钻井工程术语(行业标准).doc

钻井工程术语 Terms of well drilling engineering 目 录 1 主题内容与适用范围 .2 2 钻井总论 GENERAL.2 3 岩石的物理机械性质及可钻性 ROCK PHYSICAL MECHANICAL PROPERTIES.4 4 钻 前 工 程 PRESPUD OPERATION.9 5 钻头的选择和使用 BIT SELECTION AND APPLICATION.13 6 钻柱 、 钻 井 工 具 及 仪 表 DRILL STRING, DRILLING TOOL AND INSTRUMENTATION .15 7 钻 井 工 艺 DRILLING TECHNIQUES.18 8 喷射钻井 JET DRILLING.22 9 优化 钻 井 技 术 OPTIMIZED DRILLING.28 10 定 向 钻 井 DIRECTIONAL DRILLING.31 11 取芯钻井 CORE DRILLING.37 12 钻井液及完井液 DRILLING AND COMPLETION FLUID.40 13 油气井压力控制 WELL PRESSURE CONTROL.49 14 钻井事故及处理 DRILLING ACCIDENTS AND TREATMENTS.54 15 固井与完井 WELL CEMENTING AND COMPLETION.59 16 钻 井 新 方 法 ADVANCED DRILLING TECHNIQUES.72 17 石油钻井技术经济 DRILLING TECHNICAL ECONOMICS.73 1 中华人民共和国石油天然气行业标准 钻井工程术语 SY/T 5313-93 Terms of well drilling engineering 1 主题内容与适用范围 本标准规定了石油钻井工程专用的术语。 本标准适用于石油钻井工程领域，也适用于石油工业的其他领域。 2 钻井总论 general 2.1 井的基本概念 basic concept of a well 2.1.1 井 well :以勘探开发石油和天然气为目的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。 2.1.2 井口 wellhead:井的开口端。 2.1.3 井底 hole bottom:井的底端。 2.1.4 裸眼 open-hole:未下套管部 分的井段。 2.1.5 井深 well depth:从转盘补心面至井底的深度。 2.1.6 井壁 well wall:井眼的圆柱形表面。 2.1.7 环空 annulus:井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。 2.1.8 井眼轴线 hole axis:井眼的中心线。 2.1.9 井身结构 casing program:包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所 用钻头直径。井身结构是钻井施工设 计的基础。 2.2 井的类别 well type: 按一定的依据划分的井的种类。按钻井的目的可分为探井和开发井；按完钻后的井深可分为浅井、中深井、深井和超深井；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。 2.2.1 探井 exploratory well:指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的；或在确定的有利圈闭上和已开发油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井 和地质浅井。 2.2.2 开发井 development well:指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。 2.2.3 直井 straight well:井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。 2 2.3 钻井方法 drilling method: 用不同钻井设备、工具和工艺技术钻成一 口井所用的方法。 2.3.1 顿钻钻井 cable tool drilling:利用地面设备使钻头作铅垂方向运动，以冲击方式破碎岩石形成井眼的方法。 2.3.2 杆式顿钻 rod tool drilling:利用钻杆连接钻头的顿钻钻井方法。 2.3.3 绳式顿钻 cable drilling:利用钢丝绳连接钻头的顿钻钻井方法。 2.3.4 旋转钻井 rotary drilling:利用地面设备或井下动力钻具使钻头作旋转运动，以破碎岩石形成井眼的方法。 2.3.5 转盘钻井 rotary drilling:利用转盘和钻柱带动钻头的旋转钻井方法。 2.3.6 顶部驱动钻井 top drive drilling:利用安装在水龙头部位的动力装置带动钻柱旋转的钻井方法。可在起下钻过程中随时恢 复旋转和循环。 2.3.7 井底动力钻井 down hole motor drilling:利用井底动力钻具带动钻头的旋转钻井方法。 2.3.7.1 涡轮钻井 turbo-drilling:采用涡轮钻具作为井底动力钻具。利用水力动能驱动涡轮的旋转钻井方法。 2.3.7.2 螺杆钻井 Dyna-drilling:采用螺杆钻具作为井底动力钻具。利用水力动能驱动容积式螺杆马达旋转钻井方法。 2.3.7.3 电动钻井 electric drilling:采用电动钻具作为井底动力钻具。利用电力驱动井下动力钻具的旋转钻井方法。又可分为有杆电钻和无杆电钻。 2.4 钻井种类 kinds of drilling 2.4.1 海上钻井 offshore drilling:利用固定式或移动式钻井平台在不同水深的海上进行的钻井。 2.4.2 沙漠钻井 desert drilling:利用适合沙漠地带的地面设备在沙漠地区进行的钻井。 2.4.3 清水钻井 water drilling:用清水作为钻井液，在非水敏性的和岩性坚固、稳定的岩层等特定条件下进行的钻井。 2.4.4 空气（天然气）钻井 air(gas) drilling:用空气（或天然气）作为钻井流体，在一些特定岩层中进行的钻井。 2.4.5 泡沫钻井 foam drilling:用泡沫作为钻井流体进行的钻井。适合于低渗、低压油气层。 2.4.6 雾化钻井 mist drilling:用水和泡沫剂的混合物注入到空气流中作为钻井液进行的钻井。主要用在钻遇含水或含油砂岩中的流体而无法使井干燥的情况。 2.4.7 充气钻井液钻井 aerated drilling fluid drilling:用钻井液和空气的混合物作为钻井流体进行的钻井。主要用于有大段含水砂岩，并伴随着井漏而不能单独用空气钻井的井。 2.4.8 平衡压力钻井 balanced pressure drilling:是指作用于井底的液柱压力等于地层孔隙压力情况下进行的钻进。 2.4.9 欠平衡压力钻井 under-balanced drilling:是指作用于井底的液柱压力略低于地层孔隙压力情况下的钻井。 2.4.10 近平衡压力钻井 near balanced drilling:是指作用于井底的液柱压力略大于地层孔隙压 3 力情况下进行的钻井。 2.4.11 小井眼钻井 slim hole drilling:井眼直径比常规井径要小的钻井。 2.4.12 取芯钻井 core drilling:是用机械方法将所钻地层成柱状岩样从井底取出的钻井。 2.5 工程报废井 engineering abandoned well:由于钻井工程事故，无法钻达地质设计深度而报废的井。 2.6 钻井设计 well design:是钻井施工的依据，包括地质设计、工程设计、进度设计及成本设计。 2.7 单井工程设计 engineering design of a single well:钻井工程部门根据地质设计进行的一口井的工程设计，包括地质目的、建井周期、井身质量、安全生产、资料要求、套管程序、钻头系列、器材消耗、生产时间、设备管理等。 2.8 钻井工程质量 drilling engineering quality:是衡量钻井工程优劣的重要指标，主要包括井身质量、取芯质量和固井质量等。 2.9 钻井工序 drilling process:指钻井工艺过程的各个组成部分。一般包括钻前准备、钻进、取芯、中途测试、测井、固井和完井等。 2.10 钻井进度 drilling progress:钻井施工各工序进行的先后次序和用时间表示的进展程度。 2.11 钻井条件 drilling condition:影响钻井工作决策、进行和发展的各种因素。如地质、交通、通信、气候、设备、井眼、器材供应、组织管理、井队人员素质和技术水平等因素。 3 岩石的物理机械性质及可钻性 rock physical mechanical properties and drillability 3.1 岩石的物理机械性质 rock mechanical properties: 用来描述岩石物理、力学性质的各种参数和物理量。 3.1.1 矿物的微硬度 mineral micro-hardness:组成岩石的矿物颗粒的硬度。 3.1.2 岩石的微硬度 rock micro-hardness:根据统计学 原理，用微硬度计来测定的岩石硬度平均值。 3.1.3 岩石的硬度 rock hardness:岩石抵抗其他物体压入其内的能力，即岩石的抗压入强度。 3.1.4 肖氏岩石硬度 Shore's hardness:利用肖氏硬度计测定的岩石硬度（一般为 0140）。 3.1.5 史氏岩石硬度 Shi's hardness:利用史立涅尔岩石硬度计测得的岩石硬度。 3.1.6 孪晶 twinning:矿物晶体内部产生的晶格的迁移和位置的变化。 3.1.7 矿物的弹性模量 mineral elastic modulus:根据虎克定律，理想弹性材料在弹性范围内的正应力 与正应变 成线性比例时，比值 / 即为该材料的弹性模量 E。 3.1.8 岩石的弹性 rock elasticity:岩石的应变随着应力的解除而恢复的特性。 3.1.9 岩石的弹性模量 rock elastic modulus:在弹性范围内，岩石的正应力与其正应变的比值。 3.1.10 矿物的泊松比 mineral Poisson's ratio:矿物在施加应力方向上的应变与在垂直于此力 4 的方向上所引起的应变的比值 。 3.1.11 岩石的泊松比 rock Poisson's ratio:岩石在施加应力方向上的应变与在垂直于此力的方向上所引起的应变的比值 。 3.1.12 矿物的切变模量 mineral shear modulus:矿物在剪切应力 作用下会产生剪切应变（ ，或称角应变），剪应力与剪切应变的比值称为矿物的切变模量 G。 3.1.13 岩石的切变模量 rock shear modulus:岩石在剪切应力 作用下，其剪应力与剪切应变的比值称为岩石的切变模量 G。 3.1.14 矿物和岩石的体积压 缩模量 rock and mineral bulk compressibility modulus:根据广义虎克定律。作用于单元体上的压应力 与单位体积变化量 V/V之比值 K。 3.1.15 矿物和岩石的体积压缩系数 rock and mineral bulk compressibility factor:矿物和岩石在 1dV= VdPo压力作用下，单位体积微变量与压力微变量之比。计算公式见下式： 式中： Vo-标准状态下的体积； dV-体积微变量； dP-压力微变量。 3.1.16 简单应力条件下岩石的强度 rock strength under simple stress:单向应力作用下岩石的强度。 3.1.17 复杂应力条件下岩石的强度 rock strength under complex stress:多向应力作用下岩石的强度。 3.1.18 岩石的抗拉伸强度 rock tensile strength:岩石试样在进行拉伸试验时，岩石被拉断时的载荷与岩样横截面积之比 t 3.1.19 岩石的直接拉伸试验 direct rock tensile test:把岩样加工成拉伸试样，置于材料拉伸试验机上进行简单应力状态下（或称单轴抗拉伸状态）的拉伸试验。 3.1.20 岩石的巴西劈裂抗拉伸试验 rock Brazilian test:是间接测量岩石抗拉伸强度的方法之 P= trto 一。把盘形岩样立放于试验机的工作台面和加载平板之间进行的压缩加载试验。岩盘的破裂 ,厚度为 t,岩盘破裂时的是垂直于加载方向上的拉应力达到极限值引起的。设岩盘的半径为ro为： 载荷为 P，则岩样的抗拉伸强度 t 3.1.21 岩石的筒形抗内压胀烈试验 hollow cylinder burst test:是岩石的抗拉伸试验的间接方法之一。对圆筒状岩样施以均匀内压，直到圆筒胀裂的试验（运用拉梅厚壁圆筒应力理论，即可得到该岩样的抗拉伸强度）。 3.1.22 岩石的常规抗压缩强度 rock compressive strength:指岩石抵抗外力压缩的能力。在岩样上施加轴向压缩载荷直至破坏时单位面积上的载荷。 3.1.23 岩石的捣碎法压缩试验 crashing compression test for rock:由苏联学者小普罗多基雅可诺夫提出的用于测量岩石的抗 压强度的一种间接方法。将岩样击碎成横向尺寸为 1.52.0cm 的碎块，从中选出五个试样，每个试样置于内径为 76mm 的圆筒中，让 23.5N 的落锤自 0.6m 的高度自由下落，冲击 10 次，将之捣碎。等五个试样均捣碎后，将所有碎末用 0.5mm 的筛网过筛，再将筛下的细粉放在直径为23mm 的量筒中计量其高度 h(mm)由下式求得岩石得强 5 1/2 度系数： f=20n/h,再由 f 求得岩石抗压强度： =(10.04Ef)式中： n-由岩石强度的偏差系数 Vc（ %）所确定的试验次数； E-该岩石在压缩时的弹性模量 ， MPa。 3.1.24 岩石的抗压入破碎强度 rock fragmenting strength:岩石抵抗压入破碎的能力。 3.1.25 压模静压入 static impact test:压模在静态载荷的作用下压入岩石。 3.1.26 压力面 pressure face:压模压入岩石时，通过压模给岩石的接触面加载，压入载荷分布于接触面上，称该接触面为压力面。 3.1.27 等剪应力球面 iso-shear sphere:圆柱形平底压模压入岩石时，半无限球体中剪应力相等的点构成一个个的球面，称该球面为等剪应力球面。 3.1.28 压模压入岩石时的变形曲线 force-penetration curve:压模压入岩石时，压模上所加的载荷 P(N)与压模压入深度 (mm)之间的关系曲线。 3.1.29 动压入 (冲击压入 ) impact penetration:压模 (或其他破碎工具 )在动态载荷作用下压入岩石。 1.30 岩石的抗剪切强度 rock shear strength:指岩石抵抗剪切的能力。 3.1.31 岩石的抗剪切强度试验 rock shear testing:在试 验台上给岩样施加剪切载荷直到破坏的试验 (此时单位面积上的载荷即为该岩石的抗剪切强度 )。 3.1.32 三轴应力状态 tri-axial stress state:岩样在 X,Y 和 Z 轴三个方向各被施以均布压力 ,使其处于三向压缩的应力状态。 3.1.33 岩石的三轴强度试验 tri-axial compressive test of rock:在三轴试验仪内 , 在给岩样施以 X,Y 和 Z 三个方向的均布压力状态下进行的压缩强度试验。 3.1.34 岩石的常规三轴试验 conventional triaxial test of rock:在三轴高压室内，用液压使岩样四周处于三向均匀压缩应力状态下进行的纵向压缩或拉伸强度试验。 岩石的真三轴试验 true triaxial test of rock:三轴试验时，给岩样 X， Y和 Z 三个方向 3.1.35 施加的均布压力不等，即在三个主应力互不相等的条件下进行的压缩强度试验。 3.1.36 脆性岩石 brittle rock:给岩石施以外载，在其破坏前不呈现明显塑性变形的岩石。 3.1.37 岩石的塑性 rock plasticity:岩石的应变 随应力的解除而不能完全恢复的特性。 3.1.38 塑性岩石 plastic rock:在外载作用下直至破碎之前呈现明显塑性变形的岩石。 3.1.39 岩石的塑性变形 rock plastic deformation:岩石在三轴压缩应力状态下呈塑性性质而产生的变形。岩石的塑性变形主要由组成岩石的矿物颗粒间界面的滑移引起。 3.1.40 岩石的假塑性破坏 rock pseudo-plastics breakage:某些岩石在外载作用下直到破坏前呈现的塑性变形，不仅是由于其矿物颗粒内部的晶格滑 移，而且还由于其结构疏松，在压入破坏过程中，孔隙的闭合也掺入了总的塑性变形中。这种破坏，称为岩石的假塑性破坏。 3.1.41 岩石的塑性系数 rock plasticity coefficient:指岩石破坏时所消费的总功与破