1、钻井工程基本知识钻井工程基本知识20092009年年8 8月月中国石油西部钻探工程有限公司中国石油西部钻探工程有限公司工程技术知识普及讲座之工程技术知识普及讲座之 提提 纲纲三三.钻井流程钻井流程二二.现代钻井系统组成现代钻井系统组成四四.固井施工流程固井施工流程五五.岩层评价技术岩层评价技术六六.完井技术完井技术一、钻井基本概念一、钻井基本概念 利用钻机设备（顿钻利用钻机设备（顿钻钻机或旋转钻机）和钻机或旋转钻机）和工 具（钻 头、钻 柱工 具（钻 头、钻 柱等），在地下钻出具等），在地下钻出具有一定深度的圆柱形有一定深度的圆柱形井眼（最大钻井深度井眼（最大钻井深度超过超过12000m，19
2、85年年原原Soviet Union），以），以达到勘探和开发地下达到勘探和开发地下资源之目的。资源之目的。西方早期钢绳钻机西方早期钢绳钻机1.顿钻钻井时期（顿钻钻井时期（1901年以前）年以前）蜀中广记蜀中广记：国朝（明）：国朝（明）正德末年，嘉州开盐井，偶正德末年，嘉州开盐井，偶得油水，可以照夜，其光加得油水，可以照夜，其光加倍，沃之以水，则焰俞甚，倍，沃之以水，则焰俞甚，扑之以灰则灭扑之以灰则灭.1521年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击 钻钻出第一口油井。钻钻出第一口油井。1835年在四川自贡钻成世界上第一口超千年在四川自贡钻成世界上第一口超千 米深井（米
3、深井（1001.42米）米）兴海井，到兴海井，到1997，累计开采天然气累计开采天然气14000万万m3。1859年，美国年，美国 E.H.Drake 在宾夕法尼亚在宾夕法尼亚 用钢绳冲击钻钻出第一口石油井（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。钻机，在台湾苗栗油矿钻成第一口油井。钻到钻到120米，石油米，石油“滚滚而出滚滚而出”，日产油，日产油1.5T。1907年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在 陕北延长钻成延陕北延长钻成延1井，井深井，井深81
4、米，日产油米，日产油1T。石油钻井发展简史石油钻井发展简史石油钻井发展简史石油钻井发展简史 2.旋转钻钻井时期（旋转钻钻井时期（1901年以后）年以后）1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。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。年，国民政府引进德国四套旋转钻机。1937年，在四川巴县开钻巴年，在四川巴县开钻巴1井井，1939年年11 月钻至月钻至1420米完钻。米完钻。（1）概念时期（）概念时期（19011920）（2）发展时期（）发展时期（19201948）（3）科学化钻井（）科学化钻井（19481969）（4）自动化钻井（）自动化钻井（1969 ）钻井
5、发展趋势钻井发展趋势钻井发展趋势石油钻井目的及任务：石油钻井目的及任务：探明含油气构造，开发油气田探明含油气构造，开发油气田 普普 查查详详 查查区域勘探区域勘探油田勘探油田勘探油田开发油田开发了解全区区域地址概况，划分构造了解全区区域地址概况，划分构造单元，初步确定可能含油气层系。单元，初步确定可能含油气层系。详细研究确定油气聚集带，找出可详细研究确定油气聚集带，找出可供钻探的区域构造。供钻探的区域构造。研究区域的地质构造及含油气远景，研究区域的地质构造及含油气远景，发现工业油气藏（发现工业油气藏（0.35t/d）。）。探明油田边界和面积，算准储量，探明油田边界和面积，算准储量，提供油藏全部
6、资料，开辟试验区。提供油藏全部资料，开辟试验区。油气开采、补充能量、井网调整油气开采、补充能量、井网调整 基准井基准井 参数井参数井构造井构造井预探井预探井（野猫井）（野猫井）详探井详探井 评价井评价井 资料井资料井油油、气井气井 注入井注入井 调整井调整井石油钻井的目的与任务石油钻井的目的与任务把钻井按钻井的目的进行分类：把钻井按钻井的目的进行分类：p 区域普查井区域普查井 ：基准井：基准井,剖面井剖面井,参数井参数井,构造井构造井p 探井：预探井、详探井探井：预探井、详探井,边探井边探井p 开发井：生产井（油井、气井）开发井：生产井（油井、气井）,注入井（注水井注入井（注水井,注气井）注气
7、井）p 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等。救援井等。石油钻井的种类石油钻井的种类盆1井西凹陷东道海子凹陷 四 棵 树 凹 陷玛 湖 凹 陷石 英 滩 凸 起英 西 凹 陷滴水泉凹陷五彩湾凹陷石树沟凹陷黄草湖凸起石钱滩凹陷黑 山 凸 起梧桐窝子凹陷木垒凹陷古城凹陷吉木萨尔凹陷中拐凸起古西凸起莫索湾凸起白家海凸起索 索 泉 凹 陷红 岩 断 阶 带莫北凸起达巴松凸起滴 南 凸 起滴 北 凸 起阜康凹陷沙湾凹陷乌夏断裂带克百断裂带三个泉凸起夏盐凸起石西凸起三南凹陷莫南凸起红车断裂带车排子凸起齐 古 断 褶 带阜康断裂带霍玛吐背斜带沙 奇 凸 起北三台凸
8、起沙帐断褶带古东凸起西 部 隆 起乌伦古坳陷陆梁隆起中央坳陷东部隆起北天山山前冲断带德仑特阿山拉哈拉山扎伊尔山依林黑比尔根山博格达山青格里底山克拉美丽山奎屯莫索湾昌吉米泉石河子玛纳斯呼图壁吉木萨尔乌尔禾和什托洛盖沙湾乌鲁木齐独山子奇台车排子阜康乌苏克拉玛依083。30084。30085。30086。30087。30088。30089。30090。30091。30083。30084。30085。30086。30087。30088。30089。30090。30091。3046。3046。0045。3045。0044。3044。0043。3046。3046。0045。3045。0044。3044。0
9、043。300255075 km区域探井区域探井构构 造造 井井构构 造造 井井-5000-4500-4000-3500-3000155601556515560155655020501550205015012 kmN滴西8滴西8滴西8滴西8滴西5滴西5滴西5滴西5滴西14滴西14滴西14滴西14滴西17滴西17滴西17滴西17滴西173滴西173滴西173滴西173滴401滴401滴401滴401滴402滴402滴402滴402滴403滴403滴403滴403滴西171滴西171滴西171滴西171滴西172滴西172滴西172滴西172滴西27滴西27滴西27滴西27滴404滴404滴404
10、滴40474.7074.706.416.41-4500-4000-3500-3000155601556515560155655020501550205015012 kmN图 例图 例图 例图 例工业气流井工业气流井正钻井正钻井尖灭线尖灭线构造等值线 构造等值线 详探井详探井探探 井井-5000-4000-4000-5000-9000-8000-8000-7000-7000-6000-6000-5000-5000-4000-30000-10000-1000-2000-4000-3000-2000-2000-1400-2000-1000-2000-1000-1000-2000-2000-3000-
11、3000-3800-3000-3400-3000-4000-3000-2200-1800-1600-1400-2600-2400-3000-2000-1000-1000-1000-3000-2000-2000-2000-2000-2000-1800-800-2000-2000-2000-3000-3000-30000-1000-2000-2000-3000-3000-3200-4000-4000-5000-5000-4200-8000-7000-5000-4000-4000-4600彩59彩58彩551开开 发发 井井石油钻井的分类石油钻井的分类 直井直井 定向井定向井 水平井水平井 大位移井
12、大位移井 开窗侧钻井开窗侧钻井 提提 纲纲三三.钻井流程钻井流程一一.钻井的概念钻井的概念四四.固井施工流程固井施工流程五五.岩层评价技术岩层评价技术六六.完井技术完井技术二、现代钻井系统组成二、现代钻井系统组成柴油机柴油机(黄色黄色)直接驱动发直接驱动发电机给钻井设备提供电能电机给钻井设备提供电能电动机驱动泥浆泵工作电动机驱动泥浆泵工作(顶部装置为发电机降温顶部装置为发电机降温)现代钻井系统组成现代钻井系统组成皮带传递动力带动皮带传递动力带动上部的泥浆泵工作上部的泥浆泵工作几台发动机的链条及几台发动机的链条及齿轮组装在金属盒内齿轮组装在金属盒内现代钻井系统组成现代钻井系统组成不论钻井平台是以
13、不论钻井平台是以电能还是机械传输动电能还是机械传输动力，目的都是为了钻力，目的都是为了钻井，所以提升系统必井，所以提升系统必不可少。一般提升系不可少。一般提升系统由绞车、滚筒、井统由绞车、滚筒、井架、天车、游车和钢架、天车、游车和钢丝绳组成。丝绳组成。现代钻井系统组成现代钻井系统组成 绞车由带钢丝绳的滚筒、绞车由带钢丝绳的滚筒、猫头轴、离合器、换向齿猫头轴、离合器、换向齿轮轮-链条及刹车装置组成链条及刹车装置组成 猫头分为摩擦式猫猫头分为摩擦式猫头和自动猫头头和自动猫头现代钻井系统组成现代钻井系统组成游车下部的大钩正游车下部的大钩正在锁住水龙头提环在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦钻工正安放卡瓦现
14、代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成泥浆回泥浆回流管线流管线立管水龙带排出管线排出管线(至立管至立管)泥浆泵泥浆泵现代钻井系统组成现代钻井系统组成除气器除气器除泥器除泥器除沙器除沙器现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成现代钻井系统组成 提提 纲纲一一.钻井的概念钻井的概念二二.现代钻井系统组成现代钻井系统组成四四.固井施工流程固井施工流程五五.岩层评价技术岩层评价技术
15、六六.完井技术完井技术设设 计计钻前准备钻前准备一开一开二开二开三开三开完井测试完井测试油井完成油井完成地质设计、工程设计地质设计、工程设计修路、平井场、打基础、修路、平井场、打基础、设备搬运及安装、准备井口设备搬运及安装、准备井口钻进、（测斜）、（测井）、钻进、（测斜）、（测井）、下表套固井、安装井口下表套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、下技套固井、安装井口（测井）、下技套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、（中途测试）、下油套固井、安装试油井口（中途测试）、下油套固井、安装试油井口一开二开三开 钻
16、钻 进进 三、钻进流程三、钻进流程防喷器防喷器防喷器防喷器至钻井液净化系统一开钻进下表层套管注水泥施工安装井口防喷器井口防溢管钻井液出口三、钻进流程三、钻进流程二开钻进下中间套管防喷器防喷器防喷器防喷器二开固井三开钻进下生产套管完井固井三、钻进流程三、钻进流程钻进钻进基本过程包括：基本过程包括：钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等钻钻 进：钻头破碎岩石使井眼不断加深进：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
17、重新下入井中换钻头：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循环钻井液：钻头提离井底并保持钻井液的循环三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程三、钻进流程 起出的起出的钻头磨损钻头磨损应更换新应更换新钻头入井钻头入井三、钻进流程三、钻进流程 提提 纲纲三三.钻井流程钻井流程一一.钻井的概念钻井的概念二二.现代钻井系统组成现代钻井系统组成五五.岩层评价技术岩层评价技术六六.完井技术完井技术四、固井施工流程四、固井施工流程四、固井施工流程四、固井施工流程四、固井施工流程四、固井施工流程四、
18、固井施工流程四、固井施工流程 提提 纲纲三三.钻井流程钻井流程一一.钻井的概念钻井的概念二二.现代钻井系统组成现代钻井系统组成四四.固井施工流程固井施工流程六六.完井技术完井技术岩层评价-录井当一口井钻达设计深度后，如何才能判断所当一口井钻达设计深度后，如何才能判断所钻井段是否存在油气？有几种方法可供参考钻井段是否存在油气？有几种方法可供参考l 钻杆测试钻杆测试l 取芯取芯地质人员正在检测钻屑地质人员正在检测钻屑地质人员在显微镜下观测钻屑地质人员在显微镜下观测钻屑l 检测岩屑检测岩屑l 测井测井五、岩层评价技术五、岩层评价技术将测井仪器下入井底，再缓慢上提，在此过将测井仪器下入井底，再缓慢上提
19、，在此过程中，它可以测量它所经过的地层特性，一般程中，它可以测量它所经过的地层特性，一般测井方法有几种：测井方法有几种：电测井：电测井：测量并记录原始电阻和地层的感应电测量并记录原始电阻和地层的感应电阻大小阻大小声测井：声测井：记录声音在岩层中的反射记录声音在岩层中的反射放射测井：测量并记录原始的反射和在岩层中放射测井：测量并记录原始的反射和在岩层中的感应反射。的感应反射。当这些信号被记录后，由计算机处理作图，当这些信号被记录后，由计算机处理作图，并经专业人员分析以确定是否存在油气及存在并经专业人员分析以确定是否存在油气及存在的多少。的多少。岩层评价岩层评价技术岩层评价技术取芯有两种方式：一种
20、是下入取芯有两种方式：一种是下入取芯筒，取芯筒，安装在钻柱下部下入井底。当取芯筒旋转安装在钻柱下部下入井底。当取芯筒旋转钻进的时候，一段圆柱形井底岩芯就在取钻进的时候，一段圆柱形井底岩芯就在取芯筒内带出。另一种是芯筒内带出。另一种是井壁取芯器，井壁取芯器，靠下靠下部的射孔弹冲击井壁，一小块岩芯就被装部的射孔弹冲击井壁，一小块岩芯就被装在工具中带出，这种方式一次可以在任意在工具中带出，这种方式一次可以在任意深度取约深度取约30块小岩样。块小岩样。岩层评价技术岩层评价技术 提提 纲纲三三.钻井流程钻井流程一一.钻井的概念钻井的概念二二.现代钻井系统组成现代钻井系统组成四四.固井施工流程固井施工流程
21、五五.岩层评价技术岩层评价技术 完井：完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔 到试采到试采 等一系列生产过程的总称。等一系列生产过程的总称。六、完井技术六、完井技术目目的的是为了改善井底径向流动，使地下油气流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、筛管完井基本上可分为：固井射孔完井、筛管完井、裸眼完井等。井、裸眼完井等。六、完井技术六、完井技术（一）（一）裸眼完井法裸眼完井法先期裸眼完井后期裸眼完井类型类型优点优点缺点缺点裸眼完井1.油井完善程度
22、好，有利于提高油井产量2.减少固井和射 孔损害油气层3.采用砾石充填的井，有利于油井生产1.有油、气、水的井，无法分层开采2.无法分层改造六、完井技术六、完井技术-井壁稳定，不易坍塌的碳酸盐、井壁稳定，不易坍塌的碳酸盐、火山岩或砂岩储层；无底水、无气火山岩或砂岩储层；无底水、无气顶的单一厚储层或者压力、性质基顶的单一厚储层或者压力、性质基本一致的多层储层。本一致的多层储层。-下套管作业难度较大的特殊井下套管作业难度较大的特殊井（欠平衡井、水平井等）。（欠平衡井、水平井等）。适用条件适用条件（二（二）固井射孔完井法）固井射孔完井法六、完井技术六、完井技术-适用范围广，一般无不适用地层。适用范围广
23、，一般无不适用地层。类类型型优点优点缺点缺点射孔完井1.可有选择性地射开地层，实现分层开采2.在生产井段能选择性的进行修井作业3.可进行各种井下增产措施4.可以多层完井5.适合多种类型油气藏完井1.出油面积小，完善程度较差2.对井深和射孔浓度要求严格3.固井质量要求高，水泥浆可能伤害油气层适用条件适用条件固井射孔完井法固井射孔完井法射孔方法射孔方法电缆套管枪射孔电缆输送过油管负压射孔 油管输送负压射孔固井射孔完井法固井射孔完井法（三）筛管完井法（三）筛管完井法六、完井技术六、完井技术-地层出砂，固井完井储层伤害严地层出砂，固井完井储层伤害严 重地层。重地层。类类型型优点优点缺点缺点筛管完井1.可配合封隔器实现选择性非固井完井2.可实现分层开采3.非固井完井，有利于完井作业过程中的储层保护4.有利于防砂1.井下工具相对复杂2.完井成本相对较高适用条件适用条件u 绕丝绕丝u 割缝割缝u 多孔材料烧结多孔材料烧结筛管完井法筛管完井法筛管类型：筛管类型：六、完井技术六、完井技术六、完井技术六、完井技术谢谢大家
