石油工程概论-张红玲 第五章钻井方法及工艺(2006.8).ppt

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1、第五章油气钻井方法及工艺钻井方法钻井设备钻井工具基本钻井工艺过程第一节钻井方法（drilling）为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法。钻井方法人工掘井人力冲击钻井法顿钻钻井法旋转钻井法连续管钻井法目前普遍使用钻井方法分类1.顿钻钻井法（CableToolDrilling）钢丝绳提升钻头冲击井底，击碎岩石岩屑、泥土混合成泥水浆提出钻头捞出井内的泥水浆暴露新井底下放下捞砂筒向井内注水积累到一定量设计井深缺点：钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢。2.旋转钻井法（RotaryDrilling）分类转盘旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法转盘旋转钻井法

2、钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液转盘旋转钻柱加压设计井深转盘方补心方钻杆补心水龙头水龙带井底动力钻具旋转钻井法钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液动力钻具旋转钻柱加压设计井深①井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的。②钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压。与钻盘旋转钻井的区别3.连续管钻井法(柔杆钻井法)钻头、加压装置、动力机下放至井底循环洗井液延伸井眼钻头旋转，破碎岩石为动力机提供动力清洗井底连续管连续管钻井示意图第二节钻井设备钻机：石油钻井的地面配套设备，由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。可以满足完成钻进、接单根、起下钻、

3、循环洗井、下套管、固井、完井及特殊作业和处理井下事故等要求。1.钻机的分类（按钻井深度）大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN轻便钻机H>1000m，W>800kN，89～140mm钻杆，井径>160mm，深井H<3000m，W<300kN，42～89mm钻杆，井径<150mm，勘探井、水井钻机的分类（按动力设备）柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机工作机用直流电动机驱动。通常用

4、于海上钻井工作机用交流电动机驱动钻机的分类（按使用地区）陆地钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机自升式钻井平台半潜式钻井平台钻井船钻井固定平台各种类型的钻机陆上钻机海洋钻井平台2.钻机的组成及功能起升系统旋转系统循环系统驱动与传动系统气控系统井控系统钻机的组成1.起升系统(1)组成(2)功能②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；井架、天车、游动滑车、大绳、大钩及绞车游车天车钢丝绳2.旋转系统（RotarySystem）(1)组成(2)功能保证在洗井液高压循环的情况下给井下钻具提供足够的旋转

5、扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。转盘水龙头钻头钻柱3.循环系统（CirculationSystem）(1)组成泥浆泵、泥浆净化装置(固相控制设备)和泥浆槽、罐等(2)功能①从井底清除岩屑；②冷却钻头和润滑钻具。动力机、传动部分4.驱动与传动系统(1)组成(2)功能产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。柴油机或电动机联轴器、离合器、变速箱、皮带传动及链条传动等装置钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机5.气控系统控制面板(控制机构)、传输管线和阀门、执行机构以及压气机等。(1)组成：(2)功能：确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确

6、、迅速控制，使整机协调一致的工作。6.井控系统(1)组成：防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井管线以及液、气压控制机构组成。⑵防喷器主要功能：1)密封钻具2)强行起下钻3)悬挂钻具4)手动、液动锁紧闸板5)用作分流系统6)可以剪断钻具井架天车游动滑车大钩水龙头转盘绞车泥浆泵柴油机传动装置钻井现场“十大件”第三节钻井工具井下钻具井口工具一、井下钻具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。主要包括钻头和钻柱。1.钻头直接破碎岩石形成井眼的工具。影响钻井速度最直接的因素之一衡量钻头破岩效率高低的主要指标用钻头进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻进时间的钻头进尺，表示钻头

7、破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。钻头寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间(包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h；钻头进尺：在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m；机械钻速：钻头的分类按照钻切岩石面积及形状的不同：全面钻进钻头取芯钻头特种钻头按照结构特点和破岩机理的不同：刮刀钻头牙轮钻头金刚石钻头(1)刮刀钻头（Dragbit）属切削型钻头适用地层：松软地层工作原理：工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪切破碎岩石。破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主的方式刮刀钻头分类及特点最常用刀翼数刀冀底刃的形状两

8、翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮刀钻头阶梯式刮刀钻头平底式刮刀钻头分类优点：缺点：机械钻