石油产量的提高提供了强大的技术支持。

三、未来的发展趋势
未来,石油工程钻井技术的发展会朝着更加智能化、自动化、数字化的方向发展。

无人作业、智能控制系统、数据分析预测等将成为未来的发展趋势。

环保意识的增强也将推动石油工程钻井技术向着更加清洁、高效的方向发展。

新型材料的应用、机器人技术的推广等也将为钻井技术带来更多的可能性。

石油工程钻井技术的发展离不开科技进步和市场需求的推动。

随着科技的不断发展,相信未来的钻井技术将会更加高效、环保、智能化。

希望我国在这方面也能够有更多的技术突破和创新,为我国的石油工程事业做出更大的贡献。

探讨石油工程钻井技术的发展

探讨石油工程钻井技术的发展

探讨石油工程钻井技术的发展石油工程是一个涉及多个领域的复杂工程。

而钻井技术作为石油工程的重要环节,直接影响着石油勘探和开采的效率和成本。

随着技术的发展和科学的进步,石油工程钻井技术也在不断改进和创新。

本文将探讨石油工程钻井技术的发展历程,以及当前的技术特点和未来的发展趋势。

一、石油工程钻井技术的发展历程1. 传统钻井技术最早的石油勘探和开采活动,都是依靠人工劳动完成的,使用简单的手动工具进行钻井作业。

随着工业化的进程,石油勘探和开采进入了机械化时代,出现了钻机、顶钻等机械化设备,采用机械钻井技术进行石油开采。

2. 钻井技术的革新20世纪以来,随着科技的不断进步,石油勘探和开采技术得到了巨大的发展。

钻井技术也得到了革新,出现了旋挖钻机、水平定向钻井技术等先进技术,大大提高了钻井的效率和安全性。

3. 钻井技术的进步随着计算机技术在石油工程中的应用,钻井技术得到了进一步的提升。

出现了智能钻机、自动钻井系统等先进技术,使得钻井作业更加精准、高效。

二、石油工程钻井技术的特点1. 高效节能随着钻井技术的不断进步,钻井设备的效率得到了极大的提升,节能环保成为了当前钻井技术的重要特点。

新型的钻井设备不仅能够提高钻井速度,还能够减少能源消耗,降低环境污染。

2. 安全可靠钻井作业是一个高风险的作业,而现代的钻井技术能够大大提高钻井作业的安全性。

智能钻井系统可以实时监测井下情况,及时发现并处理潜在危险,保障钻井作业人员的安全。

3. 数据化管理随着计算机技术和信息技术的不断发展,钻井作业已经实现了全面的数据化管理。

通过各种传感器和监控设备,可以实时监测钻井作业的各项参数,实现远程监控和智能化管理。

4. 精准定位随着水平定向钻井技术的发展,现代钻井技术已经可以实现精准定位。

这种技术可以有效提高石油开采的效率,扩大开采范围,提高采收率。

三、石油工程钻井技术的未来发展趋势1. 智能化发展未来,智能钻井技术将会得到更广泛的应用。

中国近代钻探史

中国近代钻探史

中国近代钻探史
发展了多种功能的探矿技术装备。 发展了多种功能的探矿技术装备 。 由引进、仿制到自行设计、制造, 由引进、仿制到自行设计、制造,能生 产制造满足地质调查、矿产与资源、 产制造满足地质调查、矿产与资源、水 资源勘探、 资源勘探、工程勘察等需要的各类钻机 和坑探设备,以及相应的配套设备、 和坑探设备,以及相应的配套设备、工 具、仪器等,我国已成为探矿机械生产 仪器等, 大国。 大国。
中国近代钻探史
50 年来, 探矿工程随着地质工作的发 50年来 , 展而壮大成长, 展而壮大成长 , 全国十几个部门都建 有探矿工程管理体系, 有探矿工程管理体系 , 建立健全了各 项管理制度、 标准、 规程, 项管理制度 、 标准 、 规程 , 创办了多 所院校探矿工程专业和探矿科研机构、 所院校探矿工程专业和探矿科研机构 、 60 多个探矿机械仪器厂、 专业技术刊 60多个探矿机械仪器厂 、 物 、 学术团体等 。 我国探矿工程技术 学术团体等。 已跨入了世界先进行列。 已跨入了世界先进行列。
中国近代钻探史
新中国成立至今,勘探过168个矿种中有154 新中国成立至今,勘探过168个矿种中有154 个矿种动用钻探、坑探工程, 个矿种动用钻探、坑探工程,在探明众多矿 产地中地质部门投入实物工量:机械岩心钻 探超过1 探超过1亿m,坑探470万m,浅井720万m,槽 坑探470万 浅井720万 探 1.5 亿 m3 。 同时还完成了大量水文地质 、 同时还完成了大量水文地质、 工程地质钻探工作量。 工程地质钻探工作量。山东胶东金矿储量与 产量居全国之首, 1958-1997 年投入钻探工 产量居全国之首 , 1958-1997年投入钻探工 作量逾90万 ;长江三峡选址1955-1980年共 作量逾90万m;长江三峡选址1955-1980年共 投入钻探工作量逾13 万 投入钻探工作量逾 13万 m 。 地质部门探矿工 程队伍多年保持在10万人左右, 程队伍多年保持在10万人左右,其中技术人 员逾7500人 员逾7500人。

卓筒井(了解)

卓筒井(了解)

卓筒井--中国古代钻井史上的创举著名英国科学家李约瑟曾说:“今天在勘探油田时所用的这种钻探井或凿洞的技术,肯定是中国人的发明……”,他还认为,这种技术大约在12世纪以前传到西方各国。

中国不但是世界上油气井最早的开凿者,而且是世界上钻井工艺技术的先驱。

中国古代的钻井技术,起源于人们寻找水源的手工挖掘劳动之中。

早在秦朝就已有开凿的盐井。

到汉朝,钻凿盐井地区已经相当普遍,井深达60余丈,到唐朝井深达80余丈。

我国发明了世界上最先出现了人力机械冲击式顿钻钻井技术。

到了北宋中期,宋仁宗庆历年间(1041 1048年)在四川开凿盐井的实践中,我国古代钻井技术有了新的发现——成功地钻凿出了小口径井。

当时把这种口径只有“碗口大小”的小口井称“卓筒井”。

关于卓筒井的施工方法,在苏轼(1036∽1101年)《东坡志林》中曾有记载。

从文献记载看,当时的卓筒井,井口不过碗口那么大,可打井深数十丈,这在900多年前确实是一大奇迹。

明朝万历年间(1573∽1620年)四川射洪县人马骥撰写一篇《盐井图记》,曾经详细描述了“卓筒井”的钻凿施工程序:“勘察井位”—“竖井架”—“下套管”—“凿小窍”—“建井架”—“吸卤”—“动力”—“处理事故”—“扫孔”。

这种钻井程序与现代石油钻井程序有大致相似之处。

到了明代,我国古代的“卓筒井”(顿钻钻井技术)的技术已趋于更加完善的程度。

当时的钻凿设备与现代顿钻设备相比,主要构造和原理相似。

钻头设计的科学性、多样性、制作之精巧也与现代顿钻钻头相似。

由于钻井技术的重大突破,钻井深度大大提高,到了清朝嘉庆、道光年间(1820年前后),我国的钻井深度已达三四百丈,即超出1000米。

1840年打出了世界领先的1200米深的“磨子井”。

它是中国古代的“第五大发明”!它是“活着的恐龙”!没有它,就没有海湾战争!……它,就是被誉为“世界石油之父”的卓筒井!价值属于全中国的光荣与骄傲享誉世界的大英县卓筒井,发明于北宋庆历年间(公元1041年-1048年),已有近千年的历史。

钻井发展史

钻井发展史
钻井发展史
石油钻井概述
钻井技术的发展
目前钻井技术的现状
1
第一部分 绪论
石油钻井概述
石油钻井概述
1.石油钻井的概念 所谓石油钻井是指为了勘探和开发地 下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地 下油气层直径很小的井眼的工作。
2.石油钻井的种类
A.把钻井按钻井的目的进行分类
2
第一部分 绪论
石油钻井概述
观察井:油田开发过程中专门用来了解地下动态的井 调整井:油田开发中后期,为进一步提高开发效果和 最终采收率,而调整原有开发井网所钻的井。 救援井:为了救援而钻的井。
5
第一部分 绪论
石油钻井概述


石油钻井概述
B.把钻井按井斜角不同分类:
直井、定向井、水平井
直井:井口与井底在同一条铅垂线上 定向井:沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层,井口 与井底不在同一条铅垂线上。 水平井:沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角 >85°的角 度进入目的层。
11



第一部分 绪论
钻井施工工序
1. 定井位 2. 道路勘察 3. 基础施工 4. 安装井架(塔型井架) 5. 搬家 6. 安装设备
钻井的基本工艺过程
7. 一次开钻 8. 二次开钻 9. 钻进 10. 起钻 11. 换钻头 12. 下钻
钻井施工
13.完井电 测
钻前施工
完井施工
14.下套管固井
12

参数井:为了解区域构造,提供岩石物性参数而钻的井。
构造井:为了了解地质构造特征、验证物探成果,并编 制地下某一标准层的构造图。

探井:为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置(预探
井),对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料(详探井),圈定油气藏边界及其储量

钻井工艺基本介绍

钻井工艺基本介绍

钻井作业的基本操作
• N) O) P) Q) R) S) T) U) 完井作业 裸眼完井,射孔完井,筛管完井 地层泄漏破裂试验 取芯作业 套管试压 盘管作业 套管回接作业 钢丝作业
5. 钻井作业工艺过程:
钻头尺寸 钻进深度 36" 26" 17-1/2" 12-1/4" 8-1/2" 200M左右 400M左右 下入套管尺寸 套管下入深度 30" 20" 200M左右 400M左右 1000M左右 目的层 目的层 备注 封堵淤泥层,安装海底 井口导向架 封堵淤泥层或软地层, 安装井口头 封堵易垮塌的泥页岩地 层,为后期左右做准备
C)三开钻井工艺
• 1) 钻具基本结构:12-1/4”钻头+(马达) +扶正器+无磁 钻铤+MWD+短接+8” 钻铤+扶正器+8”钻铤+振击器+短接 +钻杆 2) 钻进井深到目的层,采用定向钻井钻 到生产层,采用高聚合物泥浆。 3) 下入套管为9-5/8”套管,套管下入深 度要根据完井方式来选择。
4. 钻井作业的基本操作
• A) 开钻 B) 起下钻:从井中起出管串或将管串下入井 中 C) 组合下部钻具:即组合钻头,马达,扶正 器,钻铤,振击器,加速器等下部钻具 D) 下套管 E) 固井 F) 防喷器(BOP)试压
钻井作业的基本操作
• G) H) I) J) K) L) M) 组装或拆卸升高管及防喷器 打捞作业 射孔作业 处理泥浆 侧钻(开窗作业) 测井作业 压井作业
海洋钻井平台(种类)
• E) 潜式钻井平台(底部沉箱加水后与 海床接触,坐在海床上,作业水深浅, 可以移动) • F) 半潜式钻井平台(可以移动,作业水 深较深,NH2号作业水深300M,NH5,6 号作业水深500M) G) 钻井船(可以移动,作业水深较深)

第1节 钻井技术的发展演变

第1节 钻井技术的发展演变

四、旋转钻井
钻井液的循环过程是这样的:钻井液首先由泵从泥浆罐中吸入,增加液 压之后通过立管和水龙带进入钻柱内孔,通过钻头水眼到达井底,然后从井 底携带岩屑由环空上返,返到地面后流至固相消除设备,最后再流回泥浆罐。
四、旋转钻井
旋 转 钻 井
机械钻机
四、旋转钻井
顶驱
水龙头 方钻杆 转 盘


扶正器
用钢丝绳把顿钻钻头送 到井底,由动力驱动游 梁机构,使游梁一端上 下运动,并带动钢丝绳 和钻头产生上下冲击作 用,使岩石破碎。
曲 柄 连 杆
提 升 滚 筒
钻头
四、旋转钻井
起源于工厂常见的在木头和金属上用旋转
工具钻孔而同时清除钻屑的实际工作。
四、旋转钻井
旋 转 钻 井
1901年用旋转钻机打出纺锤顶的万吨油井后,又发明了黏土泥浆 。在井场上挖一个泥浆池,用救火用水龙带往池子里加水,把牲 口赶到池子里用脚踏,“搅拌”成黏土泥浆,用泵灌注到井下去 。
二、小口径顿钻钻井
扇泥筒关键部件皮钱有着与单向阀相同的
作用。在此基础上得到了推广和应用。比如 现代固井用的分级箍以及采油时用到的抽油
泵,它们的工作原理是一样的。
固井用分级箍
抽油泵
二、小口径顿钻钻井
在防止井壁坍塌保持井壁稳定所采用的方法以及设备
一口井钻凿完成之后要加以巩固防止井壁坍塌。我国古代通过用下入木柱的
入清水使岩屑与清水混合成泥浆,然后用吞泥筒把泥浆提出地面的方法,吞泥筒
又名扇泥筒。
二、小口径顿钻钻井
扇泥筒的工作原理是:当扇泥筒下放接触泥水时,井内泥水对筒底皮钱产生的 压力迫使皮钱向内张开,泥水进入筒内,扇泥筒提起时井下泥水对筒底的压力消失。 相反,筒内泥水在重力作用下对皮钱产生向下压力,使皮钱向下运动,皮钱因受筒 壁凸出部的阻碍而关闭泥水不漏失。

现代钻井技术发展概况

现代钻井技术发展概况

(二)影响钻井技术发展的因素 1、油气勘探和开发的要求 油气勘探和开发的目标 增加储量,增加产量,提高效益,降低成本。 增加储量 扩大勘探领域:海洋、沙漠、戈壁、 深部地层。 各种钻井新技术正是在这种形势的要求下而相继产生。 典型的钻井新技术有:水平井、大位移井、欠平衡压力钻 井、小井眼井、超深井、分支井、多底井、导向钻井等。 2、科学技术发展的影响 电子信息技术、计算机技术的迅猛发展拖动了钻井技术的 发展,电子计算机技术在钻井工程中的应用使钻井工程走向智 能化有了可能。典型的技术有:数据的实时采集(地面的综合 录井仪、井下MWD、LWD、FEWD)、数据的远程传输、导 向钻井等。
B 、 科学化钻井施工 钻井工程的每一个环节都要采用最优措施,并用必要的手 段对钻井工程的全过程进行实时监控。 几项配套技术 地层压力随钻监测技术 油气井压力控制技术 钻井液固相控制技术 C、 油气层保护 钻井液体系与地层配伍 钻进过程中尽量避免或减轻钻井液对地层的伤害 综合录井的概念 集地质录井和钻井工程录井为一体的录井称为综合录井。 完成综合录井任务的仪器为综合录井仪。 综合录井与科学化钻井的关系 综合录井仪采集和计算的100多个参数中有70%以上的参 数是钻井工程参数,所以利用综合录井仪实时监控钻井工程施 工,是保证科学化钻井实施的重要手段。
1、钻井装备与工具 装备 电动钻机 顶部驱动系统 连续软管钻机 工具 钻头 各种井下工具等 2、智能化水平
测量 传输 控制 MWD/LWD/FEWD
3、特殊工艺井技术 4、管理水平
一、钻井发展简史及科学化钻井
(一) 钻井发展简史(以旋转钻井为例)
(1)概念阶段(1901--1920) 开始把钻井和洗井两个过程联系在一起, 并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。 (2)发展阶段(1920--1948) 这个时期的钻井工艺、固井工艺、牙轮钻 头、钻井液等得到进一步发展,同时出现了大功率钻井设备。 (3)科学化钻井阶段(1948--1968) 这个阶段开展了大量的科学研究, 使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有: 高压喷射钻井 高效牙轮钻头 (镶齿、滑动密封轴承钻头) 优质钻井液(低固相、无固相不分散体系钻井液) 优选参数钻井(优选钻压、转速和水力参数) 以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。 地层压力检测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术 平衡压力钻井技术。 以上技术使钻井速度又一次产生了大的飞跃。 (4)自动化钻井阶段 (1968至今)这个时期主要体现电子仪表、自动测 量和计算机在钻井工程中的应用。例如:钻井参数的自动测量、综合录井仪、 随钻测量技术等。由于以上技术的应用,才得以实现最优化钻井、自动化钻 井。
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钻井技术的发 (2)人力冲击钻:1521~1835 年,是靠人力、捞砂筒、特 殊钻头、悬绳、游梁等来完 成的。 实际上是利用了杠杆原理及 自由落体的下落冲击作用来 钻井的。 特点是: 1)破岩与清岩相间进行。 2)冲击力小,破碎效率低。 3)设备简单,起下钻方便。
第一部分 绪论
钻井技术的发展
支 架 悬 绳 井 壁
游 梁
钻 头 井 底
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第一部分 绪论
钻井技术的发展
(3)机械顿钻(冲击钻): 1859~1901年

钻井技术的发展
优点:
– –
设备简单; 起下钻方便。
支架 游梁

缺点:
靠冲击作用破岩,钻头功 率小,破岩效率低,钻井 速度慢; – 破岩和清岩相间进行。

参数井:为了解区域构造,提供岩石物性参数而钻的井。
构造井:为了了解地质构造特征、验证物探成果,并编 制地下某一标准层的构造图。

探井:为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置(预探
井),对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料(详探井),圈定油气藏边界及其储量
(边探井)。
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石油钻井概述


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钻井技术的发展


第一部分 绪论
钻井技术的发展
3.旋转钻井技术的发展
(1)概念时期(1901~1920年):这个时期内开始将钻井和洗井 结合在一起,并使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。 (2)发展时期(1920~1948年):这个时期牙轮钻头、固井工艺、 钻井液等得到进一步发展,同时出现了大功率钻井设备。 (3)科学化钻井时期(1948~1968年):这个时期钻井技术有了 迅速发展。采用了喷射钻井,镶齿、滑动密封轴承钻头,低固相、 无固相不分散体系钻井液及固相控制技术,总结出了影响机械钻 速的有关因素,采用了地层压力检测、井控技术及平衡压力钻井 技术。 (4)自动化钻井时期(1968~现在):发展了钻井参数自动检测、 综合录井、随钻测量技术等计算机技术在钻井工程中的应用;发 展了优化钻井、井口机械化自动化工具、自动化钻机、井眼轨迹 遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备。
钻井工程
第0章 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 钻井发展史 钻井的工程地质条件:地层力学特性和压力特性 钻进工具:钻头、钻柱 钻井液:组成、类型、性能、防塌和保护油气层 钻进参数优选:钻压、转速、钻进方程、水力参数 井眼轨道设计及轨迹控制:轨道设计、防斜理论与技术、
定向钻井工艺与技术
第六章 油气井压力控制:地层压力的平衡与控制 第七章 固井与完井:井身结构、套管柱、油井水泥、完井技术 第八章 其他钻井技术及作业:事故处理、取心、套管开窗侧钻 步玉环 电话:8390255 8394360(O)
石油钻井概述


石油钻井概述
A.把钻井按钻井的目的进行分类:
区域普查井 :基准井、剖面井、 参数井、构造井 探井:预探井、详探井、边探井 开发井:生产井(油井、气井)、

注入井(注水井、注气井)

特殊用途井:检查井、观察井、调整井、 救援井等。
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第一部分 绪论
石油钻井概述

石油钻井概述
基准井:在区域普查阶段,为了了解地层的沉积特征和 含油气情况、验证物探成果而钻的井。 剖面井:是为了研究地层岩性、岩相变化,为寻找含油 气构造而钻的井。


C.把钻井按井深不同分类:
浅井 H<2500m, 中 深 井 2 5 0 0 < H<4500, 深 井 4500<H<6000,超深井 H>6000m。
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第一部分 绪论
钻井技术的发展
1.钻井的发展史

钻井技术的发展
2100多年前,中国就开始了钻井,应用的是顿钻钻井 方法,这是在四川自贡,目的是为了获得地下的盐。 1521年钻盐井偶得石油,这是我国的第一口油井。 1835年在四川钻成了一口天然气井——兴海井,井深 达1200m,是当时世界上最深的井 到1820年,及鸦片战争前夕,钻井深度突破1000米, 中国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有200 公斤 1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口 20m深的油井,也就是所谓的世界上的第一口油井; 前苏联在1863年才打出20m深的井。 9
第一部分 绪论
石油钻井概述
生产井:在进行油田开发时,为开采石油和天然气而 钻的井。 注入井:开发后期为了提高采收率及开发速度,而对 油田进行注水注气以补充和合理利用地层能 量所钻的井。


检查井:油田开发到某一含水阶段,为了搞清各油层 的压力和油、气、水分布状况,剩余油饱和
度的分布和变化情况,


悬绳 井壁 钻头 井底
11
钻井技术的发展

第一部分 绪论
钻井技术的发展

(4)旋转钻:1901年发展起来的。 旋转钻井是靠动力带动钻头旋转, 在旋转的过程中对井底岩石进行破 碎,同时循环钻井液以清洁井底的 钻井方法。 旋转钻井又分为转盘钻井、井下动 力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井。
特点是: 1)破岩与清岩相接进行。 2)旋转动力大,转速高,破碎效率高。 3)设备复杂,起下钻繁琐。
1
钻井工程


主要参考书:
1. 《钻井工艺原理》(上、中、下),石油工业出版社, 刘希圣教授主编。 2. 《钻井工艺技术基础》石油大学出版社,王瑞和教授 编著。 3. 《钻井工程》 郝瑞主编(中等专业用书)。 4. 《实用钻井工程》中国石油天然气总公司情报研究所, 徐云英主编。 5. 《喷射钻井理论与计算》石油工业出版社,张绍槐编 著。 6. 《最优化钻井理论基础与计算》石油工业出版社,郭 学增编著。
观察井:油田开发过程中专门用来了解地下动态的井 调整井:油田开发中后期,为进一步提高开发效果和 最终采收率,而调整原有开发井网所钻的井。 7 救援井:为了救援而钻的井。
第一部分 绪论
石油钻井概述


石油钻井概述
B.把钻井按井斜角不同分类:
直井、定向井、水平井
直井:井口与井底在同一条铅垂线上 定向井:沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层,井口 与井底不在同一条铅垂线上。 水平井:沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角 >85°的角 度进入目的层。
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第0章 钻井发展史
石油钻井概述
钻井技术的发展
目前钻井技术的现状
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第一部分 绪论
石油钻井概述
石油钻井概述
1.石油钻井的概念 所谓石油钻井是指为了勘探和开发地 下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地 下油气层直径很小的井眼的工作。
2.石油钻井的种类
A.把钻井按钻井的目的进行分类
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第一部分 绪论
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