要完成上述这一系列石油钻井工作流程,需要钻机设备系统中的八大子系统协调运作。它们分别是:起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统。
石油和天然气的勘探和开发中钻成井眼所采取的技术方法。主要包括井身设计、钻头和泥浆的选用、钻具组合、钻井参数配合、井斜控制、泥浆处理、取岩心以及事故预防和处理等。石油钻井工艺的特点是:井眼深、压力大、温度高、影响因素多等。以往主要靠经验钻井,50年代开始研究影响钻井速度和成本的诸因素及其相互关系。钻井新技术、新理论不断出现。井眼方向必须控制在允许范围内。根据油气勘探,开发的地质地理条件和工程需要,分直井和定向井两类,后者又可分为一般定向井、水平井、丛式井等。
1、直井
井眼沿铅直方向钻进并在规定的井斜角和方位角范围内钻达目的层位,对井眼曲率和井底相对于井口的水平位移也有一定的要求。生产井井底水平位移过大,会打乱油田开发的布井方案;探井井底水平位移过大,有可能钻不到预期的目的层。井的全角变化率过大会增加钻井和采油作业的困难,易导致井下事故。影响井斜角和方位角的因素有:地质条件,钻具组合,钻井技术措施,操作技术以及设备安装质量等。为防止井斜角和井眼曲率过大,必须选用合理的下部钻具
钻井工艺流程
钻井工艺流程
组合。常用的有刚性满眼钻具组合和钟摆钻具组合两种。前者可采用较大的钻压钻进,有利于提高钻速,井眼曲率较小,但不能纠斜,后者需控制一定的钻压,响钻速,但可用来纠斜。
钻井前,首先要在地面确定钻井的位置(即钻井井位),然后在井位处打好安装钻机的基础并安装井架和钻机。钻井作业时,依靠钻机的动力带动钻杆和钻头旋转,钻头逐次向下破碎遇到的岩层,并形成一个井筒(也称井眼)。钻井井眼尺寸的大小是由钻头大小来决定的。
层孔隙压力预测和平衡压力钻井
用地震、测井和钻进时的资料(机械钻速、页岩密度、泥浆比重、温度等)进行综合分析,预测地层孔隙压力和判断可能出现的异常压力地层,及时采取措施以防止突然发生井喷、井漏和井塌等井下复杂情况。根据已知的地层孔隙压力和地层破裂压力,确定合理的泥浆比重和套管程序。在井内泥浆液柱压力和地层孔隙压力近似平衡的条件下进行钻井,称平衡压力钻井。可显著提高钻速,也有利于发现油、气藏。 井控技术 当钻达异常高压地层而发生泥浆气侵或井涌时,用计算方法和恰当的技术措施,调整泥浆比重和流动特性,配合使用液动高压防喷设备进行控制和排除井内溢流,以防止井喷。
3、取岩心技术
按设计要求从井下钻取所需层位的岩石样品(岩心),为勘探和开发油、气藏取得**性资料。常用的取心工具主要由取心钻头、岩心筒、岩心抓和接头等部件组成,取心钻进时,钻头连续呈环形切削井底的岩石,使钻成的柱状岩心不断进入岩心筒。为适应特殊需要,还有密闭取心、保持压力取心和用于较疏松和破碎地层的取心工具(橡皮套取心工具)等。