石油鉆井工程介紹2000.2石油鉆井工程介紹2000.21主要內容一、鉆井的目的和意義二、鉆井的主要程序三、鉆井設備、工具和儀器四、鉆井的發展及趨勢五、鉆井關鍵技術六、鉆井風險七、鉆井取得的成就主要內容一、鉆井的目的和意義2一、鉆井的目的和意義鉆井的目的和意義尋找和證實含油氣構造探明已證實的含油（氣）構造的含油氣面積和儲量；取得油田的地質資料和開發數據將油氣開采到地面上來一、鉆井的目的和意義鉆井的目的和意義3一、鉆井的目的和意義鉆井的類型

根據鉆井目的和任務不同，鉆井可分為探井和開發井：探井地質普查階段基準井剖面井構造井區域勘探階段預探井詳探井開發井生產井注入井檢查井一、鉆井的目的和意義鉆井的類型探井地質普查階段基準井剖面井構4二、鉆井的主要程序鉆前準備定井位修公路平井場打基礎設備搬運設備安裝井口準備二、鉆井的主要程序鉆前準備5二、鉆井的主要程序鉆進鉆進洗井接單根起下鉆固井地質錄井測井事故處理二、鉆井的主要程序鉆進6二、鉆井的主要程序鉆進過程演示二、鉆井的主要程序鉆進過程演示7二、鉆井的主要程序鉆井過程第一次開鉆(一開)：從地面鉆出較大井眼，到一定設計深度后下表層套管。第二次開鉆(二開)：從表層套管內用較小一些的鉆頭繼續鉆進，若地層不復雜，則可鉆到目的層后下油層套管完井，若地層復雜，則下技術套管。第三次開鉆(三開)：從技術套管內再用小一點的鉆頭往下鉆進。根據情況，或可一直鉆達預定井深，或再下第二層、第三層技術套管。再進行第四次、第五次開鉆，直到最后鉆到目的地層深度，下油層套管。二、鉆井的主要程序鉆井過程8二、鉆井的主要程序完井和試油鉆開油氣層

油氣層的特點：滲透性好、地層壓力高

面臨的問題：油氣層易被污染、井噴

措施：（1）搞好地層孔隙壓力的預測和監測（2）使用合理的鉆井液密度鉆油氣層（3）使用和油氣層配伍的鉆井液（4）鉆開油氣層要盡量使用好固控設備二、鉆井的主要程序完井和試油9二、鉆井的主要程序完井和試油選擇合理的完井方法

完井方法應能滿足有效封隔油氣水層，能減少油氣流入井的阻力，能防止油氣層井壁坍塌，保證油氣井長期穩定高產，能滿足注水、壓裂、酸化等特殊作業要求。

安裝完井井口裝置

通過安裝井口裝置可以有控制的誘導油、氣流，進行完井測試及投產后正常生產。

二、鉆井的主要程序完井和試油10二、鉆井的主要程序完井和試油試油

對可能出油（氣）的生產層，在降低井內液柱壓力的條件下，誘導油、氣入井，然后對生產層的油、氣產量、水產量，地層壓力及油、氣物理化學性質等進行測定，這一整套工藝技術就叫試油。只有通過試油才能知道油氣層含油氣情況。二、鉆井的主要程序完井和試油11定井位地質設計試車修公路平場地打基礎安裝下導管安全檢查一開下表層套管注水泥候凝安裝井口試油油井完成井口完成井底完成鉆進取心測斜電測井拆卸設備成本核算鉆井設計準備工程二開鉆進取心測斜電測井下中層套管注水泥候凝安裝井口三開鉆進取心測斜電測井中途測井下油層套管注水泥候凝安裝試油井口移交生產石油鉆井建井過程

定井位地質設計試車修公路安全檢查一開下表層套管注水泥候凝試油12三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備動力系統

鉆機所需的各工作系統大多數是用柴油機做發動機，通過變速箱直接驅動或由柴油機發電來驅動鉆井設備。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備13三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備提升系統

主要用來提升鉆柱和下套管等。由井架、天車、游車、大鉤、吊環等組成。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備14三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備旋轉系統

用來旋轉鉆柱，向鉆頭提供扭矩。由轉盤、轉盤變速箱、水龍頭、方鉆桿組成。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備15三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備循環系統

循環系統將鉆頭切削地層產生的熱量和巖屑帶出井眼。泥漿泵排出管線立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆柱環空井壁鉆頭吸入管線洗井液返出管線三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備泥漿泵排出管線立管水龍帶水龍16三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備井控系統

井控系統的作用是，當井內出現溢流、井涌時，可快速及時關閉井口防止井噴事故的發生。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備17三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備監測系統通過地質和鉆井綜合錄井對井下的作業情況進行監測。通過司鉆操作臺的儀表對鉆進參數如大鉤負載、鉆壓、轉數、扭矩、泵壓、排量、鉆速等進行記錄和測量。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備18三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備頂部驅動

水龍頭與鉆井馬達總成三、鉆井設備、工具和儀器鉆井設備水龍頭與鉆井馬達總成19三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器鉆頭

鉆頭是鉆進中最重要的工具。鉆頭的不斷改進促進了鉆井技術的發展。

三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器20三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器鉆柱主要組成：鉆鋌、鉆桿、方鉆桿主要作用：傳遞動力施加鉆壓輸送洗井液延伸井眼等三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器21三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器動力鉆具

螺桿鉆具是靠鉆井液流在螺桿鉆具的定子和轉子間的容積擠壓得到扭矩和轉數。

渦輪鉆具則是靠鉆井液流沖擊裝在渦輪軸上的轉子而得到扭矩和轉數。三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器22三、鉆井設備、工具和儀器測量信息偏置導向執行機構控制機構MWD/LWD地面控制指令井下旋轉導向鉆井工具系統井眼信息導向指令雙向通訊隨鉆測量系統地面監控系統半閉環導向鉆井系統三、鉆井設備、工具和儀器測量信息偏置導向控制機構MWD/LW23三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器其它鉆井工具

三片式鉆桿卡瓦

穩定器

大鉗

吊環

吊卡

三、鉆井設備、工具和儀器鉆井工具和儀器三片式鉆桿卡瓦穩定器24四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（普通定向井）四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（普通定向井）25四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）26四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）27四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）

埕北1B井組時效提高30%以上平均鉆井周期4.04天靶心距均在15m以內四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（叢式井）埕北128四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（水平井）四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（水平井）29四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（水平井）四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（水平井）30四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（大位移井）海油陸采利用現有平臺開采邊際小油田擴大平臺控油面積多目標大位移井開采多個斷塊油氣藏四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（大位移井）31四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（大位移井）埕北21-平1井水平位移3167.34米垂深2633.91米，測量井深4837.4米世界上位移最大的井：英國WF油田M-16井，位移10728m；英國WFM-14井，位移8938m，建井周期81.7天；Amoco公司在加拿大Wabasca油田完成的一口井，位移2988.3m、垂深411.9m，垂深位移比1：7.25；四、鉆井的發展及趨勢向“橫”的方向發展（大位移井）埕北2132四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深井、超深井）

深井、超深井鉆井技術是為勘探和開發地層深處的油氣資源而發展起來的。從我國的情況來看，陸上石油資源儲量為694億噸，目前探明172.8億噸，探明率為25%；陸上天然氣資源量

為30萬億立方米，目前探明1.2萬億立方米，探明率僅為4%。四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深井、超深井）33四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深井、超深井）深井、超深井鉆井的特點：裸眼井段長，要鉆穿多套地層壓力系統；井壁穩定性條件復雜；井溫梯度和壓力梯度高；深部地層巖石可鉆性差；鉆機負荷大。四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深井、超深井）深井34四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深水鉆井）

目前，在勘探比較成熟的海域例如墨西哥灣，石油勘探已轉向深水海域，探井的水深已達到1500m，已開發了1000m水深的油田。我國南海的流花油田已從300m水深以下的油井中采出大量石油，并已在500m水深的海域鉆過探井。

四、鉆井的發展及趨勢向“深”的方向發展（深水鉆井）35四、鉆井的發展及趨勢向“小”的方向發展（小井眼鉆井）

小井眼是鉆井向快和省方向發展的重要措施，當小井眼能夠滿足勘探和開發的要求時，它無疑是一種好辦法。正是由于小井眼鉆井節約了套管成本、破巖成本、動力成本和運輸成本，它一般可節約成本35％~50％，邊遠和運輸困難的地區可能節約50％~75％的投資。

四、鉆井的發展及趨勢向“小”的方向發展（小井眼鉆井）36四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（多底井鉆井）

從一口定向井或水平井中側鉆，鉆出兩個或多個分支井眼，這種鉆井稱為多底井鉆井，它能夠提高了產層的產能，節省了鉆井和油田開發的投資。

四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（多底井鉆井）37四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（欠平衡壓力鉆井）減小對油氣層的傷害有利于發現低壓油氣層明顯提高機械鉆速減少壓差卡鉆和井漏事故泥漿柱壓力>油層壓力井鉆規常泵入泥漿泥漿柱壓力<油層壓力井鉆衡平欠油氣層泵入泥漿油氣層四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（欠平衡壓力鉆井）減38四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（連續管鉆井）

顯著提高起下鉆換鉆頭的工作效率起下鉆時可循環鉆井液與欠平衡、超高壓射流等鉆井技術相容性好有利于實現自動化鉆井Galileo連續管鉆機四、鉆井的發展及趨勢向“巧”的方向發展（連續管鉆井）顯著39四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（地質導向鉆井）概念:地質導向鉆井就是在鉆井過程中通過隨鉆測量多種地質和工程參數,對所鉆地層的地質參數進行實時評價和對比，根據評價對比結果而調整控制井眼軌跡，使之命中最佳地質目標并在其中有效延伸。優點:使現場人員根據地質目標情況有效地控制井眼軌跡的走向，回避風險，從整體上提高油田勘探開發的總體效果。

四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（地質導向鉆井）40四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（地質導向鉆井）

在復雜斷塊油藏、隱蔽油藏、薄油藏和老油田長期開采剩余的邊底水構造油藏等復雜油氣藏大有用武之地隨鉆測量系統地質導向軟件系統曲線對比和模型修正四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（地質導向鉆井）41四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（閉環鉆井）開環鉆井井下半閉環鉆井井下閉環鉆井全閉環鉆井四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（閉環鉆井）開環鉆井42四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（閉環鉆井）

閉環鉆井，即全部鉆井過程依靠傳感器測量多種參數，依靠計算機獲取數據，并進行解釋和發出指令，最后由自動設備來執行，使鉆井過程變成一種無人操作的自動控制過程。其明顯的優點是非正常鉆井時間和體力勞動大大減少，井眼軌跡控制更加精確，既可嚴格按照預定軌跡鉆進，也可完全根據地下情況鉆進。四、鉆井的發展及趨勢向“智”的方向發展（閉環鉆井）43五、鉆井關鍵技術高效破巖技術

鉆井是為了在地層巖石中形成一個井眼，因此，高效的破巖技術，是提高鉆井速度、縮短建井周期、降低鉆井成本的關鍵。在深井、超深井和大位移井中，由于起下鉆時間占的比重越來越大，加上深部地層硬度和研磨性也越來越高，使得高效破巖技術在深井、超深井和大位移井中顯得尤為迫切。五、鉆井關鍵技術高效破巖技術鉆井是44五、鉆井關鍵技術攜巖技術

將鉆頭破碎的巖屑從井底及時清除出去是提高鉆速，減少鉆井事故的關鍵。在大斜度井中，由于巖屑在重力作用下落到井壁下側，影響鉆柱的活動，增大了鉆柱的摩阻扭矩，還容易引起井下復雜情況。五、鉆井關鍵技術攜巖技術將鉆頭破碎的巖屑從井底45五、鉆井關鍵技術井眼軌跡技術

由于巖石的非均質性和各向異性，鉆頭在地層中鉆進會受到地層力的影響井眼的不規則和鉆柱的不穩定運動加大井眼軌跡預測的難度控制理論被引入到井眼軌跡控制領域，地面遙控可變彎接頭和可變徑穩定器被研制出來旋轉導向鉆井系統五、鉆井關鍵技術井眼軌跡技術由于巖石的非均質性46五、鉆井關鍵技術井壁穩定技術

地層被打開后，井壁巖石便失去了原有的支撐力，如果井壁巖層固有的膠結強度較弱，便會失穩垮塌；有的地層如泥頁巖地層容易吸水膨脹垮塌；有的地層如鹽膏層容易發生蠕變；有的地層如鹽巖層會導致鉆井液性能變差，從而導致井下復雜情況。井壁穩定問題是目前迫切需要解決的問題，它嚴重制約了鉆井的發展。五、鉆井關鍵技術井壁穩定技術地層被打開后，井壁47五、鉆井關鍵技術地層評價技術地層評價主要包括地層的工程特性評價和油層的含油氣情況評價進行地層工程特性評價是為了安全、優質、高效的鉆井進行油層含油氣情況評價是為了提高油層的穿透率，提高油田開發效果五、鉆井關鍵技術地層評價技術地層評價主要包括地層的工程特性評48五、鉆井關鍵技術油氣層保護技術為了防止油氣流入井內，造成井涌、井噴等嚴重后果，通常使井內液柱壓力略大于油氣層壓力當井內壓力大于油氣層壓力時，鉆井完井液中的固相顆粒也會侵入油氣層的孔隙內，增加油氣流動阻力，造成對油氣層的嚴重損害正確診斷油氣層損害機理是進行油氣層保護的關鍵五、鉆井關鍵技術油氣層保護技術為了防止油氣流入井內，造成井涌49五、鉆井關鍵技術鉆井環保技術在鉆井過程中，若因預防措施不力而對井噴失去控制，將會對周圍環境造成嚴重污染對廢棄的鉆井液和其它廢棄物處理不當，則會對周圍環境或水源產生污染鉆遇地下硫