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第二节、钻井与完井工程的主要内容
当今的钻井技术已相当成熟,钻井的旋转钻井(见图1-1)方式也已被普遍采用。在旋转钻井方式中,钻井与完井工程的主要内容如下:
一、钻进
钻进就是用足够的压力把钻头压到井底岩石上,使钻头牙齿吃入岩石中,用钻杆带动钻头旋转破碎井底岩石,从而达到增加井深的目的。加到钻头上的压力叫钻压。钻压是靠钻柱的重量产生的。钻进的快慢用钻速(一般称为机械钻速)表示,它是单位时间里的进尺数,单位为米/小时。另一种表示法是钻时,它是单位进尺所需要的时间,单位为分钟/米。
钻进是钻井工程的主要内容,它是指用钻头破碎岩石,使井眼不断加深的过程。由于钻进,井不断加深,钻柱也要及时加长。钻柱主要由钻杆组成,钻进过程中,每当井加深了一根钻杆的长度后,就向钻柱中接入一根钻杆,这个过程叫接单根。
钻头在钻进过程中会逐渐磨损,磨损后就应予以更换。为此需要将全部钻柱从井中起出来,更换新钻头。换上新钻头后再重新将钻柱全部下入井内,这个过程叫起下钻。但也可能因为其它原因而进行起下钻。
影响钻速的因素主要有岩石可钻性、钻头的类型、钻井液性质、钻压、转速、钻井液排量、钻头水力功率的大小等。因此,研究地层的基本物理机械性质和基本的破碎规律以及影响这些规律的因素,研究钻头破岩的机理、结构特点,制造工艺及其对地层的适应性,研究钻井液的性质与井眼安全和钻井速度的关系,研究钻井参数(钻压、转速、钻井液排量、钻头水功率)对钻井速度和井身质量影响的规律对安全、优质、快速钻井的方案的制定和组织实施都有极其重要的意义。在研究各种因素对钻井速度、安全和井身质量影响规律的基础上,结合经济评价,建
钻井工程技术手册本手册是针对石油钻井工程需要而编写的,系统介绍了涉及石油钻井工程的工艺技术、钻井工具、技术要点等内容。
主要章节包括钻井基础数据及有关计算、钻井设备、钻井管材、钻井工具、随钻震击器与减震器、井下动力钻具、钻头及喷嘴、钻井井控、固井、钻井取心、钻井液、定向井与水平井专用工具及测量仪器、钻井仪器仪表、钻井事故处理工具、套管开窗侧钻工具、钻井常用材料及其它等十六章。 本手册内容全面、取材广泛、实用性强,是一本供广大钻井技术人员、管理人员和工人使用的工具书,同时又可作为钻井科研机构、石油院校的参考资料,也是勘探、开发等与钻井技术关系密切行业的参考书。
第一章 钻井基础数据及有关计算第一节 常用材料物理化学性质一、常用材料密度二、石油的化学成分三、土壤安全抗压强度四、岩石的摩擦系数五、岩石的抗扭破力(破碎压力)六、岩石强度关系表七、矿物硬度八、工业用水硬度分类九、饮用水的水质标准十、布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度换算表十一、标准岩样的物理机械性质及可钻性十二、我国主要油田地质岩石可钻性及机械性质测定结果汇总表十三、风速及风压表十四、常用化工产品第二节 常用数值及公式一、时的分数、小数与毫米对照表二、时与毫米对照表三、常用法定计量单位及换算表四、常用面积计算公式表五、常用体积和表面积计算公式表六、浮力系数表第三节 直径与容积关系一、地面管汇及管柱体积、内、外容积二、井眼容积表三、井眼与钻杆环形容积四、井眼与钻铤环形容积五、井眼与套管环形容积六、起钻时井内钻井液液面降低米数七、钻头与套管间隙标准第四节 钻井常用计算公式一、井架基础的计算公式二、混凝土体积配合比用料计算三、井身质量计算公式四、喷射钻井水力参数计算公式五、优选参数钻井计算公式六、地层孔隙压力计算公式七、压井计算公式八、卡点深度、钻杆允许扭转圈数及泡油量的计算公式九、定向井计算公式第二章 钻井设备第一节 钻机技术规范一、石油钻机的基本形式和基本参数行业标准(SY/T 5609-1999)二、石油钻机的主要技术参数及井场布置简图三、胜利油田海上钻井平台主要技术规范……第三章 钻井管材第四章 常用井口工具第五章 钻头及喷嘴第六章 井下动力钻具第七章 随钻震击器、减震器第八章 钻井井控第九章 固井第十章 钻井取心第十一章 钻井液第十二章 定向井、水平井专用工具及测量仪器第十三章 钻井仪器仪表第十四章 钻井事故处理工具第十五章 套管开窗侧钻工具第十六章 钻井常用材料及其它。
钻井机在使用的过程中会因为各种原因出现故障,有的可能是天气原因,有的可能是操作人员使用不当,钻井机出现故障到底是什么原因呢?下面武汉钻井公司清源泉岩土工程跟大家介绍一下钻井机出现故障的原因和处理方法。
第一,钻进中钎头掉柱,钻杆出现有节奏的跳动,可能是掉合金柱,如果证实是就要用强力吹风法吹出,吹不动时即可取出。 如果孔内出现断层,不可取出合金柱,如果出现破碎带时也不可以取出合金柱,只能换上新钎头继续钻进。
第二,风马达在使用之前必须进行润滑,风马达与胶管连接时一定要注意链接牢固,链接之前先把胶管清理干净,然后连接之前把管路气伐打开几秒用压缩空气吹净。如果风马达不正常云状,需要及时暂停工作,及时进行检修,检修时注意不能大拆大卸在工作面。
第三,冲击器不响的原因是,岩粉堵住了排气孔,或者伐片被打碎,钎头打坏之后碎渣入缸体,碎渣卡住锤体。再或者钻进时孔内积水较多,气排不出去,导致冲击器启动慢。
这时需要把冲击器提升,让气排出去,然后慢慢钻进。
钻头主要分为:刮刀钻头;牙轮钻头;金刚石钻头;硬质合金钻头;特种钻头等。
衡量钻头的主要指标是:钻头进尺和机械钻速。 钻机八大件 钻机八大件是指:井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。
钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有:钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是:(1)起下钻头;(2)施加钻压;(3)传递动力;(4)输送钻井液;(5)进行特殊作业:挤水泥、处理井下事故等。
钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有:(1)密度;(2)粘度;(3)屈服值;(4)静切力;(5)失水量;(6)泥饼厚度;(7)含砂量;(8)酸碱度;(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液,其主作用是:1)携带、悬浮岩屑;2)冷却、润滑钻头和钻具;3)清洗、冲刷井底,利于钻井;4)利用钻井液液柱压力,防止井喷;5)保护井壁,防止井壁垮塌;6)为井下动力钻具传递动力。
常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备:(1)振动筛,作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒;(2)旋流分离器,作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒;(3)螺杆式离心分离机,作用是回收重晶石,分离粘土颗粒;(4)筛筒式离心分离机,作用是回收重晶石。 钻井中钻井液的循环程序 钻井 液罐 经泵→地面 管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。
钻开油气层过程中,钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害:(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道;(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙;(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道;(4)产生水锁效应,增加油气流动阻力。 预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前,采用地震法;(2)钻井中,采用机械钻速法,d、dc指数法,页岩密度法;(3)完井后,采用密度测井,声波时差测井,试油测试等方法。
钻井液静液压力和钻井中变化 静液压力,是由钻井液本身重量引起的压力。钻井中变化,岩屑的进入会增加液柱压力,油、气水侵会降低静液压力,井内钻井液液面下降会降低静液压力。
防止钻井液静液压力变化的方法有:有效地净化钻井液;起钻及时灌满钻井液。 喷射钻井 喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时,所产生的高速射流的水力作用,提高机械钻速的一种钻井方法。
影响机械钻速的因素 (1)钻压、转速和钻井液排量;(2)钻井液性质;(3)钻头水力功率的大小;(4)岩石可钻性与钻头类型。 钻井取心工具组成 (1)取心钻头:用于钻取岩心;(2)外岩心筒:承受钻压、传递扭矩;(3)内岩心筒:储存、保护岩心;(4)岩心爪:割断、承托、取出岩心;(5)还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等。
取岩心 取岩心是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来,这种成块的岩石叫做岩心,通过它可以测定岩石的各种性质,直观地研究地下构造和岩石沉积环境,了解其中的流体性质等。 平衡压力钻井 在钻井过程中,始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。
井喷 是地层中流体喷出地面或流入井内其他地层的现象。引起井喷的原因有:(1)地层压力掌握不准;(2)泥浆密度偏低;(3)井内泥浆液柱高度降低;(4)起钻抽吸;(5)其他措施不当等。
软关井 就是在发现溢流关井时,先打开节流阀,后关防喷器,再试关紧节流阀的一种关井方法。因为这样可以保证关井井口套压值不超过允许的井口套压值,保证井控安全,一旦井内压力过大,可节流放喷。
钻井过程中溢流显示 (1)钻井液储存罐液面升高;(2)钻井液出口流速加快;(3)钻速加快或放空;(4)钻井液循环压力下降;(5)井下油、气、水显示;(6)钻井液在出口性能发生变化。 溢流关井程序 (1)停泵;(2)上提方钻杆;(3)适当打开节流阀;(4)关防喷器;(5)试关紧节流阀;(6)发出信号,迅速报告队长、技术员;(7)准确记录立柱和套管压力及泥浆增量。
钻井中井下复杂情况 钻进中由钻井液的类型与性能选择不当、井身质量较差等原因,造成井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等,不能维持正常钻井和其他作业的正常进行的现象。 钻井事故 是指由于检查不周、违章操作、处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意,而造成的钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火等恶果。
井漏 井漏主要由下列现象发现,(1)泵入井内钻井液量>返出量,严重时有进无出;(2)钻井液罐液面下降,钻井液量减少;(3)泵压明显下降。漏失越严重,泵压下降越明显。
卡钻及造成原因 卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因,使钻具在井内长时间不能自由活动,这种现象叫卡钻。主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。
处理卡钻事故的方法 (1)泡油解卡;(2)使用震击器震击解卡;(3)倒扣套铣;(4)爆炸松扣;(5)爆炸钻具侧钻新眼等。 固井 固井就是向井内下。
完井(well completion) 钻井工程的最后环节。在石油开采中,油、气井完井包括钻开油层,完井方法的选择和固井、射孔作业等。对低渗透率的生产层或受到泥浆严重污染时,还需进行酸化处理、水力压裂等增产措施,才能算完井。
回转式钻机最早出现在瑞士,那还是19世纪后期,到现在高速金刚石钻机和深孔钻探机的出现,为钻井的科学提供了条件。
下面武汉钻井公司清源泉岩土工程有限公司跟大家说说钻井机的控制系统有哪些标准。首先,钻井机的控制系统控制多个设备,包括绞车运转设备和绞车运转系统,还有小型钻井机转盘。
转盘旋转是通过转盘拖动还有控制系统实现,通过对电动机的调速,然后经过钻杆和主动钻杆,来驱动钻头旋转,从而打破岩层钻井。其次,在钻井机钻进的时候还需要对转盘转速进行改变,改变的依据就是在钻井时泥浆冲洗效果怎样和泥浆护壁以及井的直径大小等等。
如果钻井出现卡钻的情况,控制系统就会为了保护钻井机降低转速,这样机械就不容易损坏。最后,绞车拖动钻井钻具提升或者下降是通过控制系统对电动机调速,然后驱动悬吊系统实现的,如果绞车速度超过正常值,控制系统为了钻井机的安全停车。
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