钻井工具及工艺流程ppt课件.ppt

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1、第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序 目目 录录第三章第三章 钻井地质基础钻井地质基础第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术第五章第五章 固井与完井固井与完井第六章第六章 井口工具井口工具第七章第七章 钻头钻头第八章第八章 下井钻具下井钻具第九章第九章 钻井仪器仪表钻井仪器仪表第十章第十章 井下复杂情况及事故处理井下复杂情况及事故处理第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论q 钻井是利用一定的工具和技术在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。地层中钻出一个较大孔眼的过程。q钻井方法是指为了在地面以下

2、岩层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。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。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目前普遍使用的是旋转钻井法第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论q 旋转钻井法包括地面转盘旋转钻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。井法和井底动力钻具旋转钻井法。q 旋转钻井法的原理：旋转钻井法的原理：第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论q 油气井类型油气井类型 一、按井深划分井的类型一、按井深划分井的类型 二、二、按钻井

3、目的划分井的类型按钻井目的划分井的类型 1、探井探井：指其目的主要是通过钻井而探明地质情况，获：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。质探井、地层探井、预探井、祥探井、评价井等。 2、开发井开发井：指以开发为目的，为了给已探明的地下油气：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。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。一般包括浅生产井、生

4、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）5目目 录录第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序 第三章第三章 钻井地质基础钻井地质基础第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术第五章第五章 固井与完井固井与完井第六章第六章 井口工具井口工具第七章第七章 钻头钻头第八章第八章 下井钻具下井钻具第九章第九章 钻井仪器仪表钻井仪器仪表第十章第十章 井下复杂情况及事故处理井下复杂情况及事故处理第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序 第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序q 钻井是一项系统工程，是多专业、多工种利用多钻井是一项系统工程，是多专业、多工种

5、利用多种设备、工具、材料进行的联合作业。同时它又是多种设备、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。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、二次施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、

6、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下套管、固井作业等套管、固井作业等第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序下下达达井井位位接收接收钻井钻井设计设计井井位位测测量量土土方方施施工工井架井架就位就位钻井钻井施工施工复复测测井井位位施施工工准准备备钻机安装钻机安装水电讯水电讯钻具转运钻具转运钻井物资钻井物资钻钻前前验验收收停停注注放放溢溢技技术术交交底底开开钻钻加加重重中中途途检检测测完完钻钻完完钻钻测测井井划划眼眼通通井井下下套套管管施施工工准准备备固固井井固固井井检检验验搬搬迁迁交交付付校正设备应先找平、再找正校正设备应先找平、再找正七

7、字标准：平、稳、正、全、牢、灵、七字标准：平、稳、正、全、牢、灵、通。通。五不漏要求：不漏油、气、水、电、五不漏要求：不漏油、气、水、电、钻井液。钻井液。其中：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：衔接如下：第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序安装防冻保温设施安装防冻保温设施测测定定井井位位修筑修筑道路道路、井场、井场落落实实水水源源基基础础施施工工井井架架安安装装钻机钻机搬迁搬迁、就位、

8、就位备齐钻具、用料、工具备齐钻具、用料、工具水、电、讯铺设水、电、讯铺设钻机安装钻机安装土方施工土方施工开钻开钻井口井口准备准备钻进工程是指从开钻到全井进尺钻完所进行的施工。根据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、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正常工序衔接如下：第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序

9、一一次次开开钻钻下下表层表层套管套管技术技术套管套管固井固井表层表层套管套管固井固井二二次次开开钻钻测井、测井、井壁井壁取芯取芯下下技术技术套管套管三三次次钻进钻进钻达钻达目的层目的层完井工程是指从完钻井深至交井的工程阶段。完井方法有完井工程是指从完钻井深至交井的工程阶段。完井方法有四种：四种：v裸眼完井：是指油气层井段不下套管封隔的完井方法；裸眼完井：是指油气层井段不下套管封隔的完井方法；v射孔完井：是指钻穿油气层，将油层套管下过油气层底射孔完井：是指钻穿油气层，将油层套管下过油气层底部，固井封隔油气层，再用射孔器射穿油气层井段的套管部，固井封隔油气层，再用射孔器射穿油气层井段的套管与水泥环

10、，以形成油气流入井内通道的完井方法。与水泥环，以形成油气流入井内通道的完井方法。v贯眼完井：是钻穿油气层后将带孔眼（或割缝）套管下贯眼完井：是钻穿油气层后将带孔眼（或割缝）套管下至油气层底部，油气层以上井眼注水泥封隔的完井方法。至油气层底部，油气层以上井眼注水泥封隔的完井方法。v衬管完井：是钻至油气层顶部、下油层套管，注水泥封衬管完井：是钻至油气层顶部、下油层套管，注水泥封隔，再用小钻头钻穿油气层，下入带孔眼（或割缝）的衬隔，再用小钻头钻穿油气层，下入带孔眼（或割缝）的衬管的完井方法管的完井方法第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序完井工程是按施工设计规定的完井方法进行施工的完井工程是按施工设

11、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、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：般正常工序衔接如下：第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序完完井井电电测测井井壁壁取取芯芯装井口装井口装置装置通通井井下下油层油层套管套管油层油层固井固井注水泥注水泥候凝候凝测声幅测声幅试压试压资料资料上报上报交井交井目目 录录第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序 第三章第三章 钻井地质

12、基础钻井地质基础第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术第五章第五章 固井与完井固井与完井第六章第六章 井口工具井口工具第七章第七章 钻头钻头第八章第八章 下井钻具下井钻具第九章第九章 钻井仪器仪表钻井仪器仪表第十章第十章 井下复杂情况及事故处理井下复杂情况及事故处理第三章第三章 钻井地质基础钻井地质基础第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 钻井地质研究的对象：钻井地质研究的对象： 钻井是石油、天然气勘探与开发的主钻井是石油、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

13、究的对深度的岩石中，因此钻井地质所研究的对象就是我们钻井所钻的岩石。象就是我们钻井所钻的岩石。q 地球的构造地球的构造 地球的内部结构：从外到里是由地球的内部结构：从外到里是由地壳、地幔、地核三部分组成。地壳地壳、地幔、地核三部分组成。地壳的厚度一般为的厚度一般为3040km，石油钻井的，石油钻井的深度都在地壳的深度范围内。深度都在地壳的深度范围内。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 地壳中的岩石分类：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。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、岩浆岩：是高温高压下

14、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、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。块状。 2、沉积岩：是在地壳表层条件下，主要是母岩（即岩浆岩、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。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、裂缝和溶洞石油生成于并绝大部分储集于沉积岩的

15、孔隙、裂缝和溶洞中。中。 3、变质岩：由于物理化学环境的改变，而使早期形成的岩、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。常而形成的岩石。常见的变质岩有：大理岩与片麻岩。见的变质岩有：大理岩与片麻岩。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 主要沉积岩的介绍：主要沉积岩的介绍： 1 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、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。层状的泥岩称为页岩，含石油沥青丰富的页岩叫油页岩。

16、 2 2、砂岩：砂粒（、砂岩：砂粒（0.012mm0.012mm）经胶结物胶结在一起形成砂岩。）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，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。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。孔隙度大且渗透性好的砂岩是很好的油气储集层。 3 3、砾岩：砂粒（、砾岩：砂粒（ 2mm 2mm）经胶结物胶结在一起形成砾岩。）经胶结物胶结在一起形成砾岩。 4 4、石灰岩：主要由碳

17、酸钙沉积而成的岩石。、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。裂缝和溶洞发育的石灰岩也是很好的油气储集层。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 岩石的机械性质：岩石的机械性质： 岩石在外力的作用下，由变形到破碎的过程中所表现出来的力学岩石在外力的作用下，由变形到破碎的过程中所表现出来的力学性质就叫岩石的机械性质。性质就叫岩石的机械性质。 与石油钻井有关的岩石机械性质主要有：与石油钻井有关的岩石机械性质主要有： 1 1、岩石的强度：是指岩石抵抗外力破坏的能力。、岩石的强度：是指岩石抵抗外力破坏的能力。 岩石的强度与岩石的强度与岩石孔隙度及组成

18、岩石的物质成分有关，孔隙度大，强度小；矿物成分岩石孔隙度及组成岩石的物质成分有关，孔隙度大，强度小；矿物成分硬度较高，岩石的强度越大。硬度较高，岩石的强度越大。 2 2、岩石的硬度：是指岩石抗压入的极限强度。岩石的硬度与孔隙、岩石的硬度：是指岩石抗压入的极限强度。岩石的硬度与孔隙度、造岩矿物成分及胶结物的性质有关。胶结物的强度一般认为：硅质度、造岩矿物成分及胶结物的性质有关。胶结物的强度一般认为：硅质 铁质铁质 钙质钙质 泥质。泥质。 3 3、岩石的塑性：是指岩石在外力的作用下，破碎前呈现永久变形、岩石的塑性：是指岩石在外力的作用下，破碎前呈现永久变形的性质。塑性岩石可采用切削破碎的方式。的性

19、质。塑性岩石可采用切削破碎的方式。 4 4、岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。石灰岩、泥页岩、泥板、岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。石灰岩、泥页岩、泥板岩的研磨性小；石英砂岩、粗中粒花岗岩、燧石的研磨性大。岩的研磨性小；石英砂岩、粗中粒花岗岩、燧石的研磨性大。 5 5、岩石的可钻性：一定条件下，钻进岩石的难易程度。与岩石的、岩石的可钻性：一定条件下，钻进岩石的难易程度。与岩石的机械性质、破岩方式、钻井参数、钻井液性能、井底清洁程度等因素有机械性质、破岩方式、钻井参数、钻井液性能、井底清洁程度等因素有关。关。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 岩石性质对钻井的影响：岩石性质对钻井

20、的影响： 岩石性质对钻井工作的影响可分为两方面：即岩石的机械性质对钻井岩石性质对钻井工作的影响可分为两方面：即岩石的机械性质对钻井工作的影响与岩石的化学性质对钻井工作的影响。这两种因素相互或单独影工作的影响与岩石的化学性质对钻井工作的影响。这两种因素相互或单独影响钻井速度与进尺；使钻井过程中发生井漏、井喷、井塌、卡钻等复杂情况；响钻井速度与进尺；使钻井过程中发生井漏、井喷、井塌、卡钻等复杂情况；使钻井液受到污染等。使钻井液受到污染等。 分别表现在：分别表现在： 1 1、粘土岩层：钻速快，但易水化膨胀导致井眼缩小，泥包钻头。、粘土岩层：钻速快，但易水化膨胀导致井眼缩小，泥包钻头。 2 2、砂岩层

21、：由于砂岩层有较好的渗透性，因此井壁易形成较厚的泥饼，、砂岩层：由于砂岩层有较好的渗透性，因此井壁易形成较厚的泥饼，引起粘附卡钻。引起粘附卡钻。 3 3、砾岩层：钻进中易蹩、跳钻和井壁垮塌，且钻具、钻头易疲劳损坏。、砾岩层：钻进中易蹩、跳钻和井壁垮塌，且钻具、钻头易疲劳损坏。 4 4、地层软硬交错：易发生井斜。、地层软硬交错：易发生井斜。 5 5、岩层中的可溶性盐：如钻遇石膏层、岩盐层等，岩层中大量的钙离、岩层中的可溶性盐：如钻遇石膏层、岩盐层等，岩层中大量的钙离子、碳酸根离子及重金属离子对泥浆的性能产生破坏。子、碳酸根离子及重金属离子对泥浆的性能产生破坏。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地

22、质基础知识q 地层的沉积顺序：地层的沉积顺序： 在地球历史发展的每一阶段，地球表面都有一在地球历史发展的每一阶段，地球表面都有一套相应的地层形成。套相应的地层形成。正常情况下，后形成的地正常情况下，后形成的地层总是覆盖在先形成的地层上面，越在上面层总是覆盖在先形成的地层上面，越在上面的地层其年代越年轻。的地层其年代越年轻。 由于我们钻井的目的就是在地层中寻找油气藏由于我们钻井的目的就是在地层中寻找油气藏及其他矿藏，因此必须对地层沉积顺序有一定的了及其他矿藏，因此必须对地层沉积顺序有一定的了解。解。 下面就对松辽盆地地层沉积顺序见面有介绍：下面就对松辽盆地地层沉积顺序见面有介绍：地地 层层厚度厚

23、度（m m）岩 石 特 性界界系系统统组组段段新新生生界界第四系第四系0143黄土，黄灰色粘土与灰白、黄灰色砂岩砂砾层黄土，黄灰色粘土与灰白、黄灰色砂岩砂砾层 第三系第三系上新统上新统泰康组泰康组0165上部灰黄、灰绿色泥岩和泥质粉砂岩，下部灰黄色砂砾层上部灰黄、灰绿色泥岩和泥质粉砂岩，下部灰黄色砂砾层中新统中新统大安组大安组0123灰绿、灰色泥岩和页岩夹砂岩灰绿、灰色泥岩和页岩夹砂岩始始渐新统渐新统依安组依安组0256黄绿、灰绿、灰黑色泥岩，砂质泥岩，底部砂砾岩黄绿、灰绿、灰黑色泥岩，砂质泥岩，底部砂砾岩中中生生界界白垩系白垩系上白垩统上白垩统明水组明水组二段二段038灰绿、灰色泥岩砂质泥岩

24、。粉砂岩，底部砂砾岩灰绿、灰色泥岩砂质泥岩。粉砂岩，底部砂砾岩一段一段0243灰绿、灰黑、灰色泥质粉砂岩砂岩，砂砾岩组成的两个正旋回灰绿、灰黑、灰色泥质粉砂岩砂岩，砂砾岩组成的两个正旋回四方台组四方台组0413棕红、灰绿色泥岩砂质泥岩夹浅棕红色砂岩，砂砾岩棕红、灰绿色泥岩砂质泥岩夹浅棕红色砂岩，砂砾岩下白垩统下白垩统嫩江组嫩江组五段五段0355灰绿、棕红色泥岩夹灰绿、灰白色砂岩，粉砂岩灰绿、棕红色泥岩夹灰绿、灰白色砂岩，粉砂岩四段四段0300灰绿、灰白色砂岩粉砂岩与灰绿色泥岩互层灰绿、灰白色砂岩粉砂岩与灰绿色泥岩互层三段三段47118灰白色砂岩，粉砂岩与灰黑色砂质泥岩组成三个反旋回灰白色砂岩，

25、粉砂岩与灰黑色砂质泥岩组成三个反旋回二段二段50252深灰、灰黑色大段泥岩和页岩深灰、灰黑色大段泥岩和页岩一段一段27222灰黑色泥岩夹粉砂岩、砂砾岩夹灰绿、棕红色泥岩灰黑色泥岩夹粉砂岩、砂砾岩夹灰绿、棕红色泥岩姚家组姚家组二、三段二、三段0150灰黑色泥岩夹薄层油页岩灰黑色泥岩夹薄层油页岩一段一段060灰白、灰绿色砂岩与灰绿、紫红色泥岩间互层灰白、灰绿色砂岩与灰绿、紫红色泥岩间互层青山口组青山口组二、三段二、三段53552灰黑色泥岩类薄层粉砂岩、边缘为砂砾岩灰黑色泥岩类薄层粉砂岩、边缘为砂砾岩 一段一段25112灰黑色泥岩，灰白色砂岩，粉砂岩灰黑色泥岩，灰白色砂岩，粉砂岩泉头组泉头组四段四段

26、0128紫色、灰绿色泥岩与灰白、灰绿色砂岩互层紫色、灰绿色泥岩与灰白、灰绿色砂岩互层三段三段0529暗紫色泥岩砂质泥岩与灰绿色砂岩组成正旋回暗紫色泥岩砂质泥岩与灰绿色砂岩组成正旋回二段二段0479暗紫色、褐色泥岩夹棕灰色砂岩、粉砂岩暗紫色、褐色泥岩夹棕灰色砂岩、粉砂岩一段一段01181棕灰、灰白色厚层砂岩，泥砾间夹暗紫色泥岩棕灰、灰白色厚层砂岩，泥砾间夹暗紫色泥岩凳娄库组凳娄库组四段四段0181灰白、灰绿色砂岩与紫褐色泥岩，砂质泥岩互层灰白、灰绿色砂岩与紫褐色泥岩，砂质泥岩互层三段三段0562灰白、棕灰色砂岩夹灰黑色泥岩，砂质泥岩灰白、棕灰色砂岩夹灰黑色泥岩，砂质泥岩二段二段0700灰黑、紫褐

27、色泥岩，砂质泥岩夹棕灰色砂岩灰黑、紫褐色泥岩，砂质泥岩夹棕灰色砂岩一段一段0119灰绿，棕红，深灰色砾岩灰绿，棕红，深灰色砾岩侏罗系侏罗系1000灰白色砂岩，粉砂岩深灰色泥岩灰白色砂岩，粉砂岩深灰色泥岩松辽盆地地层沉积顺序表松辽盆地地层沉积顺序表黑帝庙油层萨尔图油层葡萄花油层高台子油层扶余油层杨大城子油层第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 油气藏的基本特性油气藏的基本特性 ： 钻井的任务就是钻开岩层查明和采出地下相对富集的、具钻井的任务就是钻开岩层查明和采出地下相对富集的、具有经济价值的石油和天然气有经济价值的石油和天然气即通常所称之即通常所称之“油气藏油气藏”。 每一个油气藏都

28、是在一定的地质条件下形成的。因此，每每一个油气藏都是在一定的地质条件下形成的。因此，每一个油气藏都具有各自的特点，但一般说来，构成一个油气一个油气藏都具有各自的特点，但一般说来，构成一个油气藏都必须具备以下三个基本要素藏都必须具备以下三个基本要素 。q储集层储集层 即油气储存的场所。即油气储存的场所。q储集层内的流体储集层内的流体 包括石油、包括石油、天然气和地层水。绝大多数油天然气和地层水。绝大多数油气藏中均有水与油气共生，它气藏中均有水与油气共生，它们之间的关系非常密切。们之间的关系非常密切。q圈闭圈闭 是储集层中能捕获油是储集层中能捕获油气的气的“天然容器天然容器”，是保持油，是保持油气

29、不致散失的重要条件。圈闭气不致散失的重要条件。圈闭是形成油气藏的必要条件之一。是形成油气藏的必要条件之一。第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 石油石油1 1）化学组成）化学组成石油是一种成分非常复杂的天然有机化合物的混合物，其中石油是一种成分非常复杂的天然有机化合物的混合物，其中主要成分是液态烃。主要成分是液态烃。2 2）物理性质）物理性质颜色颜色 石油的颜色是多种多样的，一般为黄褐色、棕色、淡石油的颜色是多种多样的，一般为黄褐色、棕色、淡黄色及暗绿色，也有白色、淡红色等。颜色决定于石油的化学黄色及暗绿色，也有白色、淡红色等。颜色决定于石油的化学成分，一般轻质油色浅，重质油色深。

30、成分，一般轻质油色浅，重质油色深。比重比重 石油在石油在2020时的重量与同体积时的重量与同体积44的纯水重量之比称为的纯水重量之比称为石油的比重，一般用石油的比重，一般用表示。石油比重变化很大，一般在表示。石油比重变化很大，一般在0.750.751.01.0之间，个别的大于之间，个别的大于1 1或小于或小于0.750.75。粘度粘度 石油的粘度决定于石油的化学成分和温度、压力。温石油的粘度决定于石油的化学成分和温度、压力。温度增高石油粘度降低，而压力增加则粘度增大，石油中轻质油度增高石油粘度降低，而压力增加则粘度增大，石油中轻质油组分增加，粘度随着降低。石油粘度在不同油田和不同油层中组分增加

31、，粘度随着降低。石油粘度在不同油田和不同油层中变化是很大的。变化是很大的。204第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识q 石油石油2 2）物理性质）物理性质溶解性溶解性 石油不溶于水而溶于有机溶剂的性质称溶解性。石油能溶石油不溶于水而溶于有机溶剂的性质称溶解性。石油能溶于氯彷、四氯化碳、苯、石油醚等。于氯彷、四氯化碳、苯、石油醚等。发热量发热量 石油的发热量大，化学成分不同发热量亦不同。一般烷烃石油的发热量大，化学成分不同发热量亦不同。一般烷烃石油比环烷烃、芳香烃石油发热量均高，与其它燃料相比，石油发热石油比环烷烃、芳香烃石油发热量均高，与其它燃料相比，石油发热量就更高。量就更高。荧光

32、性荧光性 石油在紫外线照射下，具有发出一种特殊石油在紫外线照射下，具有发出一种特殊“光亮光亮”的特性的特性谓之荧光性。几乎所有的石油都具有荧光性。仅轻质汽油和石蜡例外谓之荧光性。几乎所有的石油都具有荧光性。仅轻质汽油和石蜡例外。旋光性旋光性 石油具有使偏光面发生旋转的特性称旋光性。只有有机化石油具有使偏光面发生旋转的特性称旋光性。只有有机化合物才具有旋光性，故石油的旋光性是石油有机成因说的有力根据之合物才具有旋光性，故石油的旋光性是石油有机成因说的有力根据之一。一。凝固点凝固点 由于温度下降，由液态石油开始凝固为固态时的温度称凝由于温度下降，由液态石油开始凝固为固态时的温度称凝固点。石油凝固点

33、的高低与石油中重质组分的含量有关，特别与石蜡固点。石油凝固点的高低与石油中重质组分的含量有关，特别与石蜡的含量有关，石蜡含量多，凝固点高，相反，石油中轻质组分含量高的含量有关，石蜡含量多，凝固点高，相反，石油中轻质组分含量高凝固点低。各地石油凝固点的变化范围较大，从凝固点低。各地石油凝固点的变化范围较大，从-50-503030之间。之间。204目目 录录第二章第二章 钻井施工工序钻井施工工序 第三章第三章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术第五章第五章 井控技术井控技术第六章第六章 固井与完井固井与完井第七章第七章 井口

34、工具井口工具第八章第八章 钻头与下井钻具钻头与下井钻具第九章第九章 钻井仪器仪表钻井仪器仪表第十章第十章 井下复杂情况及事故处理井下复杂情况及事故处理第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术一、直井钻井技术：一、直井钻井技术：二、定向井钻井技术：二、定向井钻井技术：三、水平井钻井技术：三、水平井钻井技术： 第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术重点介绍防斜打直井技术：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指钻进速度要快。而优质，就是主要指井身质量的优质。衡量

35、井身质量的一个非常重要的指标即的优质。衡量井身质量的一个非常重要的指标即是井斜。是井斜。 井斜的基本概念：一般情况下井身轴线和井斜的基本概念：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。铅垂线之间都有一定的偏离，这种偏离就叫井斜。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术井斜的危害：井斜的危害： 1 1、对勘探工作的影响：井斜大了就、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

36、油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。气田的开发布井方案，使采收率降低。 2 2、对钻井工作的影响：如果井斜过、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；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作业及固井质量 3 3、对采油工艺的影响：井斜过大就、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

37、水作业，并对抽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。油机井常会引起油管和抽油杆的磨损与折断。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术井斜的原因：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。件和钻具结构对井斜的影响最大。 1 1、地质条件因素一般有：地层倾角、层理及走向，岩石、地质条件因素一般有：地层倾角、层理及走向，岩石的层

38、状结构、各向异性、岩性软硬交错和断层等。的层状结构、各向异性、岩性软硬交错和断层等。其中起重要其中起重要作用的是地层倾角，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其他因素对井斜的影响都与地层倾角紧密相连。表现在：相连。表现在：倾斜的地层对井斜的影响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地层的各项异性对井斜的影响之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术2 2、下部钻具弯曲对井斜的影响：、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下部钻具在钻压的作用下发生

39、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：表现在两个方面： （1 1）、下部钻具弯曲使钻头相对井眼轴线发生偏斜，其）、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。钻进方向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。 （2 2）、下部钻具弯曲使钻压改变了作用方向，引起井斜）、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。的横向偏斜力。3 3、其他因素对井斜的影响：、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包括设备安装质量不好、钻井操作

40、水平不高及防斜措施不当等，也会使井钻斜不当等，也会使井钻斜。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术防止井斜、纠斜的理论知识：防止井斜、纠斜的理论知识： 1 1、井斜的控制方法、井斜的控制方法 一口井的井斜变化主要取决于增斜力与减斜力两者之间一口井的井斜变化主要取决于增斜力与减斜力两者之间的平衡关系。的平衡关系。 总的来说，控制井斜的方法常采用有力的防斜钻具，以总的来说，控制井斜的方法常采用有力的防斜钻具，以减小和抵消钻头上的增斜力，或增大减斜力，使井斜不超过减小和抵消钻头上的增斜力，或增大减斜力，使井斜不超过一定范围而又同时允许加大钻压而提高钻速。一定范围而又同

41、时允许加大钻压而提高钻速。 例如：例如：满眼钻具、钟摆钻具、偏重钻铤及塔式钻满眼钻具、钟摆钻具、偏重钻铤及塔式钻具等。具等。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术防止井斜、纠斜的理论知识：防止井斜、纠斜的理论知识： 满眼钻具的组成：用扶正器组成的满眼钻具的组成：用扶正器组成的满眼钻具，至少要载钻头上适当位满眼钻具，至少要载钻头上适当位置安装三个扶正器，保持有三点接置安装三个扶正器，保持有三点接触井壁，才能达到限制钻头的横向触井壁，才能达到限制钻头的横向位移，减小井斜变化率的目的。位移，减小井斜变化率的目的。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技

42、术钻井工艺技术防止井斜、纠斜的理论知识：防止井斜、纠斜的理论知识： 钟摆钻具控制井斜：通过采用钟摆钻具控制井斜：通过采用钟摆钻具及相应的技术措施，钟摆钻具及相应的技术措施，用以增大钟摆减斜力，平衡和用以增大钟摆减斜力，平衡和克服地层造斜力。克服地层造斜力。钟摆减斜力将钻头推向井眼下钟摆减斜力将钻头推向井眼下侧，以达到减斜的目的。侧，以达到减斜的目的。之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术防止井斜、纠斜的理论知识：防止井斜、纠斜的理论知识： 之之“直井钻井技术直井钻井技术”第四章第四章 钻井工艺技术钻井工艺技术防止井斜、纠斜的理论知识：防止井斜、纠斜的理论知识：

43、之之“直井钻井技术直井钻井技术”第三章第三章 井井 口口 工工 具具 井场常见的井口工具有：吊卡、吊钳、卡瓦、安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全卡瓦、液压大钳及滚子方补芯等q 吊卡：吊卡： 用于起下钻时，提升和下放钻具，并使钻具坐于用于起下钻时，提升和下放钻具，并使钻具坐于转盘。在钻进中用于接单根。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、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。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通常可分为侧开

44、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，操作和维护保养优点是体积小、重量轻、结构简单，操作和维护保养方便、安全。方便、安全。第三章第三章 井井 口口 工工 具具q 吊钳：吊钳： 分为外钳、内钳两种，工作时相互协作，主要用分为外钳、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。扣及紧扣。 目前现场普遍使用目前现场普遍使用的是的是B B型吊钳型吊钳。 B B型吊钳的结型吊钳的结构比较复杂，主要由大钳销

45、子、钳柄、吊杆、吊环、构比较复杂，主要由大钳销子、钳柄、吊杆、吊环、平衡螺丝、平衡螺丝、11扣合器（方框）、扣合器（方框）、22固定扣合器（双固定扣合器（双公）、公）、33长钳、长钳、44短钳（双母）、短钳（双母）、5 5 扣合器等十扣合器等十个部分呢组成。其中个部分呢组成。其中5 5 扣合器即为活动钳头，更换扣合器即为活动钳头，更换5 5 扣合器可上卸不同的钻具。扣合器可上卸不同的钻具。第三章第三章 井井 口口 工工 具具q 卡瓦：卡瓦： 用于起下钻作业中卡光滑的管体。同时还可以将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。钻具卡紧于转盘中以传递扭矩划眼之用

46、。 现场常用的是三片式卡瓦，主要有卡瓦体、卡瓦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、衬板和卡瓦牙、衬套、压板、手把螺栓、铰链销钉、衬板和卡瓦手柄组成。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。牢靠，严防卡瓦牙坠入井内。第三章第三章 井井 口口 工工 具具q 安全卡瓦：安全卡瓦： 用于起下钻铤、取心筒和大直径的管子时卡于卡用于起下钻铤、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。以上作

47、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，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。卡瓦。规格见下表：规格见下表：被卡物外径（被卡物外径（mm）卡瓦节卡瓦节数数被卡物外径被卡物外径(mm)卡瓦节数卡瓦节数95117.5719021911114.3142.98215.9244.512139.71689241.3269.91316519410第三章第三章 井口工具井口工具q 液压大钳：液压大钳： 为井口机械化工具，主要由行程变速为井口机械化工具，主要由行程变速箱、减速装置、钳头、气控系统

48、和液控系箱、减速装置、钳头、气控系统和液控系统等部分组成。统等部分组成。 用于：用于： 1 1、起下钻作业时在扭矩不超过、起下钻作业时在扭矩不超过100100千千牛牛. .米范围内上卸钻杆接头、螺纹。米范围内上卸钻杆接头、螺纹。 2 2、正常钻进时上卸方钻杆、接头。、正常钻进时上卸方钻杆、接头。 3 3、上卸直径为、上卸直径为203mm203mm的钻梃。的钻梃。 4 4、甩钻杆作业。、甩钻杆作业。 5 5、活动钻具，当转盘不能转动时，、活动钻具，当转盘不能转动时，可用低档（可用低档（2.72.7转转/ /分）活动钻具，时间在分）活动钻具，时间在半小时左右。半小时左右。第三章第三章 井口工具井口

49、工具q 滚子方补芯：滚子方补芯： 主要由上盖、下座、轴、四个主要由上盖、下座、轴、四个滚轮、紧固螺栓和加油杯等组成。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滚子方补芯的维护保养方面应注意的是：注意的是： 1 1、每周检查保养。、每周检查保养。 2 2、完井后用压软金属法检查、完井后用压软金属法检查滚轮与方钻杆的间隙是否大于滚轮与方钻杆的间隙是否大于3mm3mm。 3 3、完井后用撬杠撬动滚轮判、完井后用撬杠撬动滚轮判断轴和滚轮轴承的磨损情况，检查断轴和滚轮轴承的磨损情况，检查移动量是否大于移动量是否大于0.8mm0.8mm。 4 4、完井后转动滚轮测量磨损、完井后转动滚轮测量

50、磨损深度是否大于深度是否大于3.2mm3.2mm。以上三项指标如超过允许值，必须以上三项指标如超过允许值，必须检修或更换。检修或更换。第二章第二章 钻井地质基础知识钻井地质基础知识 目目 录录第三章第三章 井口工具井口工具第一章第一章 石油钻井概论石油钻井概论第四章第四章 钻头钻头 第五章第五章 下井钻具下井钻具 第六章第六章 钻井仪器仪表钻井仪器仪表第七章第七章 钻井工艺技术钻井工艺技术 第八章第八章 固井与完井固井与完井 第九章第九章 井下复杂情况及事故处理井下复杂情况及事故处理第四章第四章 钻头钻头 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。q 衡量钻头破岩效率高