鉆井工程第一章油氣鉆井方法及工藝第二章鉆進(jìn)工藝技術(shù)第三章固井、完井與試油第六章油氣鉆井方法及工藝?yán)靡欢ǖ墓ぞ吆图夹g(shù)在地層中鉆出一個(gè)較大孔眼的過(guò)程。第一節(jié)鉆井方法為了在地下巖層中鉆出所要求的孔眼而采用的鉆孔方法。人工掘井人力沖擊鉆井法頓鉆鉆井法旋轉(zhuǎn)鉆井法連續(xù)管鉆井法目前普遍使用鉆井鉆井方法鉆井方法分類(lèi)一、頓鉆鉆井法1.工藝過(guò)程鋼絲繩提升鉆頭沖擊井底，擊碎巖石巖屑、泥土混合成泥水漿提出鉆頭撈出井內(nèi)的泥水漿暴露新井底下放下?lián)粕巴蚕蚓畠?nèi)注水積累到一定量設(shè)計(jì)井深圖6－1頓鉆鉆井示意圖2.特點(diǎn)起、下鉆費(fèi)時(shí)少，設(shè)備簡(jiǎn)單(1)破碎巖石，取出巖屑的作業(yè)都是不連續(xù)的；優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：(2)鉆頭功率小，破巖效率低，鉆井速度慢；(3)不能進(jìn)行井內(nèi)壓力控制；(4)只適用于鉆直井。二、旋轉(zhuǎn)鉆井法轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法井底動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井法1.轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法(1)工藝過(guò)程鉆頭吃入地層破碎巖石清洗井底循環(huán)洗井液轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆柱加壓設(shè)計(jì)井深圖6－2轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法(2)特點(diǎn)目前這種方法在世界各國(guó)被廣泛使用。①鉆桿完成起下鉆具、傳遞扭矩、為鉆頭施加鉆壓、提供洗井液的入井渠道等任務(wù)；②鉆頭在一定的鉆壓作用下旋轉(zhuǎn)破巖，提高了破巖效率；③在破巖的同時(shí)，井底巖屑被清除出來(lái)；④提高了鉆井速度和效益。鉆頭吃入地層破碎巖石清洗井底循環(huán)洗井液動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆柱加壓設(shè)計(jì)井深2.井底動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井法(1)工藝過(guò)程(2)分類(lèi)渦輪鉆具螺桿鉆具電動(dòng)鉆具①轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭的動(dòng)力由地面移到井下，直接接在鉆頭之上；②鉆柱的功能只是給鉆頭施加一定的鉆壓、形成洗井液通路和承受井下動(dòng)力鉆具外殼的反扭矩；③井底動(dòng)力鉆具的動(dòng)力是由電源或地面泥漿泵提供的、通過(guò)鉆柱內(nèi)孔傳遞到井下的具有一定動(dòng)能和壓力的洗井液流體或交流電。(3)特點(diǎn)三、連續(xù)管鉆井法(柔桿鉆井法)1.工藝過(guò)程鉆頭、加壓裝置、動(dòng)力機(jī)下放至井底循環(huán)洗井液延伸井眼鉆頭旋轉(zhuǎn)，破碎巖石為動(dòng)力機(jī)提供動(dòng)力清洗井底連續(xù)管圖6－3連續(xù)管鉆井示意圖2.特點(diǎn)(5)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，目前正在發(fā)展、完善中。(1)連續(xù)管鉆井實(shí)現(xiàn)了起、下鉆的連續(xù)機(jī)械化，節(jié)省了時(shí)間和勞動(dòng)量；(2)在起下鉆時(shí)仍能保持洗井液的正常循環(huán)；(3)由洗井液直接提供破巖鉆進(jìn)的能量，大大提高了能量的有效利用率；(4)為全自動(dòng)化控制提供了很好的條件；第二節(jié)鉆井類(lèi)型井的類(lèi)型：由于鉆井的目的、要求不同而產(chǎn)生的1.探井通過(guò)鉆井而達(dá)到探明地質(zhì)情況，獲取地下地層油氣資源分布及相應(yīng)性質(zhì)等方面資料的井地質(zhì)淺井地質(zhì)探井預(yù)探井詳探井資料井為配合地面地質(zhì)和地球物理工作，以了解區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，地層剖面和局部構(gòu)造為目的的淺井以了解地層的時(shí)代、巖性、厚度、生儲(chǔ)蓋層組合，并為地球物理解釋提供各種參數(shù)為目的而鉆的井在地震詳查和地質(zhì)綜合研究所確定的有利構(gòu)造上以發(fā)現(xiàn)油氣藏為目的所鉆的探井在已發(fā)現(xiàn)油氣的構(gòu)造上，以探明含油氣的面積和儲(chǔ)量，了解油氣層結(jié)構(gòu)變化和產(chǎn)能為目的所鉆的井為編制油氣田開(kāi)發(fā)方案，或在開(kāi)發(fā)過(guò)程中為某些專(zhuān)題研究取得第一手資料數(shù)據(jù)而鉆的井2.開(kāi)發(fā)井以開(kāi)發(fā)為目的，為了給已探明的地下油氣提供通道，或?yàn)榱瞬捎酶鞣N措施使油氣被開(kāi)采出來(lái)所鉆的井油氣井注入井觀察井為開(kāi)發(fā)油氣田，用大中型鉆機(jī)所鉆的采油、采氣井，也叫生產(chǎn)井。為合理開(kāi)發(fā)油氣田，提高采收率及開(kāi)發(fā)速度，用以對(duì)油氣田進(jìn)行注氣、注水以補(bǔ)充和合理利用地層能量所鉆的井。在已開(kāi)發(fā)的油氣田內(nèi)，為了研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中地下情況的變化所鉆的井。第三節(jié)鉆井設(shè)備鉆機(jī)：石油鉆井的地面配套設(shè)備，由多種機(jī)器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合工作機(jī)組，可以滿足完成鉆進(jìn)、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井、完井及特殊作業(yè)和處理井下事故等要求。圖6－4大慶I－130型鉆機(jī)一、鉆機(jī)的分類(lèi)1.鉆井深度大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN輕便鉆機(jī)H>5000m，W>800kN，89～140mm鉆桿，井徑>160mm，深井H<3000m，W<300kN，42～89mm鉆桿，井徑<150mm，勘探井、水井2.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或液力傳動(dòng)的鉆機(jī)工作機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通常用于海上鉆井工作機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)3.使用地區(qū)陸地鉆機(jī)海洋鉆機(jī)陸地（包括沙漠、沼澤等）使用的鉆機(jī)自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、鉆井船和鉆井固定平臺(tái)上的各種類(lèi)型的鉆機(jī)二、鉆機(jī)的組成及功能1、起升系統(tǒng)(1)組成(2)功能②起下鉆、接單根和鉆進(jìn)時(shí)的鉆壓控制。①下放、懸吊或起升鉆柱、套管柱和其它井下設(shè)備進(jìn)、出井眼；井架、天車(chē)、游動(dòng)滑車(chē)、大繩、大鉤及絞車(chē)水龍頭、轉(zhuǎn)盤(pán)2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(1)組成(2)功能保證在洗井液高壓循環(huán)的情況下給井下鉆具提供足夠的旋轉(zhuǎn)扭矩和動(dòng)力，以滿足破巖鉆進(jìn)和井下其它要求保證在洗井液循環(huán)時(shí)鉆柱能夠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整個(gè)鉆柱及鉆頭旋轉(zhuǎn)的設(shè)備泥漿泵、泥漿凈化裝置(固相控制設(shè)備)和泥漿槽、罐等3、循環(huán)系統(tǒng)(1)組成(2)功能①?gòu)木浊宄龓r屑；②冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。圖6－5洗井液循環(huán)系統(tǒng)示意圖動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成(2)功能產(chǎn)生動(dòng)力，并把動(dòng)力傳遞給泥漿泵、絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)。柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、離合器、變速箱、皮帶傳動(dòng)及鏈條傳動(dòng)等裝置5、氣控系統(tǒng)控制面板(控制機(jī)構(gòu))、傳輸管線和閥門(mén)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及壓氣機(jī)等。(1)組成：(2)功能：確保對(duì)整個(gè)鉆機(jī)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)及其部件的準(zhǔn)確、迅速控制，使整機(jī)協(xié)調(diào)一致的工作。6、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、鉆井四通、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、氣壓控制機(jī)構(gòu)組成。(2)功能：控制井內(nèi)的壓力，防止地層流體無(wú)控制地流入井中。鉆井現(xiàn)場(chǎng)井架十大件天車(chē)游動(dòng)滑車(chē)大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車(chē)泥漿泵柴油機(jī)傳動(dòng)裝置第四節(jié)鉆井工具井下鉆具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總稱(chēng)。主要包括鉆頭和鉆柱。1、鉆頭直接破碎巖石形成井眼的工具。影響鉆井速度最直接的因素之一用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆進(jìn)時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆頭破碎巖石的能力和效率，單位為m／h。衡量鉆頭破巖效率高低的主要指標(biāo)有鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速。鉆頭壽命：在整個(gè)使用過(guò)程中，鉆頭在井下的純鉆進(jìn)時(shí)間(包括劃眼——在已鉆出的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)送鉆、修整井壁的過(guò)程)，單位為h；鉆頭進(jìn)尺：在鉆頭壽命內(nèi)，其鉆進(jìn)的井段長(zhǎng)度，單位為m；機(jī)械鉆速：按照鉆切巖石面積及形狀的不同：鉆頭的分類(lèi)全面鉆進(jìn)鉆頭取芯鉆頭特種鉆頭按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和破巖機(jī)理的不同：刮刀鉆頭牙輪鉆頭金剛石鉆頭(1)刮刀鉆頭圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟地層工作原理：工作時(shí)其刀翼在鉆壓作用下吃入巖石，并在扭矩作用下剪切破碎巖石。破巖方式：以刮削、擠壓和剪切為主的方式刀翼數(shù)刀翼底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刀鉆頭階梯式刮刀鉆頭平底式刮刀鉆頭最常用分類(lèi)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：機(jī)械鉆速較高扭矩較大，控制不當(dāng)易造成井斜刮刀鉆頭的壽命取決于刀翼的壽命(2)牙輪鉆頭圖6－7牙輪鉆頭破巖形式：具有沖擊、壓碎和剪切等多種形式。適用地層：從軟到堅(jiān)硬的各種地層。組成：鉆頭體、水眼、巴掌、軸承和牙輪等。工作原理：牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn)生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的剪切作用削掉牙齒間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得以延伸。牙齒與井底接觸面積小、比壓高、工作扭矩小等特點(diǎn)多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類(lèi)單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用(3)金剛石鉆頭圖6－9金剛石鉆頭圖6－10PDC鉆頭磨銑型鉆頭金剛石作切削刃的鉆頭破巖形式：破磨和銑削。適用地層：堅(jiān)硬地層。鉆頭體、切削齒、水眼、水槽等。組成：分類(lèi)：金剛石的來(lái)源天然金剛石鉆頭人造金剛石鉆頭鉆頭的結(jié)構(gòu)形狀金剛石鉆頭金剛石刮刀鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PDC鉆頭)金剛石鑲裝特點(diǎn)表鑲金剛石鉆頭孕鑲金剛石鉆頭如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。2．鉆柱(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起來(lái)組成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。(2)功能①傳遞扭矩通過(guò)鉆柱將地面動(dòng)力機(jī)的能量傳給鉆頭，使鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎井底巖石，加深井眼。②施加鉆壓依靠鉆柱中鉆鋌部分在洗井液中的自重對(duì)鉆頭施加鉆壓，使鉆頭工作刃不斷吃入地層，破碎巖石。③輸送洗井液通過(guò)鉆柱的中心孔腔將洗井液輸送到鉆頭，由水眼噴射出，沖擊到井底，攜帶巖屑后由環(huán)空返回地面。④延伸井眼在鉆進(jìn)中通過(guò)不斷地增加鉆柱長(zhǎng)度(接單根)以達(dá)到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井內(nèi)的鉆柱長(zhǎng)度測(cè)量。⑤起下鉆頭鉆頭在井下工作是靠鉆柱連接并傳遞扭矩和壓力的。起出已磨損的鉆頭和下入新鉆頭都必須由鉆柱完成。另外，針對(duì)不同的目的，還可以起下其它井下工具。⑥特殊作業(yè)(3)組成①方鉆桿位于鉆柱的最上端，其上部與水龍頭相接，下部與鉆桿連接。傳遞扭矩和承受鉆柱的全部重量。作用：斷面為中空的正方形或六邊形，壁厚比一般鉆桿大三倍左右，而且由強(qiáng)度較大的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。一般長(zhǎng)度為13～16米，比一般鉆桿長(zhǎng)2米以上。性能：具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度形狀：圖6－11國(guó)產(chǎn)方鉆桿壁厚而粗大，一般是38～53mm，單位長(zhǎng)度重量大，相當(dāng)于同尺寸鉆桿的4～6倍。以滿足給鉆頭施加鉆壓、增強(qiáng)剛度的要求，在加壓時(shí)可以減小彎曲，防止井斜和鉆具折斷。②鉆桿與鉆桿接頭位于方鉆桿與鉆鋌之間，是組成鉆柱的基本部分，無(wú)縫圓鋼管制成的。作用：傳遞扭矩與輸送洗井液形狀：壁厚比方鉆桿和鉆鋌薄，壁厚一般為9～11mm，內(nèi)徑大，兩端分別接上帶粗扣的鉆桿接頭各一只(合稱(chēng)一副)，稱(chēng)為鉆桿單根。一般將三根鉆桿連接在一起做為一個(gè)單元，稱(chēng)之為立根(或立柱)。③鉆鋌作用：給鉆頭施加壓力并保持自身處于不彎曲狀態(tài)以防止井斜。形狀：二、井口工具指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。主要有吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦、安全卡瓦、提升短節(jié)等。(1)吊鉗指用手動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)來(lái)上、卸鉆桿、鉆鋌絲扣和套管絲扣的專(zhuān)用工具。(2)吊卡和吊環(huán)吊卡用來(lái)卡住鉆桿接頭，提升鉆柱或懸吊鉆柱。吊環(huán)是懸掛在大鉤上，用以懸掛吊卡的專(zhuān)用工具。第五節(jié)基本鉆井工藝過(guò)程三個(gè)階段：即鉆前淮備、鉆進(jìn)以及固井與完井1．鉆前準(zhǔn)備修公路、平井場(chǎng)及打水泥基礎(chǔ)、鉆井設(shè)備的搬運(yùn)和安排、井口準(zhǔn)備（打?qū)Ч芎豌@鼠洞）、備足鉆井所需要的各種工具、器材等。2．鉆進(jìn)鉆進(jìn)是進(jìn)行鉆井生產(chǎn)取得進(jìn)尺的唯一過(guò)程。其基本工藝過(guò)程有：①第一次開(kāi)鉆(一開(kāi))②第二次開(kāi)鉆(二開(kāi))③第三次開(kāi)鉆(三開(kāi))從地面鉆出一個(gè)大井眼，然后下表層套管。用較小一些的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，若遇到復(fù)雜地層，用洗井液難以控制時(shí)，便要下技術(shù)套管(中間套管)。再用小一些的鉆頭往下鉆進(jìn)，直到設(shè)計(jì)井深，下油層套管，進(jìn)行固井、完井作業(yè)。每改變一次鉆頭尺寸，開(kāi)始鉆一新的井段的工藝叫開(kāi)鉆3、固井與完井固井即是在已鉆成的井眼內(nèi)下入套管，而后在套管與井眼間的環(huán)形空間內(nèi)注入水泥漿，將套管和地層固結(jié)成一體的工藝過(guò)程。只有通過(guò)下套管、固井，才能防止井眼的坍塌，形成永久的油氣通道，并防止地下各層流體的互竄，達(dá)到開(kāi)采油氣的目的。完井包括用特定的方法連通油、氣層和井筒，替噴或抽汲等方法誘導(dǎo)油、氣流進(jìn)入井筒，然后進(jìn)行油氣生產(chǎn)。圖6－15固井后井眼狀況示意圖（完）第二章鉆進(jìn)工藝技術(shù)鉆進(jìn)的任務(wù)是破碎巖石，鉆進(jìn)的速度快慢、質(zhì)量和成本的高低，受到地層的物理機(jī)械性能的制約，同時(shí)也受到鉆進(jìn)設(shè)備、工具的性能及鉆進(jìn)工藝技術(shù)措施的影響。鉆進(jìn)是通過(guò)選擇和使用合適的工具，根據(jù)所鉆地層的特點(diǎn)，選擇合理的工藝技術(shù)，使鉆頭在地層中沿預(yù)定的軌道前進(jìn)的過(guò)程，是一口井建井過(guò)程的最主要的環(huán)節(jié)。第一節(jié)影響鉆進(jìn)的主要因素影響鉆進(jìn)的因素按其本身可否改變可分為兩大類(lèi)：指已經(jīng)客觀存在、無(wú)法改變的因素，如所要鉆進(jìn)地層的巖石物理機(jī)械性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下壓力分布及地層中的流體性質(zhì)等。不可變因素可變因素指可以人為的選擇和改變的因素，如鉆頭和鉆具、鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)、洗井液性能及洗井技術(shù)等。利用其有利方面，并調(diào)節(jié)可變因素適應(yīng)之鉆進(jìn)基本要素是直接作用于鉆頭上的壓力，是使鉆頭破碎巖石的最基本參數(shù)，也是最活躍的因素。一、鉆壓鉆進(jìn)速度鉆頭的磨損速度和工作壽命確定鉆壓的大小圖7－1鉆壓與鉆速的關(guān)系曲線鉆壓(W)與鉆速(Vm)(直線ab段)的關(guān)系：W。稱(chēng)為門(mén)限鉆壓。它是ab線在鉆壓鈾上的截距，相當(dāng)于牙齒開(kāi)始?jí)喝霂r石時(shí)的鉆壓，其數(shù)值主要與巖石性質(zhì)有關(guān)。鉆壓對(duì)鉆頭牙齒磨損速度的影響關(guān)系式為：鉆壓與軸承磨損速度的關(guān)系式為：鉆頭牙齒的磨損量對(duì)鉆速的影響關(guān)系式：h為牙齒的磨損量；Dl和D2為鉆壓影響系數(shù)，與鉆頭的尺寸有關(guān)；B為軸承的磨損量；y是鉆壓指數(shù)，對(duì)于普通的水基洗井液y=1.5；C2為牙齒磨損系數(shù)，與牙齒結(jié)構(gòu)及地層巖性有關(guān)。二、轉(zhuǎn)速圖7－2轉(zhuǎn)速與鉆速的關(guān)系曲線1－軟地層，井底清潔；2－軟地層，井底不凈；3－硬地層，凈化不充分。如果每旋轉(zhuǎn)一周都有相同的破碎深度，那么鉆速將會(huì)隨轉(zhuǎn)速的增加而直線地增大。但實(shí)際上并非如此。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：λ為轉(zhuǎn)速指數(shù)，一般小于1，其值與巖性有關(guān)。n為轉(zhuǎn)速；在鉆壓一定時(shí)，如果增加轉(zhuǎn)速，牙齒和軸承的磨損速度也將加快，它反過(guò)來(lái)又會(huì)影響到機(jī)械鉆速和鉆頭壽命等。三、水力因素在鉆進(jìn)過(guò)程中，從鉆頭上的噴嘴中噴射出的洗井液(射流)，對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程發(fā)揮著三種作用：清潔、凈化井底，避免重復(fù)切削；保持和擴(kuò)大預(yù)破碎帶裂縫；直接水力破巖。最主要的作用保持井底清潔要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：首先是使破碎的巖屑離開(kāi)巖石母體；然后是巖屑在井底被移動(dòng)；最后由上返的洗井液將其從環(huán)空舉升到地面。對(duì)鉆速的影響最大常用鉆頭水功率表示：壓持效應(yīng)：由于井內(nèi)洗井液柱所形成的靜液壓力大于地層壓力，使得巖屑被壓持在井底不易脫離的現(xiàn)象?？朔撼中?yīng)依靠射流的沖擊壓力和漫流的橫向推力。射流噴速和流量(洗井液的水力能量)Nb——鉆頭水功率，kW；Pb——鉆頭噴嘴壓降，MPa；Q——排量，L／S。鉆頭水功率大，就會(huì)使井底的清潔程度高，從而減小重復(fù)破碎所消耗的機(jī)械能，并能在一定程度上增加水力破碎和使破碎帶裂縫擴(kuò)大的效果，使機(jī)械鉆速提高。圖7－3鉆速與水力參數(shù)的關(guān)系曲線四、洗井液性能洗井液密度、粘度、固相含量及其分散性等性能指標(biāo)對(duì)鉆速都有明顯的影響。(1)洗井液密度對(duì)鉆速的影響洗井液密度↗，壓持效應(yīng)↗，鉆頭的破碎效率↘，鉆速↘。(2)洗井液粘度對(duì)鉆速的影響洗井液粘度↘，循環(huán)系統(tǒng)的壓耗↘，鉆頭噴嘴的壓降↘，射流對(duì)井底的沖擊作用↗，改善清巖效果，鉆進(jìn)速度↗。(3)洗井液固相含量及其分散性對(duì)鉆速的影響固相含量增加會(huì)降低鉆進(jìn)速度和鉆頭、泥漿泵壽命；小于lμm的膠體顆粒越多，對(duì)鉆速的影響越大。為了提高鉆速，應(yīng)盡可能采用低固相不分散體系洗井液。第二節(jié)鉆進(jìn)參數(shù)選擇鉆進(jìn)是鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)、洗井液性能等共同作用的過(guò)程。要達(dá)到高效率、低成本鉆井的目的，必須合理確定出鉆進(jìn)施工中的各參數(shù)值及其相互的配合關(guān)系，采用先進(jìn)技術(shù)，提高鉆進(jìn)效益。

一、平衡壓力鉆井技術(shù)基本內(nèi)容：在井內(nèi)洗井液壓力與地層壓力相平衡的條件下進(jìn)行鉆進(jìn)，以便有效地保護(hù)油、氣層不受洗井液的侵污，保證油氣井的生產(chǎn)能力，同時(shí)保證較高的鉆進(jìn)速度，縮短建井周期，降低鉆井成本?？茖W(xué)依據(jù)：根據(jù)地層的壓力來(lái)確定所用洗井液的密度。二、高壓噴射鉆井技術(shù)基本原理：使用新型噴射式鉆頭，改善井底流場(chǎng)，提高水力清巖效率，并使水力作用與機(jī)械破碎相結(jié)合，提高鉆進(jìn)速度與進(jìn)尺。三種不同的噴射鉆井工作方式：(1)最大水功率理論及其工作方式(2)最大沖擊力理論及其工作方式(3)最大噴射速度理論用得最多有時(shí)使用三、優(yōu)選參數(shù)鉆井技術(shù)1．鉆速模式楊格(YoungF．S)修正公式K───巖石可鉆性系數(shù)，與巖石硬度、鉆頭類(lèi)型及洗井液性能有關(guān)，可由實(shí)驗(yàn)確定；Cp───壓差影響系數(shù)，當(dāng)壓力平衡時(shí)，Cp＝1；Ch───水力參數(shù)影響系數(shù)，井底達(dá)到充分凈化時(shí)，Ch＝1．使用最廣泛2．鉆頭牙齒磨損速度模式Af───地層研磨性系數(shù)，其含義是當(dāng)鉆壓、轉(zhuǎn)速和牙齒的磨損狀況一定時(shí)，牙輪鉆頭牙齒的磨損速度與地層的研磨性成正比，具體數(shù)值可由實(shí)驗(yàn)確定；Q1和Q2───由鉆頭類(lèi)型決定的轉(zhuǎn)速影響系數(shù)；D1和D2───由其直徑?jīng)Q定的鉆壓影響系數(shù)；C1───牙齒磨損減慢系數(shù)，均可從相應(yīng)表中查得。3．鉆頭軸承磨損速度模式b為軸承工作系數(shù)，它取決于軸承結(jié)構(gòu)、鉆頭類(lèi)型、尺寸以及洗井液性能等因素，由實(shí)際鉆井資料中求出。B為鉆頭的軸承磨損量，單位時(shí)間內(nèi)的磨損量即為磨損速度，新鉆頭B＝0，軸承損壞則B＝1。4．鉆進(jìn)成本模式Ct───每米鉆進(jìn)成本，元／米；Cb───鉆頭成本，元／只；Cr───鉆機(jī)作業(yè)費(fèi)，元／時(shí)；Tt、Ts、Td───分別為起下鉆時(shí)間，接單根時(shí)間和純鉆進(jìn)時(shí)間，時(shí)；H───鉆頭總進(jìn)尺，米。第三節(jié)井斜及控制一、井斜的基本概念井斜：井眼軸線和鉛垂線之間的偏離。井斜角α：井眼軸線的切線與鉛垂線之間的夾角。圖7－4井身軸線的垂直投影和水平投影圖方位角θ：井眼軸線在水平面上投影的切線與正北方向的夾角(順時(shí)針?lè)较?。井底水平位移S：指井眼軌道上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。井斜變化率：指單位井眼長(zhǎng)度井斜角變化值。指單位井眼長(zhǎng)度方位角變化值。指單位井眼長(zhǎng)度內(nèi)井眼全角的變化值，通常也叫狗腿度。方位變化率：井眼曲率：二、井斜的危害井深會(huì)被歪曲，地質(zhì)資料不真實(shí)，甚至?xí)┑粲?、氣層；由于?shí)際鉆開(kāi)點(diǎn)和設(shè)計(jì)點(diǎn)偏離較遠(yuǎn)，可能會(huì)打亂油、氣田的開(kāi)發(fā)方案，降低原油采收率。起下鉆困難，鉆柱工作條件惡化，還會(huì)造成粘附卡鉆、鍵槽卡鉆等復(fù)雜情況。固井時(shí)，下套管遇阻，套管不能居中，固井質(zhì)量難以保證。會(huì)對(duì)以后的采油、修井等作業(yè)帶來(lái)困難。三、井斜的標(biāo)準(zhǔn)表7－1勝利油田生產(chǎn)井的井斜標(biāo)準(zhǔn)勝利油田探井的井斜標(biāo)準(zhǔn)：2000m井深最大井斜角不得超過(guò)5°；2500m井深最大井斜角不超過(guò)6°；3200m井深最大井斜角不超過(guò)8°。我國(guó)已規(guī)定了井斜變化率要小于3°／100米的標(biāo)準(zhǔn)。四、井斜的原因1．地質(zhì)條件對(duì)井斜的影響

沉積巖大都是非均質(zhì)的，具有典型的各向異性。

平行于層理方向的巖石強(qiáng)度大，破碎比較困難。

由于巖性的變化、軟硬交錯(cuò)而引起井斜。2．下部鉆柱彎曲對(duì)井斜的影響3．鉆井設(shè)備安裝不合適，鉆具本體彎曲，絲扣歪曲等也會(huì)引起井斜五、井斜的控制井斜出現(xiàn)后采取相應(yīng)的糾斜鉆具和措施進(jìn)行糾斜。通過(guò)使用防斜鉆具和措施防止井斜的出現(xiàn)；1．防斜鉆具及原理防斜原理：使鉆頭上面的一段鉆鋌具有盡可能大的剛度和大的直徑，與井眼保持較小的間隙，以便在鉆進(jìn)過(guò)程中受鉆壓作用時(shí)不易彎曲，并保持鉆柱始終居于井眼中心，使鉆頭軸線與井眼軸線基本一致，迫使鉆頭沿著原來(lái)的井眼方向鉆進(jìn)。防斜鉆具：一般是采用剛性強(qiáng)的大尺寸鉆具，常用的有扶正器組合剛性滿眼鉆具、塔式防斜鉆具、方鉆鋌防斜鉆具等。2．糾斜鉆具及原理(1)鐘擺鉆具糾斜利用斜井內(nèi)切點(diǎn)以下鉆鋌重量所產(chǎn)生的橫向力將鉆頭推向井眼下側(cè)，以達(dá)到減小井斜的目的。鐘擺力(2)偏重鉆鋌糾斜偏重鉆鋌即是沿普通鉆鋌的一根母線鉆一排均勻分布的孔，從而使鉆鋌一邊重，一邊輕。鉆具在旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)朝向重邊的離心力，且轉(zhuǎn)速越高，離心力越大。這樣就對(duì)斜井眼的下側(cè)井壁產(chǎn)生一個(gè)較大的沖擊力，而使井斜減小。(3)渦輪鉆具糾斜渦輪鉆具與造斜工具相結(jié)合，向原井斜的反方向造斜，以達(dá)糾斜之目的。第四節(jié)洗井與洗井液一、洗井清洗井底、運(yùn)移巖屑出井的工藝過(guò)程。洗井的循環(huán)流程：洗井循環(huán)流程洗井的主要任務(wù)：保證井眼清潔循環(huán)過(guò)程中能夠?qū)r屑沖離井底，從環(huán)空中攜帶巖屑上返到地面。循環(huán)中斷時(shí)將巖屑懸浮在洗井液中不讓其下沉。二、洗井液功能及類(lèi)型洗井液：在鉆井過(guò)程中，能夠完成洗井循環(huán)而達(dá)到清洗井眼目的的流體。包括泥漿、清水、空氣和天然氣。最常用固相顆粒懸浮在水或油中所形成的一種分散體系1．洗井液功能(1)清洗井底攜帶巖屑(2)懸浮巖屑(3)阻止地層中油、氣、水流入井內(nèi)(4)保護(hù)井壁，防止井壁坍塌(5)冷卻、潤(rùn)滑鉆頭和鉆柱(6)向井底傳遞水功率(7)了解地層(8)減輕鉆柱或套管拄的懸重三、洗井液性能及維護(hù)1、密度2、粘度3、切力4、失水量和泥餅厚度5、含砂量6、pH值(酸堿度)2．洗井液類(lèi)型水基體系、油基體系和空氣一天然氣體系用的最多用的最少第五節(jié)特殊鉆井工藝技術(shù)一、取心鉆井1．取心工具圖7－6取芯工具組成示意圖1－取芯鉆頭；2－巖心爪；3－內(nèi)巖心筒；4－外巖心筒；5－扶正器；6－回壓凡爾；7－懸掛軸承；8－懸掛裝置

取出巖心取芯過(guò)程三個(gè)環(huán)節(jié)：

鉆出巖心

保護(hù)巖心取芯工具：取心鉆頭、巖心筒及懸掛裝置、巖心爪等2．取心工藝(1)取心工具的選擇主要依據(jù)地層巖性和井下條件，合理選擇鉆頭、巖心爪的類(lèi)型及工具長(zhǎng)度。(2)取芯鉆進(jìn)參數(shù)配合鉆壓、轉(zhuǎn)速和排量等參數(shù)均要比全面鉆進(jìn)鉆頭用的要小些。但要適當(dāng)，否則，太小則鉆速慢、進(jìn)尺低，取心時(shí)間長(zhǎng)、效益低，且對(duì)保護(hù)巖心亦不利。(3)取心工藝做好準(zhǔn)備工作開(kāi)泵循環(huán)緩慢下放到井底取心鉆進(jìn)割心操作起鉆到地面取出巖心測(cè)量、記錄距井底10m到達(dá)預(yù)定進(jìn)尺慢轉(zhuǎn)一段時(shí)間二、定向鉆井定義：使井身沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的方向和軌跡鉆達(dá)目的層的鉆井工藝方法。1．定向井井身剖面(1)井身剖面設(shè)計(jì)原則必須保證實(shí)現(xiàn)定向鉆井的目的；盡可能利用地層自然造斜規(guī)律；有利于安全、快速鉆進(jìn)；有利于以后的采油和修井作業(yè)。(2)井身剖面類(lèi)型圖7－7定向井剖面的基本類(lèi)型類(lèi)型I造斜深度較淺，在達(dá)到所要求的井斜角后，保持這個(gè)角度鉆達(dá)目的層。適用于不需要下中間套管和具有單一油層的中深井中，或水平位移較大的深井中。類(lèi)型Ⅱ在接近下表層套管的井深開(kāi)始造斜，造斜完后下表層套管，然后穩(wěn)斜鉆進(jìn)到預(yù)定的水平位移后，降斜鉆進(jìn)，最后使井眼垂直進(jìn)入目的層。適用于多油氣層，有鹽水層等復(fù)雜情況的，需要下中間套管的深井。類(lèi)型Ⅲ具有較長(zhǎng)的垂直井段，便于在上部實(shí)行快速鉆進(jìn)。適用于地層傾角較大，要求閉合距不太大的多油氣層深井。所有的井身剖面都是垂直段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段的組合2．定向井造斜方法及原理(1)轉(zhuǎn)盤(pán)鉆造斜①槽式斜向器圖7－8槽式斜向器1－銷(xiāo)釘孔；2－導(dǎo)斜面；3－輪廓線；4－楔形尖②水力噴射造斜鉆頭圖7－9噴射造斜鉆頭a－噴射造斜(轉(zhuǎn)盤(pán)不轉(zhuǎn)，定向噴射)；b－鉆進(jìn)(轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn))③扶正器造斜鉆具在靠近鉆頭之上的適當(dāng)位置安裝一個(gè)或兩個(gè)(三個(gè))扶正器組成增斜、穩(wěn)斜和減斜鉆具。扶正器造斜鉆具不能改變方位(2)井下動(dòng)力鉆具造斜常用的井下動(dòng)力鉆具主要是渦輪鉆具和螺桿鉆具。常用的造斜工具有彎鉆桿和彎鉆鋌。3．定向井的方位控制通常用來(lái)糾正井眼方位的方法是調(diào)整造斜工具在井底的作用方位。及時(shí)測(cè)量，及時(shí)糾正

三、水平鉆井指在地下某一深度的地層中沿水平方向鉆出一段水平井眼的工藝過(guò)程。水平鉆井：1.常規(guī)水平井分類(lèi)：長(zhǎng)半徑水平井中半徑水平井短半徑水平井水平井開(kāi)發(fā)多層系油氣藏側(cè)鉆水平井可有效的解決生產(chǎn)井的水錐問(wèn)題用水平井連通有高低差的兩孤立油藏井號(hào)：草南SWSD-平1水平段長(zhǎng)：642.72米垂深/位移比：1：1.014

油管蒸氣注入管MD1,500m812.52m823.78m單井蒸汽驅(qū)重力泄油水平井（勝利油田）蒸汽驅(qū)重力泄油水平井雙井連通式水平井2．水平井鉆井系統(tǒng)能夠完成水平井鉆井工藝過(guò)程的配套設(shè)備和工具。水平鉆井系統(tǒng)：(1)超短曲率半徑水平鉆井系統(tǒng)靠作用在射流噴嘴內(nèi)腔的靜液壓力自動(dòng)送鉆。

特點(diǎn)：用高壓水射流破巖鉆進(jìn)而不用鉆頭機(jī)械鉆進(jìn)；鉆柱不旋轉(zhuǎn)；只需要功率較小的車(chē)裝鉆機(jī)作為起升設(shè)備。功能：可以鉆出直徑50～100mm，長(zhǎng)30～60m的水平井眼，其由垂直到水平的轉(zhuǎn)彎半徑為0.3m左右。超短曲率半徑水平井的應(yīng)用：設(shè)備：對(duì)于開(kāi)發(fā)薄油層、稠油層、低滲油層、垂直裂縫油層具有良好的效果。主要用來(lái)恢復(fù)老井的產(chǎn)能，當(dāng)然也可用于新井的增產(chǎn)。(2)短曲率半徑水平鉆井系統(tǒng)設(shè)備：地面設(shè)備與常規(guī)的鉆井設(shè)備相同。按動(dòng)力來(lái)源的不同可分為兩種：地面動(dòng)力鉆井系統(tǒng)和井下動(dòng)力鉆井系統(tǒng)?，F(xiàn)常用的是井下動(dòng)力鉆井系統(tǒng)。功能：可以鉆出300～500m長(zhǎng)水平井眼。(3)中曲率半徑鉆井系統(tǒng)a－造斜馬達(dá)b－穩(wěn)斜馬達(dá)1－彎接頭；2－低轉(zhuǎn)速，大扭矩馬達(dá)；3－鉆柱穩(wěn)定器；4－旁通閥；5－造斜接頭；6－帶穩(wěn)定器的上軸承外殼；7－鉆柱穩(wěn)定器；8－帶穩(wěn)定器的軸承外殼；9－低轉(zhuǎn)速，大扭矩馬達(dá)；10－雙斜式萬(wàn)向節(jié)外殼圖7－11中曲率半徑井眼的造斜和穩(wěn)斜鉆具組合水平段一般用導(dǎo)向馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)鉆具組合鉆進(jìn)。水平段用導(dǎo)向馬達(dá)或帶雙斜式萬(wàn)向節(jié)的馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)。大直徑中曲率半徑井眼(140～318mm)：造斜段一般用有彎接頭、彎外殼穩(wěn)定器的馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)；通常要使用隨鉆測(cè)量?jī)x、低速馬達(dá)、牙輪鉆頭、加重鉆桿或抗壓縮鉆桿等。小直徑中曲率半徑井眼(89～140mm)：造斜段一般用光滑鉆具組合進(jìn)行鉆進(jìn)，這種鉆具組合使用帶墊塊或穩(wěn)定器的高轉(zhuǎn)速雙彎馬達(dá)，以便將鉆頭推向一側(cè)造斜。長(zhǎng)曲率半徑井眼的彎曲率較小，井眼的造斜率一般為1°～3°/10m。(4)長(zhǎng)曲率半徑鉆井系統(tǒng)與鉆中曲率半徑井眼使用的工具相似。設(shè)備：現(xiàn)在多用導(dǎo)向馬達(dá)進(jìn)行造斜，因?yàn)檫@種馬達(dá)的鉆井速度較高，定向控制也更為精確。最初經(jīng)常用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合進(jìn)行鉆進(jìn)；造斜方法：特點(diǎn)：3．水平井鉆進(jìn)過(guò)程中的主要問(wèn)題⑦井下測(cè)量困難。①由于鉆具自重造成貼向井眼下側(cè)井壁，摩擦阻力增大；②鉆壓施加困難；③嚴(yán)格控制井眼孰跡較難；④巖屑不易帶出，易造成井下事故；⑤井壁不穩(wěn)定；⑥固井難度大；④選擇合適的完井方法和固井技術(shù)等?？梢圆扇〉拇胧孩倏刹捎么蠊β实尿?qū)動(dòng)系統(tǒng)(如頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))和優(yōu)選鉆具組合；②使用優(yōu)質(zhì)洗井液，保持井眼具有良好的清潔、潤(rùn)滑、穩(wěn)定性能；③采用先進(jìn)的隨鉆檢測(cè)技術(shù)和連續(xù)井眼軌跡控制技術(shù)；四、大位移井鉆井技術(shù)大位移井是指水平位移與垂直深度之比大于等于2的井。特點(diǎn)：（2）有利于在陸上開(kāi)發(fā)海上油氣田。（1）控制的含油面積較大，減少開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)。水平位移

水平位移/垂深≥2垂深造斜點(diǎn)大位移井分支井（多底井）

分支井或多底井50年代初就已出現(xiàn)，90年代以來(lái)在美國(guó)等西方國(guó)家得以大力發(fā)展，其原因是分支井給油氣藏的開(kāi)發(fā)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前有代表性的分支井技術(shù)及工具服務(wù)公司是美國(guó)的BAKERHUGHES公司。1、分支井（多底井）基本概念的（1）分支井從一個(gè)主井眼中側(cè)鉆出兩個(gè)或兩個(gè)以上的分支井眼的井。分支井可以從直井、定向井或水平井中開(kāi)始分支。（2）多底井一個(gè)主井眼中鉆出兩個(gè)以上同尺寸的井眼。3、分支井的基本類(lèi)型A、雙反向分支井B、層式分支井C、三層叉式分支井D、魚(yú)骨狀分支井E、背肋骨狀分支井F、輻射狀分支井2、分支井的演變多口直井少量水平井一口多分支井（四）套管側(cè)鉆井1、套管側(cè)鉆井基本概念

套管側(cè)鉆井是指在原套管內(nèi)某一特定深度處開(kāi)窗或段銑后側(cè)鉆新井眼。它包括側(cè)鉆直井、定向井和水平井。開(kāi)窗側(cè)鉆井的過(guò)程五、欠平衡壓力鉆井技術(shù)欠平衡壓力鉆井是指鉆井液作用于井底的壓力小于地層孔隙壓力的鉆井。特點(diǎn)：（2）有利于識(shí)別評(píng)價(jià)油氣藏。（1）減少油層損害。（4）減少或避免壓差卡鉆和井漏事故。（3）提高機(jī)械鉆速。第三章固井、完井與試油主要內(nèi)容

固井

射孔方案設(shè)計(jì)

油氣層保護(hù)

試油

完井方式第一節(jié)固井固井：在鉆出的井眼內(nèi)下入套管柱，并在套管柱與井壁之間注入水泥漿，使套管與井壁固結(jié)在一起的工藝過(guò)程。主要包括：下套管和注水泥兩個(gè)過(guò)程。一、固井的目的1、安裝井口裝置：控制鉆進(jìn)過(guò)程中遇到的高壓油氣水層；2、鞏固疏松井段，隔離復(fù)雜地層；3、封隔地下油氣水層，防止上下串通；4、封隔暫不開(kāi)采的油氣層；5、鉆井或作業(yè)中出現(xiàn)井噴時(shí)，不會(huì)因壓井而壓裂地層；6、為油氣生產(chǎn)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的通道。二、井身結(jié)構(gòu)保護(hù)井口附近的表土地層，防止被經(jīng)常流出的洗井液體沖垮鞏固上部比較疏松易塌的不穩(wěn)定巖層；安裝防噴器等井口設(shè)備，控制鉆開(kāi)高壓層時(shí)可能發(fā)生的井噴現(xiàn)象封隔某些難以控制的復(fù)雜地層，以便能順利地鉆達(dá)預(yù)定的生產(chǎn)目的層封隔油、氣、水層，保證油井的正常生產(chǎn)生產(chǎn)套管技術(shù)套管表層套管導(dǎo)管指井內(nèi)所下套管層數(shù)、尺寸、深度、水泥返高等。三、下套管1、定義：將按強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)好的套管及其附件組成的套管柱下入井眼內(nèi)的工藝2、套管性質(zhì)：油井用套管使用無(wú)縫鋼管制成的，長(zhǎng)度一般為10m左右，要滿足鉆井和采油的需要，必須要有足夠的強(qiáng)度。⑴套管抗拉強(qiáng)度：套管柱是由絲扣連接而成的，因此絲扣是套管柱最薄弱的環(huán)節(jié)⑵套管抗擠強(qiáng)度：當(dāng)套管受外擠壓力大于本身的抗擊強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生失穩(wěn)擠扁、破壞⑶套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度：套管的切向應(yīng)力達(dá)到鋼材平均屈服極限時(shí)的內(nèi)壓力3、套管柱設(shè)計(jì)：尺寸設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和密封性設(shè)計(jì)一般要求水泥環(huán)在最上部油層50～100m以上。四、注水泥水泥漿是由干水泥和水配制而成，用一套專(zhuān)用設(shè)備（水泥車(chē)、混合漏斗、灰罐車(chē)）將水泥漿按設(shè)計(jì)用量注入井內(nèi)，使其返至套管外設(shè)計(jì)的位置。水泥返高指固井時(shí)套管與井壁之間水泥環(huán)上升的高度，常指水泥環(huán)上端到井口方補(bǔ)心的距離。一、油井水泥

（一）油井水泥的主要成分

（1）硅酸三鈣（3CaO·SiO2)，簡(jiǎn)稱(chēng)C3S，40~65%

（2）硅酸二鈣（2CaO·SiO2)，簡(jiǎn)稱(chēng)C2S，24~30%

（3）鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3)，簡(jiǎn)稱(chēng)C3A，2~15%

（4）鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3)，簡(jiǎn)稱(chēng)C4AF，8~12%礦物成分早期強(qiáng)度長(zhǎng)期強(qiáng)度水化速度收縮性抗硫酸鹽C3SC2SC3AC4AF大小大小中大小小中慢快較快中小大小低礦物成分對(duì)水泥性能的影響

（二）油井水泥的類(lèi)型1.API標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)級(jí)別使用深度范圍m使用溫度范圍，℃類(lèi)型說(shuō)明普通抗硫酸鹽中高A0~1830≤76.7●普通水泥B●●中熱水泥，中、高抗硫酸鹽型C●●早強(qiáng)水泥，普通和中、高抗硫酸言型D1830~305076~127●●用于中溫中壓條件，中、高硫酸鹽型E3050~427076~143●●基本水泥加緩凝劑，高溫高壓用F3050~4880110~160●●基本水泥加緩凝劑，超高壓、高溫用G0~24400~93●●基本水泥，分中、高抗硫酸鹽型H●●J3660~488049~160●超高溫用，普通型2.國(guó)產(chǎn)油井水泥分類(lèi)

45℃水泥：用于表層或淺層，深度小于1500米；

75℃水泥：用于井深1500~3200米。超過(guò)3500米，應(yīng)加入緩凝劑。超過(guò)110℃，應(yīng)加入不少于28%的硅粉。

95℃水泥：用于井深2500~3500米。超過(guò)110℃，加入28%以上的硅粉。

120℃水泥：用于井深3500~5000米。當(dāng)用于4500~5000米時(shí)，應(yīng)加入緩凝劑及降失水劑。

（三）油井水泥的水化作用1.水泥的水化反應(yīng)3CaO·SiO2＋2H2O

2CaO·SiO2·H2O十Ca(OH)22CaO·SiO2＋H2O

2CaO·SiO2·H2O3CaO·Al2O3＋6H2O

3CaO·Al2O3·6H2O4CaO·Al2O3·

Fe2O3＋6H2O

3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O

2.水泥的硬化過(guò)程

（1）膠溶期：水泥與水混合成膠體懸浮液，開(kāi)始發(fā)生水化反應(yīng)，水化產(chǎn)物的濃度開(kāi)始增加，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)部分水化物以膠態(tài)或微晶體析出，形成膠溶體系。此時(shí)水泥漿仍有流動(dòng)性。

（2）凝結(jié)期：水化反應(yīng)由水泥顆粒表面向內(nèi)部深入，溶膠粒子及微晶體大量增加，晶體開(kāi)始互相連接，逐漸絮凝成凝膠體系。水泥漿變綢，直到失去流動(dòng)性。

（3）硬化期：水化物形成晶體狀態(tài)，互相緊密連接成一個(gè)整體，強(qiáng)度增加，硬化成為水泥石（水泥膠微晶+氫氧化鈣晶體+未水化水泥顆粒）。

（1）水泥漿密度★干灰密度3.05～3.20g／cm3；★水泥完全水化需要的水為水泥重量的25％左右；★使水泥漿具有較好的流動(dòng)性，加水量應(yīng)達(dá)到水泥重量的40％～50％；★水灰比：水與干水泥重量之比?！锼酀{正常密度1.78～1.98g／cm3之間?！羲酀{密度越高，頂替效率越高，水泥石強(qiáng)度越大。但容易壓漏地層，污染油氣層。（2）水泥漿的稠化時(shí)間●油井水泥在規(guī)定的壓力和溫度下，從開(kāi)始混拌到水泥漿稠度達(dá)到100個(gè)稠度單位（BC，伯登，用高溫高壓稠化儀側(cè)得）所用的時(shí)間?！⑺嘁笏酀{稠化時(shí)間大于注水泥作業(yè)時(shí)間。API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在初始的15~30min時(shí)間內(nèi)，稠度應(yīng)當(dāng)小于30BC。在整個(gè)注替過(guò)程中，為保持好的流動(dòng)性，稠度一般控制在50BC以?xún)?nèi)。二、水泥漿性能及外加劑1.水泥漿性能

（3）水泥漿的自由水與失水量

1）水泥漿的自由水（游離水、析水）水泥漿的自由水是指水泥凝固后析出的多余水。自由水與水灰比有關(guān)，水灰比高則自由水大。國(guó)產(chǎn)溫度系列水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1%；API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本水泥（G、H）的自由水小于3.5%。

2）水泥漿的失水量水泥漿失水是指水泥漿在壓差條件下向滲透層濾失的水。API規(guī)定在6.9MPa壓差下30min失水作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)水量。

—

套管注水泥，推薦失水量控制在100~200ml/30min

—

尾管注水泥及擠水泥，推薦失水量控制在50~150ml/30min

—

有效控制氣竄，推薦失水量控制在20~30ml/30min

—50~200ml/30min失水量一般認(rèn)為最佳是水控制標(biāo)準(zhǔn)。

（4）水泥漿的流變性

粘度和切力隨流速變化的性質(zhì)，與流型有關(guān)。賓漢流型：

冪率流型：

流變參數(shù)在固井工程中的應(yīng)用：

1）計(jì)算注替過(guò)程的循環(huán)摩阻，防止壓漏薄弱地層；

2）設(shè)計(jì)注水泥的最佳流態(tài)（紊流），提高頂替效率。

（5）水泥候凝時(shí)間水泥凝固成具有一定強(qiáng)度的水泥時(shí)所需要的時(shí)間。一般地，表套：8~12小時(shí)；技套：12~24小時(shí)；油套：24小時(shí)。

（6）水泥石強(qiáng)度支撐套管軸向載荷，0.69~3.45MPa。承受鉆進(jìn)與射孔等的沖擊載荷，>13.8MPa

承受酸化、壓裂等增產(chǎn)措施作業(yè)的壓力。

（7）水泥石的抗蝕性

地層水中的硫酸鈉、硫酸鎂與水泥中的石灰反應(yīng)生成硫酸鈣。硫酸鈣與C3A反應(yīng)生成硫代鋁酸鈣，其體積是水花鋁酸鈣的2.5倍，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致破壞?？沽蛩猁}腐蝕的措施：1）減少C3A含量，高抗硫水泥，C3A≤3%；

2）在水泥中加入礦渣、石英砂、粉煤灰等。

（8）高溫下水泥石的強(qiáng)度衰減

溫度超過(guò)110℃后，溫度越高，強(qiáng)度衰減速度越快。加入25~30%硅粉，可防止水泥高溫強(qiáng)度衰減。（1）加重劑：重晶石、赤鐵粉等?？墒顾酀{密度達(dá)到2.3g／cm3。（2）減輕劑：硅藻土、粘土粉、瀝青粉、玻璃微珠、火山灰等。（3）緩凝劑：丹寧酸鈉、酒石酸、硼酸、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、羧甲基羥乙基纖維素等。（4）促凝劑：氯化鈣、硅酸鈉、氯化鉀等。（5）減阻劑：

—奈磺酸甲醛的縮合物、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、木質(zhì)素磺化鈉等。（6）降失水劑：羧甲基羥乙基纖維素、丙烯酸胺、粘土等。（7）防漏失劑：瀝青粒、纖維材料等。2.水泥外加劑3.特種水泥

（1）觸變性水泥：在水泥中加入粘土或硫酸鹽。當(dāng)水泥漿靜止時(shí)，形成膠凝狀態(tài)，但在流動(dòng)時(shí)，膠凝狀態(tài)被破壞，具有良好的流動(dòng)性。（2）膨脹水泥：在水泥中加入鋁粉或煅燒的氧化鎂。水泥漿凝固時(shí)，體積略有膨脹。一般用于高壓氣井。

（3）防凍水泥：在水泥中加入石膏粉或鋁酸鈣。用于地表溫度較低地區(qū)的表層套管固井。（4）抗鹽水泥：在水泥中加入鹽粉。用于海水配槳或鹽巖層固井。（5）抗高溫水泥：在水泥中加入石英砂或鋁酸鹽。用于高溫條件固井。（6）輕質(zhì)水泥：低壓固井用。完井工程：是銜接鉆井和采油工程而又相對(duì)獨(dú)立的工程，是從鉆開(kāi)油層到固井、完井、下生產(chǎn)管柱、排液、誘導(dǎo)油流，直至投產(chǎn)的工藝過(guò)程組成的系統(tǒng)工程。完井工程設(shè)計(jì)的任務(wù)

對(duì)油氣層潛在損害進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)保護(hù)措施，盡可能減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，使油氣層與井筒間保持良好的連通條件，最大程度發(fā)揮其產(chǎn)能；

通過(guò)節(jié)點(diǎn)分析，優(yōu)化壓力系統(tǒng)，根據(jù)油藏工程和油田開(kāi)發(fā)全過(guò)程特點(diǎn)以及開(kāi)發(fā)過(guò)程中所采取的各項(xiàng)措施來(lái)選擇完井方式、方法和選定套管尺寸。第二節(jié)油氣井完成完井工程系統(tǒng)內(nèi)容巖心分析及敏感性評(píng)價(jià)

提出對(duì)完井液、射孔液、壓裂液、酸液、壓井液等的基本技術(shù)要求鉆井液選擇

主要是考慮如何防止鉆井液的濾液侵入油層而造成油層傷害，同時(shí)又考慮到安全鉆進(jìn)的問(wèn)題，選擇鉆井液類(lèi)型、配方及外加劑。完井方式及方法根據(jù)油田地質(zhì)特點(diǎn)及油田開(kāi)發(fā)方式和井別，按砂巖、碳酸鹽巖、火成巖和變質(zhì)巖等巖性選擇完井方式。油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定根據(jù)節(jié)點(diǎn)分析進(jìn)行油層—井筒—地面管線敏感性分析，選定油管尺寸，然后根據(jù)油管尺寸選定生產(chǎn)套管尺寸。注水泥設(shè)計(jì)水泥性能和返高的要求，注水泥的方式及選擇水泥漿配方等完井工程系統(tǒng)內(nèi)容固井質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)固井注水泥后的質(zhì)量評(píng)價(jià)，檢查套管外水泥是否封固好，有無(wú)竄槽和混漿段及返高狀況。射孔及完井液選擇根據(jù)射孔敏感性分析，確定射孔彈型、孔徑、孔密、相位角和負(fù)壓值，然后根據(jù)油層滲透率及原油物性選擇射孔槍、射孔彈、射孔方式及射孔液和完井液。完井的試井評(píng)價(jià)通過(guò)試井解釋表皮系數(shù)，檢查油層傷害，找出油層傷害的原因，以便解除或減少對(duì)油層的傷害。完井生產(chǎn)管柱除當(dāng)前國(guó)內(nèi)已形成的常規(guī)油氣井生產(chǎn)及注水管柱外，還有特殊要求的生產(chǎn)管柱，如高壓油氣、防腐、注蒸汽井隔熱、雙管、人工舉升以及深井、超深井等管柱。投產(chǎn)措施完井方式：油層與井筒的連通方式完井方式要求：(1)保持最佳的連通條件，油層所受的損害最小；(2)應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，入井的阻力最小；(3)有效地封隔油、氣、水層，防止竄槽及層間干擾；(4)有效防止油層出砂和井壁坍塌，確保油井長(zhǎng)期生產(chǎn)；(5)應(yīng)具備便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；(6)施工工藝簡(jiǎn)便，成本低。一、完井方式完井方式分類(lèi)：

套管或尾管射孔完井

割縫襯管完井

裸眼完井

裸眼或套管內(nèi)礫石充填完井

濾砂管完井

化學(xué)固砂完井(一)裸眼完井方式先期裸眼完井方式復(fù)合型完井方式后期裸眼完井方式優(yōu)點(diǎn)：

油層完全裸露，不會(huì)產(chǎn)生附加滲流阻力，產(chǎn)能較高，完善程度高。缺點(diǎn)：

不能克服井壁坍塌和油層出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響；

不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾；

無(wú)法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂等。裸眼完井方式的主要特點(diǎn)：(二)射孔完井方式套管射孔完井方式優(yōu)點(diǎn)可選擇性地射開(kāi)油層，避免層間干擾；具備實(shí)施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。缺點(diǎn)出油面積小、完善程度較差，對(duì)井深和射孔深度要求嚴(yán)格，固井質(zhì)量要求高，水泥漿可能損害油氣層。尾管射孔完井方式特點(diǎn)有利于保護(hù)油層，可以減少套管重量和固井水泥的用量，從而降低完井成本。(三)割縫襯管完井方式割縫襯管完井方式改進(jìn)后的割縫襯管完井方式割縫襯管防砂機(jī)理

允許一定大小的、能被原油攜帶到地面的細(xì)小砂粒通過(guò)，而把較大的砂粒阻擋在襯管外面，大砂粒在襯管外形成砂橋，達(dá)到防砂目的。襯管外自然分選形成“砂橋”示意圖1-油層；2-砂橋；3-縫眼；4-井筒

縫眼形狀：剖面呈梯形，襯管內(nèi)表面為梯形大的底邊?？p口寬度：梯形小底邊的寬度不大于砂粒直徑的兩倍。e≤2D10割縫縫眼形狀繞絲篩管剖面

(四)礫石充填完井方式直接充填先將繞絲篩管或襯管下入油層部位，然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)，形成礫石充填層，阻擋油層砂流入井筒，達(dá)到保護(hù)井壁、防砂入井的目的。預(yù)制充填在地面預(yù)先將符合油層特性要求的礫石填入具有內(nèi)外雙層繞絲篩管的環(huán)形空間而制成的防砂管，將篩管下入井內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)出砂層位進(jìn)行防砂。裸眼礫石充填套管內(nèi)礫石充填（五）防濾砂管完井防砂原理：采用不同介質(zhì)作濾砂材料，只讓油通過(guò)，而將砂擋在濾砂管外。防濾砂管種類(lèi)：預(yù)充填繞絲篩管、金屬纖維、陶瓷、多孔冶金粉末、金屬燒結(jié)模濾管等。特點(diǎn)：（1）在油井出砂不嚴(yán)重、產(chǎn)液量不高的裸眼或套管完井中使用；（2）油井產(chǎn)能低于礫石充填、有效期不如礫石充填長(zhǎng)，不能像礫石充填那樣能防止油層砂進(jìn)入井筒，只能防止油層砂進(jìn)入井筒后不再進(jìn)入油管；（3）工藝簡(jiǎn)單、成本低。（六）化學(xué)固砂完井

化學(xué)固砂是以各種材料（水泥漿、酚醛樹(shù)脂等）為膠結(jié)劑，以輕質(zhì)油為增孔劑，以各種硬質(zhì)顆粒（石英砂、核桃殼等）為支撐劑，按一定比例拌合均勻后，擠入套管外堆積于出砂層位，靠油層溫度凝固后形成具有一定強(qiáng)度和滲透率的人工井壁，防止油層出砂?；蛘卟患又蝿?，直接將膠結(jié)劑擠入套管外出砂層中將疏松砂巖膠結(jié)牢固亦可。滲透性可凝固材料：膠結(jié)劑+增孔劑+支撐劑

水泥酚醛樹(shù)脂

石英砂核桃殼

輕質(zhì)油（七）水平井完井（1）裸眼完井（2）割縫襯管完井（3）帶管外封隔器的割縫襯管完井（4）射孔完井（5）礫石充填完井二、完井方式選擇第三節(jié)射孔方案設(shè)計(jì)一、射孔參數(shù)設(shè)計(jì)主要考慮的問(wèn)題：參數(shù)組合的產(chǎn)能比、套管損害情況和孔眼的力學(xué)穩(wěn)定性1.資料準(zhǔn)備①收集射孔槍、彈的基本數(shù)據(jù)②進(jìn)行射孔彈穿深、孔徑校正③計(jì)算鉆井損害參數(shù)2.射孔參數(shù)優(yōu)選過(guò)程①建立各種儲(chǔ)層和產(chǎn)層流體條件下射孔完井產(chǎn)能關(guān)系數(shù)學(xué)模型,獲得各種條件下射孔產(chǎn)能比定量關(guān)系；②收集本地區(qū)、鄰井和設(shè)計(jì)井有關(guān)資料和數(shù)據(jù)，用以修正模型和優(yōu)化設(shè)計(jì)；③調(diào)配射孔槍、彈型號(hào)和性能測(cè)試數(shù)據(jù)；④校正各種彈的井下穿深和孔徑；⑤計(jì)算各種彈的壓實(shí)損害系數(shù)；⑥計(jì)算設(shè)計(jì)井的鉆井損害參數(shù)；⑦計(jì)算和比較各種可能參數(shù)配合下的產(chǎn)能比、產(chǎn)量、表皮系數(shù)和套管抗擠毀能力降低系數(shù)，優(yōu)選出最佳的射孔參數(shù)配合。射孔參數(shù)孔密（DEN）——10~40孔/m孔徑（DP）——10~25mm孔深（LP）——200~450mm，最深可達(dá)800mm相位角（PHA）——0°，45°，60°，90°，120°，180°

0.7≤Kz/Kr≤1.0，產(chǎn)率從高低順序：9