钻井工程介绍概况.pptx
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1、目目 录录一钻井概念一钻井概念二钻井工艺二钻井工艺三钻井事故及复杂三钻井事故及复杂四钻井液四钻井液五五.钻井资料钻井资料六六.完井交付完井交付七七.成本构成成本构成第1页/共70页 一钻井概念一钻井概念1 1使使用用专专用用的的钻钻井井工工具具(钻钻头头 、钻钻具具),将将地地层层的的岩岩石石破破碎碎形形成成井井眼眼,直直达达目目的的层层,这就是钻井。一般地:这就是钻井。一般地:井深井深15001500米以内为浅井;米以内为浅井;1500150028002800米为中深井;米为中深井;2800280040004000米为深井;米为深井;40004000米以上为超深井。米以上为超深井。第2页/共
2、70页2钻井有许多种井型,各有用途,常见的有:钻井有许多种井型,各有用途,常见的有:一般生产井(直井):一般生产井(直井):钻钻出出的的井井眼眼是是垂垂直直的的,叫叫做做直直井井。由由于于理理想想垂垂直直的的井井是是不不存存在在的的,所所以以油油田田制制定定出出钻钻井井工工程程质质量量标标准准。符符合合下下列列条条件件的的,可可认认定定为为井井身身质质量量合格的直井。合格的直井。第3页/共70页说明:全角变化率以电测井斜、方位为计算依据,每25米 计算一点。如有连续三段(四个计算点)超过表中 数值,为不合格井。第4页/共70页第5页/共70页定向井、水平井 沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层的方
3、法,称为定向钻井。定向井的使用原则一般有三个方面:地面限制:当油层埋藏在高山、湖泊、农田、建筑物等地下,钻机无法就位或受到限制。地质条件要求:油层少、渗透性差的条件下,为充分地开发油气层,增加产量,斜井比直井油层裸露的多。特别是水平井,可以沿着油层横向贯穿,开采效率高。钻井技术需要:当井下事故无法处理,可以采用定向技术离开原井眼或井喷救援等。第6页/共70页 资料井(取心井,探井)岩心是认识油气田和地层的直观资料,如:油层厚度、岩性、孔隙度、渗透率、含油饱合度等。利用专用的取心钻井工具将地层的岩石取出来的钻井方法叫取心井。取心井一般有常规取心、密闭取心和保压取心。主要指标是取心收获率和密闭率。
4、第7页/共70页3钻井方法。主要有三个基本参数(钻进三要素):钻压:施加给钻头上的压力。由钻具的重量提供。钻压的大小要根据钻头的承压能力、钻具所能提供的重量、井身质量要求的限制及较高的机械钻速来选择。第8页/共70页转速:钻头的旋转速度。由转盘动力或水功率作用于螺杆钻具来提供。一般地,钻头的旋转速度与钻速成正比。但是,转速不能任意增大,它受到洗井条件、钻柱强度以及岩石性质等影响。因此,要根据不同的条件选择合适的转速。排量:将破碎的钻屑冲洗至地面。由泥浆泵提供。第9页/共70页 上述三个参数决定钻进速度,缺一不可,如何配置好合理、经济的参数,一直是钻井工程师们不断研究的课题。目前已研究成型的有:
5、喷射钻井:泵压达到20MPa以上、喷射速度超过100米/秒。可获得较高的机械钻速。优化钻井:以钻速较高、成本最低的优化钻井技术取代了靠经验钻井的历史。第10页/共70页常用名词解释:1、方钻杆:方钻杆位于钻柱的最上端,其主要作用是传递扭矩。2、钻杆:钻柱中最长的一段是钻杆,其主要作用是传递扭矩和输送钻井液,每一根钻杆都包括钻杆管体及钻杆接头两部分,利用钻杆接头的特殊螺纹连接起来。3、钻铤:是钻柱中主要组成部分之一,其作用是给钻头提供钻压,同时使下部钻柱组合具有较大的刚度,从而使钻头工作稳定,并有利于克服井斜问题。第11页/共70页 常用名词解释:4、钻柱:方钻杆、钻杆、钻铤及其它井下工具组成的
6、管串。5、稳定器:在钻铤柱中适当位置安放一定数量的稳定器组成各种型式的下部钻具组合,可以满足钻直井时防止井斜的要求,钻定向井时也可以起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12页/共70页常用名词解释:6、井下马达:涡轮钻具和螺杆钻具时最主要的以钻井液动力的井下马达。7、井斜全角变化率:俗称狗腿严重度,是指一定长度井段内(一般25m或100ft)包括井斜角和方位角的空间井斜的变化量。第13页/共70页井斜全角变化率按下式计算(平均角法)Gab测量点a和b间的井段井斜全角变化率,度/25m;Lab测量点a和b间的井段长度,m
7、;a测量点a处的井斜角,度;b测量点b处的井斜角,度;ab测量点a和b间的方位变化量,度。8、导管:是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来。第14页/共70页常用名词解释:9、表层套管:一般下入深度在301500m,通常水泥浆返至地表。用来防护浅水层污染,封隔浅层流砂、砾石层及浅层气。同时用来安装井口防喷器以便继续钻进,它也是井口设备的唯一支撑件,以及悬挂依次下入的各层套管(包括采油管柱)载荷。10、技术套管:用来隔离坍塌地层及高压水层,防止井径扩大,减少阻卡及键槽的发生,以便继续钻进,技术套管还用来分隔不同的压力层系,以便建立正常的钻井液循环。它也为井控设备的安装、防喷,防漏及
8、悬挂尾管提供了条件,对油层套管还具有保护作用。第15页/共70页常用名词解释:11、生产套管(采油或采气套管):主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来,并用来保护井壁,隔开各层的流体,达到油气井分层测试,分层采油,分层改造的目的。通常水泥返止产层顶部200m以上。12、尾管:是不延伸到井口的套管柱,分为钻井尾管和采油尾管。第16页/共70页 13、导向钻具复合钻井 是随着定向井技术发展而形成的一项实用新技术,对中深定向井,大位移井和水平井而言,复合钻井技术具有很大优势,该技术主要包括三部分:定向造斜、复合钻进、轨迹导向。14、防碰绕障技术 利用定向井多功能软件及电子单多点、有线随钻测量系统和
9、无线随钻测量系统等先进测量仪器,进行丛式井轨迹跟踪、监测,较好地达到了防碰绕障的目的,防止了两井相碰事故的发生。第17页/共70页 15、分支井、分支井 就是从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的就是从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的分支井筒的井。目前定义认为应为,从单一水平井分支井筒的井。目前定义认为应为,从单一水平井或近水平井筒中钻出多个水平分支井的钻井。或近水平井筒中钻出多个水平分支井的钻井。16、大位移井、大位移井 一般是指井的位移与垂深之比等于或大于一般是指井的位移与垂深之比等于或大于2的的定向井,也有指侧深与垂深之比的。定向井,也有指侧深与垂深之比的。17、水平井、水平井 是最大井
10、斜角保持在是最大井斜角保持在900左右,并在目的层中维左右,并在目的层中维持一定长度的水平段的特殊井。持一定长度的水平段的特殊井。第18页/共70页 18、取心井 就是需要从该井地层中将岩心部分取出或全部取出的井。取心井发展:砂卡式单筒取心双筒取心油基钻井液取心密闭取心保压密闭取心斜直井取心水平井取心 19、R系列复合片全面钻进PDC钻头 R235特点:胎体抗冲蚀性强 采用13.44mm标准复合片 聚晶金刚石保径 中锥形冠部轮廓,4翼刮刀式结构,较深的排屑槽利于快速排屑,避免泥包 低密度布齿,适用于较软地层的快速钻进 深刀翼在软地层中可得到较高的钻速,另外可进行有效地清洗和冷却切削齿。第19页
11、/共70页 R系列复合片全面钻进PDC钻头第20页/共70页 20、常规井井眼剖面图第21页/共70页钻井工艺流程钻井工艺流程钻前 钻进 完井一、井位的测量及确定;二、井架的就位安装,完成 土方;三、配制钻井液,冲出鼠洞;四、打表层(一开);五、下表层,固表层;六、安装封井器,试压;七、钻开水泥塞,洗井,起 钻。一、组合接好所需的钻具,下钻至井底,开始打钻;二、打至油层上部,调整钻井液性能,加重晶石粉使钻井液比重达到要求;三、继续打钻至井底,大排量洗井;四、起出钻具至钻头落地。一、电测:井径、井斜微电极、等;二、通井、洗井、下 套管;三、固井;四、测声幅、前磁等;五、交井。第22页/共70页二
12、钻井工艺(直井)二钻井工艺(直井)1钻前工程钻前工程 2钻前准备钻前准备 3表层施工表层施工(一开一开)4二开钻进二开钻进 5三开钻进三开钻进 6起下钻起下钻 7电测电测 8下套管、固井下套管、固井 9声幅(变密度)声幅(变密度)10搬迁搬迁第23页/共70页1钻前工程:钻机就位前要做的工作。钻前工程:钻机就位前要做的工作。a.钻钻机机基基础础铺铺设设。一一般般用用木木方方,规规格格为为300mm 300mm 6000mm方方木木。三三道道五五根。根。木方下船井口第24页/共70页b.井场。井场。面积:面积:909m 抗压能力抗压能力0.2MPa干部井控值班材料化验油品2号泵油 罐压风机发电机
13、上水罐1号泵石粉储备池100m32号沉砂池泥浆池80m31号沉砂池钻机药池水池爬 犁钻具套管滑 道绷绳墩第25页/共70页c.土方工程土方工程:泥浆池:泥浆池80方,沉砂池方,沉砂池40方,储备池方,储备池100方。方。2号泵上水罐1号泵石粉储备池100m32号沉砂池泥浆池80m31号沉砂池第26页/共70页 2钻前准备:钻机就位以后,开钻前的准备工作。钻前准备:钻机就位以后,开钻前的准备工作。井口准备:井口准备:打导管打导管52022m人工填水泥固定或人工填水泥固定或 打隔水管打隔水管339.7套管套管20m砸入。砸入。井口人工填水泥井口人工填水泥 固定。目的是巩固地表及安装井口装置。固定。
14、目的是巩固地表及安装井口装置。起井架,安装各种辅助设备起井架,安装各种辅助设备:泥浆泵、泥浆罐、泥浆泵、泥浆罐、配电房、压风机房、值班房、水源、水池、锅炉等。配电房、压风机房、值班房、水源、水池、锅炉等。冲鼠洞。共有两个鼠洞:冲鼠洞。共有两个鼠洞:一个用于放置方钻杆叫大一个用于放置方钻杆叫大鼠洞,一个用于接单根叫小鼠洞。鼠洞,一个用于接单根叫小鼠洞。钻具、钻井工具及钻井材料准备钻具、钻井工具及钻井材料准备:钻铤,钻杆,钻铤,钻杆,钻头,井口工具,扶正器,棕绳,钢丝绳,钻机易钻头,井口工具,扶正器,棕绳,钢丝绳,钻机易 损件等材料。损件等材料。钻具结构:钻具结构:大庆油田常用的钻具结构有填满钻具
15、和大庆油田常用的钻具结构有填满钻具和钟摆钻具。两种钻具结构及特点分别为:钟摆钻具。两种钻具结构及特点分别为:第27页/共70页 填满钻具结构及特点钻头直径与方接头直径相差很小,形成填满状态。在较大钻压下可保证打直井。要确保井口开直,否则就要一直斜下去。易发生卡钻事故,因此,只适宜于开发井,调整井由于钻井液密度高,很少采用。159钻铤130米215牙轮钻头159钻铤24米178钻铤 8米178钻铤 3米214螺扶214螺扶214螺扶214螺扶第28页/共70页 钟摆钻具结构及特点以方接头为支点,形成对钻头的钟摆力,一旦出现井斜,就产生降斜的钟摆力。方接头距钻头的距离与钻具刚度成正比。钻压确定后,
16、计算出钻具发生一次弯曲点,则该点即为方接头的安放位置。要严格按照设计的钻压钻进,平稳操作。该钻具在大庆油田定性为标准钻具,普遍采用。159钻铤40米203刮刀钻头159钻铤16米159钻铤16米178钻铤16米195方接头184方接头184方接头第29页/共70页 3表层施工(一开)表层施工(一开)井深一般为井深一般为100150米。用米。用445钻头,钻头,下下339.7套管,然后固井。主要作用的是:套管,然后固井。主要作用的是:保护地下水不受污染。保护地下水不受污染。安装井控装置。包括防喷器;防喷器控制系安装井控装置。包括防喷器;防喷器控制系统;节流、压井管汇;钻具内防喷工具;液面统;节流
17、、压井管汇;钻具内防喷工具;液面监测系统;放喷管线等。井控系统的安装有专监测系统;放喷管线等。井控系统的安装有专门的安装标准,要严格执行,关系到该井设备、门的安装标准,要严格执行,关系到该井设备、人身及井的安全保障,绝不可马虎。人身及井的安全保障,绝不可马虎。由于由于地表面岩性疏松,防止钻进中井口塌垮,地表面岩性疏松,防止钻进中井口塌垮,动摇钻机基础。动摇钻机基础。第30页/共70页 4二开钻进(油层前)二开钻进(油层前)是指打开油气层之前的井段,主要工作是:是指打开油气层之前的井段,主要工作是:配配制制防防塌塌钻钻井井液液,巩巩固固井井壁壁,尽尽快快形形成成坚实的泥饼。坚实的泥饼。有浅气层的
18、井注意防喷。有浅气层的井注意防喷。可可以以快快速速钻钻进进的的井井段段,地地层层软软,钻钻井井液液密度低。密度低。特殊井下技术套管。特殊井下技术套管。第31页/共70页5三开钻进(打开油层)三开钻进(打开油层)大大庆庆油油田田的的调调整整井井,在在打打开开油油层层前前的的萨萨零零组组以以上上20米米要要停停钻钻加加重重钻钻井井液液。因因此此,此此段段的的主主要要工作是:工作是:将将钻井液密度加到地质设计要求上限。钻井液密度加到地质设计要求上限。钻钻进进时时钻钻井井液液密密度度不不得得低低于于地地质质设设计计下下限限,否否则则容容易易发发生生溢溢流流,大大庆庆有有句句传传统统的的话话是是叫叫压压
19、而而不死,活而不喷不死,活而不喷第32页/共70页6起下钻起下钻 每每口口井井都都有有起起下下钻钻的的工工序序,如如更更换换钻钻头头、检查钻具以及完钻等。起下钻要注意:检查钻具以及完钻等。起下钻要注意:操作平稳,密切观察指重表,防止卡钻。操作平稳,密切观察指重表,防止卡钻。在在油油气气层层起起钻钻要要改改用用低低速速,以以防防抽抽吸吸发发生生井喷。井喷。注注意意井井口口操操作作安安全全,防防钻钻具具及及井井口口工工具具掉掉井。井。第33页/共70页7电测 电测工作是配合测井的工序,主要以提供的井眼条件能使测井顺利完成。测井的目的是录取该井的地质技术资料。常规测井项目有:微电极、井径、井斜、方位
20、、侧向、声速、密度、微球等。第34页/共70页 8下套管,固井下套管,固井 根根据据油油田田开开发发和和钻钻井井工工程程的的需需要要,井井内内要要下下入入各各层层套套管管(表表层层、技技术术、油油层层套套管管)。在在套套管与井眼之间充填水泥浆的过程叫固井。管与井眼之间充填水泥浆的过程叫固井。固井的目的:固井的目的:固定下入井内的套管。固定下入井内的套管。封隔不同压力层系,防止油气水互窜。封隔不同压力层系,防止油气水互窜。安装井口设备,控制井喷。安装井口设备,控制井喷。封固质量关系到一口井的成败和油田合理封固质量关系到一口井的成败和油田合理 开发。开发。第35页/共70页固井工作量:下套管前要通
21、井,划眼,保证井眼畅通,顺 利下入套管。高压油气井必须保证在压稳的条件下才能 下套管。有漏失的井先进行堵漏,处理正常后方可 下套管。要下井的套管首先经过试压、通径、清洗 丝扣、连接可靠。第36页/共70页套管串要按照设计安装一些套管附件。包括浮鞋浮箍、扶正器、封隔器、控制水泥面工具等。固井注水泥作业是一次性工作,在有限的时间内连续施工,没有重复性和可逆性,施工过程要严密组织,确保一次成功。固井前要计算好水泥量、替钻井液量、用水 量,保证水泥浆密度及较好的流变性,该项工作 主要由固井施工队伍完成,钻井队除配合外还担 负监督施工的责任。第37页/共70页9 声波变密度测井 声波变密度测井工作主要检
22、验该井的固井质量,根据质量标准,分为优质井,合格井,不合格井。10搬迁 声波变密度测井结束后,该井施工全部结束。从钻机就位至拆搬是一口井的全部周期,叫做建井周期。另外从钻机就位开钻为钻前周期;从开钻完钻为钻进周期;从完钻声幅为完井周期。这几个周期之和是建井周期。建井周期是钻井的一个循环周。第38页/共70页 三钻井事故及复杂钻井事故及复杂 1卡卡钻钻事事故故:种种类类原原因因与与预预防防处处理理方法方法 2井喷事故:原因与预防处理方法井喷事故:原因与预防处理方法 3钻具事故:原因与预防处理方法钻具事故:原因与预防处理方法 4井下落物:原因与预防处理方法井下落物:原因与预防处理方法第39页/共7
23、0页 1.卡钻:就是钻头或钻具在井眼内被卡住而不能起下的现象。卡钻是钻井工程恶性事故之一。卡钻一般有以下几种:压差卡钻、缩经卡钻、沉砂卡钻、垮塌卡钻、键槽卡钻、小井眼卡钻、落物卡钻、其他卡钻等。造成卡钻的原因一般有:钻井液性能不良,地层复杂,技术措施不当,操作失误等,均可造成卡钻事故。第40页/共70页 造成卡钻事故往往不是单一的,而是由多种因素作用的结果。因此在钻井中应时刻预防,一旦发生事故后,应根据现场具体情况,尽快采取相应的措施,解除事故。任何情况下,一旦发生卡钻事故,要尽力保证钻具水眼畅通,能构成钻井液循环,及时分析卡钻原因,确定卡点深度。处理方法一般有:上下活动;震击解卡;泡解卡剂;
24、套铣倒扣;爆炸松扣;侧钻等。第41页/共70页 2.井喷:钻井中,一旦发生井喷或井喷失控,不但会使井下复杂化,无法进行正常的钻井作业,甚至报废井眼,毁坏油气资源。因此,井喷是重大事故,井喷失控是钻井工程的恶性事故。井喷的原因:打开油气层后,如果液柱压力小于地层压力,地层流体将进入井内,即发生溢流。如果处理不及时,就会发生井喷。如果井控设施失灵,就会发生井喷失控。第42页/共70页 具体原因有以下几方面:具体原因有以下几方面:地层压力预告不准,设计钻井液密度低。地层压力预告不准,设计钻井液密度低。地层流体侵入井内后,使得钻井液液柱压力地层流体侵入井内后,使得钻井液液柱压力降低。降低。起钻时,井内
25、未及时补灌钻井液,液柱高度起钻时,井内未及时补灌钻井液,液柱高度降低压力下降。降低压力下降。井漏造成液柱压力下降。井漏造成液柱压力下降。起钻时井筒内产生抽吸作用,液柱压力降低。起钻时井筒内产生抽吸作用,液柱压力降低。井控装置未装或出现故障。井控装置未装或出现故障。第43页/共70页 井喷处理:方法就是压井。压井分为常规压井方法和非常规压井方法两类。常规压井方法分两种,即司钻法压井和工程师法压井。司钻法压井:首先关井,然后根据关井立管压力,计算所需压井钻井液密度。用节流阀控制循环。先排除侵入井内的流体,然后再打入重钻井液直到地面返出。工程师法压井:直接打入重钻井液直到地面返出为止。非常规法压井是
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