1、第五章挖掘方法和技術(shù)挖掘是勘探和開(kāi)發(fā)的重要手段。 是利用一定的工具和技術(shù)在地層上打開(kāi)一定直徑和深度的井眼進(jìn)行加固的過(guò)程。 第一節(jié)鉆井方法和基本鉆井工藝一、噸鉆井：間歇鉆井提升鉆頭和鉆頭，激烈下降，利用沖擊力，使鉆頭破碎巖石，形成井眼。 形成的破碎巖石稱為巖屑，用砂撈筒從井底撈上來(lái)。 挖掘是間歇性的，效率很低。 現(xiàn)在中止使用。 沖擊鉆井的挖掘機(jī)見(jiàn)左圖：包括井架、提升系統(tǒng)、挖掘機(jī)和鉆頭等。 用鉆頭的抬起和放下的沖擊破碎巖石，用打撈筒除去井底的巖屑。 這是初期的挖掘方式，在石油工業(yè)和其他工業(yè)領(lǐng)域使用過(guò)。 二、旋轉(zhuǎn)鉆井：旋轉(zhuǎn)鉆井為連續(xù)鉆井。 常用的是轉(zhuǎn)盤(pán)挖掘。 參照左圖。 轉(zhuǎn)盤(pán)使鉆頭旋轉(zhuǎn)，利用鉆頭的壓

2、力和旋轉(zhuǎn)來(lái)破碎井底巖石。 形成的巖屑通過(guò)鉆井液的循環(huán)輸送到地面。 用鉆頭深化井眼，能夠適應(yīng)井下的各種情況。 挖掘是連續(xù)進(jìn)行的。 鉆頭一般是一定長(zhǎng)度的鋼管。 用螺絲連接下入井筒，加深井眼。 鉆頭有一定的使用壽命，請(qǐng)更換。 用連續(xù)的高壓軟管代替普通的鉆頭，稱為柔性管(連續(xù)管或柔性管)。 使用的鉆頭是柔性管道鉆頭，請(qǐng)參照下圖。 如果轉(zhuǎn)臺(tái)不能挖掘，則用井下動(dòng)力鉆頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆頭，進(jìn)行挖掘。 井下動(dòng)力鉆是一種由高壓鉆井液體驅(qū)動(dòng)的水力機(jī)械。 有的使用馬達(dá)。旋轉(zhuǎn)鉆井是現(xiàn)代的鉆井技術(shù)。 在石油工業(yè)中被大量使用，在開(kāi)采地下水的過(guò)程中也被使用。 三、旋轉(zhuǎn)鉆井的基本過(guò)程旋轉(zhuǎn)鉆井是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，一般是野外流動(dòng)作業(yè)。

3、使用大型設(shè)備需要大量的材料和成本。 1 .鉆前準(zhǔn)備：道路工程平井場(chǎng)、設(shè)備安裝、井口準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備。 2、鉆井：正常鉆井、循環(huán)泥漿、訂單根、鉆井更換鉆頭、下各層套筒3、固井完井：下套筒、水泥注入。 第二節(jié)鉆井類(lèi)型一、石油井的特點(diǎn)：石油井包括油井和氣井。 特點(diǎn)是井深較深，一般深度從數(shù)百米到數(shù)千米，部分油井深度達(dá)到8000米。 與采煤豎井相比，油井直徑較小的一般為100400毫米，人不能進(jìn)入油井井下工作。 二、油井類(lèi)型鉆井是油氣資源勘探與開(kāi)發(fā)的直接手段。 因此，在油藏勘探開(kāi)發(fā)中，將油氣井分為幾種類(lèi)型。 根據(jù)油井的目的和應(yīng)用，油井可分為探井和開(kāi)發(fā)井兩種。 1、探井：主要目的是探測(cè)一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)狀況和油

4、氣資源井。 可分為地質(zhì)淺井、地層探井、預(yù)探井、詳細(xì)探井、資料井等。 探井的目的是了解地層的情況，要求在鉆井過(guò)程中取得詳細(xì)的地層資料。 探井在弄清地下油氣狀況后，可以改為開(kāi)采井。 海外有一個(gè)初期不了解地下情況就挖的探井，被稱為野貓井。 探井往往是在新地區(qū)挖掘，條件差，地下情況不太熟悉，所以有相當(dāng)大的難度和風(fēng)險(xiǎn)。 探井的數(shù)量比較少。 2、開(kāi)發(fā)井：主要目的是開(kāi)采油氣資源的井，有開(kāi)發(fā)井、注入井、調(diào)整井、檢驗(yàn)井等。 開(kāi)發(fā)井已經(jīng)通過(guò)闡明或開(kāi)采的油藏進(jìn)行，為了使油田有高產(chǎn)量，大多需要挖掘大量的開(kāi)發(fā)井。 的雙曲馀弦值。 開(kāi)發(fā)井有油井、氣井等。 用成熟的油藏進(jìn)行挖掘，挖掘的難易度和風(fēng)險(xiǎn)的程度很低。 開(kāi)發(fā)井根據(jù)生

5、產(chǎn)需要有很多類(lèi)型和技術(shù)，保證油氣井的高產(chǎn)量。 例如定向井、水平井、集中配置的簇井群等。 第三節(jié)挖掘設(shè)備的挖掘設(shè)備是成套設(shè)備，通常稱為挖掘機(jī)。 一般來(lái)說(shuō)，一套挖掘機(jī)組成一個(gè)挖掘隊(duì)。 在輔助部門(mén)的協(xié)助下可以獨(dú)立完成鉆井任務(wù)。 挖掘機(jī)分為小型、中型、大型挖掘機(jī)，適用于不同的油井深度。也可以分為陸地挖掘機(jī)和海洋挖掘機(jī)。 陸上挖掘機(jī)可以分為固定式和車(chē)載式。 一套挖掘機(jī)包括許多系統(tǒng)，其功能是完成旋轉(zhuǎn)挖掘的各項(xiàng)技術(shù)。 例如，挖掘、接單根(深井眼)、挖掘機(jī)，使挖掘液循環(huán)，下套筒、固井循環(huán)，可以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的情況。 挖掘工作必須由輔助部門(mén)協(xié)助。 一套挖掘機(jī)概略圖如下：一套挖掘機(jī)由提升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與

6、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，有時(shí)還包括井控系統(tǒng)。 挖掘機(jī)可以是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(海上)，也可以是柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。 為了便于轉(zhuǎn)移，挖掘機(jī)由挑選出來(lái)的大塊構(gòu)成。 掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)下圖：一、提升系統(tǒng)由井架、天花板車(chē)、游動(dòng)滑輪、大繩、大鉤、絞車(chē)等部件組成。 舉起或放下鉆頭，訂單根起到加深井眼、提出鉆頭進(jìn)行更換的作用。 用于控制進(jìn)入中的鉆孔壓力。 用于下套筒和其他作業(yè)。 井架高約40米。 能夠收納承擔(dān)所有鉆頭重量的鉆桿的柱子。 最上面有天花板。 天空是定滑輪組。 可動(dòng)滑輪組是可動(dòng)滑輪，用鋼絲繩粘在一起做滑輪組。 鋼絲繩一方固定，另一方纏繞在滾筒上。 轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，移動(dòng)鋼絲繩，使游動(dòng)滑輪上下移動(dòng)，可以舉起或放下鉆頭等。 二

7、、循環(huán)系統(tǒng)由泥漿泵、高壓管線、水龍頭、立管、水龍帶、泥漿槽、鉆井液凈化器等組成。 其作用是使鉆井液循環(huán)，進(jìn)行鉆井。 典型的挖掘壓力循環(huán)系統(tǒng)見(jiàn)左圖：挖掘中的挖掘液循環(huán)流程是挖掘液在泥漿灌溉(12 )中被泥漿泵(4)吸入加壓。 高壓鉆井液通過(guò)高壓線(6)、立管(2)、水龍帶(1)到達(dá)水龍頭(3)。 在通過(guò)水龍頭旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進(jìn)入方孔鉆頭(5)內(nèi)，進(jìn)入鉆柱(7)直至鉆頭(14 )，從鉆嘴噴出，清洗井底。 鉆井液攜帶的巖屑進(jìn)入環(huán)狀空間(10 )，到達(dá)地面。 用地面泥漿槽(9)和凈化設(shè)備(11 )處理干凈后，轉(zhuǎn)入泥漿灌溉(12 )進(jìn)行回收利用。 三、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)盤(pán)、水龍頭組成。 功能是旋轉(zhuǎn)鉆頭，給鉆頭施加

8、力矩，破碎巖石。 保證鉆井液在旋轉(zhuǎn)條件下能夠正常循環(huán)。 四、驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)械(電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī))、傳動(dòng)設(shè)備(聯(lián)軸器、皮帶或鏈、傳動(dòng)箱或變速器)等構(gòu)成。 可并聯(lián)多臺(tái)動(dòng)力機(jī)械，向泥漿泵、絞車(chē)、轉(zhuǎn)臺(tái)分配動(dòng)力。 五、控制系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、控制部件(離合器、控制閥)等組成，控制各個(gè)部件的運(yùn)行。 六、井控系統(tǒng)由井口防噴器、放噴嘴等組成，控制井筒的液體和氣體流動(dòng)。 例如，可以關(guān)閉井口防止噴井，或者使井循環(huán)。陸上用固定式挖掘機(jī)的圖左：車(chē)裝式移動(dòng)挖掘機(jī)請(qǐng)參照下頁(yè)的圖海洋挖掘機(jī)和移動(dòng)式平臺(tái)、海上固定式挖掘平臺(tái)、第四節(jié)挖掘工具的挖掘還使用了很多挖掘工具，包括挖掘工具(井下工具)、挖掘工具(井口工具)等。 一、

9、鉆頭直接破碎巖石，形成井眼的工具。 有牙輪鉆頭、刮板鉆頭、金剛石鉆頭等。 1 .牙輪鉆頭利用齒輪齒，通過(guò)鉆頭壓力和扭矩壓入巖石進(jìn)行剪切破碎。 適用性廣，壽命短。 軟地層能容納幾千米，硬地層只能容納幾十米。 各種鉆頭都是消耗品。 一口井鉆井中的鉆孔用量與巖石強(qiáng)度和鉆井水平有關(guān)。 當(dāng)鉆頭接近使用壽命時(shí)，必須將鉆頭從井筒中取出來(lái)更換。 此時(shí)，必須進(jìn)行抬起鉆頭和下鉆頭的作業(yè)。 2 .金剛石鉆頭在鉆頭切削部位嵌入金剛石(人工)，以金剛石最高硬度破碎巖石的鉆頭。 二、鉆柱的鉆柱也是基本的鉆工具，是下井工具。 1 .鉆柱的作用：傳遞扭矩，施加鉆壓，沖泥漿，拉長(zhǎng)井眼，放下鉆頭，進(jìn)行特殊作業(yè)。2 .由鉆柱組成：

10、由上部的角鉆桿、鉆桿、下部的剛鉆之后的鉆壓機(jī)和連接各種鉆頭的配合接頭等組成。 叫鉆柱。 各種鉆頭是中空的，可以使鉆井液流動(dòng)。 兩端都有螺絲，所以很容易連接。 螺絲一般是錐形螺絲。 a、方鉆桿的特點(diǎn)是中部外形為方形，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)中間，使其旋轉(zhuǎn)，傳遞扭矩，帶著其他鉆頭一起旋轉(zhuǎn)。 b、鉆桿為基本鉆頭。 鉆桿兩端有粗接頭，中間有細(xì)本體。 鉆桿由兩端的內(nèi)外螺紋連接。 一般來(lái)說(shuō)，將單一的鉆桿稱為“單根”，連接3根單根稱為“柱”或“立根”。 向上鉆時(shí)，以1柱為單位開(kāi)始。 鉆柱是用來(lái)深化井眼的。 進(jìn)去深入井眼，一次接入一根鉆桿。 c、鉆壓機(jī)主要用于對(duì)鉆頭加壓，保持井眼不彎曲。 鉆床是直徑均勻的厚壁管，兩端也有連接

11、螺釘。 鉆壓機(jī)的長(zhǎng)度應(yīng)滿足虛設(shè)鉆壓和井眼不彎曲的要求。 三、井口工具是指井口操作過(guò)程中用于吊起或卸下鉆柱的工具，擰緊鉆柱螺釘?shù)墓ぞ叩取?有吊牌、吊環(huán)、卡瓦、虎鉗等專用工具。液壓老虎鉗、第六章鉆井技術(shù)第一節(jié)影響鉆井的主要因素在鉆井過(guò)程中有許多因素影響鉆井的速度和質(zhì)量。 不可控制因素是巖石的性質(zhì)，可控制因素是進(jìn)入的殘奧儀表。 另一方面，鉆頭壓力和轉(zhuǎn)速為1，鉆頭壓力是施加在鉆頭上的壓力。 鉆孔壓力由提升系統(tǒng)控制。 鉆壓大，鉆速快。 但是，鉆頭磨損嚴(yán)重，使用壽命下降。 鉆孔壓力是主要因素，對(duì)速度、質(zhì)量有很大影響。 2 .轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速，是次要因素。 請(qǐng)根據(jù)刀具特性和巖石特性控制適當(dāng)?shù)你@孔壓力和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)

12、速。 二、水力要素：可增加鉆井時(shí)鉆井液的水力功率，提高鉆井速度。 水力功率增加，可提高井底沖刷效果。 增加水利功率的方法是提高泵壓，減小噴管直徑。 三、洗井液的性能控制了洗井液的密度和粘度，降低了洗井液的固相含量。 四、鉆井殘奧表選擇1、平衡壓力鉆井技術(shù)清洗井液柱壓力與井筒壓力平衡2、高壓噴射鉆井技術(shù)應(yīng)排量好、噴嘴直徑3、優(yōu)選殘奧表鉆井技術(shù)好、第二節(jié)井斜與控制一、井斜與概念正常油井一般為直井，井眼軸線為鉛垂線。 但是，由于種種原因，井眼會(huì)傾斜。 井眼歪斜用以下的殘奧表表現(xiàn)。 井傾斜角：井眼軸線的切線和垂直線的角度。 方位角：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是井眼傾斜的方向。 水平位移：在水平投影圖上，從有井眼的點(diǎn)

13、到井口的距離。 井斜變化率：每單位長(zhǎng)度的井斜變化。 此外還有井眼曲率、方位角變化率等。 二、井斜的危害鉆井方面：容易引起鉆井復(fù)雜情況，地質(zhì)資料不準(zhǔn)確等。 油藏和采油方面：擾亂開(kāi)發(fā)井網(wǎng)，采油困難。 三、井斜原因1、地質(zhì)因素巖層傾斜、巖石軟硬交錯(cuò)等。 2 .鉆孔中下部鉆頭的彎曲是在一定的鉆壓下鉆頭彎曲，鉆頭傾斜，引起井眼的傾斜。 四、控制防斜1、鉆壓，以鉆壓機(jī)不彎曲或傾斜的角度最小的鉆壓進(jìn)行鉆壓。 2 .使用防傾斜鉆頭，使用大直徑鉆壓機(jī)或滿目鉆頭防止水井傾斜。 第三節(jié)洗井在鉆井過(guò)程中不斷循環(huán)鉆井液是旋轉(zhuǎn)鉆井的必要條件。 鉆井液被稱為鉆井的血液。 一、清洗井液的功能和類(lèi)型1 .功能： a、清洗井底，

14、運(yùn)送巖屑的b、浮游巖屑c、防止井筒流體進(jìn)入，平衡地層流體壓力d、保護(hù)井壁，抵消巖石變形e、冷卻潤(rùn)滑鉆頭和鉆柱f、傳遞水力、井下動(dòng)力鉆頭g2、鉆井液的類(lèi)型： a、水性(淡水、鹽水)鉆井液：以水為基質(zhì)，由化學(xué)處理劑和某固相粒子組成，有固相、無(wú)固相、細(xì)分散、粗分散鉆井液等類(lèi)型的b .油基(原油、柴油)鉆井液：以油系液體為基礎(chǔ)的鉆井含有水包油乳化液的c .空氣鉆井液和泡沫鉆井液：以氣體為基質(zhì)的鉆井液，例如以空氣、氮?dú)?、天然氣為循環(huán)系統(tǒng)，或者在水性液體中填充氣體形成霧化液體或泡沫液體。 二、洗井液的性能和維護(hù)1、洗井液的主要性能：密度：每單位體積的液體質(zhì)量，單位為gcm3。 水性鉆井液的密度可以大于1.

15、0 gcm3，發(fā)泡液的密度可以小于1.0 gcm3。 粘度：流體內(nèi)摩擦力的表現(xiàn)。 流體粘度越高流動(dòng)越困難，但有利于巖屑的攜帶。 剪切力：流體開(kāi)始流動(dòng)時(shí)的力。 切削力大可以有效防止巖屑沉入，使巖屑浮游，但是難以開(kāi)始流動(dòng)。 失水量和蛋糕厚度：液體中的自由水析出的能力為失水量，脫水后的固體附著在井壁上的蛋糕的厚度為蛋糕厚度。 影響順利的挖掘和固井。 固相含量和砂含量：鉆井液配置過(guò)程中加入的固體和巖屑中混入鉆井液不能排除的數(shù)為固相含量，巖屑在鉆井液中的數(shù)為砂含量。 鉆井液中的液體和固體污染油層巖石。 PH值：鉆井液酸堿程度。 鉆井液一般是堿性的。 2 .鉆井液的維護(hù)：根據(jù)井下情況調(diào)整鉆井液的性能，加入

16、處理劑進(jìn)行維護(hù)。 加水稀釋度密度，稀釋鉆井液，加入化學(xué)處理劑，可以調(diào)節(jié)粘度、脫水量等。 3、鉆井液常用處理劑：以化學(xué)處理劑為主，高分子有機(jī)處理劑較多。 增粘劑、脫水降低劑、加重劑等。 常用鉆井液性能測(cè)定儀見(jiàn)下圖：第四節(jié)特殊鉆井技術(shù)和事故處理一、巖心鉆井： 1、巖心鉆井目的：直接了解地質(zhì)狀況，了解油層巖石的物性。 2、巖心鉆探的特點(diǎn)：巖心鉆探為環(huán)狀鉆探，必須使用取芯工具。 巖心鉆頭是一種特殊的環(huán)形鉆頭。 核心使用了特殊的核心過(guò)程。 進(jìn)入環(huán)狀殘留的巖石的一部分不被破碎，形成核心柱，儲(chǔ)藏在核心工具的核心筒中，進(jìn)行保護(hù)。 向上鉆時(shí)拉出核心工具，即可得到巖石樣品。 二、定向進(jìn)入沿著預(yù)先設(shè)定的傾斜軌道前進(jìn)井眼的井眼是定向進(jìn)入。 1 .用途：用于特殊地形開(kāi)采，海上開(kāi)采，集中油井集中開(kāi)