钻井基础知识

电力传输动力系统
现代钻井系统组成
1.动力系统
联动机构通过皮带传递动 力，带动泥浆泵工作。
几台发动机的链条及 齿轮组装在金属盒内
机械传输动力系统
现代钻井系统组成
天车 死绳 钻绳 游车 滚筒 大钩
2.提升系统
不论钻井平台是以 电能还是机械传输动 力，目的都是为了钻 井，所以提升系统必 不可少。一般提升系 统由绞车、滚筒、井 架、天车、游车和钢 丝绳组成。
5.井控系统
节流管汇：
由一系列特殊
的、可远程控制
的管线组成，用 井口防喷器组关
井后，司钻可以
通过它释放井底 压力，不至于造 成井下失控。
提纲
一.钻井的概念 二.现代钻井系统组成
三.钻进流程
四.固井施工流程 五.完井技术
监督工作流程图
第一次 开钻验收 第二次 开钻验收 打开油 气层前验 收
按钻井井型进行分类：
直井
定向井
水平井
大位移井
开窗侧钻井
提纲
一.钻井的概念
二.现代钻井系统组成
三.钻井流程
四.固井施工流程 五.完井技术
二、现代钻井系统组成
动力系统
提升系统 旋转系统
循环系统
井控系统
现代钻井系统组成
1.动力系统
柴油机(黄色) 通过联动机将 动能传递给转盘和泥浆泵
柴油机带动发电机发电 后，驱动各循环罐上的 用电设备（生活区用电） 进行工作。
技术，按《设计》要求，有控制
的钻出合格的油气生产通道的工 艺过程。
石油钻井发展简史
1. 顿钻钻井时期（1901年以前）
1521年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击 钻钻出第一口油井。 《蜀中广记》：国朝（明） 正德末年，嘉州开盐井，偶 得油水，可以照夜，其光加 倍，沃之以水，则焰俞甚， 扑之以灰则灭…….
三、钻进流程 接 单 根
① ② ③ ④ 上提单根并放入鼠洞 上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方 连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连 用连接好单根并加长的钻柱继续钻进
1
2
3
4
三、钻进流程
钻进流程→接单根
1、上提钻柱，在鼠洞内放置单根(右) 2、安放卡瓦，坐稳下部钻具 3、卸下方钻杆，连接鼠洞内单根 4、接上单根，上提钻柱，重新入井
（野猫井）
详探井 评价井 资料井
油 气井 注水井 调整井
、
石油钻井的种类
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。
石油钻井的分类
西方早期钢绳钻机
石油钻井发展简史
2. 旋转钻钻井时期（1901年以后）
1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。 1936年，国民政府引进德国四套旋转钻机。 1937年，在四川巴县开钻巴1井，1939年11
月钻至1420米完钻。
（1）概念时期（1901~1920） （2）发展时期（1920~1948）
旋 转 钻 井 平 台 提 升 系 统
快绳
绞车
ຫໍສະໝຸດ Baidu死绳锚
存储滚筒
2.提升系统
绞车由带钢丝绳的滚筒、 猫头轴、离合器、换向齿 轮-链条及刹车装置组成
猫头分为摩擦式猫 头和自动猫头
提升系统→绞车与猫头
2.提升系统
提 升 系 统 ↓ 天 车 | 游 车 | 钢 丝 绳
2.提升系统 提升系统→死绳锚| 游车| 水龙头|大钩
三、钻进流程
钻进流程
将方钻杆及水龙 头放至大鼠洞
1 →起下钻 钻工在钻柱上安装 吊卡,起出下部钻具 2
三、钻进流程
钻进流程
→起下钻 起出一柱钻具后安放锥 形卡瓦，坐稳下部钻具 3
卸 开 上 部 立 柱
4
立柱按顺序 放置在钻台上
5
三、钻进流程
6
钻进流程→起下钻
井架工负责将上 部钻柱摆放整齐
7 起至钻铤 与钻头时， 用专用工 具卸开连 接处 8 起出的 钻头磨损 应更换新 钻头入井
填井放弃。当确定地层没有工业油气流，放弃该
井。如果有工业油气流需要完井，莫里青主要以 射孔完井为主。
五、完井技术
固井射孔完井法 适用条件
-- 适用范围广，一般无不适用地层。 类 型
优点
缺点
射 孔 完 井
1.可有选择性地射开地层， 1.出油面积小， 实现分层开采 完善程度较差 2.在生产井段能选择性的进 2.对井深和射孔 行修井作业 浓度要求严格 3.可进行各种井下增产措施 3.固井质量要求 4.可以多层完井 高，水泥浆可能 5.适合多种类型油气藏完井 伤害油气层
利雅得能源公司
钻井工程基本知识
莫里青常规井钻井技术的应用
邹千波
2013年2月
提纲
一.钻井的概念
二.现代钻井系统组成
三.钻井流程
四.固井施工流程 五.完井技术
一、钻井基本概念
钻井:利用钻机设备（顿钻钻机或 旋转钻机）和工具（钻头、钻柱 等），在地下钻出具有一定深度
的圆柱形井眼的工程。以达到勘
探和开发地下资源的目的。（世 界最深油井是1992年Soviet Union 钻成，钻井深度12260m） 钻井工程：是指利用专业设备和
（3）科学化钻井（1948~1969）
（4）自动化钻井（1969~ ）
钻井发展趋势
国内外近年来发展 的主要钻井技术 水平井 大位移井
未来的钻井研究项目 高效钻井的专业系统 激光钻井和射孔技术 海上作业能量供应综合系统
小井眼钻井
欠平衡钻井 顶部驱动
井壁稳定性研究
钻井废物管理 固井新材料
连续油管钻井
固井射孔完井法
完井→射孔
可供入井 的射孔枪
射 孔 枪 下 至 油 层
射 孔 弹 射 穿 生 产 套 管
地 层 油 气 流 入 生 产 套 管 内
谢谢大家
一开
二开
钻进、（取心）、（测斜）、 （测井）、下技套固井、安装井口
三开
钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、 （中途测试）、下油套固井、安装试油井口
三、钻进流程
井口防 溢管
至钻井液净化系统
防喷器 防喷器
钻井液 出口
安装井口 防喷器 注水泥 施工 一开钻进 下表层 套管
三、钻进流程
防喷器 防喷器
二开钻进
现代钻井系统组成
旋转装置
→钻头 取 芯 钻 头
牙 轮 钻 头
PDC钻头
现代钻井系统组成
4.循环系统 泥浆泵
加重装置 泥浆泵 水龙带 立管 排出管线
水龙头
方钻杆
泥浆池
立管
泥浆池 钻柱 泥浆振动筛 环空 钻铤
水龙带 钻柱
废水池 钻屑下滑
井眼 钻头
分离装置
现代钻井系统组成
循环系统
→循环介质
泥浆功能：
提纲
一.钻井的概念 二.现代钻井系统组成
三.钻井流程
四.固井施工流程
五.完井技术
四、固井施工流程
下套管
下套管作业与下钻柱非常相似，只是因为套管相 对钻柱直径大，形状结构与钻柱不同，需要特殊 的上扣工具、吊卡和管钳。此外，套管相对于钻 杆线重大，深井下套管对钻机起升能力要求高。
1
上 提 套 管 准 备 连 接
1835年在四川自贡钻成世界上第一口超千 米深井（1001.42米）— 兴海井，到1997， 累计开采天然气1.4亿m3。
1859年，美国 E.H.Drake 在宾夕法尼亚 用钢绳冲击钻钻出第一口石油井（21.64m)。 1878年，福建巡抚丁日昌从美国购买一部 钻机，在台湾苗栗油矿钻成第一口油井。 钻到120米，石油“滚滚而出”，日产油1.5T。 1907年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在 陕北延长钻成延1井，井深81米，日产油1T。
五、完井技术
● 完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔
到试采 等一系列生产过程的总称。
目 的
是为了改善井底径向流动，使地下油气流 能够有效地从井筒流向地面。目前油井完
井基本上可分为：固井射孔完井、筛管完 井、裸眼完井等。
五、完井技术
当地质部门仔细分析在各个层段进行的各种
测试所获取的数据后，他们将决定是否完井还是
1、悬浮和携带钻屑 2、润滑和冷却钻具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、发挥水力效能 6、传递动力
现代钻井系统组成
钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服
值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8) 酸碱度；(9)固相、油水含量。
泥浆泵将泥浆打入循环管线 现代钻井系统组成
解 开 吊 卡 准 备 下 入 套 管
2
四、固井施工流程
固井施工→下套管
用液压大钳拧紧接头 3 连接好的套管入井 4
四、固井施工流程
通常在下入套管前，在套 固 井 管外面要加上刮泥器和扶正 施 器，扶正器有几个弓形弹簧 工 片且紧贴在套管外壁，可以 ↓ 保证套管处于井眼中心；刮 套 泥器可以将井壁上泥饼除去， 管 附 保证更好的固井质量。
件
四、固井施工流程
固井施工
→固井设备 水泥灰罐 固井施工作业
固 井 施 工
↓ 固 井 附 件
水泥头
喷射混合器及漏斗
干水泥 清 水
水泥浆
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一.钻井的概念 二.现代钻井系统组成
三.钻井流程
四.固井施工流程 五.完井技术
提纲
一.钻井的概念 二.现代钻井系统组成
三.钻井流程
四.固井施工流程
五.完井技术
循环系统→流程
泥浆通过立管经水龙带进入钻柱 泥 浆 泥浆泵 经 井 眼 排出管线 环 (至立管) 空 流 泥浆回 回 流管线 泥 水龙带 浆 池
立管
循环系统→分离装置
现代钻井系统组成
5.井控系统
现代钻井系统组成
5.井控系统 防喷器产品
闸板防喷器
分流器 电缆防喷器
环形防喷器
旋转防喷器
带压作业装置 井 口 防喷器可实现的功能： 防 1) 密封钻具 喷 2) 强行起下钻 器 组 3) 悬挂钻具 4) 手动、液动锁紧闸板 5) 用作分流系统 6) 可以剪断钻具
现代钻井系统组成
3.旋转钻进装置
水龙头
方钻杆
转盘 钻柱 钻头
现代钻井系统组成
游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
司钻控制转盘进行旋转 钻进
旋转装置
现代钻井系统组成
旋转装置
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆
现代钻井系统组成
旋转装置
游车正把钻铤下入井内(钻 铤较钻杆重，可施加钻压)
钻工正在对 扣连接管柱
随钻测量/地质导向
自动化（闭环）钻井
石油钻井的目的与任务
石油钻井目的及任务：探明含油气构造，开发油气田
普 查
详 查 区域勘探 油田勘探 油田开发
了解全区区域地质概况，划分构造 单元，初步确定可能含油气层系。 详细研究确定油气聚集带，找出可 供钻探的区域构造。 研究区域的地质构造及含油气远景， 发现工业油气藏（0.3~5t/d）。 探明油田边界和面积，算准储量， 提供油藏全部资料，开辟试验区。 油气开采、补充能量、井网调整 基准井 参数井 构造井 预探井
三开钻进
下中间套管
二开固井 下生产套管 完井固井
三、钻进流程
钻进基本过程包括： 钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等
钻 进：钻头破碎岩石使井眼不断加深
接单根：通过接单根使钻具不断加长 起下钻：将井内钻具起出或将井内起出的钻具重新下到井内 换钻头：起出钻具卸掉旧钻头换上新钻头重新下入井中 循环钻井液：钻头提离井底并保持钻井液的循环
钻井工 程完井验 收记录
固井施 工检查
套管及 附件检查 核实
油水井 交接
钻井工 程资料验 收
钻井工 程验收认 证
三、钻进流程
设 计 钻前准备 一开 钻 进 二开 三开 油井完成
地质设计、工程设计
修路、平井场、打基础、 设备搬运及安装、准备井口
钻进、（测斜）、（测井）、 下表套固井、安装井口