西安石油大学石油工程4.钻井与完井

1、481Chapter 4 钻井与完井钻井与完井 （3课时）课时）第一节第一节 钻井方法钻井方法第二节第二节 旋转钻井系统的基本构成旋转钻井系统的基本构成第三节第三节 旋转钻井工艺过程旋转钻井工艺过程第四节第四节 完井完井 第五节第五节 特殊钻井技术特殊钻井技术第六节第六节 海洋石油钻井海洋石油钻井 本章就本章就钻井和完井钻井和完井工程中的主要概念、设备、方法及过程进工程中的主要概念、设备、方法及过程进行介绍。行介绍。482一、我国钻井技术发展简况一、我国钻井技术发展简况古古代代钻钻井井约在公元前约在公元前3世纪到公元世纪到公元11世纪，井眼世纪，井眼由人下由人下入井内入井内挖掘而成。挖掘而成。

2、始于公元始于公元10411041年年10531053年前后，井眼以年前后，井眼以顿钻顿钻方方式由式由人力向下钻凿人力向下钻凿成井。井口直径如碗口大小成井。井口直径如碗口大小( (约约3 35 5寸寸) )，即即“卓筒井卓筒井”，井深达千余尺，井深达千余尺，公元公元12531253年用牛做动力代替人力。年用牛做动力代替人力。大井眼阶段大井眼阶段小井眼阶段小井眼阶段l公元前公元前3 31 1世纪（战国时期），李冰在四川钻凿盐井；世纪（战国时期），李冰在四川钻凿盐井；l公元公元147147189189年，在邛崃年，在邛崃( (qiqinglngli)i)钻出一口天然气井钻出一口天然气井, ,称为火井

3、称为火井l15211521年，四川嘉州年，四川嘉州( (今乐山今乐山) )钻盐井时偶得石油，是为我国第一口油井；钻盐井时偶得石油，是为我国第一口油井；l18401840年，在四川钻成世界上最深的井（年，在四川钻成世界上最深的井（1200m1200m），火井；），火井；l清初清初, ,四川有盐井四川有盐井56375637口，清末有口，清末有84568456口，分布于口，分布于4040个洲县。个洲县。中国中国最早最早利用利用钻井技术钻井技术进行油气及资源勘探与开发。进行油气及资源勘探与开发。4.1 4.1 钻井方法钻井方法483欧洲是在欧洲是在1919世纪初开始用顿钻打井世纪初开始用顿钻打井484

4、二、钻井方法二、钻井方法常用钻井方法常用钻井方法 在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，并且随着生产的发展，钻井设备也在进步和完善。并且随着生产的发展，钻井设备也在进步和完善。485l 顿钻钻井也叫冲击钻井。顿钻钻井也叫冲击钻井。l 通过地面将钢丝绳通过地面将钢丝绳拉起拉起，将钻头，将钻头提离井底，再提离井底，再向下冲击向下冲击，岩石随之，岩石随之破碎破碎，再不时向井内注水，将岩屑，再不时向井内注水，将岩屑和泥土混成泥浆，再下入和泥土混成泥浆，再下入捞砂筒捞砂筒捞捞出岩屑。出岩屑。l 钻进不连续，速度慢；冲击方式，钻进不连续，速度慢

5、；冲击方式，费时费事费力费时费事费力 1.1.顿钻钻井顿钻钻井l 它不适应快速钻井的要求，特别钻深它不适应快速钻井的要求，特别钻深井或超深井它更不能满足生产的需要，井或超深井它更不能满足生产的需要，因此因此代替它的是旋转钻井代替它的是旋转钻井。486l 旋转钻井是利用钻头旋转时产生的旋转钻井是利用钻头旋转时产生的切削或研磨切削或研磨作用作用破碎破碎岩岩石，是石，是当前最通用当前最通用的钻井方法。的钻井方法。l 19011901年年美国首先使用，中国于美国首先使用，中国于3030年代中期开始使用，它比年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况。顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等

6、复杂情况。l 按动力传递方式不同，分为按动力传递方式不同，分为转盘旋转转盘旋转钻井和钻井和井下动力井下动力钻井钻井两种。两种。2.2. 旋转钻井旋转钻井487l 又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井演变而来的。演变而来的。l 地面钻具地面钻具转动带动转动带动井下钻头井下钻头转动，转动，钻头转动时就可钻头转动时就可破碎岩石破碎岩石，破碎了的，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带到地面。到地面。l 连续钻进，速度快，冲击连续钻进，速度快，冲击+ +切削；切削；l 地面驱动地下钻头转动，浪费功率。地面驱动地下钻头转动，浪费功率。（1 1）

7、转盘旋转钻井转盘旋转钻井488l 这是旋转钻井的又一种这是旋转钻井的又一种方法，这种方法钻井就是在方法，这种方法钻井就是在钻柱下边接上井下动力钻具，钻柱下边接上井下动力钻具，其他的和转盘钻井一样。其他的和转盘钻井一样。l 钻头转动不是靠转盘而钻头转动不是靠转盘而是靠井下动力钻具带动。因是靠井下动力钻具带动。因此大部分钻具不转动，节省此大部分钻具不转动，节省了大量功率，磨损小、使用了大量功率，磨损小、使用寿命长。寿命长。l 井下动力钻具包括涡轮井下动力钻具包括涡轮钻具和螺杆钻具钻具和螺杆钻具l 该方法主要用于钻定向该方法主要用于钻定向井、丛式井和水平井。井、丛式井和水平井。（2 2）井下动力钻具

8、钻井）井下动力钻具钻井489钻井方法总结钻井方法总结常常用用钻钻井井方方法法l 井口是敞开的，无控制装置；井口是敞开的，无控制装置；l 钻井是间断的，进展慢；钻井是间断的，进展慢；l 适用于浅层低压油气井。适用于浅层低压油气井。l 井口是封闭的，有控制系统；井口是封闭的，有控制系统；l 连续性，进展快；连续性，进展快；l 用于硬软地层和各种压力系统；用于硬软地层和各种压力系统；l 用于定向井、水平井的钻井；用于定向井、水平井的钻井；4810l 按按用途用途一般分为两种：一般分为两种：探井和生产井探井和生产井l 探井探井：探明储油构造，：探明储油构造，取得取得地质资料，地质资料，认识和评价认识和

9、评价含油气含油气情况，情况，落实落实油层位置和油气田面积、储量等等；油层位置和油气田面积、储量等等；l 生产井生产井：按照油气田开发方案：按照油气田开发方案有效地开采有效地开采地下石油与天然地下石油与天然气资源。气资源。l 按按井筒在地下的形状井筒在地下的形状（即井眼的轨迹）又可分为二种：（即井眼的轨迹）又可分为二种：直井、直井、定向井。定向井。其中其中定向井又可再分为定向井又可再分为斜井和水平井。斜井和水平井。三、石油井的分类（三、石油井的分类（2 2种）种）4811l最大井深：最大井深：12226m12226m（俄罗斯）（俄罗斯）l最大单只钻头进尺：最大单只钻头进尺：2134m(PDC21

10、34m(PDC钻头钻头8 8英寸英寸/ / ）l最高温度、压力：温度最高温度、压力：温度200200，压力，压力110MPa110MPal最长的连续取心：最长的连续取心：128m128ml最大水平位移：最大水平位移：11278m(11278m(垂深垂深1637m)1637m)四、钻井世界纪录四、钻井世界纪录4812一、钻机一、钻机l 二、钻进工具二、钻进工具 l 三、钻井液三、钻井液l 四、钻井作业人员四、钻井作业人员4813l 钻机钻机是是全套钻井设备全套钻井设备的的总称总称。l 目前全球使用最为广泛的是目前全球使用最为广泛的是转转盘旋转钻机盘旋转钻机。l 钻机由钻机由柴油机、传动轴、泥浆柴

11、油机、传动轴、泥浆泵、绞车、井架、天车、游动滑泵、绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头和转盘等组成。车、大钩、水龙头和转盘等组成。l 整个整个转盘旋转钻机转盘旋转钻机成套钻井设成套钻井设备通常由备通常由六个系统六个系统组成。组成。 一、钻机一、钻机旋转钻井系统的基本构成旋转钻井系统的基本构成4814动力系统动力系统由发动机和一套动力传动装置来由发动机和一套动力传动装置来驱动驱动钻井设备。目前钻井设备。目前柴油发动机柴油发动机(1490(149044704470千瓦千瓦) )是是国内主要的动力来源。国内主要的动力来源。用来用来起下起下井内钻具和下套管的设备。包括井架、天车、井内钻具和下套管的

12、设备。包括井架、天车、游车、大钩、吊环等组成游车、大钩、吊环等组成用来用来旋转旋转钻柱、向井底传递动力、破碎岩石的一套设钻柱、向井底传递动力、破碎岩石的一套设备。包括转盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆及其传备。包括转盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆及其传动装置。旋转系统还有接、卸钻柱和钻具的功能。动装置。旋转系统还有接、卸钻柱和钻具的功能。 钻进时能循环泥浆，冲刷井底，将破碎的岩石带到钻进时能循环泥浆，冲刷井底，将破碎的岩石带到地面上的一套设备。包括泥浆池、泥浆槽等。地面上的一套设备。包括泥浆池、泥浆槽等。井控系统井控系统 对可能发生的复杂情况进行对可能发生的复杂情况进行控制和处理控制和处理，以恢

13、复正常，以恢复正常钻井。有防喷器组、储能器机组和防喷器组遥控面板、钻井。有防喷器组、储能器机组和防喷器组遥控面板、测试管汇、压井管汇测试管汇、压井管汇4 4部分。部分。 监测系统监测系统a.由综合录井对井下情况进行监测；由综合录井对井下情况进行监测；b.由各种仪表对由各种仪表对钻进参数进行记录和测量；钻进参数进行记录和测量；c.对钻井液中的天然气对钻井液中的天然气和硫化氢进行监测。和硫化氢进行监测。 提升系统提升系统旋转系统旋转系统循环系统循环系统六个组成系统六个组成系统4815二、钻进工具二、钻进工具基本构成之二基本构成之二l 钻进工具（又称钻柱）主要包括钻头、方钻杆、钻杆、钻钻进工具（又称

14、钻柱）主要包括钻头、方钻杆、钻杆、钻铤、井下动力钻具等。铤、井下动力钻具等。l 一般情况下方钻杆在最上面，方钻杆下接钻杆，钻杆下接一般情况下方钻杆在最上面，方钻杆下接钻杆，钻杆下接钻铤或井下动力工具，最下端接钻头。钻铤或井下动力工具，最下端接钻头。l 以下对主要的井下钻井工具及作用进行了介绍。以下对主要的井下钻井工具及作用进行了介绍。4816钻头尺寸钻头尺寸应用最多应用最多聚晶金刚石聚晶金刚石复合片钻头复合片钻头4817二、钻进工具二、钻进工具基本构成之二基本构成之二1.1.钻头钻头l 钻头是直接钻头是直接破碎岩石破碎岩石、造就、造就井眼井眼的重要工具。要加快的重要工具。要加快钻井速度钻井速度

15、，必须采，必须采用适合地层条件的用适合地层条件的“锋利锋利”钻头。钻头。l 分类分类l（1 1）刮刀钻头：）刮刀钻头：切削切削xio刃，用于非固结的刃，用于非固结的软地层效果极佳软地层效果极佳。l（2 2）PDCPDC钻头钻头：切削刃上使用了人造金刚石和烧结碳化钨，比刮刀钻头强度切削刃上使用了人造金刚石和烧结碳化钨，比刮刀钻头强度性能好，用于软性地层性能好，用于软性地层。l（3 3）金刚石钻头：）金刚石钻头：切削刃用天然金刚石制成，适用于切削刃用天然金刚石制成，适用于坚硬地层或较软地层坚硬地层或较软地层。但但怕高温怕高温，注意冷却钻头。，注意冷却钻头。l（4 4）牙轮钻头：）牙轮钻头：目前使用

16、目前使用最广泛最广泛的钻头。的钻头。压碎、冲击、剪切压碎、冲击、剪切，可适用于，可适用于从从软到硬的软到硬的各种的地层。各种的地层。4818二、钻进工具二、钻进工具 （续）（续）1.1.钻头：钻头：直接破岩、造就井眼的重要工具。直接破岩、造就井眼的重要工具。2.2.钻铤：钻铤：钢质厚壁筒形管材。接在钢质厚壁筒形管材。接在钻头之上钻头之上向钻头施加钻压和传递扭矩。向钻头施加钻压和传递扭矩。3.3.钻杆：钻杆：钢质厚壁筒形管材。钢质厚壁筒形管材。钻井延伸、传递扭矩和输送钻井液钻井延伸、传递扭矩和输送钻井液的工具。的工具。钻杆在起下钻中要负担最大的拉伸力，例如钻杆在起下钻中要负担最大的拉伸力，例如4

17、0004000米的米的5 5英寸的钻柱重英寸的钻柱重量约量约150150吨。吨。4.4.方钻杆：方钻杆：传递扭矩。传递扭矩。中空四边形或六边形钢柱中空四边形或六边形钢柱。壁厚比钻杆大三倍左。壁厚比钻杆大三倍左右右, ,具有较高的抗拉与抗扭强度具有较高的抗拉与抗扭强度5.5.井下动力钻具：井下动力钻具：可可直接直接在井下驱动钻头钻进，可以减少动力消耗，减在井下驱动钻头钻进，可以减少动力消耗，减轻钻具和套管的磨损和破坏。轻钻具和套管的磨损和破坏。6.6.其他钻井工具：其他钻井工具：防斜、造斜、防卡、解卡和钻柱稳定的钻井工具等。防斜、造斜、防卡、解卡和钻柱稳定的钻井工具等。7.7.钻台上的操作工具：

18、钻台上的操作工具：包括吊卡、卡瓦、上卸和大钳、动力大钳和吊环包括吊卡、卡瓦、上卸和大钳、动力大钳和吊环等。等。4819三、三、 钻井液钻井液 基本构成之三基本构成之三l 钻井液钻井液：具有满足钻井和完井工程所需要的多种功能的循环流体。：具有满足钻井和完井工程所需要的多种功能的循环流体。 由于初期的钻井液是由最简单的泥土和水组成，由于初期的钻井液是由最简单的泥土和水组成，“钻井泥浆钻井泥浆”或或“泥浆泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。就成为钻井液沿用至今的代名词。l 旋转钻井中，要旋转钻井中，要利用利用钻井液清洗井底，携出井下钻屑并控制井内钻井液清洗井底，携出井下钻屑并控制井内压力。压力。清洗

19、井底清洗井底携出岩屑携出岩屑冷却钻头冷却钻头保护井壁保护井壁钻井液在钻井中的钻井液在钻井中的8 8种主要作用种主要作用润滑钻具润滑钻具破岩作用破岩作用平衡地层压力平衡地层压力保护油气层保护油气层4820三、三、 钻井液钻井液 基本构成之三基本构成之三l 钻井液对于钻井就像血液对于人体一样重要。钻井液对于钻井就像血液对于人体一样重要。l 如果没有性能良好、足够数量的钻井液，或者钻井液不能正如果没有性能良好、足够数量的钻井液，或者钻井液不能正常循环时，常循环时，钻井工作将无法进行钻井工作将无法进行，有时还将严重，有时还将严重危及井的危及井的“生生命命”。l 我校的大庆我校的大庆“铁人铁人”王进喜王

20、进喜肖像：铁人搅拌泥浆，人拉肩扛肖像：铁人搅拌泥浆，人拉肩扛安装钻机。安装钻机。4821z 钻井液是钻井液是溶胶悬浮液溶胶悬浮液体系，由体系，由三个部分三个部分组成：组成： 液相液相：可以是淡水或盐水，或某种类型的油品：可以是淡水或盐水，或某种类型的油品 固相固相：为增加体系密度，常用重晶石，为改善流变性和滤失性常用微晶高岭土：为增加体系密度，常用重晶石，为改善流变性和滤失性常用微晶高岭土 处理剂处理剂：用以调整泥浆性能，常用各种有机或无机化学处理剂：用以调整泥浆性能，常用各种有机或无机化学处理剂z 分类分类 以水为连续相的钻井液叫水基钻井液以水为连续相的钻井液叫水基钻井液 以油为连续相的钻井

21、液叫油基钻井液。以油为连续相的钻井液叫油基钻井液。 水基钻井液的应用最为广泛，只是在特殊井如取心或高难度定向井中水基钻井液的应用最为广泛，只是在特殊井如取心或高难度定向井中才使用油基钻井液。才使用油基钻井液。 现代钻井技术对泥浆的性能要求很高，要具有一定的现代钻井技术对泥浆的性能要求很高，要具有一定的密度、密度、粘度、滤失量、泥饼、切力及含砂量粘度、滤失量、泥饼、切力及含砂量等，并且随着钻井所钻遇的等，并且随着钻井所钻遇的地层变化能地层变化能及时做出调整。及时做出调整。4822四、钻井作业人员四、钻井作业人员基本构成之四基本构成之四 钻井队基本上由三部分人员组成。钻井队基本上由三部分人员组成。

22、l第一部分是钻井操作人员第一部分是钻井操作人员 包括钻工、井架工、副司钻、司钻和钻井班长；设备包括钻工、井架工、副司钻、司钻和钻井班长；设备的操作人员有机械工、电工、材料工和通讯员等。的操作人员有机械工、电工、材料工和通讯员等。司钻是操司钻是操作钻机、实施钻井作业最关键的人员之一作钻机、实施钻井作业最关键的人员之一。l第二部分是技术人员第二部分是技术人员 包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师等。包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师等。l第三部分人员是管理人员第三部分人员是管理人员 包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。48234.3 旋

23、转钻井工艺过程旋转钻井工艺过程 一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其它作业等工序。其它作业等工序。4824一一. 准备工作准备工作 定定井井位位定定井井位位1.1.定井位定井位2.2.修公路修公路3.3.平井场平井场 形状大致为长方形，形状大致为长方形，ZJ70ZJ70钻机：钻机：120m120m100m100m4.4.打基础打基础5.5.安装：立井架，安装安装：立井架，安装钻井设备、泥浆泵，安钻井设备、泥浆泵，安放或挖掘泥浆池等。放或挖掘泥浆池等。4.3 4.3 旋转钻井工艺过程旋转钻井工艺过程 一口井从开始到完成，大致要

24、经历准备工作、钻进、固井、一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其它作业等工序。其它作业等工序。4825旋转钻井法的钻进大致可分为以下几道工序：旋转钻井法的钻进大致可分为以下几道工序：l 1. 1.钻进：钻进：用钻头直接破碎岩石用钻头直接破碎岩石l 2. 2.洗井：洗井：将钻屑从井底清除掉，并携带到地面将钻屑从井底清除掉，并携带到地面 钻屑：钻屑：井底岩石被钻头破碎后形成小的碎块井底岩石被钻头破碎后形成小的碎块l 3. 3.接单根：接单根：钻柱也要及时接长，接一根钻杆钻柱也要及时接长，接一根钻杆就叫接单根。就叫接单根。l 4. 4.起下钻：起下钻：换上新的钻头以后在重新下到井换上

25、新的钻头以后在重新下到井中继续作业，这叫做起钻和下钻。中继续作业，这叫做起钻和下钻。l 5. 5.其它作业：其它作业：进行岩屑录井、地球物理测井进行岩屑录井、地球物理测井以及地层测试等作业。以及地层测试等作业。二、钻进二、钻进钻进过程之二钻进过程之二广义的钻进：广义的钻进：从开钻到完钻一段地层或完钻一口井的过程从开钻到完钻一段地层或完钻一口井的过程 4826三、固井三、固井钻进过程之三钻进过程之三目的目的l 加固井壁加固井壁，防止浅处井壁坍塌。防止浅处井壁坍塌。l 隔离钻开隔离钻开的油的油气、水层，气、水层，防防止止开采时层间开采时层间相互干扰。相互干扰。l 将将称为套管的无缝钢管称为套管的无

26、缝钢管下入井中，并在井眼和套管之间下入井中，并在井眼和套管之间灌注水泥灌注水泥浆浆以以固定套管固定套管。l 固井重要工序固井重要工序: :下套管和注水泥下套管和注水泥n 一口井从开始到完成，常需一口井从开始到完成，常需下下入多层套管并注水泥入多层套管并注水泥，即需，即需数次固数次固井作业井作业。48271.下套管下套管固井重要工序之一固井重要工序之一 第二次开钻后，改用第二次开钻后，改用小于表层套管直径的钻头小于表层套管直径的钻头，往下钻至目的层上，往下钻至目的层上方处再停钻；方处再停钻； 第三次开钻后再改用第三次开钻后再改用更小的钻头更小的钻头，一直钻到目的层以下；，一直钻到目的层以下； 下

27、入下入第三层套管第三层套管，称为，称为油层套管油层套管，再注水泥固井，再注水泥固井。 目的：目的：为试油和今后采油气为试油和今后采油气创造条件创造条件。 最后射孔：利用射孔枪打穿套管和水泥环，为油流入井提供流动通道。最后射孔：利用射孔枪打穿套管和水泥环，为油流入井提供流动通道。 钻头钻入地层一定深度（钻头钻入地层一定深度（3030300m300m）；）； 下入第一层套管下入第一层套管，称为，称为表层套管，再注水泥固井表层套管，再注水泥固井。 目的：封住目的：封住这一井段的粘土层、流沙层、砾石层及水层，并在表层这一井段的粘土层、流沙层、砾石层及水层，并在表层套管井口套管井口安装安装防止井喷的装置

28、。防止井喷的装置。 下入下入第二层套管第二层套管，称之为，称之为技术套管技术套管，再注水泥固井再注水泥固井。 目的：目的：用以用以封固封固易塌层和高压水层，或为易塌层和高压水层，或为保护保护浅部的油气层等。浅部的油气层等。482848292.2.注水泥注水泥固井重要工序之二固井重要工序之二l 工序：工序：将配置好的将配置好的水泥浆水泥浆，通过一定的设备和工艺，通过一定的设备和工艺注入注入套管，套管，并按照设计要求使水泥浆在管外环形空间并按照设计要求使水泥浆在管外环形空间上返到一上返到一定的高度定的高度。l 作用：作用：将套管和井壁的将套管和井壁的环形空间封固环形空间封固起来，以封隔油气起来，以

29、封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的水层，使套管成为油气通向井中的通道通道。48304.4 4.4 完井完井油层钻开以后，油层钻开以后，油井与油气层油井与油气层如何连通如何连通？这对？这对油气田开发、开采油气田开发、开采非常重要。非常重要。l 完井，顾名思义，即完井，顾名思义，即井的完成井的完成，是油气井生产前的最后一道工序。，是油气井生产前的最后一道工序。l 主要指油气层与井底的主要指油气层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺连通方式、井底结构及完井工艺。l 根据地层的不同性质，可以采取根据地层的不同性质，可以采取不同的完井方法不同的完井方法。l 对各种完井方法的要求：对各种完井方法的要求

30、： （l l）使油气层与井底有效地连通起来，尽量减小油、气流动阻力；）使油气层与井底有效地连通起来，尽量减小油、气流动阻力； （2 2）妥善地封隔油、气、水层，防止各层之间互相干扰；）妥善地封隔油、气、水层，防止各层之间互相干扰； （3 3）克服井壁坍塌和油层出砂的影响，保证油气井长期稳定生产；）克服井壁坍塌和油层出砂的影响，保证油气井长期稳定生产； （4 4）能为今后的井下修井作业和增产措施（压裂、酸化）提供方便；）能为今后的井下修井作业和增产措施（压裂、酸化）提供方便； （5 5）工艺简便、完井速度快、成本低。）工艺简便、完井速度快、成本低。4831l 裸眼完井裸眼完井l 射孔完井射孔完井

31、l 衬管完井衬管完井l 砾石充填完井砾石充填完井根据油井与油气层根据油井与油气层连通方式连通方式，常见的完井方法有常见的完井方法有: :一、裸眼完井一、裸眼完井l 油层部位油层部位不下套管，全部裸露不下套管，全部裸露，油，油层没有任何遮挡地层没有任何遮挡地直接与井底相通直接与井底相通。l 油气向井流动的油气向井流动的阻力最小阻力最小，但井，但井底底容易坍塌容易坍塌，不易防止油层，不易防止油层出砂出砂。（1 1）裸眼完井方法）裸眼完井方法徐波徐波20072007油流油流徐波徐波200720074832二二. . 射孔完井射孔完井l 下入下入射孔枪射孔枪向油层部位射孔，向油层部位射孔，穿透套管和水

32、泥环穿透套管和水泥环，为油、气流，为油、气流入井内打开通道。入井内打开通道。l 能比较能比较有效地有效地封隔和支持疏封隔和支持疏松易塌的生产层，能为后继生松易塌的生产层，能为后继生产产提供便利条件提供便利条件；但生产层易；但生产层易受到受到严重侵害严重侵害，油气向井流动，油气向井流动阻力增大阻力增大等。等。套管被射套管被射开的孔眼开的孔眼套管套管油层油层徐波徐波20072007徐波徐波200720074833三三. . 衬管完井衬管完井l 在在裸眼裸眼的油气层部位，下入一根的油气层部位，下入一根预先钻好孔眼的衬管预先钻好孔眼的衬管，油、气经衬管，油、气经衬管上的孔眼流入井中。上的孔眼流入井中。

33、l 由于衬管是利用油层中的砂层自由于衬管是利用油层中的砂层自然成拱防砂，故然成拱防砂，故不易入工控制不易入工控制。在裸。在裸眼井中眼井中无法封隔无法封隔油、气、水层。油、气、水层。衬管衬管套管套管油层油层封隔器封隔器（3 3）衬管完井方法衬管完井方法徐波徐波20072007徐波徐波200720074834l 人为地在人为地在衬管和井壁之间衬管和井壁之间充填充填一定尺寸的一定尺寸的砾石砾石，使它起，使它起防砂和保护生产层防砂和保护生产层的作用。的作用。四四. . 砾石充填完井砾石充填完井l 油、气流的油、气流的渗流面积大，渗流面积大，阻力较小阻力较小，同时可以，同时可以防止油防止油层坍塌出砂和堵

34、死油井层坍塌出砂和堵死油井，因，因而油井而油井寿命较长寿命较长。但是，它。但是，它在完井在完井工艺上比较复杂工艺上比较复杂。l 两种砾石充填方法两种砾石充填方法：裸眼内裸眼内砾石充填和套管内砾石充填。砾石充填和套管内砾石充填。 （4 4）砾石充填完井方法）砾石充填完井方法油层油层套管套管封隔器封隔器衬管衬管砾石砾石徐波徐波20072007徐波徐波20072007徐波徐波20072007徐波徐波200720074835l 斜井和水平井斜井和水平井，都可称之为，都可称之为定向井定向井。l 定向井与普通直井定向井与普通直井( (垂直地面垂直地面) )的井筒形状是不一样的，明显的特的井筒形状是不一样的

35、，明显的特点是从井口到井底有一个点是从井口到井底有一个预定方向的大斜度预定方向的大斜度，最大可达，最大可达9090( (水平井水平井) )l 在油气藏中钻开产层的井段斜度超过在油气藏中钻开产层的井段斜度超过8585，其水平井段延伸长度，其水平井段延伸长度约为产层厚度约为产层厚度1010倍以上的井称为水平井。倍以上的井称为水平井。l 使用使用定向井仪器、工具、钻具和技术定向井仪器、工具、钻具和技术，使井眼沿着，使井眼沿着预定的斜度和预定的斜度和方位方位钻进，直到钻达目的层。钻进，直到钻达目的层。l 一般的直井，也一般的直井，也并非人们所想象的那样是垂直的并非人们所想象的那样是垂直的，实际也都有大

36、，实际也都有大小不等小不等方位不一的斜度，但这个斜度都不很大，是要求加以控制方位不一的斜度，但这个斜度都不很大，是要求加以控制的。按井身质量标准的规定，的。按井身质量标准的规定，直井井斜不得超过直井井斜不得超过3 35 54.4.5 5 特殊钻井技术特殊钻井技术4836l （l l）为了避开不可越的地面障碍为了避开不可越的地面障碍，例如居民住宅区、工业建筑、，例如居民住宅区、工业建筑、文化古迹、江河湖泊等。文化古迹、江河湖泊等。l （2 2）为了少占农田，节约修公路和平井场的土地、资金和时间为了少占农田，节约修公路和平井场的土地、资金和时间，可在同一口井或同一井场按需要钻丛式井。可在同一口井或

37、同一井场按需要钻丛式井。l （3 3）对于某些有裂缝的油气层或低渗透油气层，为了增大井筒内）对于某些有裂缝的油气层或低渗透油气层，为了增大井筒内油气层裸露的面积，以油气层裸露的面积，以扩大油流通道，减小渗流阻力，提高油井产扩大油流通道，减小渗流阻力，提高油井产量量，可以在油气层内钻一定长度的大斜度定向井或水平井。，可以在油气层内钻一定长度的大斜度定向井或水平井。 据统计，一口水平井的造价是一口直井由据统计，一口水平井的造价是一口直井由1.51.52 2倍，而在相同地倍，而在相同地质条件下，一口水平井的产量是一口直井的质条件下，一口水平井的产量是一口直井的3 37 7倍。倍。钻定向井的钻定向井的

38、6 6类理由类理由4837l （4 4）对某些）对某些特殊油田特殊油田，用一口井钻过多套油气层，使一口井，用一口井钻过多套油气层，使一口井起到多口井的作用，这种井叫多目标井。起到多口井的作用，这种井叫多目标井。l （5 5）开发）开发海洋油气田海洋油气田时，在一个钻井平台上钻多口定向井，时，在一个钻井平台上钻多口定向井，即即可节约钻机搬迁时间和钻机成本，也有利于油气集输可节约钻机搬迁时间和钻机成本，也有利于油气集输。l （6 6）当油气井发生强烈井喷、着火而失去控制时，可以采取）当油气井发生强烈井喷、着火而失去控制时，可以采取钻定向求援井的办法，钻定向求援井的办法，进行压井止喷或引流灭火进行压

39、井止喷或引流灭火。钻定向井的钻定向井的6 6类理由类理由z 由于定向井技术的提高和测量仪的发展，定向井的水平位移（指由于定向井技术的提高和测量仪的发展，定向井的水平位移（指井口和井底在水平面上的直线距离）一般可以从几百米到十几千米井口和井底在水平面上的直线距离）一般可以从几百米到十几千米。海上钻井一个平台上可以钻几十口定向井。海上钻井一个平台上可以钻几十口定向井。z 开发油气田要用定向井的钻井方法钻丛式井、水平井和大斜度延开发油气田要用定向井的钻井方法钻丛式井、水平井和大斜度延伸井，以勘探和开发更远更深处的石油资源。伸井，以勘探和开发更远更深处的石油资源。4838 二、丛式钻井二、丛式钻井从式

40、井从式井的井身示意图的井身示意图l 在一个井场或平台上，钻出在一个井场或平台上，钻出若干若干口甚至上百口井口甚至上百口井，各井的，各井的井口相井口相距不到数米距不到数米，各井，各井井底则伸向不井底则伸向不同方位同方位。l 丛式井有丛式井有两口以上两口以上的井：除一口的井：除一口直井直井外，其他的井都是外，其他的井都是“定向斜定向斜井井”。l 采用丛式钻井能够采用丛式钻井能够节约大量土地节约大量土地和资金，并能增产原油。和资金，并能增产原油。l 陆地陆地油气井油气井部分为丛式井部分为丛式井l 海上海上油气井油气井全部是丛式井全部是丛式井4839三、水平井钻井三、水平井钻井 在油层以上井眼是直的，

41、当井眼进入油层后水平钻进。在油层以上井眼是直的，当井眼进入油层后水平钻进。 用途：用途：l 油层薄、油稠油层薄、油稠l 具有底水和气顶的油藏具有底水和气顶的油藏l 具有垂直裂缝带的产层具有垂直裂缝带的产层l 改变注水效率和驱油效率改变注水效率和驱油效率 4840四、喷射钻井与优化钻井四、喷射钻井与优化钻井l喷射钻井喷射钻井19481948年出现在美国，年出现在美国，6060年代年代被大量推广应用，使钻井被大量推广应用，使钻井速度有了大幅度的提高。它曾被誉为钻井技术的重大革命。速度有了大幅度的提高。它曾被誉为钻井技术的重大革命。l喷射钻井与普通钻井不同，普通钻井要求重压、快转、大排量。喷射钻井与

42、普通钻井不同，普通钻井要求重压、快转、大排量。而喷射钻井要求高泵压，喷嘴小，喷射速度高，适当排量，使而喷射钻井要求高泵压，喷嘴小，喷射速度高，适当排量，使用喷射式钻头。用喷射式钻头。l钻井液从钻井液从钻头喷嘴喷出钻头喷嘴喷出的速度高，水马力大，冲刷井底好，清的速度高，水马力大，冲刷井底好，清岩快，携岩好，与机械因素起联合破岩作用，从而提高了钻井岩快，携岩好，与机械因素起联合破岩作用，从而提高了钻井速度。速度。l喷射钻井还要求有好的钻井液，具有抑制泥岩膨胀，有利于井喷射钻井还要求有好的钻井液，具有抑制泥岩膨胀，有利于井壁稳定，剪切稀释性能好、粘度低、摩阻小、携岩好等特点。壁稳定，剪切稀释性能好、

43、粘度低、摩阻小、携岩好等特点。 4841五、平衡压力钻井与井控技术五、平衡压力钻井与井控技术l平衡压力钻井也称近平衡压力钻井，是指钻井时井筒液柱压力平衡压力钻井也称近平衡压力钻井，是指钻井时井筒液柱压力与地层压力接近平衡的一种钻井技术。与地层压力接近平衡的一种钻井技术。l这项技术的主要特点是对这项技术的主要特点是对油气层的损害小油气层的损害小，但此项钻井技术，但此项钻井技术易易造成发生事故造成发生事故，这就要有高水平的井控和钻井技术。，这就要有高水平的井控和钻井技术。l8080年代末到年代末到9090年代初发展了欠平衡压力钻井技术，又称有控制年代初发展了欠平衡压力钻井技术，又称有控制的负压钻井

44、，是指钻井过程中钻井液液柱压力略小于地层压力、的负压钻井，是指钻井过程中钻井液液柱压力略小于地层压力、允许油气层流体流入井眼，并可将其循环到地面，允许油气层流体流入井眼，并可将其循环到地面，进行有效控进行有效控制，有利于油气层保护制，有利于油气层保护。但采用欠平衡钻井也是有条件的。但采用欠平衡钻井也是有条件的。l欠平衡压力钻井技术，适应了欠平衡压力钻井技术，适应了勘探过程勘探过程中及早发现油气层和中及早发现油气层和开开采过程采过程中提高油井产能和油气采收率的要求，得到了越来越广中提高油井产能和油气采收率的要求，得到了越来越广泛地应用。泛地应用。4842六、保护油气层的钻井完井技术六、保护油气层

45、的钻井完井技术l钻井液对油气层的损害严重，常会严重影响钻井液对油气层的损害严重，常会严重影响油气产量和误判油油气产量和误判油气层气层，给油田开发带来较大的不利影响，因此钻井完井过程中，给油田开发带来较大的不利影响，因此钻井完井过程中的油气层保护技术得到了较大的发展。的油气层保护技术得到了较大的发展。l油气层保护技术最早是油气层保护技术最早是5050年代提出的，至年代提出的，至8080年代末逐渐形成了年代末逐渐形成了系列配套的系列配套的储层损害评价技术及配套的钻井完井技术储层损害评价技术及配套的钻井完井技术。l对认识储层保护：对认识储层保护：（1 1）油气田开发过程中对油气层造成的损害贯穿于）油

46、气田开发过程中对油气层造成的损害贯穿于整个施工过程整个施工过程。（2 2）应该针对）应该针对不同类型不同类型油气藏岩层特点使用不同的钻井液、射孔液、油气藏岩层特点使用不同的钻井液、射孔液、酸化液，这些工作液要和油气层配伍，不造成油气层的损害。酸化液，这些工作液要和油气层配伍，不造成油气层的损害。（3 3）为保护油气层，在钻井完井过程中）为保护油气层，在钻井完井过程中尽可能的使用尽可能的使用平衡或欠平衡压平衡或欠平衡压力钻井技术，使用合理泥浆密度，低密度固井水泥、负压射孔技术力钻井技术，使用合理泥浆密度，低密度固井水泥、负压射孔技术（指井内液柱压力小于地层压力的射孔技术）等。（指井内液柱压力小于

47、地层压力的射孔技术）等。48434.4.6 6 海洋石油钻井海洋石油钻井l海上钻井海上钻井是所有在是所有在水面上水面上( (海洋，湖泊海洋，湖泊) )钻井活动的总称钻井活动的总称，其中以，其中以海洋上的钻井为最多。海洋上的钻井为最多。l海洋的自然条件和陆地不同海洋的自然条件和陆地不同，有风暴、潮汐、海浪、海流等，因，有风暴、潮汐、海浪、海流等，因此，海上钻井时，钻井工艺和设备此，海上钻井时，钻井工艺和设备必须适应必须适应海上的这些条件。海上的这些条件。l海洋钻井与陆地钻井的海洋钻井与陆地钻井的四点四点不同之处：不同之处：l 要平稳立起井架，使其经受得住要平稳立起井架，使其经受得住风浪袭击风浪袭击l 井口装置把井口装置把海水与井筒海水与井筒隔绝开来隔绝开来l 海洋钻井平台要能海洋钻井平台要能保证钻井设备保证钻井设备正常工作正常工作l 海洋钻井海洋钻井费用高，要费用高，要比陆上钻井