第1章 钻井工艺技术.ppt

引 言 “石油工程与装备”包括两大部分： 石油工程（油田开发）和石油装备（石油机械） 石油工程：包括钻井工程（工艺），采油工程（工艺）。即如何打井，怎样采油。在油田现场学机械的需要了解钻、采工艺过程知识，本课包括石油工程的内容，但所占比重较少。 石油装备：是钻井、采油机械的概括。装备可认为是机械工程（机械系统），并应包括电器设备。 本课主要内容：钻井、采油机械各半。 【07年9月21日报道我国是世界最大钻机生产国，年产钻机700多台，先研制出打12000m井深控制系统。】 第2节 钻井方法 一、机械钻井法 1. 顿钻钻井法 破岩——用顿钻钻头，上下冲击。 排屑——用捞砂筒。 二者交替进行，钻进过程不连续。 特点：效率低，速度慢，设备简单，适于浅井，农用水井。 2．???旋转钻井法（1）过程：破岩—用旋转钻头； 排屑—用循环钻井液；（2）钻具组合：水龙头（输入泥浆）→方钻杆（传矩）→钻柱（钻杆：传矩、加长、循环；钻铤：提供钻压）→钻头。 ★地面动力—转盘钻（常规） 【钻头旋转，连续破碎岩层，用钻井液环带出岩屑，钻井效率高。】 ★地上动力—顶部驱动（前景好） 【水龙头＋转盘，以立根钻井。】  ★井下动力—涡轮或螺杆钻具。（斜井、水平井用） 【钻井液经钻杆柱内腔泵入涡轮钻具中，驱动转子由主轴带动钻头旋转，实现破岩钻进。】 （2）钻井作业 ①下钻—将钻具（由钻头、钻铤、方钻杆组成的钻杆柱）下入井底，准备钻进。 ②正常钻进—转盘（或井底动力钻具）通过钻柱带动钻头旋转，借助手刹车，给钻头施加适当的钻压以破碎岩石。 同时，开泵循环泥浆：冲洗井底，携出岩屑，保护井壁，冷却钻具。 ③接单根—不断钻进，加长钻柱； 每次接入一根钻杆，称为接单根。 ④起钻—换钻头时，取出钻柱，称起钻作业。 以立根为单位起卸。 ⑤换钻头—起钻结束，卸下旧钻头，换上新钻头。 ⑥循环工作：下钻→正常钻进→接单根→起钻→换钻头→下钻 二、钻井工艺过程 多道工序完成三件事： ★破碎岩石； ★取出岩屑、保护井壁； ★固井和完井，形成油流通道。 1．钻前准备 ①? 定井位；②平井场； ③ 打基础；④备器材。 2．钻进 （1）全井钻进过程 ①一次开钻，下表层套管。 ②二次开钻，从表层套管内钻进。 ③三次开钻，从技术套管内钻进。 3．固井 套管与井壁的环空注水泥，称为固井。 4．完井 钻井的最后一道工序。 主要用射孔完井法：用子弹射穿套管、水泥环，使油层与井筒相通。 5．钻井事故的处理 （1）井漏、井塌 井漏—泥浆压力地层压力时，使泥浆进入地层。应加堵漏物。 井塌—井壁坍塌，应加重泥浆。 （2）井喷 地层压力泥浆柱压力，井口都装防喷器。 【防喷器产品生产前景良好，要求打井必须安防喷器。】 （3）卡钻 转不动、起下钻遇阻，由沉砂、落石造成。。 三、钻井新技术 （一）喷射式钻井 利用高速射流作用，结合机械破岩，提高钻速，即喷射式钻井。 钻井液通过特殊形状和小尺寸喷嘴形成高速射流射向井底。 1.? 现状与前景 超高压喷射钻井是前沿课题。 破岩压力：150～200Mpa（需增压） ①美国： 94年前，尝试过地面增压，用铍铜合金管将高压液体传输井下，打井试验，效果很好，提高钻速3～5倍。 地面增压缺点：高压传输密封难保证（接头），沿程损失太大。 94年后，开始研究井下增压器，96年下井试验。 ②中国： 92年构思用“井下增压器”研究（由矿机教研室增压器科研组完成）。 94年石油总公司招标，由石大、勘探院两家分别进行可行性研究。 99年，单元、整机地面试验成功。 技术特点：利用地面泥浆，井下增压缸自动水力换向，产生高压射流。难点超高压密封。 前景：试验成功是钻井的一场革命；增压技术可用于地面和井下增压注水。 2. 喷射钻井的主要特点 用超高压液体，高速冲击岩石，钻进快，钻头寿命长。 3. 喷射钻井工作方式 用射流喷速、冲击力和水功率三参数来表征。 （1）泵的水功率分配（NP=pP.Q） ①循环管路上功率消耗（NC） ②过喷嘴压降（形成高速射流作用的水功率Nb） 压降：进、出口压差。 希望：降低NC，提高Nb； 提高压降手段：减小喷嘴直径。 提高压降目的：使射流获得大喷速、大动能、大冲击力。 通过压能与动能进行能量交换。 （2）射流 定义：微孔喷出流体并非重力作用，而传播的现象称射流。 （3）射流结构 射流成喇叭形（速度递减）。 分三个区： A区——等速核长度区，喷速为定值。 B区