钻井工程简介-辛

大庆迈普科技有限公司石油钻井工程简介大庆迈普科技有限公司大庆迈普科技有限公司第一章石油钻井概论第二章钻井施工工序概述第三章钻井地质基础知识第四章钻井工艺技术第五章井口工具第六章钻头第七章下井工具第八章钻井仪器仪表第九章钻井液第十章固井与完井第十一章井下复杂情况及事故处理第十二章岗位巡回检查路线第十三章作业队标准配备第十四章作业队应急预案第十五章作业队资质、安全、设备、井控第十六章中国民营钻井队伍发展现状调查目录第一章石油钻井概论

钻井是利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大孔眼的过程。钻井方法是指为了在地面以下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法。在石油钻井现场上使用的钻井方法主要有顿钻钻井法和旋转钻井法。目前普遍使用的是旋转钻井法大庆迈普科技有限公司大庆迈普科技有限公司

旋转钻井法包括地面转盘旋转钻井法和井底动力钻具旋转钻井法。第一章石油钻井概论大庆迈普科技有限公司

油气井类型一、按井深划分井的类型二、按钻井目的划分井的类型

1、探井：指其目的主要是通过钻井而探明地质情况，获取地下地层油气资源分布及响应性质等方面的井。他包括地质探井、地层探井、预探井、祥探井、评价井等。

2、开发井：指以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。一般包括浅生产井、生产井、注水井和检查资料井。井型浅井中深井深井超深井井深（km）<22~3.23.2~5>5第一章石油钻井概论大庆迈普科技有限公司第二章钻井施工工序概述

钻井是一项系统工程，是多专业、多工种利用多种设备、工具、材料进行的联合作业。同时它又是多程序紧密衔接，多环节环环相扣的连续作业。施工的全过程都具有相当的复杂性。

每一口井的完成包括钻前工程、钻进工程和完井作业三个阶段。每一项工程阶段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、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、完井、电测、下套管、固井作业等大庆迈普科技有限公司下达井位接收钻井设计井位测量土方施工井架就位钻井施工复测井位施工准备钻机安装水电讯钻具转运钻井物资钻前验收停注放溢技术交底开钻加重中途检测完钻完钻测井划眼通井下套管施工准备固井固井检验搬迁交付钻井施工工序第二章钻井施工工序概述大庆迈普科技有限公司钻前工程：是指开钻前的准备工程。它包括以下内容：测定井位、落实水源、修筑道路、基础施工、井架安装、钻机搬迁与安装、土方工程施工、全套水、电、讯路的铺设和安装防冻保温设施以及备齐开钻钻具和用料，做好开钻井口准备（包括下导管和冲鼠洞）。工序衔接如下：安装防冻保温设施测定井位修筑道路井场落实水源基础施工井架安装钻机搬迁就位备齐钻具、用料、工具水、电、讯铺设钻机安装土方施工开钻井口准备第二章钻井施工工序概述大庆迈普科技有限公司钻进工程：是指从开钻到全井进尺钻完所进行的施工。根据地质与工程设计的不同要求，这个时期可分为一次开钻、二次开钻或多次开钻。钻进工程的具体内容包括钻进（起下钻）、钻井取芯、测井、井壁取芯、中途固井等。一般正常工序衔接如下：一次开钻下表层套管技术套管固井表层套管固井二次开钻测井、井壁取芯下技术套管三次钻进钻达目的层第二章钻井施工工序概述大庆迈普科技有限公司完井工程：是按施工设计规定的完井方法进行施工的过程（本课仅介绍一般正常射孔完井程序）。完井工程阶段的作业程序包括：完井电测、井壁取芯、油层套管固井、试压、测声幅、装井口装置等。一般正常工序衔接如下：完井电测井壁取芯装井口装置通井下油层套管油层固井注水泥候凝测声幅试压资料上报交井第二章钻井施工工序概述大庆迈普科技有限公司第三章钻井地质基础知识

钻井地质研究的对象：钻井是石油、天然气勘探与开发的主要手段。石油与天然气都埋藏在地下不同深度的岩石中，因此钻井地质所研究的对象就是我们钻井所钻的岩石。地球的构造地球的内部结构：从外到里是由地壳、地幔、地核三部分组成。地壳的厚度一般为30~40km，石油钻井的深度都在地壳的深度范围内。大庆迈普科技有限公司

地壳中的岩石分类：

按成因分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。

1、岩浆岩：是高温高压下的岩浆从地层深处侵入或喷出地表冷凝而成的岩石。主要有花岗岩和玄武岩等，特点是无层理、块状。

2、沉积岩：是在地壳表层条件下，主要是母岩（即岩浆岩、变质岩及早期形成的沉积岩）的风化产物，经搬运、沉积后再经成岩作用而形成的岩石。常见的沉积岩有：泥岩及页岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。

石油生成于并绝大部分储集于沉积岩的孔隙、裂缝和溶洞中。

3、变质岩：由于物理化学环境的改变，而使早期形成的岩浆岩、沉积岩以固体状态重新发生本质变化而形成的岩石。常见的变质岩有：大理岩与片麻岩。第三章钻井地质基础知识大庆迈普科技有限公司

主要沉积岩的介绍：

1、泥岩及页岩：粘土类沉积物经成岩作用而形成泥岩。呈薄片层状的泥岩称为页岩，含石油沥青丰富的页岩叫油页岩。

2、砂岩：砂粒（φ0.01~2mm）经胶结物胶结在一起形成砂岩。胶结物一般有：硅质、钙质、铁质、泥质等。砂岩一般都具有孔隙，可以储存油、气、水。

岩石孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的总体积之比。孔隙度大且渗透性好的砂岩是很好的油气储集层。

3、砾岩：砂粒（φ>2mm）经胶结物胶结在一起形成砾岩。

4、石灰岩：主要由碳酸钙沉积而成的岩石。

裂缝和溶洞发育的石灰岩也是很好的油气储集层。第三章钻井地质基础知识大庆迈普科技有限公司第四章钻井工艺技术一、直井钻井技术：二、定向井钻井技术：三、水平井钻井技术：

大庆迈普科技有限公司重点介绍防斜打直井技术：石油钻井中始终强调快速、优质。快速是指钻进速度要快。而优质，就是主要指井身质量的优质。衡量井身质量的一个非常重要的指标即是井斜。

井斜的基本概念：一般情况下井身轴线和铅垂线之间都有一定的偏离，这种偏离就叫井斜。第四章钻井工艺技术大庆迈普科技有限公司第四章钻井工艺技术井斜的危害：

1、对勘探工作的影响：井斜大了就会造成井深误差，使地质资料不真实，导致地质工作得出错误结论而漏掉油气层。如果井斜过大还会使井眼偏离设计井位，打乱油气田的开发布井方案，使采收率降低。

2、对钻井工作的影响：如果井斜过大，钻柱在狗腿井段旋转时要产生很大的弯曲交变应力，而使钻具疲劳破坏；在狗腿井段容易拉出键槽导致起下钻困难甚至卡钻；同时严重的狗腿度还可能影响测井、下套管作业及固井质量

3、对采油工艺的影响：井斜过大就会影响井下的分层开采及注水作业，并对抽油机井常会引起油管和抽油杆的磨损与折断。大庆迈普科技有限公司井斜的原因：

影响井斜的原因有很多，如地质条件、钻具结构、钻进技术措施、操作技术及设备的安装质量，上述因素中，地质条件和钻具结构对井斜的影响最大。

1、地质条件因素一般有：地层倾角、层理及走向，岩石的层状结构、各向异性、岩性软硬交错和断层等。其中起重要作用的是地层倾角，其他因素对井斜的影响都与地层倾角紧密相连。表现在：倾斜的地层对井斜的影响岩性岩性软硬交错对井斜的影响地层的各项异性对井斜的影响第四章钻井工艺技术大庆迈普科技有限公司2、下部钻具弯曲对井斜的影响：下部钻具在钻压的作用下发生弯曲是引起井斜的另一个原因，其弯曲程度越严重，井斜也越严重，它对井斜的影响表现在两个方面：（1）、下部钻具弯曲使钻头相对井眼轴线发生偏斜，其钻进方向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。（2）、下部钻具弯曲使钻压改变了作用方向，引起井斜的横向偏斜力。3、其他因素对井斜的影响：

包括设备安装质量不好、钻井操作水平不高及防斜措施不当等，也会使井钻斜。第四章钻井工艺技术大庆迈普科技有限公司第五章井口工具

井场常见的井口工具有：吊卡、吊钳、卡瓦、安全卡瓦、液压大钳及滚子方补芯等吊卡：用于起下钻时，提升和下放钻具，并使钻具坐于转盘。在钻进中用于接单根。吊卡主要由主体、活页、开口销、手柄、活页销、锁销手柄、平衡紧定螺钉和上锁销等部分组成。通常可分为侧开双保险式、对开双保险式及闭锁环式。目前现场普遍采用的是侧开双保险式吊卡，其优点是体积小、重量轻、结构简单，操作和维护保养方便、安全。大庆迈普科技有限公司

吊钳：分为外钳、内钳两种，工作时相互协作，主要用于起下钻、下套管及钻进接单根作业时，上卸钻具丝扣及紧扣。目前现场普遍使用的是B型吊钳。B型吊钳的结构比较复杂，主要由大钳销子、钳柄、吊杆、吊环、平衡螺丝、1″扣合器（方框）、2″固定扣合器（双公）、3″长钳、4″短钳（双母）、5″扣合器等十个部分呢组成。其中5″扣合器即为活动钳头，更换5″扣合器可上卸不同的钻具。第五章井口工具大庆迈普科技有限公司

卡瓦：用于起下钻作业中卡光滑的管体。同时还可以将钻具卡紧于转盘中以传递扭矩划眼之用。现场常用的是三片式卡瓦，主要有卡瓦体、卡瓦牙、衬套、压板、手把螺栓、铰链销钉、衬板和卡瓦手柄组成。

现场钻井作业工作中要经常检查卡瓦牙是否固定牢靠，严防卡瓦牙坠入井内。第五章井口工具大庆迈普科技有限公司

安全卡瓦：用于起下钻铤、取心筒和大直径的管子时卡于卡瓦上部，防止一旦卡瓦失灵时钻具溜入井内，以保证以上作业的安全性。安全卡瓦由若干节卡瓦牙通过销子连接成一体，其两端又通过销孔的销柱与丝杠联结为一个可调节性卡瓦。规格见下表：被卡物外径（mm）卡瓦节数被卡物外径(mm)卡瓦节数95~117.57190~21911114.3~142.98215.9~244.512139.7~1689241.3~269.913165~19410第五章井口工具大庆迈普科技有限公司

液压大钳：为井口机械化工具，主要由行程变速箱、减速装置、钳头、气控系统和液控系统等部分组成。用于：

1、起下钻作业时在扭矩不超过100千牛.米范围内上卸钻杆接头、螺纹。

2、正常钻进时上卸方钻杆、接头。

3、上卸直径为203mm的钻梃。

4、甩钻杆作业。

5、活动钻具，当转盘不能转动时，可用低档（2.7转/分）活动钻具，时间在半小时左右。第五章井口工具大庆迈普科技有限公司

滚子方补芯：主要由上盖、下座、轴、四个滚轮、紧固螺栓和加油杯等组成。滚子方补芯的维护保养方面应注意的是：

1、每周检查保养。

2、完井后用压软金属法检查滚轮与方钻杆的间隙是否大于3mm。

3、完井后用撬杠撬动滚轮判断轴和滚轮轴承的磨损情况，检查移动量是否大于0.8mm。

4、完井后转动滚轮测量磨损深度是否大于3.2mm。以上三项指标如超过允许值，必须检修或更换。第五章井口工具大庆迈普科技有限公司第六章钻头

钻头是直接破碎岩石，形成井眼的工具，它是影响钻井速度最直接的因素。

衡量钻头破岩效率高低的主要指标：

1、钻头进尺：一只钻头在整个使用过程中，其钻进的井段长度，单位为米（m）。

2、钻头寿命：在钻头的整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间（包括划眼），单位为小时（h）。

3、机械钻速：用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻进时间的钻头进尺，来表示钻头破碎岩石的能力和效果，单位为米/小时（m/h）。公式为：大庆迈普科技有限公司

常用钻头简介：为适应不同的钻井目的、钻进地层和钻井工艺技术的要求，破岩钻头按照钻切岩石面积及形状的不同，可分为全面钻进钻头、环形钻进的取芯钻头以及用于钻水泥塞或钻锥形眼的特种钻头。按照结构特点和破岩机理的不同又可分为刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石及PDC钻头。下面就对这几种钻头做以简要介绍：一、刮刀钻头：刮刀破岩机理：刮刀钻头是靠其刀翼在钻压的作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪切破岩的，是切削型钻头。其破岩机理见下图：钻压扭矩第六章钻头大庆迈普科技有限公司

刮刀钻头的分类：刮刀钻头按刀翼数分为两翼刮刀、三翼刮刀和四翼刮刀；另外按刀翼底刃的形状还可分为平底和阶梯式刮刀钻头。现场常用的是平底三翼刮刀钻头。第六章钻头大庆迈普科技有限公司二、牙轮钻头：牙轮钻头的分类及结构特点：牙轮钻头按牙轮数目的不同分为单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙轮钻头及多牙轮钻头。按牙齿制造方法的不同又分为铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头。一般是由钻头体、水眼、巴掌、轴承和牙轮等部分组成。其中牙轮钻头的轴承是非常重要的组成部分，在井下牙轮轴承要承受几吨到几十吨的钻压工作负荷很重，而且牙轮在井底的滚动会引起钻头的强烈振动，这就使牙轮轴承的磨损很快。它的磨损决定了钻头的寿命。第六章钻头大庆迈普科技有限公司三、金刚石钻头及PDC钻头：金刚石钻头PDC钻头第六章钻头大庆迈普科技有限公司三、金刚石钻头及PDC钻头：金刚石钻头的结构及破岩机理：金刚石钻头由钻头体、胎体和金刚石切削刃三部分组成。其切削刃在钻压的作用下压缩并吃入岩石，在钻具扭矩的作用下，象犁地一样切削岩石

PDC钻头的结构及破岩机理：PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，由钻头体和切削齿组成。其破岩机理为对软地层主要是犁，对硬地层是靠剪切。

第六章钻头大庆迈普科技有限公司四、取芯钻头取心钻头用于钻取岩心。取心钻头是以环状破碎井底岩石，在中心部位形成岩心柱。岩心收获率的大小、钻进快慢都与钻头质量和选择有关。取心钻头的结构设计要有利于提高岩心收获率。钻头钻进时应平稳以免振动损坏岩心，钻头外缘与中心孔应同心，钻头水眼位置应使射流不直射岩心处并减少漫流对岩心的冲蚀。钻头的内腔应能使岩心爪尽量靠近岩心入口处，这样可使岩心形成后很快经岩心爪进入岩心筒而被保护起来，同时可使割心时尽量靠近岩心根部减少井底残留岩心。第六章钻头大庆迈普科技有限公司第七章下井工具

下井钻具的构成：主要有方钻杆、钻杆、钻铤、钻杆接头、扶正器及各种配合接头。

1、方钻杆位于钻柱的最上端，上部与水龙头相连，下部与钻杆相连，主要作用是传递扭矩和承受钻柱的重力。为了传递扭矩，方钻杆断面呈正方形或六边形。

方钻杆两端车有丝扣，上端为反扣，下端为正扣，防止旋转时自动卸扣。

为了接单根后方钻杆的方部可以进入方补心，要求他比单根长2-3米，一般长度为13-14.5米。

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下井钻具的构成：

2、钻杆是钻柱的基本组成部分，是由圆形断面、壁厚中空的无缝钢管制成。其主要作用为传递扭矩、输送钻井液、连接及延长钻柱以达到不断加深井眼的目的。现场常用的钻杆全部为无细扣对焊钻杆，常用的单根长9米左右。第七章下井工具大庆迈普科技有限公司3、钻铤是主要给钻头施加钻压之用及防止井斜，钻铤是用高级合金钢制成的，壁厚一般为38~53mm，相当与钻杆的4~6倍，质量约为同长度钻杆的4~5倍，上接钻杆下接钻头，用它自身的重力给钻头加压。由于钻铤粗、刚性大，在钻压作用下不易产生弯曲，有利于防止井斜和钻具折断。钻铤的尺寸指的是外径，两端扣形都是粗扣，目前采用的钻铤尺寸有146.1mm、158.75mm、177.85mm、203.20mm、228.6mm.第七章下井工具大庆迈普科技有限公司4、接头分为钻杆接头和配合接头两类。其中钻杆接头是钻杆的组成部分，用以连接钻柱。其类型有：内平接头：适用于外加厚及内加厚的钻杆。优点是钻井液流过接头阻力小，但易于磨损，强度较低。

贯眼接头：适用于内加厚及内外加厚的钻杆。磨损接头比内平接头小，流动阻力较大。

正规接头：适用于内加厚钻杆。流动阻力最大，但它外径小，磨损小，强度较高。5、接头类型的表示法：三位数字表示接头的类型，第一位数字表示钻杆外径，第二位数字表示接头类型，一平二贯三正规，第三位表示公母扣，“1”表示公扣，“0”表示母扣。如410表示41/2“钻杆内平式母扣接头。第七章下井工具大庆迈普科技有限公司第八章钻井仪器仪表钻井现场常用的仪器仪表主要有指重表、泵压表、侧斜仪等。其中：1、指重表是石油钻井普遍使用的一种重要钻井仪表，主要用来测量钻具悬重和钻压大小及其变化。它包括死绳固定器、重力指示仪、和记录仪三个部分。大庆迈普科技有限公司2、泵压表为耐震压力表，主要有由密封垫、膜片组、叉簧和传动机构及外壳组成。

使用时应注意：

（1）、应垂直安装在安装处不得附加任何形式的缓冲装置，并距离测量点要近。

（2）、仪表宜在其测量范围上限值的1/3~2/3内使用。

（3）、仪表使用环境温度偏离20+-5摄式度时，应考虑附加温度误差。

（4）、仪表内所充许介质为甲基硅油，不要随意加其他油类。

（5）、使用时要经常检查其灵敏度，如有异常及时更换。第八章钻井仪器仪表大庆迈普科技有限公司3、测斜仪：现场常用的有虹吸式测斜仪、单点磁力测斜仪和多点磁力测斜仪三种。其中：虹吸式测斜仪的工作原理是利用液面保持水平的特性来测量井斜的，井身有斜度，下入该处的测斜仪也随之倾斜，但盛于仪器内的液体（墨水）却仍保持水平状态，病症测斜卡片上留下墨迹。根据留下的墨迹即可计算井身轴线的倾斜角度。单点磁力测斜仪及多点磁力测斜仪的工作原理是利用水平罗盘的磁针在地磁的作用下有固定的指向性。适用于非磁矿区的钻井测量中。单点与多点的区别是多点磁力测斜仪可以连续测量井眼不同位置的井斜角，单点只能测量井眼某处的井斜角。第八章钻井仪器仪表大庆迈普科技有限公司第九章钻井液钻井液的功用、类型、组成一钻井液的常规性能二钻井对钻井液性能的基本要求三钻井液固相控制的基本知识四大庆迈普科技有限公司钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称作钻井泥浆，或简