1、胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心胡明君胡明君中国石化集团油气勘探开发继续教育胜利基地中国石化集团油气勘探开发继续教育胜利基地胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心目录目录 第一部分、油气田勘探第一部分、油气田勘探 第二部分、石油钻井第二部分、石油钻井 第三部分、油田开发第三部分、油田开发油气勘探开发简介油气勘探开发简介胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心引引 言言 石油与天然气是宝贵的能源和化工原料，在石油与天然气是宝贵的能源和化工原料，在国民经济中发挥着重要的作用，通常被人们誉为国民经济中发挥着重要的作用，通常被人们誉为工业的血液。工业的血液。 石油与天
2、然气埋藏于地下，通常经过勘探开石油与天然气埋藏于地下，通常经过勘探开发找到并开采到地面上来才可被利用，为此，作发找到并开采到地面上来才可被利用，为此，作为石油方面的工作者，有必要了解油气勘探开发为石油方面的工作者，有必要了解油气勘探开发的全过程，为我国的能源事业作出更大的贡献。的全过程，为我国的能源事业作出更大的贡献。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 一、油气水一、油气水 1、石油与天然气、石油与天然气 石油与天然气都是碳、氢元素为主要成分的烃类混合物。天石油与天然气都是碳、氢元素为主要成分的烃类混合物。天然气是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等组成的混合物，由的天然
3、气然气是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等组成的混合物，由的天然气还中含有硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等气体。石油是烷烃、还中含有硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等气体。石油是烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物，其密度一般低于水，其中烃分子含环烷烃和芳香烃的混合物，其密度一般低于水，其中烃分子含碳原子少的石油为轻质油，烃分子含碳原子多的为重质油。碳原子少的石油为轻质油，烃分子含碳原子多的为重质油。 汽油烃分子中的碳原子数为汽油烃分子中的碳原子数为610个，柴油烃分子中的碳原个，柴油烃分子中的碳原子数为子数为1320个，润滑油烃分子中的碳原子数为个，润滑油烃分子中的碳原子数为2140个，沥个，沥青烃分子中的碳原子数为青
4、烃分子中的碳原子数为40个以上。个以上。 胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 一、油气水一、油气水 2、地层水、地层水 在多数油藏中均含有水，在油气开采过程中常常随同油气一在多数油藏中均含有水，在油气开采过程中常常随同油气一起被踩到地面上来，这些水一般不是纯净水，而是有一定矿化起被踩到地面上来，这些水一般不是纯净水，而是有一定矿化度的水，若地面排放掉，必然也会对环境产生影响。度的水，若地面排放掉，必然也会对环境产生影响。 地层水中一般含有钠离子、钙离子、镁离子、铁离子、氯地层水中一般含有钠离子、钙离子、镁离子、铁离子、氯离子、硫酸根离子和碳酸根离子等离子，根据
5、其所含离子不同，离子、硫酸根离子和碳酸根离子等离子，根据其所含离子不同，可把地层水分为氯化钙型、氯化镁型、硫酸盐型和碳酸盐型等可把地层水分为氯化钙型、氯化镁型、硫酸盐型和碳酸盐型等不同类型的地层水。地层水的不同类型的地层水。地层水的pH值一般在值一般在48之间，矿化度差之间，矿化度差别较大，高矿化度地层水具有较强的腐蚀性和污染能力。别较大，高矿化度地层水具有较强的腐蚀性和污染能力。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 二、油气的成因二、油气的成因 1 1、有机说、有机说 石油和天然气是在地质历史中由分散在沉积岩中的动、植物有机质转化而来的。 2 2、无机说、无机
6、说 石油和天然气是地下深处高温、高压条件下由无机物转化而来的。 3 3、生成油气的原始物质、生成油气的原始物质 沉积岩中的有机质，主要指生活在地球上的生物遗体。 4 4、生成油气的基本条件、生成油气的基本条件 1）有利的古地理环境（生物大量繁殖及堆积环境） 2）地壳长期稳定下沉形成还原环境（缺氧环境） 3）有利于有机质向油气转化的物理化学条件（高压高温）胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 三、生油层三、生油层 具备生油条件，且能生成一定数量石油的地层。主要有粘土岩类生油层和碳酸盐岩生油层。 粘土岩类生油层，以泥岩、页岩为主，其次是粉砂质泥岩。这类岩石是母岩风化
7、过程中形成的高岭石、蒙脱石、水云母等粘土矿物在浅海、三角洲、湖泊等环境中沉积形成。如胜利油田多为湖相泥岩生油层。 碳酸盐岩生油层，以含有大量有机质的生物灰岩、泥灰岩、白云岩为主，这类岩石是母岩风化过程中被水溶解的一些成分，如钙粒子、镁离子、碳酸根离子、以及铝和铁的胶体物质，在浅海和深水湖环境中沉积形成。如中东的油田多为海相碳酸盐岩生油层。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 四、圈闭 生油层中生成的石油在地层中运移时，如果遇到遮挡物就会停下来。这些能够阻止油气继续运移，适合于油气聚集的场所就是圈闭。根据圈闭的成因，圈闭可分为三大类：构造圈闭、地层圈闭和岩性圈闭。
8、 任何一个圈闭都由储集层、盖层和遮挡物三个基本要素组成。盖层、遮挡层储集层胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 五、油气藏五、油气藏 油气藏是指聚集了油气，具有同一压力系统，同一油水界面的圈闭。在圈闭中仅聚集石油，称为油藏；仅聚集天然气，称为气藏；同时聚集天然气称为油气藏。 不同类型的圈闭决定了油气藏的差别，依据圈闭类型可把油气藏分为三大类。 1、构造油气藏胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 五、油气藏五、油气藏 2、地层油气藏 3、岩性油气藏胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 六、油气田 油气
9、藏不是孤立的存在的，必然与生油层、储油层、盖层三者之间相互联系，常常有油气生成和油气聚集条件相同或相似的数个油气藏共存。为有效地寻找油气藏，石油地质学必须综合研究生、储和盖组合，故引入了油气田的概念。 油气田是指受局部构造单元（或地层、岩性）控制的同一面积范围内的油气藏总和。 一个油气田由数个油气藏，也有的油气田只有一个油气藏。 一般情况，油气田是以其所在的地名进行命名。如胜坨油田，因为位于胜利村和坨庄一带的地下，所以命名为胜坨油田。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 七、油气田勘探过程七、油气田勘探过程 1、区域勘探阶段、区域勘探阶段 区域勘探以整个含油气盆
10、地为勘探对象，了解区域地质区域勘探以整个含油气盆地为勘探对象，了解区域地质概况，研究地层剖面，查明生油和储油条件，找出油气聚集概况，研究地层剖面，查明生油和储油条件，找出油气聚集有利地带，评价含油气远景，估算远景地质储量。主要勘探有利地带，评价含油气远景，估算远景地质储量。主要勘探方法为地面地质普查、物探和参数井法。方法为地面地质普查、物探和参数井法。 2、工业勘探阶段、工业勘探阶段工业勘探以寻找油气田为勘探对象，探明油气田的位置，油工业勘探以寻找油气田为勘探对象，探明油气田的位置，油气藏的类型、形态、边界范围，以及储层厚度、孔隙度、渗气藏的类型、形态、边界范围，以及储层厚度、孔隙度、渗透率等
11、参数，含油面积，计算地质储量。主要勘探方法为地透率等参数，含油面积，计算地质储量。主要勘探方法为地震和钻井。震和钻井。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田勘探油气田勘探 八、油气田勘探方法八、油气田勘探方法 1、地面地质法、地面地质法 在野外直接观察天然露头和人工露头，了解勘探区域的在野外直接观察天然露头和人工露头，了解勘探区域的地层、构造、油气显示、有利于油气生成和聚集的条件。地层、构造、油气显示、有利于油气生成和聚集的条件。 2、地球物理法、地球物理法 利用仪器测定地下岩石及其所含油、气、水的的电性、利用仪器测定地下岩石及其所含油、气、水的的电性、放射性、声速、密度和磁性
12、等，分析地层、构造和含油气情放射性、声速、密度和磁性等，分析地层、构造和含油气情况。包括地球物理勘探和地球物理测井两种方法。况。包括地球物理勘探和地球物理测井两种方法。 常见的物探有重力勘探（含油气的地层密度低，重力负常见的物探有重力勘探（含油气的地层密度低，重力负异常）、地磁勘探（含无磁油气地层磁弱，地磁负异常）、异常）、地磁勘探（含无磁油气地层磁弱，地磁负异常）、地震勘探（两种不同地层的界面会产生地震波反射）。常用地震勘探（两种不同地层的界面会产生地震波反射）。常用的测井有电位、密度、声波等测井方法。的测井有电位、密度、声波等测井方法。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心油气田
13、勘探油气田勘探 八、油气田勘探方法八、油气田勘探方法 3、钻井勘探法、钻井勘探法 在钻井过程中，通过地质录井查明地层及含油气情在钻井过程中，通过地质录井查明地层及含油气情况。地质录井包括岩芯、岩屑、钻井液、气测、钻时、况。地质录井包括岩芯、岩屑、钻井液、气测、钻时、测井等方法。测井等方法。 4、地球化学法、地球化学法 通过对岩石、土壤、气体、水中的成分进行分析，通过对岩石、土壤、气体、水中的成分进行分析，测定地下油气向地面扩散的烃、相关物质、及其所引起测定地下油气向地面扩散的烃、相关物质、及其所引起的周围物质的变化情况。主要包括气测法、细菌法、土的周围物质的变化情况。主要包括气测法、细菌法、土
14、壤盐法。壤盐法。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心石油钻井石油钻井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、一、 钻井发展简史（以旋转钻井为例）钻井发展简史（以旋转钻井为例） 1 1、概念阶段（、概念阶段（1901-19201901-1920） 开始把钻井和洗井两个过程开始把钻井和洗井两个过程联系在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。联系在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。 2 2、发展阶段（、发展阶段（1920-19481920-1948） 这个时期的钻井工艺、固井这个时期的钻井工艺、固井工艺、牙轮钻头、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大工艺
15、、牙轮钻头、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。功率钻井设备。 3 3、科学化钻井阶段（、科学化钻井阶段（1948-19681948-1968） 这个阶段开展了大量这个阶段开展了大量的科学研究，使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有：的科学研究，使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有： 高压喷射钻井、高压喷射钻井、 高效牙轮钻头高效牙轮钻头 （镶齿、滑动密封轴承钻（镶齿、滑动密封轴承钻头）、头）、 优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）、优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）、 优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）、优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）、
16、地层压力检地层压力检测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术、测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术、 平衡平衡压力钻井技术。压力钻井技术。 以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。石油钻井石油钻井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、一、 钻井发展简史（以旋转钻井为例）钻井发展简史（以旋转钻井为例） 4 4、自动化钻井阶段、自动化钻井阶段 （19681968至今）这个时期主要体至今）这个时期主要体现电子仪表、自动测量和计算机在钻井工程中的应用。现电子仪表、自动测量和计算机在钻井工程中的应用。例如：钻井参数的自动测量、综合录井仪、随钻测
17、量例如：钻井参数的自动测量、综合录井仪、随钻测量技术等。技术等。 至至2020世纪末，水平井、大位移井、侧钻井、小井世纪末，水平井、大位移井、侧钻井、小井眼井、欠平衡井、分支井、超深井等钻井技术日臻成眼井、欠平衡井、分支井、超深井等钻井技术日臻成熟，地质导向、自动化钻井技术已得到成功应用，钻熟，地质导向、自动化钻井技术已得到成功应用，钻井液技术也随着钻井工艺技术的发展得到了迅猛发展。井液技术也随着钻井工艺技术的发展得到了迅猛发展。 由于以上技术的应用，才得以实现最优化钻井、由于以上技术的应用，才得以实现最优化钻井、自动化钻井。自动化钻井。石油钻井石油钻井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才
18、培训中心二、直二、直 井井石油钻井石油钻井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心目录目录 第一第一 概述概述 第二第二 钻进技术钻进技术 第三第三 井控技术井控技术 第四第四 固井完井固井完井 第五第五 钻井新技术钻井新技术钻井工艺简介钻井工艺简介胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心第一第一 概述概述 一、钻井方法一、钻井方法 1 1、冲击钻井、冲击钻井 2 2、旋转钻井、旋转钻井 旋转钻井主要工序：旋转钻井主要工序： 1 1）钻进）钻进 以足够的压力使钻头切削刃吃入岩石，钻柱带动钻头旋转破碎井以足够的压力使钻头切削刃吃入岩石，钻柱带动钻头旋转破碎井底岩石，从而达到增加井
19、深的目的。底岩石，从而达到增加井深的目的。 钻速：单位时间里的进尺，米钻速：单位时间里的进尺，米/ /小时。小时。 钻时：单位进尺所需时间，分钻时：单位进尺所需时间，分/ /米。米。胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、钻井方法一、钻井方法 2 2、旋转钻井、旋转钻井 2 2）洗井）洗井 将钻井液泵入中空的钻柱内，经钻头水眼形成射流把钻屑冲离井底，将钻井液泵入中空的钻柱内，经钻头水眼形成射流把钻屑冲离井底，携带钻屑从钻柱与井眼之间的环空中返至地面。携带钻屑从钻柱与井眼之间的环空中返至地面。 3 3）接单根）接单根 向钻柱中接入一根钻杆的过程。向钻柱中接入一根钻杆的过程。 4 4
20、）起下钻）起下钻 将钻柱从井眼内起出和下入的过程。将钻柱从井眼内起出和下入的过程。第一第一 概述概述胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、钻井方法一、钻井方法 2 2、旋转钻井、旋转钻井 5 5）固井）固井 将套管下入井内，在套管与井眼的环形空间中注入适量的水泥，以将套管下入井内，在套管与井眼的环形空间中注入适量的水泥，以封固套管和地层的过程。封固套管和地层的过程。 6 6）完井）完井 钻开生产层，确定完井方法，安装井底和井口的过程。钻开生产层，确定完井方法，安装井底和井口的过程。 3 3、旋冲钻井、旋冲钻井 旋冲钻井是在常规钻井的基础上加装冲击钻具，在旋转破岩的同时旋冲钻井是
21、在常规钻井的基础上加装冲击钻具，在旋转破岩的同时对钻头施加一个高频冲击力，从而实现旋转与冲击联合破岩的钻井技。对钻头施加一个高频冲击力，从而实现旋转与冲击联合破岩的钻井技。第一第一 概述概述胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、钻井工具二、钻井工具 1 1、钻头、钻头 石油钻井中所用钻头有牙轮钻头、金刚石材料钻头和刮刀钻头三类。石油钻井中所用钻头有牙轮钻头、金刚石材料钻头和刮刀钻头三类。 牙轮钻头：铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头两种。牙轮钻头：铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头两种。 金刚石钻头：天然金刚石钻头、热稳定性聚晶金刚石钻头和聚晶金刚金刚石钻头：天然金刚石钻头、热稳定性聚晶金刚石
22、钻头和聚晶金刚石复合片钻头（石复合片钻头（PDCPDC）。）。 钻头进尺：一只钻头钻进井眼的总进尺。钻头进尺：一只钻头钻进井眼的总进尺。 各种钻头的破岩机理是不同的。各种钻头的破岩机理是不同的。 2 2、钻柱、钻柱 钻柱是钻头以上，水龙头以下部分钢管柱的总称。包括方钻杆、钻杆、钻柱是钻头以上，水龙头以下部分钢管柱的总称。包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头及稳定器等。钻铤、各种接头及稳定器等。第一第一 概述概述胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、钻井工具二、钻井工具 2 2、钻柱、钻柱 钻柱的作用：给钻头施加压力（钻压）和传递扭矩、建立钻井钻柱的作用：给钻头施加压力（钻压）和传递
23、扭矩、建立钻井液循环通道、起下钻头、确定井深、及处理井下事故等。液循环通道、起下钻头、确定井深、及处理井下事故等。 钻压来自部分钻铤的重力。钻压来自部分钻铤的重力。 三、钻井液三、钻井液 钻井液用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井正常进行钻井液用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井正常进行的流体。的流体。 钻井液的主要作用有：控制地层压力、从井底清除岩屑、悬浮钻井液的主要作用有：控制地层压力、从井底清除岩屑、悬浮岩屑、稳定井壁、输送水力功率、冷却和润滑钻头及钻柱、获取地岩屑、稳定井壁、输送水力功率、冷却和润滑钻头及钻柱、获取地层有关资料等。层有关资料等。第一第一 概述概述胜利油田高级人才
24、培训中心胜利油田高级人才培训中心 四、井身结构四、井身结构 井身结构包括套管层次、尺寸、下深，套管与井眼的尺寸配合，以及井身结构包括套管层次、尺寸、下深，套管与井眼的尺寸配合，以及各层套管外的水泥返高。各层套管外的水泥返高。 根据各层套管的功用，可分为表层套管、技术套管和油层套管。根据各层套管的功用，可分为表层套管、技术套管和油层套管。 1 1、表层套管、表层套管 第一次开钻，用大钻头钻至一定深度，下大尺寸套管，管外注满水泥，第一次开钻，用大钻头钻至一定深度，下大尺寸套管，管外注满水泥，这层套管为表层套管。其作用是封固疏松层、安装井口、承托以下各层套这层套管为表层套管。其作用是封固疏松层、安装
25、井口、承托以下各层套管的部分重量。管的部分重量。 2 2、技术套管、技术套管 第二次开钻，用小一点的钻头从表层套管内下入，钻遇复杂地层时，第二次开钻，用小一点的钻头从表层套管内下入，钻遇复杂地层时，为保证钻井继续进行下去，下一层套管，管外水泥以封住复杂地层为原则为保证钻井继续进行下去，下一层套管，管外水泥以封住复杂地层为原则，这层套管为技术套管。其作用是封固复杂地层。技术套管的层次是根据，这层套管为技术套管。其作用是封固复杂地层。技术套管的层次是根据需要而定，可一层、两层、多层，也可能没有。需要而定，可一层、两层、多层，也可能没有。 3 3、油层套管、油层套管 最后一次开钻，用小钻头从技术套管
26、内下入，钻至设计深度后，下入最后一次开钻，用小钻头从技术套管内下入，钻至设计深度后，下入一层套管，管外水泥以封住油气层为原则，这层套管为油层套管。其作用一层套管，管外水泥以封住油气层为原则，这层套管为油层套管。其作用是封固油气层。是封固油气层。第一第一 概述概述胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 1 1、钻压对钻速的影响、钻压对钻速的影响 在其它条件不变的条件下，钻速随钻压的增大而增大，且在一定的在其它条件不变的条件下，钻速随钻压的增大而增大，且在一定的钻压范围内，钻压与钻速呈线性关系，如图钻压范围内，钻压与钻速呈线性关系，如图1 1
27、所示。所示。第二第二 钻进技术钻进技术净化充分净化不充分钻速钻压0图图1 1 钻速与钻压的关系钻速与钻压的关系)W-(Wv0m胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 2 2、转速对钻速的影响、转速对钻速的影响在净化充分的条件下，钻速与转速成正比，否则，呈指数关系，但指在净化充分的条件下，钻速与转速成正比，否则，呈指数关系，但指数小于数小于1 1，如图，如图1 1所示。所示。图图2 2 钻速与转速的关系钻速与转速的关系第二第二 钻进技术钻进技术净化充分净化不充分硬地层软地层转速0钻速1)(a nvam胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才
28、培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 3 3、牙齿磨损对钻速的影响、牙齿磨损对钻速的影响 随着钻头切削刃的磨损，钻速不断降低，如图随着钻头切削刃的磨损，钻速不断降低，如图3 3所示。在各工所示。在各工作参数不变的情况下，存在如下的关系。作参数不变的情况下，存在如下的关系。 第二第二 钻进技术钻进技术hD11v1m图图3 3 牙齿磨损与转速的关系牙齿磨损与转速的关系牙齿磨损量与原齿高之比牙齿磨损量与原齿高之比钻钻速速0胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 4 4、钻井液性能对钻速的影响、钻井液性能对钻速的影响 1 1）粘
29、度的影响）粘度的影响 钻井液性能对钻速的影响比较复杂，钻井液粘度，不直接影响钻井液性能对钻速的影响比较复杂，钻井液粘度，不直接影响钻速，但是，钻井液粘度增大，循环压耗增大，进而井底压差增大，钻速，但是，钻井液粘度增大，循环压耗增大，进而井底压差增大，钻头水功率降低，钻速减小。钻头水功率降低，钻速减小。 2 2）固相的影响）固相的影响 钻井液中的固相含量和分散度都对钻速有影响，固相含量越高，钻井液中的固相含量和分散度都对钻速有影响，固相含量越高，钻速越低；固相越分散，钻速越低；且固相含量越低，分散度的影钻速越低；固相越分散，钻速越低；且固相含量越低，分散度的影响越明显。响越明显。第二第二 钻进技
30、术钻进技术0固相含量固相含量钻钻速速不分散体系不分散体系分散体系分散体系胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 4 4、钻井液性能对钻速的影响、钻井液性能对钻速的影响 3 3）密度的影响）密度的影响 钻井液密度对钻速的影响主要表现在井筒内液柱的压力与地层孔钻井液密度对钻速的影响主要表现在井筒内液柱的压力与地层孔隙压力之差对钻速的影响上，随着井底压差增大，钻速明显降低。隙压力之差对钻速的影响上，随着井底压差增大，钻速明显降低。第二第二 钻进技术钻进技术0井底压差井底压差钻钻速速图图5 5 井底压差与钻速的关系井底压差与钻速的关系p-mev胜
31、利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、影响钻速的主要因素一、影响钻速的主要因素 5 5、水功率对钻速的影响、水功率对钻速的影响 水功率对钻速的影响主要表现在水力净化能力上，其次是水力破岩水功率对钻速的影响主要表现在水力净化能力上，其次是水力破岩作用。一般情况下，钻速与水功率呈幂函数关系（指数小于或等于作用。一般情况下，钻速与水功率呈幂函数关系（指数小于或等于1 1）。）。第二第二 钻进技术钻进技术1)(b Nvbem单位水功率单位水功率净化完善区净化完善区净化不完善区净化不完善区钻钻速速0图图6 6 水功率与钻速的关系水功率与钻速的关系胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训
32、中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 1 1、概念、概念 在钻井过程中，及时地把岩屑携带出来是安全快速钻进的重在钻井过程中，及时地把岩屑携带出来是安全快速钻进的重要条件之一。把岩屑携带出来要经过两个过程：一是使岩屑离开要条件之一。把岩屑携带出来要经过两个过程：一是使岩屑离开井底，进入环空；二是依靠钻井液上返将岩屑带至地面。解决岩井底，进入环空；二是依靠钻井液上返将岩屑带至地面。解决岩屑离开井底这一问题的方法就是喷射钻井技术。屑离开井底这一问题的方法就是喷射钻井技术。 喷射钻井就是保持钻头喷嘴中喷射出具有很大水功率和很高喷射钻井就是保持钻头喷嘴中喷射出具有很大水功率和很高射流速度的钻井液射流，
33、使岩屑及时离开井底，始终保持井底干射流速度的钻井液射流，使岩屑及时离开井底，始终保持井底干净，以大幅度提高钻进速度的技术。净，以大幅度提高钻进速度的技术。 2 2、喷射钻井工作原理、喷射钻井工作原理 喷射钻井工作原理就是射流对井底净化的机理。射流对井底喷射钻井工作原理就是射流对井底净化的机理。射流对井底的净化有两方面的作用，即射流冲压作用和漫流横推作用（最大的净化有两方面的作用，即射流冲压作用和漫流横推作用（最大漫流速度超过最大射流速度的一半）。漫流速度超过最大射流速度的一半）。第二第二 钻进技术钻进技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 3 3
34、、喷射钻井水力参数设计、喷射钻井水力参数设计 1 1）射流水力参数）射流水力参数 喷射速度 钻头喷嘴出口处的射流速度。 保持喷射速度最大状态下钻进，为最大喷速工作方式。 射流冲击力 射流在起作用面积上的总作用力 保持射流冲击力最大状态下钻进，为最大射流冲击力工作方式。 射流水功率 单位时间内射流具有的做功能量 第二第二 钻进技术钻进技术010AQv 02100 AQFj20305.0AQPj胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 3 3、喷射钻井水力参数设计、喷射钻井水力参数设计 2 2）钻头水力参数）钻头水力参数 钻头压力降 钻井液流过钻头喷嘴后钻
35、井液压力降低值 钻头水功率 钻井液流过钻头时所消耗的水功率 保持钻头水功率最大状态下钻进，为最大钻头水功率工作方式。第二第二 钻进技术钻进技术202205. 0ACQP8 . 23202305. 0QKQPQKACQNLrd胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 4 4、提高喷射钻井水力参数的途径、提高喷射钻井水力参数的途径 1 1）提高泵压和泵功率）提高泵压和泵功率 提高泵压和泵功率，可以提高水利能量的总体水平。我国喷射钻井的发展经过了1315MPa、1718MPa、2022MPa三个阶段。 2 2）降低循环压耗系数）降低循环压耗系数 降低钻井液密
36、度，减小钻井液粘度，适当增大管路内径。 3 3）增大钻头压耗系数）增大钻头压耗系数 缩小喷嘴内径。 4 4）优化排量）优化排量 虽然排量的增大，钻头压降和循环压耗同时增大，但是，我们可以选定一个目标，优选排量，使钻头和循环系统的水力能量分配达到最合理的应用。第二第二 钻进技术钻进技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 5 5、最大水功率工作方式、最大水功率工作方式 1 1）获得最大水功率的条件）获得最大水功率的条件 当钻井泵在额定泵功率状态下时，由下式可以看出随着排量的减小，钻头的水功率增大，但是，要保持钻井泵在额定泵功率状态下工作，排量不能小于
37、额定排量，所以获得最大水功率的条件是最优排量等于额定排量。 当钻井泵在额定泵压状态下时，根据上式可以求得最大水功率的条件是：第二第二 钻进技术钻进技术8.23202305.0QKQPQKACQNLrdrrPP357. 08 . 2P 胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 5 5、最大水功率工作方式、最大水功率工作方式 2 2）钻头水功率随排量和井深变化的规律）钻头水功率随排量和井深变化的规律 当井深小于或等于第一临界井深时，最优排量等于额定排量。 当井深大于或等于第二临界井深时，最优排量等于最小排量。 当井深大于第一临界井深或小于第二临界井深时，最
38、优排量随井深的增大逐渐减小。第二第二 钻进技术钻进技术PbQrQ0QaL1L2胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、喷射钻井技术二、喷射钻井技术 6 6、水力参数设计、水力参数设计 1 1）确定最小排量）确定最小排量 最低环空返速的经验公式： 2 2）计算循环压耗系数）计算循环压耗系数 3 3）选择缸套直径）选择缸套直径 在钻井泵缸套的额定排量必须大于携带岩屑所需最小排量的前提下，尽量选用小尺寸的缸套。 4 4）计算临界井深）计算临界井深 5 5）优化排量）优化排量 6 6）优选喷嘴）优选喷嘴 7 7）计算各井段的水利参数）计算各井段的水利参数第二第二 钻进技术钻进技术dva2
39、4.18胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 三、优化钻井技术三、优化钻井技术 1 1、优选钻井液类型及钻井液密度、优选钻井液类型及钻井液密度 2 2、优选水力参数、优选水力参数 3 3、建立目标函数、建立目标函数 一般以单位进尺成本作为目标，其表达式为一般以单位进尺成本作为目标，其表达式为 4 4、找出目标函的约束条件和极值条件、找出目标函的约束条件和极值条件 5 5、优化钻压、转速和钻头磨损量、优化钻压、转速和钻头磨损量 通过最优化数学方法，求解在约束条件范围内使钻井成本最通过最优化数学方法，求解在约束条件范围内使钻井成本最低的钻压、转速和钻头磨损量组合。低的钻压、转速和钻头磨
40、损量组合。H)TT(TCCC421tb第二第二 钻进技术钻进技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 四、防斜打优技术四、防斜打优技术 1 1、井斜的原因、井斜的原因 1 1）井斜的地层因素）井斜的地层因素 井斜的地质因素包括：地层倾角、同层各向异性、不同层岩性软硬交错等。 2 2）钻具因素）钻具因素 钻具尺寸大小决定了其承压后的弯曲程度，钻具与井眼间隙的大小决定了钻具的倾斜程度，钻具越弯曲、倾斜程度越大，导致井斜的程度越严重。 3 3）井眼扩大）井眼扩大 4 4）钻井参数）钻井参数 钻压的大小直接影响钻具的弯曲程度，水力参数和钻井液性能要影响井眼尺寸等等。第二第二 钻进技术钻进技
41、术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 四、防斜打优技术四、防斜打优技术 2 2、井斜的控制方法、井斜的控制方法 1 1）钟摆法控制井斜）钟摆法控制井斜 钟摆钻具钟摆钻具 塔式钻具塔式钻具 2 2）刚性满眼法控制井斜）刚性满眼法控制井斜 满眼钻具满眼钻具 方钻铤方钻铤 3 3）离心法控制井斜）离心法控制井斜 偏重钻铤偏重钻铤 方钻铤方钻铤第二第二 钻进技术钻进技术L1L1L2L3胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、地下各种压力一、地下各种压力 1 1、静液压力、静液压力 静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力。 2 2、上覆
42、岩层压力、上覆岩层压力 地层某处以上岩石和孔隙内流体的总重力所引起的压力。地层某处以上岩石和孔隙内流体的总重力所引起的压力。 3 3、地层压力、地层压力 岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力。岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力。 实际地层压力高于或低于正常地层压力都为异常压力，超过实际地层压力高于或低于正常地层压力都为异常压力，超过正常地层压力为异常高压，低于正常地层压力为异常低压。正常地层压力为异常高压，低于正常地层压力为异常低压。第三第三 井控技术井控技术gHh001.0P )1001.0P0sgH）（胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 二、地层压力预测
43、二、地层压力预测 1 1、地球物理资料预测、地球物理资料预测 根据声波在不同介质中的传播速度不同，预测地层压力。根据声波在不同介质中的传播速度不同，预测地层压力。 2 2、机械钻速法预测、机械钻速法预测 根据地层的压实程度不同，其强度和硬度不同，则钻速不同，根据地层的压实程度不同，其强度和硬度不同，则钻速不同，来预测地层压力。来预测地层压力。 3 3、dcdc指数法预测指数法预测 在钻速方程的基础上建立起来的地层压力预测方法。在钻速方程的基础上建立起来的地层压力预测方法。 4 4、泥页岩密度法预测、泥页岩密度法预测 根据泥页岩的压实程度不同，其含液体的量不同，则密度不根据泥页岩的压实程度不同，
44、其含液体的量不同，则密度不同，来预测地层压力同，来预测地层压力 第三第三 井控技术井控技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 三、地层破裂压力三、地层破裂压力 1 1、概念、概念 当压力达到一定值时，井眼中某深当压力达到一定值时，井眼中某深度的地层被压裂形成裂缝，该压力值为度的地层被压裂形成裂缝，该压力值为地层破裂压力。地层破裂压力。 2 2、地层破裂压力的确定、地层破裂压力的确定 不少学者提出了多种估算方法，如不少学者提出了多种估算方法，如休伯特和威利斯法、马修斯和凯利法、休伯特和威利斯法、马修斯和凯利法、伊顿法等，但是各方法都有局限性。只伊顿法等，但是各方法都有局限性。只有液
45、压实验法也称漏失实验法比较准确，有液压实验法也称漏失实验法比较准确，具体做法是关闭环空，以较小排量向井具体做法是关闭环空，以较小排量向井内泵入钻井液，记录下各时间的泵入量内泵入钻井液，记录下各时间的泵入量和相应的立管压力，做出实验曲线，确和相应的立管压力，做出实验曲线，确定漏失压力、破裂压力和传播压力。定漏失压力、破裂压力和传播压力。第三第三 井控技术井控技术泵入量，升泵入量，升0立管压力，兆帕立管压力，兆帕PLPPROPR胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 四、地层流体侵入与检测四、地层流体侵入与检测 1 1、地层流体侵入原因、地层流体侵入原因 1）钻井液密度低（设计） 2）环
46、空钻井液柱低 3）停止循环 4）起钻抽汲 2 2、地层流体侵入原因、地层流体侵入原因 1）钻速加快 2）钻井液池液面升高 3）钻井液返出流量增大 4）返出钻井液温度升高 5）返出钻井液密度降低第三第三 井控技术井控技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 四、地层流体侵入与检测四、地层流体侵入与检测 2 2、地层流体侵入原因、地层流体侵入原因 6）返出钻井液电导率变化 7）返出钻井液粘度率变化（一般变大） 8）循环压力下降 9）地面油气显示 3 3、地层流体侵入的检测方法、地层流体侵入的检测方法 1）钻井液池液面检测 2）钻井液返出流量检测 3）声波气侵早期检测 4）钻时检测 5）
47、钻井液性能检测第三第三 井控技术井控技术胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 五、压井五、压井 1 1、确定地层压力、确定地层压力 2 2、确定压井钻井液密度、确定压井钻井液密度 3 3、确定压井泵速、确定压井泵速 4 4、确定立管压力、确定立管压力 初始循环立管压力：初始循环立管压力： 终止循环立管压力：终止循环立管压力：第三第三 井控技术井控技术amadmddgH001.0PPPHdmm10001QQ）（2131cidTicimmcf1胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 一、井身结构设计一、井身结构设计 1 1、设计原则、设计原则 1 1）有效地保护油气层）有效地
48、保护油气层 2 2）能有效地避免井下事故的发生，为顺利钻进创造条件）能有效地避免井下事故的发生，为顺利钻进创造条件 3 3）能避免压差卡套管）能避免压差卡套管 4 4）防止裸露地层压裂）防止裸露地层压裂 2 2、井身设计的内容、井身设计的内容 一口井要下几层套管，下到多深，套管与相应井眼的直径要一口井要下几层套管，下到多深，套管与相应井眼的直径要多大（一般为多大（一般为19mm19mm），套管外水泥返多高等。），套管外水泥返多高等。 二、套管柱设计方法二、套管柱设计方法 1 1、等安全系数法或等拉力余量法、等安全系数法或等拉力余量法 2 2、双轴应力法、双轴应力法第四第四 固井完井固井完井胜利
49、油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心 三、注水泥三、注水泥 1 1、套管柱的下部结构、套管柱的下部结构 套管柱下部结构包括引鞋、套管鞋、旋流短节、套管回压凡套管柱下部结构包括引鞋、套管鞋、旋流短节、套管回压凡尔、承托环、扶正器。尔、承托环、扶正器。 2 2、注水泥流程、注水泥流程 1 1）下完套管后，循环钻井液洗井）下完套管后，循环钻井液洗井 2 2）放下胶塞，注入水泥浆）放下胶塞，注入水泥浆 3 3）注完水泥浆后，放上胶塞，替入钻井液）注完水泥浆后，放上胶塞，替入钻井液 4 4）顶替至上、下胶塞相碰时，注水泥结束）顶替至上、下胶塞相碰时，注水泥结束 3 3、注水泥质量要求、注水泥质量
50、要求 水泥返高符合设计要求，水泥浆应充满水泥返高以内的环空，水泥返高符合设计要求，水泥浆应充满水泥返高以内的环空，水泥环与套管和井壁岩石胶结良好水泥环与套管和井壁岩石胶结良好，水泥石能抵抗油、气、水的水泥石能抵抗油、气、水的长期侵蚀。长期侵蚀。第四第四 固井完井固井完井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心四、完井方法四、完井方法第四第四 固井完井固井完井胜利油田高级人才培训中心胜利油田高级人才培训中心裸眼完井裸眼完井优点：油层裸露，油流阻力优点：油层裸露，油流阻力小，产能高。小，产能高。缺点：井壁坍塌；生产层相缺点：井壁坍塌；生产层相互干扰；互干扰； 无法酸化或压裂。无法酸化或压裂
