1、 钻井工程基础知识钻井工程基础知识渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司2009年年10月月8日日日日渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 我国是世界上最早发现和利用石油和天然气的国家，在石油钻井方面有着我国是世界上最早发现和利用石油和天然气的国家，在石油钻井方面有着悠久的历史。根据现有的文献记载，早在公元前悠久的历史。根据现有的文献记载，早在公元前250250年前后，我国就有了盐井的年前后，我国就有了盐井的钻凿。在钻凿。在“川盐纪要川盐纪要”中，有中，有“凿井求盐，人无淡食，自秦以来，带有盛衰，凿井求盐，人
2、无淡食，自秦以来，带有盛衰，迄今已两千余年矣迄今已两千余年矣”。在公元在公元250250年，我国的井最深已达年，我国的井最深已达66.6766.67米，到米，到18401840年前年前后，已经钻成后，已经钻成10001000米以上的井，并将四川三叠纪嘉陵江石灰岩中的天然气采出米以上的井，并将四川三叠纪嘉陵江石灰岩中的天然气采出来。而美国直到来。而美国直到18591859年才钻成一口井深为年才钻成一口井深为21.6921.69米的井，苏联到米的井，苏联到18631863年才打成一年才打成一口井深为口井深为2020米的井。米的井。钻钻 井井渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:
3、/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻 井井 钻井是勘探和开发油、气田的重要手段。要直钻井是勘探和开发油、气田的重要手段。要直接了解地下的地质情况，要证实已经探明的构造的接了解地下的地质情况，要证实已经探明的构造的含油气情况及地质储量，要把地下
4、的油气开采出来，含油气情况及地质储量，要把地下的油气开采出来，都要通过钻井工作来实现，由此可见钻井的重要性。都要通过钻井工作来实现，由此可见钻井的重要性。简单而言，井是人们用工具挖掘、造成油气流出的简单而言，井是人们用工具挖掘、造成油气流出的通道，目的是为了采集地下油气。通道，目的是为了采集地下油气。1 1、地质勘察、地质勘察2 2、研究中心定井位、研究中心定井位3 3、地质和钻井工程设计、地质和钻井工程设计4 4、钻前工程、钻前工程5 5、搬家安装、搬家安装6 6、钻井施工、钻井施工渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.asp
5、x钻井知识钻井知识-分类分类 按井深度分：按井深度分：浅井（井深小于浅井（井深小于2000m）、中深）、中深井（井深井（井深20004500m）、深井（井深）、深井（井深45006000米）、超深井（井深大于米）、超深井（井深大于6000m）按施工目的：按施工目的：参数井、探井、预探井、评价井、生参数井、探井、预探井、评价井、生产（开发）井、注水井、调整井、完善井、检产（开发）井、注水井、调整井、完善井、检测井、滚动评价、更新井、扩边井测井、滚动评价、更新井、扩边井按工程特点和习惯：直井、定向（斜）井、大斜直井、定向（斜）井、大斜度井、水平井、丛式井、分支（多底）井、大度井、水平井、丛式井、分
6、支（多底）井、大位移井、浅井、深井、小井眼井、开窗侧钻井位移井、浅井、深井、小井眼井、开窗侧钻井 油井分类油井分类渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 根据钻井目的和开发的要求，把井分为不同的类别根据钻井目的和开发的要求，把井分为不同的类别。探井探井-经过地球物理堪探证实有希望的地质构造为了探明经过地球物理堪探证实有希望的地质构造为了探明地下情况，寻找油、汽田而钻的井，包括参数井、预探井、评地下情况，寻找油、汽田而钻的井，包括参数井、预探井、评价井。价井。资料井资料井-为编制油田开发方案所需要的资料而钻的取心井。为编制
7、油田开发方案所需要的资料而钻的取心井。生产井生产井-用来采油的井。用来采油的井。注水井注水井-用来向油层内注水的井。正注井：从油管向地层用来向油层内注水的井。正注井：从油管向地层注水的井称为正注井。反注井：从套管向地层注水的井称为反注水的井称为正注井。反注井：从套管向地层注水的井称为反注井。注井。观察井观察井-专门用来观察油田地下动态的井。专门用来观察油田地下动态的井。检查井检查井-为了检查油层开发效果而钻的井。为了检查油层开发效果而钻的井。更新井更新井-为了注采系统完善，需要打新井。为了注采系统完善，需要打新井。调整井调整井-在原有井网基础上，为改善油田开发效果，而补在原有井网基础上，为改善
8、油田开发效果，而补充钻的一些另散井或成批成排的加密井。充钻的一些另散井或成批成排的加密井。注水井注水井-井网井网-油气水井在油田上的排列和分布。油气水井在油田上的排列和分布。钻井知识钻井知识-分类分类渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-分类分类大斜度井大斜度井：最大井斜在最大井斜在6080范围内的定向井。但有的井范围内的定向井。但有的井斜不到斜不到80，并稳斜一定井段直到完井的，也可称为水平井。，并稳斜一定井段直到完井的，也可称为水平井。大位移井：水平位移与垂深之比等于或大于大位移井：水平位移与垂深之
9、比等于或大于2的井称为大位移井。的井称为大位移井。水平井：水平井：最大井斜大于或等于最大井斜大于或等于86，并保持这种角度钻完一定长，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。它分为：长曲率半径（造斜率小于度的水平段的定向井。它分为：长曲率半径（造斜率小于6/30m）水平井、中曲率半径（造斜率为）水平井、中曲率半径（造斜率为6-20/30m）水平）水平井、中短曲率半径（造斜率为井、中短曲率半径（造斜率为10/m-20/30m）水平井、短曲）水平井、短曲率半径（造斜率为率半径（造斜率为20-30/30m）水平井；大港油田目前完成）水平井；大港油田目前完成施工的水平井中，女施工的水平井中，女MH
10、-1井属于长半径水平井，官井属于长半径水平井，官H-2井属于短井属于短半径水平井，其余均为中半径水平井。半径水平井，其余均为中半径水平井。丛式井：丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。其中可含一口直井。分支（多底井）：分支（多底井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。按轨迹按轨迹 渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-设计设计钻井钻井钻前工程钻井施工完井作业地质设计工
11、程设计设计设计 施工施工渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-地质设计地质设计井位井位 地理位置、构造位置、井位座标；区域地质概况、地理及环境地理位置、构造位置、井位座标；区域地质概况、地理及环境井别井别 本井是探井或是生产井或是别的类型的井；本井是探井或是生产井或是别的类型的井；预计完钻层位及井深预计完钻层位及井深 设计依据、钻探目的任务、完井要求设计依据、钻探目的任务、完井要求 预计钻遇地层情况及各层岩性特征预计钻遇地层情况及各层岩性特征；预计含油、气、水层位及其深度；预计含油、气、水层位及其深度；
12、设计取心层位及取心长度设计取心层位及取心长度 各项录井、测井资料的要求及技术说明各项录井、测井资料的要求及技术说明 故障提示：指钻井过程中可能发生故障或事故的层位、井段故障提示：指钻井过程中可能发生故障或事故的层位、井段 地质施工设计表，地质附图等。地质施工设计表，地质附图等。地质设计地质设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻井工程设计的内容包括：钻井工程设计的内容包括：（1 1）井身结构的设计；）井身结构的设计；（2 2）井身质量要求；）井身质量要求；（3 3）钻具组合设计；）钻具组合设计；（4 4）分地层、分
13、井段的钻头、钻井参数、水力参）分地层、分井段的钻头、钻井参数、水力参数、泥浆类型及泥浆性能设计；数、泥浆类型及泥浆性能设计；（5 5）取心参数的设计；）取心参数的设计；（6 6）各层套管设计及固并设计；）各层套管设计及固并设计；（7 7）各次井口装置及井控装置设计；）各次井口装置及井控装置设计；（8 8）防污染设计；）防污染设计；（9 9）与钻井工程有关的其他方面设计）与钻井工程有关的其他方面设计。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻井工程设计依据钻井工程设计依据 钻井工程设计的依据是由地
14、质设计书中提供钻井工程设计的依据是由地质设计书中提供的，它提供的内容有：的，它提供的内容有：（1 1）本井的钻探目的：参数井、预探井、详探井）本井的钻探目的：参数井、预探井、详探井和生产并等；和生产并等；（2 2）设计井深及地层剖面；）设计井深及地层剖面；（3 3）地层压力系数（也称压力梯度或等效泥浆比）地层压力系数（也称压力梯度或等效泥浆比重）：包括油、气、水层的压力系数，这是设计重）：包括油、气、水层的压力系数，这是设计泥浆比重，并身结构的重要依据，泥浆比重，并身结构的重要依据，（4 4）可能出现的复杂情况；并田、并涌、井垮、）可能出现的复杂情况；并田、并涌、井垮、井斜及其他方面；井斜及其
15、他方面；钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx（5 5）钻井过程中，所完成的其他作业，如电测井、）钻井过程中，所完成的其他作业，如电测井、中途测试、地震测并和取岩心等。中途测试、地震测并和取岩心等。（6 6）邻并资料）邻并资料 钻井工程设计的第二个依据就是由周围邻并了解钻井工程设计的第二个依据就是由周围邻并了解到的实钻资料：井喷、井漏、坍塌、缩径等并将这些到的实钻资料：井喷、井漏、坍塌、缩径等并将这些问题的原因调查清楚；各并段所使用的泥浆比重以及问题的原因调查清楚；各并段所使用的泥浆比重以及岩石
16、特性等。这是钻井工程设计的重要依据。岩石特性等。这是钻井工程设计的重要依据。（7 7）地理位置、道路、供水条件和气象资料。）地理位置、道路、供水条件和气象资料。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-设计设计钻井主要设备选择与井身结构的确定钻井主要设备选择与井身结构的确定 各次开钻的钻柱设计与钻具组合钻头尺寸、类型选择与数量的确定各次开钻的钻柱设计与钻具组合钻头尺寸、类型选择与数量的确定 井身质量和井眼轨迹参数、机械参数、水力参数设计井身质量和井眼轨迹参数、机械参数、水力参数设计
17、 钻井液设计，包括体系、性能参数、材料消耗、邻井资料钻井液设计，包括体系、性能参数、材料消耗、邻井资料 固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及固井要求固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及固井要求 井口装置和井控装备及工艺技术、固控设备配置要求井口装置和井控装备及工艺技术、固控设备配置要求；地层孔隙压力梯度曲线、地层破裂压力梯度曲线地层孔隙压力梯度曲线、地层破裂压力梯度曲线 邻井试油压力资料；邻井试油压力资料；井区域自然环境状况及施工环境保护要求井区域自然环境状况及施工环境保护要求 地层漏失试验地层漏失试验 地层孔隙压力预测监测，地层孔隙压力预测监测，全
18、井成本预算全井成本预算 钻井工程设计钻井工程设计钻井施工进度计划钻井施工进度计划 油气层保护及防止损害措施油气层保护及防止损害措施；渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 井身结构设计井身结构设计 井身结构设计部分包括下人套管的层次，各井身结构设计部分包括下人套管的层次，各层套管的直径与下人深度，各层套管相应的钻头层套管的直径与下人深度，各层套管相应的钻头直径，各层套管外水泥浆返回高度。井身结构的直径，各层套管外水泥浆返回高度。井身结构的确定是施工计划的重要内容，井身结构的设计是确定是施工计划的重要内容，井身结构的设计是
19、在分析了设计依据的条件下而制定的。合理的井在分析了设计依据的条件下而制定的。合理的井身结构应符合优质、快速、安全钻井的原则，满身结构应符合优质、快速、安全钻井的原则，满足钻井和采油、采气工艺的要求，并有利于节省足钻井和采油、采气工艺的要求，并有利于节省套管、水泥等材料，降低钻井成本。套管、水泥等材料，降低钻井成本。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx
20、12”8 13”9”套管尺寸套管尺寸17 钻头尺寸钻头尺寸5 钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx井身结构设计的总体原则井身结构设计的总体原则（1 1）有效地保护油层，使高低压油层不受泥浆损害。）有效地保护油层，使高低压油层不受泥浆损害。（2 2）避免漏、喷、坍、卡等复杂情况的产生，为全）避免漏、喷、坍、卡等复杂情况的产生，为全并顺利钻井创造条件，以获得全井最短的建井周期。并顺利钻井创造条件，以获得全井最短的建井周期。（3 3）全并总钻井成本最低。为了实现以上总的原则，）全并总钻井成本
21、最低。为了实现以上总的原则，设计时必须考虑以下四条原则：设计时必须考虑以下四条原则：钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx（1 1）根据平衡地层压力钻井原则，确定采用最低泥）根据平衡地层压力钻井原则，确定采用最低泥浆比重。浆比重。（2 2）钻下部地层采用重泥浆产生的井内压力，不压）钻下部地层采用重泥浆产生的井内压力，不压裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层。裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层。（3 3）下套管过程。井内泥浆柱压力和地层压力之间）下套管过程。井内泥浆柱压力和地层压力之间的压力差，不致
22、产生压差卡套管事故。的压力差，不致产生压差卡套管事故。（4 4）考虑地层压力设计误差，限定一定的误差增值）考虑地层压力设计误差，限定一定的误差增值，井涌压井时，在上层套管鞋处所产生的压力不大，井涌压井时，在上层套管鞋处所产生的压力不大于该处地层破裂压力梯度，防止地下井喷的发生。于该处地层破裂压力梯度，防止地下井喷的发生。钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/defau
23、lt.aspx钻井基础知识钻井基础知识三段制五段制水平井水平位移直井段造斜点增斜井段稳斜井段降斜井段直井段完钻井深垂深井眼轨迹和剖面井眼轨迹和剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识直井段：直井段：设计井斜角为零度的井段设计井斜角为零度的井段。造斜点：造斜点：开始定向造斜的位置，通常以该点的井深来表示开始定向造斜的位置，通常以该点的井深来表示造斜率：造斜率：定向造斜工具的造斜率能力，即工具所钻出的井段的井定向造斜工具的造斜率能力，即工具所钻出的井段的井 眼曲率。通常以眼曲率。通常以 x x /3
24、0m/30m来表示来表示造（增）斜段：造（增）斜段：井斜角随井深增加的井段。井斜角随井深增加的井段。稳斜井段：稳斜井段：井斜角保持恒定的井段井斜角保持恒定的井段。降斜井段：降斜井段：井斜角随井深的增加而减小的井段。井斜角随井深的增加而减小的井段。目标点：目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以坐标、垂深设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以坐标、垂深等来表示。等来表示。井身及剖面井身及剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识靶区及靶区半径靶区及靶区半径：包含目标点在内的一个区域称为靶区，在
25、油包含目标点在内的一个区域称为靶区，在油气井中，靶区半径为实钻井眼偏离设计目标点的水平距离；在气井中，靶区半径为实钻井眼偏离设计目标点的水平距离；在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心、靶区半径为半径的目标点所在的水平面上，以目标点为圆心、靶区半径为半径的一个圆面积。大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道一个圆面积。大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。的一个柱状体。靶心距靶心距：在靶区平面上，实钻井眼中心线与目标点之间的距离。在靶区平面上，实钻井眼中心线与目标点之间的距离。最大井斜角：全井井斜最大的点的井斜角。对于直井，井斜角最大井斜角：全井井斜最大的点的井斜角。对于直
26、井，井斜角控制在规定的范围；对于常规定向井，当井斜角小于控制在规定的范围；对于常规定向井，当井斜角小于1515时，时，方位不易稳定，因此一般情况下，定向井的最大井斜角应大于方位不易稳定，因此一般情况下，定向井的最大井斜角应大于1515。井斜越大，施工难度越大，特别是在井斜超过。井斜越大，施工难度越大，特别是在井斜超过4040以后以后润滑防卡和携砂等难度增加润滑防卡和携砂等难度增加井身及剖面井身及剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识井眼轨迹井眼轨迹井斜角井斜角：井眼中心线上的一点的切线（钻进方
27、向）与井口垂线间的井眼中心线上的一点的切线（钻进方向）与井口垂线间的夹角。夹角。方位角方位角：从正北方向顺时针转，到井眼中心线上的某一点，在水平从正北方向顺时针转，到井眼中心线上的某一点，在水平面上投影的夹角。面上投影的夹角。井（斜）深井（斜）深：从转盘面到井内某测量点间的井眼中心线的实际长度。从转盘面到井内某测量点间的井眼中心线的实际长度。垂深：垂深：井口转盘到井眼中心线上某测点所在水平面的垂直距离。井口转盘到井眼中心线上某测点所在水平面的垂直距离。井斜率井斜率：单位长度井段的井斜角变化值（一般是指单位长度井段的井斜角变化值（一般是指3030米长井段上井米长井段上井斜值的变化量）。斜值的变化
28、量）。井底水平位移井底水平位移：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。井底闭合方位角井底闭合方位角：从正北方向顺时针旋转至井口与井底的水平投影从正北方向顺时针旋转至井口与井底的水平投影连线的夹角。连线的夹角。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx不同类型的水平井不同类型的水平井渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/
29、njgs/default.aspx钻钻井井装装备备图图(a)地面以上部分地面以上部分1.天车 2.钢丝绳 3.游动滑车 4.大沟 5水龙头 6.方钻杆 7水龙带 8.钻台 9转盘 10.井架 11.二层台 12.泥浆高架槽 13.司钻台 14.振动筛 15.绞车 16.柴油机 17.钻台底座 18 传动链条 19.联动机 20.泥浆泵 21.泵上水泥浆罐 图图(b)钻台以下部分钻台以下部分22.转盘传动链条 23.防喷器组 24.井壁水泥环 25.钻杆 26.钻头 27.方钻杆 28.转盘 29.钻台面 30.高架泥浆槽 31.振动筛 32.防喷器 33.接节流管汇 34.表层套管 35.钻铤
30、 36.环空泥浆渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备钻机组成钻机组成钻具起升系统、旋转钻进系统、钻井液循环系统、动力系统、传动系统、钻具起升系统、旋转钻进系统、钻井液循环系统、动力系统、传动系统、控制系统和显示装置、钻机底座、辅助设备，控制系统和显示装置、钻机底座、辅助设备，目前石油钻井设备以旋转钻目前石油钻井设备以旋转钻机为主，近年来，性能先进的顶部驱动钻机、自动垂直钻井系统、电动钻机为主，近年来，性能先进的顶部驱动钻机、自动垂直钻井系统、电动钻机等得到广泛使用机等得到广泛使用。对钻井设备的要求对钻井
31、设备的要求 具有一定的提升能力和提升速度；具有一定的提升能力和提升速度；具有一定的旋转钻进能力，给钻具提供一定的转矩和转速；具有一定的旋转钻进能力，给钻具提供一定的转矩和转速；具有一定的循环洗井能力：能够提供一定的泵压和排量，迅速将井底破具有一定的循环洗井能力：能够提供一定的泵压和排量，迅速将井底破碎的岩屑顺利携带到地面，同时起到水力破岩作用碎的岩屑顺利携带到地面，同时起到水力破岩作用渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备转盘：转盘：利用转盘旋转来带动方钻杆，进而带动下部连接的钻具旋转，进行钻进作业。它在
32、井下动利用转盘旋转来带动方钻杆，进而带动下部连接的钻具旋转，进行钻进作业。它在井下动力钻井中用来承受螺杆钻具的反向扭矩力钻井中用来承受螺杆钻具的反向扭矩控制系统：控制系统：钻机的控制系统是为保证钻机各部分协调、准确、迅速地完成钻井的各个工艺过程而钻机的控制系统是为保证钻机各部分协调、准确、迅速地完成钻井的各个工艺过程而设置的。钻机的控制方式有机械控制、气动控制、液压控制、电控制和综合控制等几种。设置的。钻机的控制方式有机械控制、气动控制、液压控制、电控制和综合控制等几种。绞车：绞车：是组成钻机的核心部件，与井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成了提升系统。是组成钻机的核心部件，与井架、天车、
33、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成了提升系统。指重表：指重表：测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进和井下复杂情况的判断与处理。压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进和井下复杂情况的判断与处理。顶部驱动系统：顶部驱动系统：也称为动力水龙头，主要由三部分组成：水龙头钻井马达，是常规水龙头与钻也称为动力水龙头，主要由三部分组成：水龙头钻井马达，是常规水龙头与钻井马达相结合；导向滑车总成；钻杆上卸装置，配备了特殊的钻杆上、卸扣装
34、置；从井架空间上井马达相结合；导向滑车总成；钻杆上卸装置，配备了特殊的钻杆上、卸扣装置；从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进的钻井系统，可完成旋转钻进、循环钻井液、接部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进的钻井系统，可完成旋转钻进、循环钻井液、接钻杆和卸钻柱等各种井口操作。钻杆和卸钻柱等各种井口操作。井下马达井下马达（动力钻具）（动力钻具）涡轮钻具与螺杆钻具是两种最主要以钻井液为动力的井下马达。与转盘钻涡轮钻具与螺杆钻具是两种最主要以钻井液为动力的井下马达。与转盘钻井相比，由于井下马达转速高，可以显著提高机械钻速，特别是与金刚石钻头配合使用将大大地井相比，由于井下马达转速
35、高，可以显著提高机械钻速，特别是与金刚石钻头配合使用将大大地提高钻井速度。此外，由于钻杆不转动，可以减少动力消耗，减轻钻具及套管的磨损和破坏。用提高钻井速度。此外，由于钻杆不转动，可以减少动力消耗，减轻钻具及套管的磨损和破坏。用井下马达钻定向井时，能及时有效地控制井眼轨迹，极大的提高了定向井施工速度，并保证了井井下马达钻定向井时，能及时有效地控制井眼轨迹，极大的提高了定向井施工速度，并保证了井眼质量。眼质量。指重表：指重表：用于测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重用于测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻压的大小及变化，
36、可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进、打捞作业和井下复杂情况的判和钻压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进、打捞作业和井下复杂情况的判断与处理。断与处理。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 在旋转钻井中，钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质在旋转钻井中，钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质量好坏，钻头类型与岩性是否适应，对提高钻井速度和量好坏，钻头类型与岩性是否适应，对提高钻井速度和降低钻井成本起着重要作用。由于钻头选型不当，不但降低钻井成本起着重要作用。由于钻头选型不当，不但钻得慢，而且成本高。正确地选择钻头
37、类型，合理地使钻得慢，而且成本高。正确地选择钻头类型，合理地使用钻头。要对钻头的结构、特点、作用原理有所了解，用钻头。要对钻头的结构、特点、作用原理有所了解，同时要对所钻地层的性质，如硬度、塑性、可钻性、研同时要对所钻地层的性质，如硬度、塑性、可钻性、研磨性等有充分的认识。学习这章的目的，就是通过了解磨性等有充分的认识。学习这章的目的，就是通过了解岩石的性质、钻头的结构和作用原理，以使在实践中正岩石的性质、钻头的结构和作用原理，以使在实践中正确选择和合理使用钻头，不断地提高钻头工作指标确选择和合理使用钻头，不断地提高钻头工作指标。钻钻 头头渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司htt
38、p:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻 头头刮刀钻头刮刀钻头牙轮钻头牙轮钻头PDC钻头钻头钻头钻头 直接破碎岩石的工具是钻头，钻头上边接直接破碎岩石的工具是钻头，钻头上边接钻铤（有时接稳定器）、钻杆组成钻柱，钻钻铤（有时接稳定器）、钻杆组成钻柱，钻进时由钻铤产生足够的压力，把钻头压到井进时由钻铤产生足够的压力，把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部（牙齿）吃入岩石底岩石上，使钻头的刃部（牙齿）吃入岩石中，用钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，中，用钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/defaul
39、t.aspx钻头的类型分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻钻头的类型分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、头、PDCPDC钻头和特种钻头等。钻头和特种钻头等。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 依据岩石性质优选钻头类型依据岩石性质优选钻头类型 选择钻头类型主要是依据岩石的机械物理性质和地选择钻头类型主要是依据岩石的机械物理性质和地层条件。了解地层岩性，是选择钻头、使用钻头和制订层条件。了解地层岩性，是选择钻头、使
40、用钻头和制订技术措施的基础。与钻进速度关系密切的岩石性质是。技术措施的基础。与钻进速度关系密切的岩石性质是。硬度、塑性、可钻性和研磨性。硬度、塑性、可钻性和研磨性。所谓岩石的硬度就是岩石抵抗钻头工作刃（牙齿或刀所谓岩石的硬度就是岩石抵抗钻头工作刃（牙齿或刀刃）压人的能力大小。我们说某岩层硬度大，也就是说刃）压人的能力大小。我们说某岩层硬度大，也就是说钻头不容易吃入，或者需要加较大的钻压才能吃人。岩钻头不容易吃入，或者需要加较大的钻压才能吃人。岩石的硬度是和岩石颗粒的成分、大小及颗粒之间的胶结石的硬度是和岩石颗粒的成分、大小及颗粒之间的胶结物的性质等因素有关。高尚堡构造馆陶组的深灰绿色玄物的性质
41、等因素有关。高尚堡构造馆陶组的深灰绿色玄武岩为最硬，其次是王官屯地区孔一段的浅灰含钙砂砾武岩为最硬，其次是王官屯地区孔一段的浅灰含钙砂砾岩，板桥地区沙二段的浅灰色含砾萤光砂岩等比较硬。岩，板桥地区沙二段的浅灰色含砾萤光砂岩等比较硬。一般是岩石越硬，钻得越慢（但是也有例外）。一般是岩石越硬，钻得越慢（但是也有例外）。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 岩石的塑性和脆性在日常生活中可见到这种现象，如岩石的塑性和脆性在日常生活中可见到这种现象，如我们看到玻璃在受外力而破坏时，虽是破碎而没有变形，我们看到
42、玻璃在受外力而破坏时，虽是破碎而没有变形，把破碎后的玻璃拼起仍然是原来的大小和形状，这种不发把破碎后的玻璃拼起仍然是原来的大小和形状，这种不发生永久变形（塑性变形）的破碎叫做脆性破碎，这种物体生永久变形（塑性变形）的破碎叫做脆性破碎，这种物体叫做脆性物体，或者说它的脆性很大。在日常生活中我们叫做脆性物体，或者说它的脆性很大。在日常生活中我们还看到湿胶泥可以被提成任何形状，湿胶泥在受外力（拉还看到湿胶泥可以被提成任何形状，湿胶泥在受外力（拉或压等）破坏前，要发生永久变形，塑性变形的物体在破或压等）破坏前，要发生永久变形，塑性变形的物体在破坏前呈现塑性变形的性质称为塑性。物体的塑性和脆性是坏前呈现
43、塑性变形的性质称为塑性。物体的塑性和脆性是两个对立的概念，塑性大的物体没有脆性或脆性很小；反两个对立的概念，塑性大的物体没有脆性或脆性很小；反之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 对岩石而言，大体可分为三种类型：一种是在破对岩石而言，大体可分为三种类型：一种是在破碎前不发生塑性变形的，称为脆性岩石；一种是在破碎前不发生塑性变形的，称为脆性岩石；一种是在破碎前塑性变形很大的，称为塑性岩，还有一种是呈现碎前塑性变形很大的，称为塑性岩
44、，还有一种是呈现不大的塑性变形后即破碎的，称为塑脆性岩石。大港不大的塑性变形后即破碎的，称为塑脆性岩石。大港油田各地层的岩石几乎全同于后一种，在这一种内部油田各地层的岩石几乎全同于后一种，在这一种内部，可指出一些塑性较小的与较大的，如板桥地区沙二，可指出一些塑性较小的与较大的，如板桥地区沙二段的浅灰色细中砂岩与周青庄地区沙二段灰色白云质段的浅灰色细中砂岩与周青庄地区沙二段灰色白云质灰岩等塑性较小，即脆性较大；又如港东明下段的紫灰岩等塑性较小，即脆性较大；又如港东明下段的紫红色泥岩与羊二庄构造馆陶组灰绿色泥岩等塑性较大红色泥岩与羊二庄构造馆陶组灰绿色泥岩等塑性较大，即脆性较小。，即脆性较小。钻头
45、的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 岩石的可钻性一般理解为岩石破碎的难易性，岩石的可钻性一般理解为岩石破碎的难易性，由此把岩石分为难钻的和易钻的。在有些情况下，可由此把岩石分为难钻的和易钻的。在有些情况下，可钻性可以确定岩石在井底抵抗钻头破碎它的能力。钻性可以确定岩石在井底抵抗钻头破碎它的能力。岩石的研磨性是指岩石与钻头接触表面上，岩石岩石的研磨性是指岩石与钻头接触表面上，岩石（包括岩屑）对钻头的磨损作用、岩石磨损钻头的能（包括岩屑）对钻头的磨损作用、岩石磨损钻头的能力大小叫做岩石的研磨性。岩石的研磨
46、性愈大，钻头力大小叫做岩石的研磨性。岩石的研磨性愈大，钻头磨损愈严重；钻头的总进尺也就愈少。岩石的研磨性磨损愈严重；钻头的总进尺也就愈少。岩石的研磨性取决于岩石本身成分，颗粒形状和大小等。例如，大取决于岩石本身成分，颗粒形状和大小等。例如，大港油田馆陶组底砾岩与孔店组合砾砂岩等都是研磨性港油田馆陶组底砾岩与孔店组合砾砂岩等都是研磨性大的岩层。大的岩层。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 影响钻头工作指标的几个主要的岩石性质。它们是互相有影响钻头工作指标的几个主要的岩石性质。它们是互相有联系的，在具
47、体工作中不能孤立地只考虑某个性质，而必须联系的，在具体工作中不能孤立地只考虑某个性质，而必须综合地、全面地分析，然后再选择和使用钻头。一般来讲，综合地、全面地分析，然后再选择和使用钻头。一般来讲，在软塑的地层宜选用齿少、齿排稀的软地层滚动轴承牙轮钻在软塑的地层宜选用齿少、齿排稀的软地层滚动轴承牙轮钻头，依靠切削刮挤的作用破碎岩石；也可选用刮刀钻头，依头，依靠切削刮挤的作用破碎岩石；也可选用刮刀钻头，依靠钻头吃人岩石较深，可大块地切削岩石。选用牙轮钻头与靠钻头吃人岩石较深，可大块地切削岩石。选用牙轮钻头与刮刀钻头，各有优点和缺点。牙轮钻头的优点是井身质量较刮刀钻头，各有优点和缺点。牙轮钻头的优点
48、是井身质量较好，对钻具和钻机的损害较轻；刮刀钻头的优点和钻速较高好，对钻具和钻机的损害较轻；刮刀钻头的优点和钻速较高，进尺较多，选择时要全面权衡利弊，再作抉择。，进尺较多，选择时要全面权衡利弊，再作抉择。在脆硬的地层宜选用齿多、齿排密的硬地层牙轮钻头或在脆硬的地层宜选用齿多、齿排密的硬地层牙轮钻头或球齿钻头，依靠冲击、压碎的作用破碎岩石；在坚硬地层还球齿钻头，依靠冲击、压碎的作用破碎岩石；在坚硬地层还可考虑使用金刚石钻头。目前刮刀钻头已经很少使用，而是可考虑使用金刚石钻头。目前刮刀钻头已经很少使用，而是使用了使用了PDCPDC钻头。钻头。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆
49、技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻头选择的总体原则钻头选择的总体原则 上部软地层使用机械钻速高上部软地层使用机械钻速高的钻头，可在较短时间内钻出较的钻头，可在较短时间内钻出较多的井深；多的井深；下部地层使用工作时间长、下部地层使用工作时间长、进尺高的钻头，减少起下钻次数；进尺高的钻头，减少起下钻次数；易斜井段选择滑动小、工作易斜井段选择滑动小、工作平稳的钻头；平稳的钻头；研磨性地层可选择纯滚动性研磨性地层可选择纯滚动性的球齿保径钻头的球齿保径钻头。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/nj
50、gs/default.aspx聚晶金刚石复合片钻头聚晶金刚石复合片钻头(polycrystalline diamond compact)简称简称PDCPDC钻头，钻头，PDCPDC钻头为一整体式钻头，主要由钻头基体、钻头为一整体式钻头，主要由钻头基体、切削齿、保径齿、喷嘴、排屑槽等几部分组成，利用聚晶金刚石切削齿、保径齿、喷嘴、排屑槽等几部分组成，利用聚晶金刚石做成小型切削镶嵌或烧结到钻头体上而形成的，做成小型切削镶嵌或烧结到钻头体上而形成的，PDCPDC钻头适用于钻头适用于软到中硬地层，由于不存在重复切削问题，因此，破岩效率比普软到中硬地层，由于不存在重复切削问题，因此，破岩效率比普通刮刀和
