钻井基础知识介绍.ppt

钻井工程基本知识,2011年1月,50639队,工程技术知识普及讲座之,授课人李瑞琼18643111165,,提纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,一、钻井基本概念,利用钻机设备（顿钻钻机或旋转钻机）和工具（钻头、钻柱等），在地下钻出具有一定深度的圆柱形井眼（最大钻井深度超过12000m，1985年原SovietUnion），以达到勘探和开发地下资源之目的。,西方早期钢绳钻机,1.顿钻钻井时期（1901年以前）,蜀中广记国朝（明）正德末年，嘉州开盐井，偶得油水，可以照夜，其光加倍，沃之以水，则焰俞甚，扑之以灰则灭.,石油钻井发展简史,石油钻井发展简史,2.旋转钻钻井时期（1901年以后）1900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。1937年，在四川巴县开钻巴1井，1939年11月钻至1420米完钻。（1）概念时期（19011920）（2）发展时期（19201948）（3）科学化钻井（19481969）（4）自动化钻井（1969）,钻井发展趋势,钻井发展趋势,未来的钻井研究项目高效钻井的专家系统激光钻井和射孔技术海上作业能量供应综合系统井壁稳定性研究钻井废物管理固井新材料,水平井大位移井小井眼钻井欠平衡钻井顶部驱动连续油管钻井随钻测量/地质导向自动化（闭环）钻井,国内外近十年来发展的主要钻井技术,,,,,,,,,石油钻井目的及任务探明含油气构造，开发油气田,普查,详查,区域勘探,油田勘探,油田开发,,,,,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。,详细研究确定油气聚集带，找出可供钻探的区域构造。,研究区域的地质构造及含油气远景，发现工业油气藏（0.35t/d）。,探明油田边界和面积，算准储量，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,基准井参数井,构造井,预探井（野猫井）,详探井评价井资料井,油、气井注入井调整井,,,,,,,,,,,石油钻井的目的与任务,把钻井按钻井的目的进行分类区域普查井基准井,剖面井,参数井,构造井探井预探井、详探井,边探井开发井生产井（油井、气井）,注入井（注水井,注气井）特殊用途井检查井、观察井、调整井、救援井等。,石油钻井的种类,,构造井,,,,构造井,探井,开发井,石油钻井的分类,直井定向井水平井大位移井开窗侧钻井,,提纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,动力系统提升系统旋转系统循环系统井控系统,二、现代钻井系统组成,电力传输动力系统,柴油机黄色直接驱动发电机给钻井设备提供电能,电动机驱动泥浆泵工作顶部装置为发电机降温,1.动力系统,现代钻井系统组成,机械传输动力系统,皮带传递动力带动上部的泥浆泵工作,几台发动机的链条及齿轮组装在金属盒内,,1.动力系统,现代钻井系统组成,2.提升系统,旋转钻井平台提升系统,绞车,滚筒,快绳,天车,死绳,钻绳,游车,大钩,死绳锚,存储滚筒,不论钻井平台是以电能还是机械传输动力，目的都是为了钻井，所以提升系统必不可少。一般提升系统由绞车、滚筒、井架、天车、游车和钢丝绳组成。,现代钻井系统组成,提升系统→绞车与猫头,绞车由带钢丝绳的滚筒、猫头轴、离合器、换向齿轮-链条及刹车装置组成,猫头分为摩擦式猫头和自动猫头,2.提升系统,提升系统↓天车|游车|钢丝绳,2.提升系统,提升系统→死绳锚|游车|水龙头|大钩,2.提升系统,3.旋转钻进装置,水龙头方钻杆转盘钻柱钻头,现代钻井系统组成,游车下部的大钩正在锁住水龙头提环,钻工正安放卡瓦,旋转装置,现代钻井系统组成,钻杆与钻铤,转动的转盘与方钻杆,旋转装置,现代钻井系统组成,钻工正在对扣连接管柱,游车正把钻铤下入井内钻铤较钻杆重，可施加钻压,旋转装置,现代钻井系统组成,,,PDC钻头,取芯钻头,旋转装置→钻头,现代钻井系统组成,三牙轮钻头,新钻头正准备入井,钻井液高速流过喷嘴,旋转装置,现代钻井系统组成,钻柱纵振,钻柱扭振,钻柱横振,旋转装置→井下钻具旋转方式,现代钻井系统组成,4.循环系统,泥浆泵泥浆池立管水龙带钻柱分离装置,现代钻井系统组成,泥浆功能1、悬浮和携带钻屑2、润滑和冷却钻具3、稳定井壁4、平衡地层压力5、发挥水力效能6、传递动力,循环系统→循环介质,现代钻井系统组成,循环系统→流程,现代钻井系统组成,除气器,除泥器,除沙器,循环系统→分离装置,5.井控系统,现代钻井系统组成,5.井控系统,防喷器可实现的功能1密封钻具2强行起下钻3悬挂钻具4手动、液动锁紧闸板用作分流系统可以剪断钻具,防喷器产品闸板防喷器环形防喷器分流器旋转防喷器电缆防喷器带压作业装置,井口防喷器组,现代钻井系统组成,节流管汇由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释放井底压力，不至于造成井下失控。,5.井控系统,,提纲,三.钻进流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,设计,钻前准备,一开,二开,三开,完井测试,油井完成,,地质设计、工程设计,,修路、平井场、打基础、设备搬运及安装、准备井口,,钻进、（测斜）、（测井）、下表套固井、安装井口,,钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、下技套固井、安装井口,,钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、（中途测试）、下油套固井、安装试油井口,,,,,,,钻进,,,,三、钻进流程,,,,,,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,,,,,,,,,,二开钻进,下中间套管,二开固井,三开钻进,下生产套管,完井固井,三、钻进流程,钻进基本过程包括钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等,钻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,三、钻进流程,,,,①上提单根并放入鼠洞②上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方③连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连④用连接好单根并加长的钻柱继续钻进,1,2,3,4,接单根,三、钻进流程,钻进流程→接单根,1、上提钻柱，在鼠洞内放置单根右,4、接上单根，上提钻柱，重新入井,2、安放卡瓦，坐稳下部钻具,3、卸下方钻杆，连接鼠洞内单根,三、钻进流程,将方钻杆及水龙头放至大鼠洞,钻工在钻柱上安装吊卡,起出下部钻具,钻进流程→起下钻,1,2,三、钻进流程,起出一柱钻具后安放锥形卡瓦，坐稳下部钻具,卸开上部立柱,立柱按顺序放置在钻台上,5,4,3,钻进流程→起下钻,三、钻进流程,井架工负责将上部钻柱摆放整齐,起至钻铤与钻头时，用专用工具卸开连接处,起出的钻头磨损应更换新钻头入井,8,7,6,钻进流程→起下钻,三、钻进流程,,提纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,下套管,下套管作业与下钻柱非常相似，只是因为套管相对钻柱直径大，形状结构与钻柱不同，需要特殊的上扣工具、吊卡和管钳。此外，套管相对于钻杆线重大，深井下套管对钻机起升能力要求高。,上提套管准备连接,解开吊卡准备下入套管,1,2,四、固井施工流程,用液压大钳拧紧接头,连接好的套管入井,,4,3,固井施工→下套管,四、固井施工流程,通常在下入套管前，在套管外面要加上刮泥器和扶正器，扶正器有几个弓形弹簧片且紧贴在套管外壁，可以保证套管处于井眼中心；刮泥器可以将井壁上泥饼除去，保证更好的固井质量。,,,固井施工↓套管附件,四、固井施工流程,水泥灰罐,固井施工作业,固井施工→固井设备,四、固井施工流程,固井施工↓固井附件,,提纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,岩层评价-录井,当一口井钻达设计深度后，如何才能判断所钻井段是否存在油气有几种方法可供参考,钻杆测试取芯,地质人员正在检测钻屑,地质人员在显微镜下观测钻屑,检测钻屑,检测岩屑测井,五、岩层评价技术,将测井仪器下入井底，再缓慢上提，在此过程中，它可以测量它所经过的地层特性，一般测井方法有几种电测井测量并记录原始电阻和地层的感应电阻大小声测井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的感应反射。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的多少。,岩层评价,,测井,岩层评价技术,取芯有两种方式一种是下入取芯筒，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芯筒内带出。另一种是井壁取芯器，靠下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深度取约30块小岩样。,岩层评价→取芯,岩层评价技术,,提纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,●完井从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔到试采等一系列生产过程的总称。,六、完井技术,当油公司仔细分析在各个层段进行的各种测试所获取的数据后，他们将决定是否完井还是填井放弃。当确定地层没有工业油气流，放弃该井。如果有工业油气流需要完井，主要有以下步骤,六、完井技术,1、选择完井方式；2、完井3、安装采油树4、酸化非必需5、压裂非必需,（一）裸眼完井法,,,,先期裸眼完井,后期裸眼完井,六、完井技术,--井壁稳定，不易坍塌的碳酸盐、火山岩或砂岩储层；无底水、无气顶的单一厚储层或者压力、性质基本一致的多层储层。--下套管作业难度较大的特殊井（欠平衡井、水平井等）。,适用条件,（二）固井射孔完井法,六、完井技术,--适用范围广，一般无不适用地层。,适用条件,完井→射孔,可供入井的射孔枪,固井射孔完井法,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,（三）筛管完井法,六、完井技术,--地层出砂，固井完井储层伤害严重地层。,适用条件,绕丝割缝多孔材料烧结,筛管完井法,筛管类型,油管顶部安装采油树来收集地层流体，通过地面上采油树阀门的开关来控制油气的采集。,完井→装采油树,六、完井技术,酸化原因1、存在工业油气层；2、油气层岩石渗透率太低；3、地层岩石能被酸溶解；,酸化工艺根据需要确定需要挤入地层的酸液量，泵入酸液，迫使酸液进入地层，并溶蚀地层，形成油流通道。,完井→酸化,六、完井技术,谢谢大家,