第二章油氣井工程基本知識
本章主要內容
1.鑽井方法概述
2.油氣井鑽井基本工藝流程
3.油氣井工程常用術語
第一節鑽井基本方法概述
從地面鑽一孔道直達油氣層即鑽井（圖2.2.1）。鑽井的實質就是要設法解決破碎岩石和取出岩屑、保護井壁、繼續加深鑽進方面的問題。鑽井的方法主要有兩種
鑽井方法頓鑽鑽井旋轉鑽井地面驅動旋轉鑽井井下動力鑽具井下驅動旋轉鑽井
地面與井下動力復合驅動旋轉鑽井
1.頓鑽鑽井法頓鑽鑽井法又稱衝擊鑽井法。相應的鑽井裝置稱頓鑽鑽機或鋼繩衝擊鑽機。其裝置組成及工作原理如圖
2.2.2所示。
頓鑽鑽井的基本原理：
週期地將鑽頭提到一定的高度向下衝擊井底，破碎岩石。在不斷衝擊的同時，向井內注水，將岩屑、泥土混成泥漿，等井底泥漿碎塊積到一定數量時，便停止衝擊，下入撈砂筒撈出岩屑，然後再開始衝擊作業。如此交替進行，加深井眼，直至鑽到預定深度為止。
頓鑽鑽井的特點：
頓鑽法鑽井，破碎岩石、取出岩屑的作業都是不連續的，鑽頭功率小、效率低、速度慢，遠不能適應現代石油鑽井中優質快速打深井的要求。2.旋轉鑽井法
旋轉鑽井法即利用驅動裝置驅動鑽頭旋轉，並給鑽頭施加鑽壓破碎巖
石，利用鑽井液取出巖粉，使井眼連續不斷的加深的鑽井方式。
根據驅動方式的不同主要分為以下三種型別：
①地面驅動轉盤旋轉鑽井和頂部驅動鑽井法；
②井下動力鑽具旋轉鑽井法；
③地面驅動與井下動力鑽具復合旋轉鑽井法。
①地面驅動**盤或頂部驅動）旋轉鑽井法轉盤旋鑽井法的裝置組成和工作原理如圖
2.2.3所示。
鑽進過程：井架、天車、遊車、大鉤及絞車組成起公升系統，以懸持、提公升下放鑽柱。接在水龍頭下的方鑽桿卡在轉盤中，下部承接鑽桿柱、鑽鋌、鑽頭。
鑽桿柱是中空的，可通人清水或鑽井液。工作時，動力機驅動轉盤，通過方鑽桿帶動井中鑽桿柱，從而帶動鑽頭旋轉。控制絞車剎把，可調節由鑽柱重量施加到鑽頭上的壓力即俗稱鑽壓的大小，使方鑽桿鑽頭以適當壓力壓在岩石面上
攜巖過程：
旋轉鑽井攜巖通過鑽井液的迴圈實現。鑽井液的迴圈路線如下：鑽井
液罐經幫浦→地面管匯→立管→水龍帶、水龍頭→鑽柱內→鑽頭→鑽柱外環形空間→井口、泥漿(鑽井液)槽→鑽井液淨化裝置→鑽井液罐。
鑽井液迴圈連續帶出被破碎的岩屑並保護井壁。
地面驅動旋轉鑽井的特點：
鑽桿代替了頓鑽中的鋼絲繩，鑽頭加壓旋轉代替了衝擊，鑽井液連續迴圈攜帶巖粉。因此轉盤旋轉鑽井法破碎岩石和取出岩屑都是連續的，克服了衝擊鑽井的缺點，提高了鑽井效率。
80年代研究開發了頂驅鑽井系統，首先成功地應用於海洋鑽機，目前已迅速應用到陸地深井、超深井鑽機上，呈現良好的發展前景。頂驅鑽井系統的裝置組成、工作原理將在以後介紹。
②井下動力鑽具旋進鑽井法從頓鑽到轉盤鑽井，是鑽井方法上的一次革命。但隨著鑽井深度的增加，鑽桿柱在井中旋轉不僅要消耗過多的功率，且容易引起鑽桿折斷事故，這就促使人們朝鑽桿不轉或不用鑽桿的方向去尋求驅動鑽頭的方法。將動力裝置放到井下去，從而誕生了井下動力鑽具（如圖2.
2.5,2.2.
6）旋轉鑽井法。井下動力鑽具的工作原理：鑽井幫浦將高壓鑽井液從鑽柱內腔幫浦入動力鑽具驅動動力鑽具轉子帶動鑽頭旋轉，實現破岩鑽進。
③地面與井下復合驅動旋轉鑽井發
利用地面驅動裝置**盤或頂驅）和井下動力鑽具同時驅動鑽頭工作的鑽井方式稱為復合驅動旋轉鑽井法（簡稱復合鑽井）。
復合鑽進時可用直或帶結構彎角的單彎井下動力鑽具。
「直井下動力鑽具+ 地面驅動裝置」工作時，鑽頭轉速為兩種驅動轉速的疊加，增加了鑽頭轉速，達到提高鑽井速度的目的。
「單彎井下動力鑽具+ 地面驅動裝置」即所謂的導向鑽具結合,定向時滑動鑽進（地面驅動停止）,達到造斜、降斜及調整井眼方位的目的;導向鑽進（地面驅動開啟）時可實現增斜、穩斜的效果
復合鑽井的特點：
①由於復合鑽井鑽頭轉速增加，可大幅度提高機械鑽速。
②採用導向井下動力鑽具進行復合鑽進時,可以連續控制井眼軌跡,一趟鑽可以完成造斜、增斜、穩斜、降斜、扭方位等多種鑽進方式,大大減少了起下鑽時間。
③井眼軌跡平滑。導向鑽進和滑動鑽進相結合的間隔變換,易於控制狗腿度,保證井下安全。
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