钻井工艺技术培训教材课件

钻井工艺培训材料王永福2004年8月钻井工艺培训材料王永福2004年8月1第一章钻井设备

第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻2一、概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法是旋转钻井。它的工作原理是:利用钻头旋转破碎岩石,形成井身;利用钻柱将钻头送到井底;利用起升设备起下钻柱;利用转盘或井下动力钻具带动钻柱和钻头旋转;利用泥浆泵循环钻井液带出井底岩屑。为此,钻井工艺对钻机有以下基本要求:旋转钻头的能力。要求钻机能提供足够的扭矩和转速,并维持一定的钻压。起下钻具的能力。要求具有一定的起重量和起升速度,并有一定的超载能力。洗井的能力。要求能提供足够的水力能量,以适应洗井和喷射钻井的需要。为适应钻机搬迁的特点,还要求钻机容易安装、拆卸和运输。

第一章钻井设备一、概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法3概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机组及控制机组等组成。第一章钻井设备概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机4钻井按其工作性质又可分为八个部分

1.提升系统设备，它是一套大功率的起重设备。主要由钻井绞车、游动系（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升操作用的工具（如：吊钳、吊环、吊卡、卡瓦及上扣器等）组成（图1-1）。它的主要作用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进行井下特殊作业等。

第一章钻井设备钻井按其工作性质又可分为八个部分1.提升系统设备，它是一套52.泥浆循环系统设备,主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带、水龙头、钻柱、泥浆净化及调配设备等组成（图1-3）。它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻井中，还起到传递动力的作用。

第一章钻井设备2.泥浆循环系统设备,主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带63.地面旋转钻进设备,主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤及钻头等组成。它的主要作用是不断地破碎岩石,加深井眼及处理井下的复杂情况等。4.动力驱动设备,它属于钻机的动力机组,是驱动起升、旋转和循环等三大工作机组的动力设备。钻机用的动力设备主要是柴油机,其次是交流或直流电动机。

第一章钻井设备3.地面旋转钻进设备,主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻75.传动系统设备,它属示钻机的传动机组。其主要作用是联结动力机与工作机组,并将动力传递到各工作机组(图1-4)。传动系统设备主要由减速箱、离合器、传动皮带轮、传动链轮及并车、倒车机构等组成。根据能量传递的方式不同,可分为机械、液压及液力传动。6.控制系统设备,它属于钻机的控制机组。控制的内容包括发动机的启动、停车、变速和并车等,绞车、转盘、泥浆泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。控制的方式有机械、气动、液压和电力控制等,随钻机的类型不同而异。控制系统的主要作用是远距离操作指挥和协调各机组正常工作。

第一章钻井设备5.传动系统设备,它属示钻机的传动机组。其主要作用是联结动87.钻机底座,它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、传动系统和泥浆泵等的底座。它主要用于安装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。8.辅助设备,它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、供水设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防火设备、辅助起重设备及保温设备等。它是为整套钻机服务的,是钻机不可分割的部分。

第一章钻井设备7.钻机底座,它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、9井架与起升系统一、井架井架是钻机起升系统的组成部分。它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备,相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。因此,钻井对井架的基本要求是：必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承载能力,以适应井下情况的需要:结构要简单、轻便,便于搬迁、拆装和维修。目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。

第一章钻井设备井架与起升系统一、井架第一章钻井设备10二、天车和游车1、天车钻机的天车和游车用钢丝绳穿起来,共同组成了钻机的复滑轮系统(或叫游动系统)。天车是定滑轮组,固定在井架的顶部;游车是动滑轮组,在井架内部的空间上下往复运动。它们的主要作用是省力,减轻钢丝绳和钻机绞车的负载,用十多吨的力可起升上百吨的钻柱，获得极大的机械效益。2、游车游车和天车一样,型号较多,其基本结构大同小异。

第一章钻井设备二、天车和游车第一章钻井设备11三、大钩大钩是起升系统的设备之一,正常钻进时悬挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊环吊卡完成起下作业。对大钩有以下基本要求：有足够的承载能力,能缓冲减震、转动灵活、安全制动、操作方便,结均紧凑、简单。第一章钻井设备三、大钩第一章钻井设备12四、钻井绞车绞车是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型不同,形式有所差异。绞车传动机构的主要作用是传递动力，以不同的速度驱动转盘和滚筒。绞车的刹车机构，钻进时,通过施加在刹把上的压力大小，可以均匀控制滚筒的运动速度和大钩的负荷,从而向钻头施加钻压,确保正常钻进。

第一章钻井设备四、钻井绞车第一章钻井设备13一、水龙头水龙头是旋转、起升与循环系统连接的纽带。它承受井内钻柱的全部重量,保持钻具的自由旋转与水龙带相接,将钻井液注入井底,承受循环过程中的高泵压,同时连接钻进过程中不转动有的大钩与转动的方钻杆。

水龙头与转盘

第一章钻井设备一、水龙头水龙头与转盘第一章钻井设备14二、转盘转盘是钻机旋转系统设备之一。其主要作用是：在转盘钻井中,旋转钻头破碎法石;使用井下动力钻具时,承受反扭矩:起下钻作业中支撑和悬挂钻柱,承受轴向负荷,完成上卸扣的操作,处理井下复杂情况和进行井下打捞作业时旋转钻柱等。

第一章钻井设备二、转盘第一章钻井设备15三、转盘的传动方式

转盘的传动方式,随钻机的类型不同而有所差异。现场上常见的有两种方式：一是绞车驱动；二是万向轴驱动。1.绞车驱动（又叫链条驱动）

转盘的动力是经过绞车的链条传递到转盘上的。其主要优点是简化了传动方式,传动距离大,但要受绞车情况的影响和限制。

第一章钻井设备三、转盘的传动方式第一章钻井设备162.万向轴驱动万向轴驱动的动力是经过绞车的双排活动链轮（或经传动系统）直接到变速箱,再经变速箱通过万向轴驱动转盘，它的最大特点是不受绞车位置的影响和限制,操作上方便、灵活,变速档次多。

第一章钻井设备2.万向轴驱动第一章钻井设备17泥浆泵

泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一祥。常规钻进时,循环钻井液,清洗井底,辅助钻头更有效地破碎岩石；使用井下动力钻具时,通过泵入的钻井液,传递动力带动钻头转动；喷射钻井中,通过泵入的高压钻井液，经过喷嘴转换成水力能量,清洁井底并对岩石直接进行水力破碎,提高钻进速度。根据钻井生产技术发展的需要,对泥浆泵的要求愈来愈高,但其基本要求是：功率大、泵压高、排量大、流量稳定,耐腐蚀、耐磨损、易损件寿命长,重量轻、体积小、拆修方便、自动化程度高。第一章钻井设备泥浆泵泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一18泥浆循环流程泥浆循环系统主要由泥浆泵、高压管线、水龙带、水龙头、钻柱及泥浆净化设备等组成。其循环流程如下:动力机驱动泥浆泵,泥浆泵从泥浆池中吸入钻井液,通过泥浆泵增压后进入高压泥浆管线、立管、水龙带、水龙头、钻柱,经钻头水眼冲向井底,然后由钻柱与井壁的环形空间返出井口,再经泥浆净化设备流回泥浆池。

第一章钻井设备泥浆循环流程第一章钻井设备19泥浆净化装置

泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻头磨损、污染泥浆性能、污染油气层、影响固井质量等。钻井时要及时清除泥浆中的固相含量，泥浆中固相含量的清除常用机械清除法和化学清除法。机械清除法是利用重力沉淀、筛滤和离心旋流等机械方法清除泥浆中的固相含量。此法在现场上普遍采用（采用震动筛、除砂器等固控设备）,以清除大于l0微米的钻屑。化学清除法是利用选择性的聚沉剂,保留泥浆中的粘土颗粒,对普通粘土颗粒起聚沉作用而达到清除有害固相的目的。此法可清除小于10微米以下的固相颗粒,以弥补机械清除法的不足。

第一章钻井设备泥浆净化装置泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻20第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻21第二章钻头及钻柱钻头

钻头分为：刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等。一、刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井使用最早的钻头类型。其结构简单，制造方便，成本低。在泥岩和页岩等软地层中，钻井速度比较高。国内外前后充分发挥了刮刀钻头的优势，取得了很高的指标，国内使用刮刀钻头进尺记录达3000多米。刮刀钻头按刀翼数目可分为双翼（鱼尾）、三翼、四翼刮刀钻头，常用到的是三翼刮刀钻头。上钻头体有丝扣，与上部钻具相连，完成整个钻具结构；下钻头体上焊接水眼和刀翼；水眼提高喷射效果，具有抗冲蚀性；刀翼进行破碎岩石。

第二章钻头及钻柱钻头钻头分为：刮刀钻头、牙22二、牙轮钻头

牙轮钻头是近代石油钻井中使用很广的一种钻头。这是由于牙轮钻头具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用，牙轮钻头与井底的接触面积小、比压高，工作扭矩小，工作刃总长度大等特点。从1909年出现的第一只牙轮钻头，经过了近一个世纪，牙轮钻头无论是钻头的材质、切削部分、钻头轴承、清洗装置等都有很大的改进。喷嘴的改进，解决了钻头的清洁问题，出现了喷射牙轮钻头；使用了硬质合金齿，提高了牙轮的抗磨性；使用密封滑动轴承使钻头的工作寿命大大提高。

第二章钻头及钻柱二、牙轮钻头第二章钻头及钻柱23三、金刚石钻头在坚硬而研磨性高的地层钻进,金刚石钻头比其它类型钻头的钻速和总进尺高,能减少起下钻次数,降低钻井成本。近年来大庆油田中深井钻井口数在不断增加，随着钻井技术的不断改进，追求更高的钻井经济效益，金刚石钻头的使用非常普遍。

第二章钻头及钻柱三、金刚石钻头第二章钻头及钻柱24钻柱

在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接起来组成入井的管串称为钻柱。钻柱有如下基本作用：（1）通过它把钻头下到井底和提升到地面。钻井过程中,无论钻头能钻多深,都必须通过钻柱来实现。（2）钻柱的钻挺部分是加钻压用的,使钻头能更有效地吃人地层（禁止用钻杆部分来加压,否则钻杆磨损快、断裂快），并能防斜。（3）把旋转运动传给钻头，钻杆可以看作是一根由转盘驱动的传动轴。（4）钻柱将钻井液从地面传送到钻头处,因而,钻柱也是一根竖直的导管。（5）进行特殊作业,如挤水泥、处理井下事故等。钻柱是联通地面和地下的枢纽,工作条件十分复杂,正确的管理、使用钻柱是非常重要的。

第二章钻头及钻柱钻柱在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连25钻钻铤钻头铤钻铤钻杆稳定器稳定器一、钻铤钻挺接在钻头上面,主要是给钻头施加钻压和防止井斜，因此它壁厚而粗大，单位长度重量大。壁厚一般是38~53毫米,相当于同尺寸钻杆的4~6倍。它的直径一般与钻杆接头直径相等。这样可以增强刚度，受压时不易弯曲，因而有利于钻直井眼。二、钻杆钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液,并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因此,钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。三、方钻杆方钻杆位于钻柱的最上端,有四方形和六方形两种。钻进时,方钻杆与方补心、转盘补心配合,将地面转盘扭矩传递给钻杆，以带动钻头旋转。四、稳定器在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器，组成各种类型的下部钻具组合，可以满足钻直井时防止井斜的要求，钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。此外,稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性,从而延长使用寿命，这对金刚石钻头尤为重要。

第二章钻头及钻柱钻钻头铤钻钻稳定器稳定器一、钻铤第二章钻头及钻柱26第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻27第三章大庆油田钻井液体系

大庆油田钻井液现状、体系基本配方及性能要求

大庆油田在长期的钻井生产实践中，钻井液的发展由早期的钙处理泥浆、三钾基泥浆，发展为目前所使用的两性复合离子体系、乳液高分子体系、钾胺聚合物体系、甲酸盐体系及油基钻井液等。

第三章大庆油田钻井液体系大庆油田钻井液现状、体系基本配28一、两性复合离子钻井液体系：

该体系在大庆油田外围开发井、勘探井中应用较多，其特点是具有较稳定的性能，抗高温性能较好。1、基本配方膨润土4~6%纯碱0.2~0.3%NPAN0.3~0.5%FA-3680.2~0.3%XY-280.2~0.3%SPNH1.0~2.0%有机硅腐钾0.8~1.0%KOH0.04~0.06%

第三章大庆油田钻井液体系

一、两性复合离子钻井液体系：第三章大庆油田钻井液体系292、钻井液性能要求

第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系30二、乳液高分子钻井液体系该体系在大庆油田老区调整井，二次及三次加密井中使用较多，其特点是成本低，配制容易。1、乳液高分子体系钻井液配方：膨润土5t+纯碱160kg+清水50m3预水化24h，用JS-E将粘度调至40~45s，密度加重到地质设计要求。或转钻井液10m3，混浆后加入JS-E包被剂300~400kg，FH-C200kg，性能达到设计要求。

第三章大庆油田钻井液体系

二、乳液高分子钻井液体系第三章大庆油田钻井液体系312、钻井液性能要求

第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系32

三、钾胺聚合物钻井液体系

该体系与乳液高分子体系一样，在大庆油田老区调整井，二次及三次加密井中使用较多，其特点是成本低，配制容易，维护简单。1、钻井液配制

首轮井钻井液配方：膨润土5t+纯碱160kg+清水50m3预水化24h，用KPAM将粘度调至40~45s，密度加重到地质设计要求。二开前钻水泥塞充分洗井，PH值小于8，在一开钻井液的基础上，加入SPNH-Ⅰ300kg，有机硅腐植酸钾300kg，NPAN100kg，粘度调整到40~45s，密度达到地质设计要求。第三章大庆油田钻井液体系

三、钾胺聚合物钻井液体系第三章大庆油田钻井332、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系34四、甲酸盐钻井液体系简介大庆油田针对外围低压低渗透储层的特性，研制开发了甲酸盐钻井液，其特点是：能满足￠178mm和￠200mm井眼开发钻井的施工要求,无井塌、井漏、卡钻事故的发生。抑制性强，井壁稳定效果好，井眼规则，井径扩大率小。该钻井液是一种有利于储层保护和增产的体系。（1）密度高，最高达2.3g/cm3(甲酸铯)；（2）对地层损害小，渗透率恢复值最高达85%；（3）固相含量低，泥饼薄而韧且可酸化，压差卡钻潜力小；（4）井眼清洁能力好，对页岩抑制性强；（5）和油田所有硬件相配伍；（6）腐蚀性低，对环境污染小；（7）钻井液易维护且可回收利用；（8）甲酸盐能够增加聚合物的高温稳定性，最高可抗温170℃。

第三章大庆油田钻井液体系

四、甲酸盐钻井液体系简介第三章大庆油田钻井液体系35五、油基钻井液简介1、大庆应用的油包水钻井液基本配方75~80%柴油+3~5%SP-80+2~4.5%油酸+2.5~5%环烷酸酰胺+4~6%有机土+3~5%氧化沥青+25~20%CaCl2（20～30%）+3~5%CaO

2、主要钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系

五、油基钻井液简介2、主要钻井液性能要求第三章大庆油田钻36第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻37第四章钻井工艺技术及流程

钻井是一项复杂的系统工程，包括钻前工程、钻井工程和固井工程三个阶段，其主要施工工序一般包括：定井位、井场及道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、中途测试、完井、电测、下套管、固井施工等。一、钻前准备（1）编写钻井工程、地质设计（2）井位测量（定井位）（3）现场勘查井位（4）编制钻井运行方案，协调钻井队伍及钻井区块关井降压方案（5）征地、动迁（6）钻机搬迁（7）钻机安装（8）一开钻前的准备工作冲（钻）鼠洞、配置钻井液、组合一次开钻的钻具结构、检查落实各项工具、材料的准备情况。

第四章钻井工艺技术及流程钻井是一项复杂的系统工程38二、钻进工程1、一开钻进的工作内容及要求（1)进尺工作是指井眼不断加深的工作，包括纯钻进、接单根、划眼、起下钻、循环钻井液等工序。接单根：当钻完方钻杆的有效长度时，将一根钻杆接到井内钻柱上，使之加长操作的过程。划眼：在已钻井眼内，清除附在井壁上的杂物，修整井壁，边循环旋转下放或上提钻柱的过程。起下钻：将井下的钻柱从井眼内起出来，称为起钻；将钻具下到井眼内称为下钻。循环钻井液：开泵将钻井液通过循环系统进行循环。

第四章钻井工艺技术及流程二、钻进工程第四章钻井工艺技术及流程39（2)辅助工作处理钻井液，检查保养设备等工作。（3)下表层套管钻完表层后，按工程设计要求下表层套管。（4）注水泥固井表层套管下完后，进行注水泥固井作业，通过固井设备，注入到套管与地层的环形空间去，把套管和地层固结在一起。（5）候凝

第四章钻井工艺技术及流程（2)辅助工作第四章钻井工艺技术及流程402、二开钻进二开钻进是指从表层套管内下入小一级的钻头往下钻进的过程。根据地质设计和地下情况，可以一直钻进到完钻井深，然后下入油层套管完井。（1）二开前的准备工作安装井控设备，放喷管线，试压，组合钻具。钻水泥塞，磨阻流环式浮箍、浮鞋；洗井到开钻水平。二开钻进需要钻开地层、油层，在油气层中钻井要放喷、防漏、防塌、防斜等，预防井下复杂情况，保护好油气层。

第四章钻井工艺技术及流程2、二开钻进第四章钻井工艺技术及流程41（2)井口放喷器和配套的井控系统应符合钻井设计要求，压力等级应和地层压力匹配，放喷器芯子尺寸必须与井内钻具一致。（3）井控设备的安装质量必须满足油气层安全钻进需要。（4）钻具组合：钟摆钻具，钻头：PDC。（5）钻进施工严格按照钻进设计执行，钻井参数主要包括：钻头类型及参数、钻井性能、钻进参数、水力参数；钻进参数主要包括：钻压、转速、排量、立管泵压；水力参数主要包括：上返速度、喷射速度、钻头压降、环空压耗、钻头水功率等。

第四章钻井工艺技术及流程（2)井口放喷器和配套的井控系统应符合钻井设计要求，压力等42（6）辅助工作：定点侧斜，处理钻井液，修理设备。（7）钻进中应进行油气层压力监测工作，遇到钻速突然加快、防空、憋钻、跳钻、油气水显示等情况，应立即停钻循环观察，有外溢现象要关井观察。（8）钻开油气层前，要提高钻井液密度至设计上限（加重泥浆）。（9）钻开油气层要保护好油层，处理好钻井液，下钻速度要慢，防止压力激动导致井漏，上提钻柱不要过快，防止抽喷。（10）钻开油气层要做好放喷演习，设专人观察溢流。

第四章钻井工艺技术及流程（6）辅助工作：定点侧斜，处理钻井液，修理设备。第四章43三、完钻按钻井地质设计钻进到预计井深，留足口袋，处理钻井液，起钻准备电测。四、电测（1）微电极测井方法：主要用微电位和微梯度的差异划分渗透层。（2）视电阻率测井方法：利用0.25米、0.45米短梯度视电阻率比值求渗透率及确定油层厚度；利用2.5米梯度和0.5米电位曲线划分油水层并进行标准测井的地层对比。（3）自然电位测井方法：主要用于划分油水层及求地层水电阻率以及水泥值含量等。（4）其它辅助测井方法：主要有井径、井斜等满足钻井工程需要和辅助测井解释。（5）三侧向测井法：为解决如何求准地层真电阻率而提出的一种电流聚焦测井方法。主要用于解决厚层非均匀质和定性判断水淹层问题。（6）声速测井法：用于解释油层水淹后孔隙度变化的孔隙度测井方法。

第四章钻井工艺技术及流程三、完钻第四章钻井工艺技术及流程44五、固井施工（1）固井前准备1）下套管就是为了使井内油气能够得到有效的开采，在钻完一口井后，用管线封隔地层并将油气层深处引导至地面的施工工程。2）处理钻井液至固井要求。（2）固井固井就是向井内下入套管管柱，在套管柱与井壁的环形空间注入水泥浆进行封固，以在套管外壁和井壁之间形成坚固的水泥环，防止井壁垮塌；同时在套管内形成一个从地面至井下由钢管做成的油气通道的过程。

第四章钻井工艺技术及流程五、固井施工第四章钻井工艺技术及流程45固井的目的：1）封隔油、气水层，防止地层间流体相互窜流，保护生产层。2）封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层。3）支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。（3）注水泥方式1）常规注水泥方法。2）双级或分级注水泥方法。3）管外注水泥方法。（4）常规注水泥方法工艺流程循环洗井——停泵——卸循环接头——装水泥头——注隔离液——下胶塞入井——注水泥浆——上胶塞入井——注隔离液——碰压——试压——施工结束

第四章钻井工艺技术及流程固井的目的：第四章钻井工艺技术及流程46六、声波变密度测井声波变密度是评价钻井固井质量的基本数据，是油田开发射孔选层的基本依据之一，因此现场应用和评价工作极为重要，涉及到下步试油投产和措施提供条件，涉及到为今后油层压裂改造提供环境。

第四章钻井工艺技术及流程六、声波变密度测井第四章钻井工艺技术及流程47第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻48第五章钻井油气层保护技术在钻井过程中，钻井液、完井液是油气层打开时首先接触油气层的工作液，易对油气层造成损害。油气层一旦受到损害，欲恢复到原有的水平是相当困难的，费用也是相当昂贵的。因此，保护油气层的基本方针以预防为主。钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的第一环节，其目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害的、固井质量优质的油气井。油气层损害具有累加性，钻井中对油气层的损害不仅影响油气层发现和油气井的初期产量，还会对今后各项作业损害油气层的程度以及作用效果带来影响。因此搞好钻井过程中的油气层保护工作，对提高勘探、开发经济效益至关重要。

第五章钻井油气层保护技术在钻井过程中，钻井液、完49一、钻井过程中造成油气层损害原因在钻井过程中，大多数情况是采用正压差钻井，既钻井液液柱压力高于地层孔隙压力。这样，在钻开油气层时，在正压差的作用下，钻井液的固相进入油气层造成孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气的岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。钻井过程中油气层损害原因可以归纳为以下几个方面:

第五章钻井油气层保护技术一、钻井过程中造成油气层损害原因第五章钻井油气层保护技术501、钻井液中固相颗粒堵塞油气层2、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害3、钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害4、油相渗透率变化引起的损害5、正压差急剧造成油气损害6、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素7、油气层浸泡时间对储层损害8、环空返速对储层损害9、钻井液性能对储层损害

第五章钻井油气层保护技术1、钻井液中固相颗粒堵塞油气层第五章钻井油气层保护技术51二、保护油气层的钻井工艺技术钻开油气层钻井液不仅要满足安全、快速、优质、高效的钻井施工需要，而且要满足保护油气层的技术要求。通过多年的研究，可归纳以下几个方面：1、采取近平衡或欠平衡压力钻井。2、合理降低钻井液密度，满足不同压力油气层钻井。3、采用优质钻井液体系，降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害。4、降低油气层裸眼浸泡时间。5、搞好井控、防止井喷、井漏等对油气层的损害。6、采取有效的钻关措施，降低油层的层间压差。

第五章钻井油气层保护技术二、保护油气层的钻井工艺技术第五章钻井油气层保护技术52第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻53第六章大庆钻井新技术一、水平井（一）、水平井钻井目的1、实施低渗透砂岩油藏水平井钻井完井技术研究2、利用水平井技术开采剩余油可行性研究

第六章大庆钻井新技术一、水平井54（二）、井眼轨迹控制技术1、第一造斜段控制工艺；2、第一稳斜段控制工艺；3、第二造斜段控制工艺；4、探油顶与着陆控制工艺

第六章大庆钻井新技术（二）、井眼轨迹控制技术第六章大庆钻井新技术55油顶及工具造斜率两个不确定性及测量信息滞后，对薄油层准确探油顶、着陆有较大难度。为确保能准确探明油顶深度和油中位置，保证井眼轨迹准确着陆进靶，提出了安全着陆法。具体方案是从整个轨道的第二造斜段起，以中半径造斜率增斜钻进到某一井斜（称探油顶井斜）,此时钻头必须位于预定油顶上方的某一高度，留出地质误差可能造成的油顶位置超前钻遇的提前量，随后进行稳斜探油顶，直到确认油顶深度和油中位置之后，然后第二次增斜着陆进靶。在水平段应用单弯螺杆钻具配合PDC钻头钻进显著地提高了机械钻速和井眼轨道控制精度。这是因为导向钻具能以滑移和转盘转两种方式钻进，根据MWD信息，及时改变钻进方式，降低轨迹波动幅度。

第六章大庆钻井新技术油顶及工具造斜率两个不确定性及测量信息滞后，对薄油层准确56（三）、水平井完井工艺水平井测井采用自行研制的CSU测井装备配套的钻杆输送式水平井测井仪器下井工具；采用悬挂式尾管完井法。

第六章大庆钻井新技术（三）、水平井完井工艺第六章大庆钻井新技术57二、侧钻水平井钻井技术大庆油田在“九五”期间承担了国家重点科技攻关项目”高含水后期侧钻水平井钻采配套技术”这一课题，共完成了两口套管开窗侧钻水平井，即高160-侧平38井、金侧平6井。侧钻井实施情况高160-侧平38井是大庆第一口中曲率半径侧钻水平井，目的层剩余油厚度3.5m，考虑地质部门提供的油层垂深误差，设计靶区高度为1m，设计水平段长80m，最大井斜角88.1度。该井段铣套管长度18m（977m995m）；造斜点深977.6m；完钻井深1182.88m;实钻水平段长82m；最大井斜角90.3度；着陆点靶前距70.12m；着陆点在靶线以上0.1m，水平段终点在靶线以上0.61m；整个水平段波动幅度为靶线上0.61m，靶线下0.29m。由以上数据可以看出，井眼轨迹控制精度相当高，水平段在1m高的靶区内延伸82m,且波动范围仅为0.611.29m。

第六章大庆钻井新技术二、侧钻水平井钻井技术第六章大庆钻井新技术58三、阶梯式水平井所谓阶梯式水平是水平井也就是多目标水平井，水平井完成第一个水平靶区后，通过降斜、稳斜、增斜，或是通过降斜、增斜、稳斜进入第二个水平靶区。该项技术这要适用于开发具有夹层的多个连续薄油层，断区块的油层等复杂的油气田，它可显著地增加产量，大幅度地提高勘探开发综合经济效益。

第六章大庆钻井新技术三、阶梯式水平井第六章大庆钻井新技术59四、欠平衡钻井我国几个进行过欠平衡钻井的油田认为：在钻井过程中钻井液柱压力低于地层压力，使产层的流体有控制地进入井筒并将其循环到地面，这一钻井技术称欠平衡钻井。欠平衡钻井优点1）明显减少对产层的损害，有效保护油气层，从而提高油气井的产量。2）有利于及时发现低压低渗油气层，为勘探开发整体方案提供准确依据。3）大幅度提高机械钻速，延长钻头使用寿命，从而缩短钻井周期，减少作业及相关费用。4）有效地控制漏失，并减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生。5）减少或免去油层改造等作业措施及昂贵的费用。欠平衡钻井存在的不足欠平衡钻井有优点，但也存在不足，一是钻井成本高（因为钻井设备多，钻井液费用高）；二是不安全因素多（井喷、井塌）；三是有污染更大的机遇（因储层无泥饼，压井难于掌握）。

第六章大庆钻井新技术四、欠平衡钻井第六章大庆钻井新技术60谢谢大家谢谢大家61演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！62钻井工艺培训材料王永福2004年8月钻井工艺培训材料王永福2004年8月63第一章钻井设备

第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻64一、概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法是旋转钻井。它的工作原理是:利用钻头旋转破碎岩石,形成井身;利用钻柱将钻头送到井底;利用起升设备起下钻柱;利用转盘或井下动力钻具带动钻柱和钻头旋转;利用泥浆泵循环钻井液带出井底岩屑。为此,钻井工艺对钻机有以下基本要求:旋转钻头的能力。要求钻机能提供足够的扭矩和转速,并维持一定的钻压。起下钻具的能力。要求具有一定的起重量和起升速度,并有一定的超载能力。洗井的能力。要求能提供足够的水力能量,以适应洗井和喷射钻井的需要。为适应钻机搬迁的特点,还要求钻机容易安装、拆卸和运输。

第一章钻井设备一、概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法65概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机组及控制机组等组成。第一章钻井设备概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机66钻井按其工作性质又可分为八个部分

1.提升系统设备，它是一套大功率的起重设备。主要由钻井绞车、游动系（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升操作用的工具（如：吊钳、吊环、吊卡、卡瓦及上扣器等）组成（图1-1）。它的主要作用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进行井下特殊作业等。

第一章钻井设备钻井按其工作性质又可分为八个部分1.提升系统设备，它是一套672.泥浆循环系统设备,主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带、水龙头、钻柱、泥浆净化及调配设备等组成（图1-3）。它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻井中，还起到传递动力的作用。

第一章钻井设备2.泥浆循环系统设备,主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带683.地面旋转钻进设备,主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤及钻头等组成。它的主要作用是不断地破碎岩石,加深井眼及处理井下的复杂情况等。4.动力驱动设备,它属于钻机的动力机组,是驱动起升、旋转和循环等三大工作机组的动力设备。钻机用的动力设备主要是柴油机,其次是交流或直流电动机。

第一章钻井设备3.地面旋转钻进设备,主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻695.传动系统设备,它属示钻机的传动机组。其主要作用是联结动力机与工作机组,并将动力传递到各工作机组(图1-4)。传动系统设备主要由减速箱、离合器、传动皮带轮、传动链轮及并车、倒车机构等组成。根据能量传递的方式不同,可分为机械、液压及液力传动。6.控制系统设备,它属于钻机的控制机组。控制的内容包括发动机的启动、停车、变速和并车等,绞车、转盘、泥浆泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。控制的方式有机械、气动、液压和电力控制等,随钻机的类型不同而异。控制系统的主要作用是远距离操作指挥和协调各机组正常工作。

第一章钻井设备5.传动系统设备,它属示钻机的传动机组。其主要作用是联结动707.钻机底座,它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、传动系统和泥浆泵等的底座。它主要用于安装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。8.辅助设备,它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、供水设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防火设备、辅助起重设备及保温设备等。它是为整套钻机服务的,是钻机不可分割的部分。

第一章钻井设备7.钻机底座,它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、71井架与起升系统一、井架井架是钻机起升系统的组成部分。它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备,相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。因此,钻井对井架的基本要求是：必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承载能力,以适应井下情况的需要:结构要简单、轻便,便于搬迁、拆装和维修。目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。

第一章钻井设备井架与起升系统一、井架第一章钻井设备72二、天车和游车1、天车钻机的天车和游车用钢丝绳穿起来,共同组成了钻机的复滑轮系统(或叫游动系统)。天车是定滑轮组,固定在井架的顶部;游车是动滑轮组,在井架内部的空间上下往复运动。它们的主要作用是省力,减轻钢丝绳和钻机绞车的负载,用十多吨的力可起升上百吨的钻柱，获得极大的机械效益。2、游车游车和天车一样,型号较多,其基本结构大同小异。

第一章钻井设备二、天车和游车第一章钻井设备73三、大钩大钩是起升系统的设备之一,正常钻进时悬挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊环吊卡完成起下作业。对大钩有以下基本要求：有足够的承载能力,能缓冲减震、转动灵活、安全制动、操作方便,结均紧凑、简单。第一章钻井设备三、大钩第一章钻井设备74四、钻井绞车绞车是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型不同,形式有所差异。绞车传动机构的主要作用是传递动力，以不同的速度驱动转盘和滚筒。绞车的刹车机构，钻进时,通过施加在刹把上的压力大小，可以均匀控制滚筒的运动速度和大钩的负荷,从而向钻头施加钻压,确保正常钻进。

第一章钻井设备四、钻井绞车第一章钻井设备75一、水龙头水龙头是旋转、起升与循环系统连接的纽带。它承受井内钻柱的全部重量,保持钻具的自由旋转与水龙带相接,将钻井液注入井底,承受循环过程中的高泵压,同时连接钻进过程中不转动有的大钩与转动的方钻杆。

水龙头与转盘

第一章钻井设备一、水龙头水龙头与转盘第一章钻井设备76二、转盘转盘是钻机旋转系统设备之一。其主要作用是：在转盘钻井中,旋转钻头破碎法石;使用井下动力钻具时,承受反扭矩:起下钻作业中支撑和悬挂钻柱,承受轴向负荷,完成上卸扣的操作,处理井下复杂情况和进行井下打捞作业时旋转钻柱等。

第一章钻井设备二、转盘第一章钻井设备77三、转盘的传动方式

转盘的传动方式,随钻机的类型不同而有所差异。现场上常见的有两种方式：一是绞车驱动；二是万向轴驱动。1.绞车驱动（又叫链条驱动）

转盘的动力是经过绞车的链条传递到转盘上的。其主要优点是简化了传动方式,传动距离大,但要受绞车情况的影响和限制。

第一章钻井设备三、转盘的传动方式第一章钻井设备782.万向轴驱动万向轴驱动的动力是经过绞车的双排活动链轮（或经传动系统）直接到变速箱,再经变速箱通过万向轴驱动转盘，它的最大特点是不受绞车位置的影响和限制,操作上方便、灵活,变速档次多。

第一章钻井设备2.万向轴驱动第一章钻井设备79泥浆泵

泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一祥。常规钻进时,循环钻井液,清洗井底,辅助钻头更有效地破碎岩石；使用井下动力钻具时,通过泵入的钻井液,传递动力带动钻头转动；喷射钻井中,通过泵入的高压钻井液，经过喷嘴转换成水力能量,清洁井底并对岩石直接进行水力破碎,提高钻进速度。根据钻井生产技术发展的需要,对泥浆泵的要求愈来愈高,但其基本要求是：功率大、泵压高、排量大、流量稳定,耐腐蚀、耐磨损、易损件寿命长,重量轻、体积小、拆修方便、自动化程度高。第一章钻井设备泥浆泵泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一80泥浆循环流程泥浆循环系统主要由泥浆泵、高压管线、水龙带、水龙头、钻柱及泥浆净化设备等组成。其循环流程如下:动力机驱动泥浆泵,泥浆泵从泥浆池中吸入钻井液,通过泥浆泵增压后进入高压泥浆管线、立管、水龙带、水龙头、钻柱,经钻头水眼冲向井底,然后由钻柱与井壁的环形空间返出井口,再经泥浆净化设备流回泥浆池。

第一章钻井设备泥浆循环流程第一章钻井设备81泥浆净化装置

泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻头磨损、污染泥浆性能、污染油气层、影响固井质量等。钻井时要及时清除泥浆中的固相含量，泥浆中固相含量的清除常用机械清除法和化学清除法。机械清除法是利用重力沉淀、筛滤和离心旋流等机械方法清除泥浆中的固相含量。此法在现场上普遍采用（采用震动筛、除砂器等固控设备）,以清除大于l0微米的钻屑。化学清除法是利用选择性的聚沉剂,保留泥浆中的粘土颗粒,对普通粘土颗粒起聚沉作用而达到清除有害固相的目的。此法可清除小于10微米以下的固相颗粒,以弥补机械清除法的不足。

第一章钻井设备泥浆净化装置泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻82第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻83第二章钻头及钻柱钻头

钻头分为：刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等。一、刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井使用最早的钻头类型。其结构简单，制造方便，成本低。在泥岩和页岩等软地层中，钻井速度比较高。国内外前后充分发挥了刮刀钻头的优势，取得了很高的指标，国内使用刮刀钻头进尺记录达3000多米。刮刀钻头按刀翼数目可分为双翼（鱼尾）、三翼、四翼刮刀钻头，常用到的是三翼刮刀钻头。上钻头体有丝扣，与上部钻具相连，完成整个钻具结构；下钻头体上焊接水眼和刀翼；水眼提高喷射效果，具有抗冲蚀性；刀翼进行破碎岩石。

第二章钻头及钻柱钻头钻头分为：刮刀钻头、牙84二、牙轮钻头

牙轮钻头是近代石油钻井中使用很广的一种钻头。这是由于牙轮钻头具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用，牙轮钻头与井底的接触面积小、比压高，工作扭矩小，工作刃总长度大等特点。从1909年出现的第一只牙轮钻头，经过了近一个世纪，牙轮钻头无论是钻头的材质、切削部分、钻头轴承、清洗装置等都有很大的改进。喷嘴的改进，解决了钻头的清洁问题，出现了喷射牙轮钻头；使用了硬质合金齿，提高了牙轮的抗磨性；使用密封滑动轴承使钻头的工作寿命大大提高。

第二章钻头及钻柱二、牙轮钻头第二章钻头及钻柱85三、金刚石钻头在坚硬而研磨性高的地层钻进,金刚石钻头比其它类型钻头的钻速和总进尺高,能减少起下钻次数,降低钻井成本。近年来大庆油田中深井钻井口数在不断增加，随着钻井技术的不断改进，追求更高的钻井经济效益，金刚石钻头的使用非常普遍。

第二章钻头及钻柱三、金刚石钻头第二章钻头及钻柱86钻柱

在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接起来组成入井的管串称为钻柱。钻柱有如下基本作用：（1）通过它把钻头下到井底和提升到地面。钻井过程中,无论钻头能钻多深,都必须通过钻柱来实现。（2）钻柱的钻挺部分是加钻压用的,使钻头能更有效地吃人地层（禁止用钻杆部分来加压,否则钻杆磨损快、断裂快），并能防斜。（3）把旋转运动传给钻头，钻杆可以看作是一根由转盘驱动的传动轴。（4）钻柱将钻井液从地面传送到钻头处,因而,钻柱也是一根竖直的导管。（5）进行特殊作业,如挤水泥、处理井下事故等。钻柱是联通地面和地下的枢纽,工作条件十分复杂,正确的管理、使用钻柱是非常重要的。

第二章钻头及钻柱钻柱在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连87钻钻铤钻头铤钻铤钻杆稳定器稳定器一、钻铤钻挺接在钻头上面,主要是给钻头施加钻压和防止井斜，因此它壁厚而粗大，单位长度重量大。壁厚一般是38~53毫米,相当于同尺寸钻杆的4~6倍。它的直径一般与钻杆接头直径相等。这样可以增强刚度，受压时不易弯曲，因而有利于钻直井眼。二、钻杆钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液,并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因此,钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。三、方钻杆方钻杆位于钻柱的最上端,有四方形和六方形两种。钻进时,方钻杆与方补心、转盘补心配合,将地面转盘扭矩传递给钻杆，以带动钻头旋转。四、稳定器在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器，组成各种类型的下部钻具组合，可以满足钻直井时防止井斜的要求，钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。此外,稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性,从而延长使用寿命，这对金刚石钻头尤为重要。

第二章钻头及钻柱钻钻头铤钻钻稳定器稳定器一、钻铤第二章钻头及钻柱88第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻89第三章大庆油田钻井液体系

大庆油田钻井液现状、体系基本配方及性能要求

大庆油田在长期的钻井生产实践中，钻井液的发展由早期的钙处理泥浆、三钾基泥浆，发展为目前所使用的两性复合离子体系、乳液高分子体系、钾胺聚合物体系、甲酸盐体系及油基钻井液等。

第三章大庆油田钻井液体系大庆油田钻井液现状、体系基本配90一、两性复合离子钻井液体系：

该体系在大庆油田外围开发井、勘探井中应用较多，其特点是具有较稳定的性能，抗高温性能较好。1、基本配方膨润土4~6%纯碱0.2~0.3%NPAN0.3~0.5%FA-3680.2~0.3%XY-280.2~0.3%SPNH1.0~2.0%有机硅腐钾0.8~1.0%KOH0.04~0.06%

第三章大庆油田钻井液体系

一、两性复合离子钻井液体系：第三章大庆油田钻井液体系912、钻井液性能要求

第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系92二、乳液高分子钻井液体系该体系在大庆油田老区调整井，二次及三次加密井中使用较多，其特点是成本低，配制容易。1、乳液高分子体系钻井液配方：膨润土5t+纯碱160kg+清水50m3预水化24h，用JS-E将粘度调至40~45s，密度加重到地质设计要求。或转钻井液10m3，混浆后加入JS-E包被剂300~400kg，FH-C200kg，性能达到设计要求。

第三章大庆油田钻井液体系

二、乳液高分子钻井液体系第三章大庆油田钻井液体系932、钻井液性能要求

第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系94

三、钾胺聚合物钻井液体系

该体系与乳液高分子体系一样，在大庆油田老区调整井，二次及三次加密井中使用较多，其特点是成本低，配制容易，维护简单。1、钻井液配制

首轮井钻井液配方：膨润土5t+纯碱160kg+清水50m3预水化24h，用KPAM将粘度调至40~45s，密度加重到地质设计要求。二开前钻水泥塞充分洗井，PH值小于8，在一开钻井液的基础上，加入SPNH-Ⅰ300kg，有机硅腐植酸钾300kg，NPAN100kg，粘度调整到40~45s，密度达到地质设计要求。第三章大庆油田钻井液体系

三、钾胺聚合物钻井液体系第三章大庆油田钻井952、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系

2、钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系96四、甲酸盐钻井液体系简介大庆油田针对外围低压低渗透储层的特性，研制开发了甲酸盐钻井液，其特点是：能满足￠178mm和￠200mm井眼开发钻井的施工要求,无井塌、井漏、卡钻事故的发生。抑制性强，井壁稳定效果好，井眼规则，井径扩大率小。该钻井液是一种有利于储层保护和增产的体系。（1）密度高，最高达2.3g/cm3(甲酸铯)；（2）对地层损害小，渗透率恢复值最高达85%；（3）固相含量低，泥饼薄而韧且可酸化，压差卡钻潜力小；（4）井眼清洁能力好，对页岩抑制性强；（5）和油田所有硬件相配伍；（6）腐蚀性低，对环境污染小；（7）钻井液易维护且可回收利用；（8）甲酸盐能够增加聚合物的高温稳定性，最高可抗温170℃。

第三章大庆油田钻井液体系

四、甲酸盐钻井液体系简介第三章大庆油田钻井液体系97五、油基钻井液简介1、大庆应用的油包水钻井液基本配方75~80%柴油+3~5%SP-80+2~4.5%油酸+2.5~5%环烷酸酰胺+4~6%有机土+3~5%氧化沥青+25~20%CaCl2（20～30%）+3~5%CaO

2、主要钻井液性能要求第三章大庆油田钻井液体系

五、油基钻井液简介2、主要钻井液性能要求第三章大庆油田钻98第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻99第四章钻井工艺技术及流程

钻井是一项复杂的系统工程，包括钻前工程、钻井工程和固井工程三个阶段，其主要施工工序一般包括：定井位、井场及道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、中途测试、完井、电测、下套管、固井施工等。一、钻前准备（1）编写钻井工程、地质设计（2）井位测量（定井位）（3）现场勘查井位（4）编制钻井运行方案，协调钻井队伍及钻井区块关井降压方案（5）征地、动迁（6）钻机搬迁（7）钻机安装（8）一开钻前的准备工作冲（钻）鼠洞、配置钻井液、组合一次开钻的钻具结构、检查落实各项工具、材料的准备情况。

第四章钻井工艺技术及流程钻井是一项复杂的系统工程100二、钻进工程1、一开钻进的工作内容及要求（1)进尺工作是指井眼不断加深的工作，包括纯钻进、接单根、划眼、起下钻、循环钻井液等工序。接单根：当钻完方钻杆的有效长度时，将一根钻杆接到井内钻柱上，使之加长操作的过程。划眼：在已钻井眼内，清除附在井壁上的杂物，修整井壁，边循环旋转下放或上提钻柱的过程。起下钻：将井下的钻柱从井眼内起出来，称为起钻；将钻具下到井眼内称为下钻。循环钻井液：开泵将钻井液通过循环系统进行循环。

第四章钻井工艺技术及流程二、钻进工程第四章钻井工艺技术及流程101（2)辅助工作处理钻井液，检查保养设备等工作。（3)下表层套管钻完表层后，按工程设计要求下表层套管。（4）注水泥固井表层套管下完后，进行注水泥固井作业，通过固井设备，注入到套管与地层的环形空间去，把套管和地层固结在一起。（5）候凝

第四章钻井工艺技术及流程（2)辅助工作第四章钻井工艺技术及流程1022、二开钻进二开钻进是指从表层套管内下入小一级的钻头往下钻进的过程。根据地质设计和地下情况，可以一直钻进到完钻井深，然后下入油层套管完井。（1）二开前的准备工作安装井控设备，放喷管线，试压，组合钻具。钻水泥塞，磨阻流环式浮箍、浮鞋；洗井到开钻水平。二开钻进需要钻开地层、油层，在油气层中钻井要放喷、防漏、防塌、防斜等，预防井下复杂情况，保护好油气层。

第四章钻井工艺技术及流程2、二开钻进第四章钻井工艺技术及流程103（2)井口放喷器和配套的井控系统应符合钻井设计要求，压力等级应和地层压力匹配，放喷器芯子尺寸必须与井内钻具一致。（3）井控设备的安装质量必须满足油气层安全钻进需要。（4）钻具组合：钟摆钻具，钻头：PDC。（5）钻进施工严格按照钻进设计执行，钻井参数主要包括：钻头类型及参数、钻井性能、钻进参数、水力参数；钻进参数主要包括：钻压、转速、排量、立管泵压；水力参数主要包括：上返速度、喷射速度、钻头压降、环空压耗、钻头水功率等。

第四章钻井工艺技术及流程（2)井口放喷器和配套的井控系统应符合钻井设计要求，压力等104（6）辅助工作：定点侧斜，处理钻井液，修理设备。（7）钻进中应进行油气层压力监测工作，遇到钻速突然加快、防空、憋钻、跳钻、油气水显示等情况，应立即停钻循环观察，有外溢现象要关井观察。（8）钻开油气层前，要提高钻井液密度至设计上限（加重泥浆）。（9）钻开油气层要保护好油层，处理好钻井液，下钻速度要慢，防止压力激动导致井漏，上提钻柱不要过快，防止抽喷。（10）钻开油气层要做好放喷演习，设专人观察溢流。

第四章钻井工艺技术及流程（6）辅助工作：定点侧斜，处理钻井液，修理设备。第四章105三、完钻按钻井地质设计钻进到预计井深，留足口袋，处理钻井液，起钻准备电测。四、电测（1）微电极测井方法：主要用微电位和微梯度的差异划分渗透层。（2）视电阻率测井方法：利用0.25米、0.45米短梯度视电阻率比值求渗透率及确定油层厚度；利用2.5米梯度和0.5米电位曲线划分油水层并进行标准测井的地层对比。（3）自然电位测井方法：主要用于划分油水层及求地层水电阻率以及水泥值含量等。（4）其它辅助测井方法：主要有井径、井斜等满足钻井工程需要和辅助测井解释。（5）三侧向测井法：为解决如何求准地层真电阻率而提出的一种电流聚焦测井方法。主要用于解决厚层非均匀质和定性判断水淹层问题。（6）声速测井法：用于解释油层水淹后孔隙度变化的孔隙度测井方法。

第四章钻井工艺技术及流程三、完钻第四章钻井工艺技术及流程106五、固井施工（1）固井前准备1）下套管就是为了使井内油气能够得到有效的开采，在钻完一口井后，用管线封隔地层并将油气层深处引导至地面的施工工程。2）处理钻井液至固井要求。（2）固井固井就是向井内下入套管管柱，在套管柱与井壁的环形空间注入水泥浆进行封固，以在套管外壁和井壁之间形成坚固的水泥环，防止井壁垮塌；同时在套管内形成一个从地面至井下由钢管做成的油气通道的过程。

第四章钻井工艺技术及流程五、固井施工第四章钻井工艺技术及流程107固井的目的：1）封隔油、气水层，防止地层间流体相互窜流，保护生产层。2）封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层。3）支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。（3）注水泥方式1）常规注水泥方法。2）双级或分级注水泥方法。3）管外注水泥方法。（4）常规注水泥方法工艺流程循环洗井——停泵——卸循环接头——装水泥头——注隔离液——下胶塞入井——注水泥浆——上胶塞入井——注隔离液——碰压——试压——施工结束

第四章钻井工艺技术及流程固井的目的：第四章钻井工艺技术及流程108六、声波变密度测井声波变密度是评价钻井固井质量的基本数据，是油田开发射孔选层的基本依据之一，因此现场应用和评价工作极为重要，涉及到下步试油投产和措施提供条件，涉及到为今后油层压裂改造提供环境。

第四章钻井工艺技术及流程六、声波变密度测井第四章钻井工艺技术及流程109第一章钻井设备第二章钻头及钻柱第三章大庆油田钻井液体系第四章钻井工艺技术及流程第五章钻井油气层保护技术第六章大庆钻井新技术第一章钻井设备第二章钻110第五章钻井油气层保护技术在钻井过程中，钻井液、完井液是油气层打开时首先接触油气层的工作液，易对油气层造成损害。油气层一旦受到损害，欲恢复到原有的水平是相当困难的，费用也是相当昂贵的。因此，保护油气层的基本方针以预防为主。钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的第一环节，其目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害的、固井质量优质的油气井。油气层损害具有累加性，钻井中对油气层的损害不仅影响油气层发现和油气井的初期产量，还会对今后各项作业损害油气层的程度以及作用效果带来影响。因此搞好钻井过程中的油气层保护工作，对提高勘探、开发经济效益至关重要