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1、鉆井工藝 鉆井工藝 鉆井工藝-鉆井工藝2010年04月03日星期六下午02：39油和天然氣的勘探和開(kāi)發(fā)中鉆成井眼所采取的技術(shù)方法。主要包括井身設(shè)計(jì)、鉆頭和泥漿的選用、鉆具組合、鉆井參數(shù)配合、井斜控制、泥漿處理、取巖心以及事故預(yù)防和處理等。石油鉆井工藝的特點(diǎn)是：井眼深、壓力大、溫度高、影響因素多等。以往主要靠經(jīng)驗(yàn)鉆井，50年代開(kāi)始研究影響鉆井速度和成本的諸因素及其相互關(guān)系。鉆井新技術(shù)、新理論不斷出現(xiàn)。井眼方向必須控制在允許范圍內(nèi)。根據(jù)油氣勘探，開(kāi)發(fā)的地質(zhì)地理?xiàng)l件和工程需要，分直井和定向井兩類(lèi)，后者又可分為一般定向井、水平井、叢式井等。直井井眼沿鉛直方向鉆進(jìn)并在規(guī)定的井斜角和方位角范圍內(nèi)鉆達(dá)

2、目的層位，對(duì)井眼曲率和井底相對(duì)于井口的水平位移也有一定的要求(圖1)。生產(chǎn)井井底水平位移過(guò)大，會(huì)打亂油田開(kāi)發(fā)的布井方案；探井井底水平位移過(guò)大，有可能鉆不到預(yù)期的目的層。井的全角變化率過(guò)大會(huì)增加鉆井和采油作業(yè)的困難，易導(dǎo)致井下事故。影響井斜角和方位角的因素有：地質(zhì)條件，鉆具組合，鉆井技術(shù)措施，操作技術(shù)以及設(shè)備安裝質(zhì)量等。為防止井斜角和井眼曲率過(guò)大，必須選用合理的下部鉆具組合。常用的有剛性滿(mǎn)眼鉆具組合(圖2)和鐘擺鉆具組合(圖3)兩種。前者可采用較大的鉆壓鉆進(jìn),有利于提高鉆速,井眼曲率較小，但不能糾斜,后者需控制一定的鉆壓,響鉆速，但可用來(lái)糾斜。 定向井沿預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼方向(井斜角和方位角)鉆達(dá)

3、目的層位的井。主要用于：①受地面地形限制，如油田埋藏在城鎮(zhèn)、高山、湖泊或良田之下；②海上叢式鉆井；③因地質(zhì)構(gòu)造特殊(如斷層、裂縫層，或地層傾角太大等)的需要，鉆定向井有利于油、氣藏的勘探開(kāi)發(fā)；④處理井下事故，如側(cè)鉆，為制止井噴著火而鉆的救險(xiǎn)井等。定向井的剖面設(shè)計(jì)，一般由直井段、造斜段、穩(wěn)斜段和降斜段組成。造斜和扭方位井段常用井下動(dòng)力鉆具(渦輪鉆具或螺桿鉆具)加彎接頭組成的造斜鉆具(圖4)。當(dāng)井眼斜度最后達(dá)到或接近水平時(shí)，稱(chēng)為水平井。定向鉆進(jìn)時(shí)，必須經(jīng)常監(jiān)測(cè)井眼的斜度和方位，隨時(shí)繪出井眼軌跡圖，以便及時(shí)調(diào)整。常用的測(cè)斜儀有單點(diǎn)、多點(diǎn)磁力照相測(cè)斜儀和陀螺測(cè)斜儀。近年來(lái)，還使用隨鉆測(cè)斜儀，不需起鉆就

4、可隨時(shí)了解井眼的斜度和方位，按信號(hào)傳輸方式分有線及無(wú)線兩種，前者用電纜傳輸信號(hào)，后者用泥漿脈沖、電磁、聲波等。 叢式井又稱(chēng)密集井、成組井(圖5),在一個(gè)位置和限定的井場(chǎng)上向不同方位鉆數(shù)口至數(shù)十口定向井，使每口井沿各自的設(shè)計(jì)井身軸線分別鉆達(dá)目的層位，通常用于海上平臺(tái)或城市、良田、沼澤等地區(qū)，可節(jié)省大量投資，占地少，并便于集中 噴射鉆井將泥漿泵輸送的高壓泥漿通過(guò)鉆頭噴嘴形成高速?zèng)_擊射流(通常在m/s以上),直接作用于井底，充分利用水力能量(一般使泵水功率的50%以上作用于井底),使巖屑及時(shí)沖離井底或直接破碎地層,可大幅度提高鉆井速度。合理的工作方式是采用較高的泵壓、較低的排量和較小的鉆頭噴嘴直

5、徑。優(yōu)選參數(shù)鉆井在分析已鉆井資料的基礎(chǔ)上，以電子計(jì)算機(jī)為手段，用最優(yōu)化的方法，將影響鉆井速度的各種可控因素(例如鉆頭類(lèi)型、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泥漿性能、水力因素等)，根據(jù)最低成本原則建立數(shù)學(xué)模型，編成計(jì)算程序。進(jìn)行優(yōu)選配合，使鉆井工作實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、快速、低成本。地層孔隙壓力預(yù)測(cè)和平衡壓力鉆井用地震、測(cè)井和鉆進(jìn)時(shí)的資料(機(jī)械鉆速、頁(yè)巖密度、泥漿比重、溫度等)進(jìn)行綜合分析，預(yù)測(cè)地層孔隙壓力和判斷可能出現(xiàn)的異常壓力地層，及時(shí)采取措施以防止突然發(fā)生井噴、井漏和井塌等井下復(fù)雜情況。根據(jù)已知的地層孔隙壓力和地層破裂壓力，確定合理的泥漿比重和套管程序。在井內(nèi)泥漿液柱壓力和地層孔隙壓力近似平衡的條件下進(jìn)行鉆井，稱(chēng)平衡壓力

6、鉆井?？娠@著提高鉆速，也有利于發(fā)現(xiàn)油、氣藏。井控技術(shù)當(dāng)鉆達(dá)異常高壓地層而發(fā)生泥漿氣侵或井涌時(shí)，用計(jì)算方法和恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，調(diào)整泥漿比重和流動(dòng)特性，配合使用液動(dòng)高壓防噴設(shè)備進(jìn)行控制和排除井內(nèi)溢流，以防止井噴。取巖心技術(shù)按設(shè)計(jì)要求從井下鉆取所需層位的巖石樣品(巖心)，為勘探和開(kāi)發(fā)油、氣藏取得第一性資料。常用的取心工具主要由取心鉆頭、巖心筒、巖心抓和接頭等部件組成，取心鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭連續(xù)呈環(huán)形切削井底的巖石，使鉆成的柱狀巖心不斷進(jìn)入巖心筒。為適應(yīng)特殊需要，還有密閉取心、保持壓力取心和用于極疏松和破碎地層的取心工具(橡皮套取心工具)等。參考書(shū)目劉希圣等編：《鉆井工藝原理》(上、下冊(cè))，石油工業(yè)出版社，北京，1981。J.A."jim"Short,Drilling and Casing Operations,Pennwell Publ.CO.,Tulsa,1982.