1、5. 固井 固井就是在井眼内下人套管柱，在套管柱与井壁环形空间注入水泥浆进行封固。 固井的目的是封隔疏松、易塌、易漏等地层；封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通道；安装井口，控制油气流，以利于钻进和生产。（1）套管层次根据固井的目的及套管的功用， 一口井内下入的套管，可以分为表层 套管、技术套管、油层套管。,导管,表层套管,技术套管,油层套管,表层套管 下入深度可以从几十米到几百米。 管外水泥通常返至地面。 技术套管 用于封堵复杂地层，保证顺利地进行钻进。 例如大段漏失层、高压水层、严重垮塌地层， 以及非目的层的油、气层或压力相差悬殊的 油气层等。技术套管的水泥返高，一般应返 至所封地层
2、100M以上，对高压气井为防止漏 气，常将水泥返至地面。 油层套管 用以将不同压力的油、气、水层与其它地层分隔开来，以形成油气通道，保证长期生产，满足开采和增产措施的要求。其下人深度决定于目的层的深度和完井方法。水泥浆一般返至封隔油、气层以上100米，对于高压气井则应返至地面，以利于加固套管，增加丝扣密封性，提高套管抗内压能力。,导管,表层套管,技术套管,油层套管,（2） 注水泥 注水泥就是将配制好的水泥浆，通过一定的设备和工艺注入套管，并按照设计要求使水泥浆在管外环形空间上返到上定的高度。施工前必须对水泥浆用量进行精确的计算，施工时，要使用地面设备和辅助装置，还要进行严密的组织施工等。套管下
3、入后, 下一步工作是将水泥泵入套管并使之充满套管外环形空间,这一工作叫作注水泥。,6.油气井完成（1）钻开油气层含有油气流体的孔隙性砂岩或裂缝性 碳酸盐岩的储集层称为油气层，一般均 有一定的压力，而且有较好的渗透性， 因此钻开油气层时，总会产生洗井液 对油气层的损害或是油气层中的油气 侵入洗井液。当井内洗井液柱压力大 于地层压力时，洗井液中的滤液或固 相颗粒就会进入油气层中，压力越大， 时间越长，对油气层的损害就会越大，就会降低油气层的产量。反之，如果洗井液液柱压力小于地层压力时，油气水就会侵入泥浆中。如果处理不当，就会造成井喷失控事故。因此，钻开油气层既要防止和减少对油气层的损害，又要防止井
4、喷失控事故的发生。,套管,水泥,油气层,要满足上面两项要求，必须做好以下工作 搞好地层孔隙压力的预测和监测工作。 利用地震法做好地层孔隙压力的预测， 同时利用钻井dc指数法做好地层孔隙 压力的监测，加上电测声速时差法，求 得正确的地层孔隙压力。利用工程和测 井法求得地层破裂压力。 求得地层孔隙压力和地层破裂压力 后，要使用合理的洗井液密度钻开油气 层，合理的泥浆密度要比地层压力附加 一些压力，油层附加1.5至3.5兆帕，气层附加3.05.0兆帕。 使用和油气层配伍的洗井液，完井液、射孔液、水泥浆、隔离液等，以减少对油气层的损害； 钻开油气层要尽量使用好的固控设备，降低固相含量，以减少对油气层的
5、堵塞。,套管,水泥,油气层,（2）完井方法不同类型的油气藏，采用的完井方法是不同的，完井方法应能满足有效地封隔油气水层，能减少油气流入井的阻力，能防止油气层井壁坍塌，保证油气井长期稳定高产，能满足注水、压裂、酸化等特殊作业要求。完井方法一般分为套管完井和裸眼完井两大类。 套管射孔完成法钻开油气层后，下油层套管至生 产层底部进行固井，然后下入专门射 孔器在油气层部位射孔，射孔弹射透 套管和水泥环进入地层。射孔后，油 气就会通过这些孔道流入井眼内，再 从井眼底部流至地面。 射孔完成法能够封油、气、水层，防止互 相窜扰，有利于分层试油、分层开采、分层 酸化、分层压裂、分层注水等，能防止井壁 坍塌。这
6、种完井法适应能力强，是我国采用 最多的一种完井方法。缺点是，在钻井过程中洗井液易损害油气层，加上射孔穿透能力小，使油气与井眼连通不好，影响油气井产量。,油层套管,水泥环,生产层,裸眼完成法这种完井法又分三种情况，即裸眼完井、衬管完井、砾石充填衬管完井。裸眼完井法：就是将套管下到油气层顶部，然后钻开油气层，油气层钻完后，不再下套管，使油气层部位裸露而完井。这种完井方法适合石灰岩裂缝性油气藏，或是比较坚硬、不易坍塌的油气层，而且没有水层时，才能使用这种方法。方法优点是钻开油气层时，使用的泥 浆密度可和油气层配伍，以减少对油 气层的损害，有利于保护油气层； 缺点是进行分层酸化，分层压裂比较困难。,套
7、管,水泥,裸眼,生产层,衬管完井法：钻开油气层前，先将套管下至油气层顶部，然后钻穿油气层，再下一种衬管（带割缝的套管，或带眼的管子）。衬管顶部用封隔器悬挂于油层套管上。 砾石衬管完井法：对较疏松的油气层，出砂较严重的井，为了更好支撑井壁，防止形成砂堵，可在衬管和井壁之间填充砾石，称砾石衬管完成法。衬管的眼，均为割缝孔眼，孔眼为外窄内宽，缝大小和出砂颗粒大小相匹配，砾石直径大小也要和油层出砂直径大小相匹配，油层中夹有气、水层时，这种完成法不宜采用。,套管,生产层,衬管,衬管完井,套管,水泥环,砾石,衬管,砾石衬管法,水泥环,4.4特殊钻井除去钻直井以外，有些特殊情况下的钻井，譬如在海洋钻井平台上
8、以及油气田在城市下 边，在建筑物下边，在良田下边等情况时就要钻定向斜井、丛式井、水平井等叫特殊钻井。 4.4.1定向井、丛式井、水平井1定向钻井靠使用定向井仪器，工具、钻具和技术，使井眼沿着预定的斜度和方位钻进，直到钻达目的层。（1）定向钻井的用途定向钻井一般有下列用途：海上钻井，在钻井平台或钻井船上采用定向钻井可以钻数十口甚至一百多口，这种井叫丛式井。它可大大地提高平台利用率。在地面条件受限制时，例如油田在城市建筑、文化古迹、良田、湖泊、沼泽下部，这种情况下就要钻定向井开采，见图。油层地质条件不适宜于直井开采，可以采用钻定向井、钻水平井、多底井等，见图。,地面条件限制,套管内侧钻,断层,多底
9、井、水平井,地质条件限制,处理井下事故,（2）定向井井身剖面的类型定向井井身剖面，一般由垂直井段，造斜井段，稳斜井段，降斜井段组成，通常根据不同的需要，采用不同的剖面类型，常用的井深剖面见所示。1-垂直井段，2-造斜井段，3-稳斜井段，4-降斜井段,油层,油层,油层,1,2丛式井丛式井也叫成组井，就是在一个井场上钻多口井，在海上就是在一个平台上或人工岛上钻多口井（如图5一21）。丛式井钻井有很多用途，譬如当油田气田位于建筑物、良田、高山、城市、古迹下边时，就可以采用钻丛式井开发油田。在海上用人工岛钻丛式井开发油田比用其他方法经济。如果在人工岛上钻多口丛式井，少修一个人工岛就可以省更多的投资。钻
10、丛式井不但可以省良田土地，还可以解决靠钻直井不能开发的油田，因为钻丛式井油井集中，因此便于油田管理，节省油田建设费用，还有利于实行油田自动化。 钻丛式井要求技术水平高，一个平台上井越多，技术难度也越大，因为井多了，井与井易相碰，要做到并不相碰，钻达目的层，就要有好的设计，高水平的井眼轨迹控制技术，先进的井下工具和测量仪器等。,3.水平井这种井在油层以上井眼是直的，当井眼进入油层后不是垂直钻进，而是水平钻进。这样钻穿的油层厚，使油层暴露的井段长，有利于出油，因此水平井通常可使油井产量增加。钻穿的油层厚度大于直井610倍，井斜大于80度的定向井叫水平井。,4.3.2海上钻井概述：1896年，美国人
11、以栈桥连陆方式在加利福尼亚距海岸200多米处打出了第一口海上油井，它标志着海上石油工业的诞生。20世纪40年代建造成功第一台专门设计用于海上石油开采的工作平台,深度只有7米。1979年全世界近海有7000余座固定式海洋石油钻探生产平台。20世纪50年代以后，研制成功各种移动式钻井平台，克服了固定式平台不能重复使用的缺点，并大大增加了工作深度。定义：海上钻井是所有水面上钻井活动的总称。特点：有风暴、海浪、潮汐、海流、海冰等。,一、海上钻井设备海上钻井设备根据结构特点分：固定式、移动式固定式：木制平台，桩基式平台，重力式平台；移动式：座底式、浮动式座底式：沉浮式平台自升式平台浮动式：浮式钻井船半潜
12、式平台。,（1）固定式平台木制平台海洋钻井初期在湖泊或靠近海岸处曾用过木制平台，用栈桥作为井场与岸上的通路。桩基式平台：是用钢管做成的衍架。特点：整体性好，施工快，但易受海水腐蚀；打桩固定可使平台稳固地坐于海底，不致因冰、水流、海浪等的影响而移位；固定后不能再拆走，成本高。重力式平台：通常使用钢筋 混凝士制造，它本身重量大，可稳 定地立于海底。 特点：不需打桩，节省钢材，防火、防腐蚀、维修费用低，使用寿命长。,井架,钢甲板,水泥柱,导管,水泥储仓,混凝土重力式平台,（2）沉浮式钻井装置,基本结构：平台下部有若干个浮筒或浮箱，可使平台浮于水面。打井时，拖航到井位后，在浮箱中充水，平台即沉座于海底
13、上，就可以打井了。打完井以后，将浮箱中的水排出来，整个平台就又漂浮到水面，可再拖到新井位上钻井。适用于水深较浅、浪小、海底较平的海区。通常在浮筒的周边加裙板 插入海底淤泥中，增加稳固性， 可防止水平移动及转动。,(3）自升式平台,托航时,大腿插入海底,平台升出海面,平台继续升出一定高度,基本结构：由一个船体形状的平台和34条大腿组成。台上安放钻井设备、器材。拖航时，整个平台在水面上浮着，大腿起到最高位置，拖到新井位后，放下大腿，插人海底，再将平台升出海面，平台再进行工作。钻完井，再将船体降到水面上，将大腿升起，再拖至新井位。自升式平台使用数量多， 主要是因为对海底土质、地形比 较适应，造价也较
14、低。固 定式的，所以平常钻进时不 受风浪影响，不摇摆，一般工 作水探为1090米。,（4）浮式钻井装置海洋钻井逐渐向深水发展后，其他类型钻井设备就不易适应深水钻井的要求，从而产生了浮式钻井装置。,锚链,钻井船,结构：钻井船和普通船相似，能自航。使用抛锚定位，深水时，使用动力定位，在船体四周装有多个推进器，风浪大时，靠这些推进器维持调节船体位置。钻井船可在不同水深工作，但是在风浪大时，由于船体在风浪大的水面上，加上船体较窄，工作时摇摆，抗风浪能力差。,半潜式钻井装置,基本结构：半潜式钻井平台的结构与沉浮式钻井平台相似。上部是平台，下部是浮筒式构架。钻井时，平台在水面以上，浮筒在水面以下，因此稳定
15、性比钻井船强。拖航时，浮筒可浮在水面上，以减少航行阻力。半潜式平台可用抛锚定位，也可用动力定位。半潜式平台一般重量大，加上一半体积在水中，因此稳定性好。适宜深水钻井，造价比较高。,2海洋钻井工艺技术固定式平台钻井时，井口和平台同陆地上一样，都是固定的，钻井方法和设备也和陆地一样，就是导管长一些，隔绝海水，泥浆通过隔水导管可返回地面。使用浮式钻井装置钻井时，受海浪影响，经常引起钻井装置上下运动和平面摇动，造成平台和井口位置产生错动。影响井口装置受力的是升降运动和平面移动，升降运动要求井口能伸缩，平面移动要求井口能弯曲，就是井口要有一定的柔性。,石油钻井与环境污染,钻井过程中的污染因子钻井废水、废
16、弃钻井液、钻屑、柴油机烟气、噪声等。废弃钻井液：产生于钻井过程和完井过程 被更换的不适于钻井过程和地质要求； 性能不合格而被排放的钻井液； 完井时清水替出的钻井液； 循环系统跑、冒、滴、漏 部分钻屑 钻井液池储存，尽量回收 性质 pH较高，造成附近土地盐碱化 加重剂、化学处理剂、石油类、特殊地层中的有害物,排放量估算在不考虑回收率的条件下、估算全井段更换或替出排入废钻井液池的废弃钻井液：,钻井液的危害： NaOH、CaCO3、Fe3+、SO42-、NaCl影响地下水地表水pH值； 聚合物丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸具有毒性； Cr3+对环境和人体具有毒性； 盐水钻井液、油基钻井液污染水体。,钻井废
17、水 来源 机械废水、冲洗废水、钻井液废水、其它废水,性质 pH值偏高：7.510； 悬浮物含量高：20002500mg/L以上； 含有一定数量的污染物：有毒聚合物、有机污染物和无机污染物。 产生量估算 根据统计得出。单位进尺产生废水量约0.4m3。,钻井噪声 来源 机械噪声：柴油机（100120dBA) 、发电机组（100110dBA) 、钻机、钻井泵（97dBA) 。 作业噪声：固井作业、下套管、起下钻、碰撞声； 事故噪声：井喷事故噪声。,有听觉 很安静 安 静 中 度 大 声 很 大声 烦人响声,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130,大
18、炮凿岩机 空气压缩机压路机 飞机 纺织机钢铁厂 印刷机 拖拉机火 车 公共汽车 洗衣机电视机空气调节机宿舍图书馆 轻声读书播音室蚊子飞过声,噪声级dBA 主观反映 保证正常谈话距离(m) 通讯质量,45 55 65 75 85,安静 稍吵 吵 很吵 太吵,10 3.5 1.2 0.3 0.1,很好 好 较困难 困难 不可能,常见环境噪声级,噪声对交谈、通讯的干扰,钻井烟气 主要污染物 烃类、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫 排放量 与运转台数有关； 与使用情况有关； 与柴油机工况有关；,埕北30丛式井组,埕北21-平1井设计斜深4833.08m，垂深2634m，水平位移3161.34m，采用悬链式
19、剖面。,7）三维绕障定向井设计。河50-6井井深2704 m，水平位移810.94 m，最大井斜 63.75度，属我国当时第一口三维绕障大井斜多目标井。,侧钻水平井技术,侧钻水平井技术是指使用专门井下工具，从老井套管内侧钻而成的水平井。它是在侧钻井技术、水平井技术和小井眼技术的基础上发展起来的代表九十年代钻井水平的新技术，不仅能使老井复活，而且可以大幅度提高单井产量和采收率。,临2-5井阶梯式水平井。,超短半径侧钻水平井 钻井技术研究,正在攻关的钻井技术,分支井钻井技术研究,复习思考题 1.钻井的基本过程和方法？钻具的构成及作用？ 2.泥浆的类型及在钻井过程中的作用？固井和射孔完井的基本过程？ 3.定向井、丛式井、水平井的概念。 .转盘钻井钻机的分类及组成。,
