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钻井工程常识3

献县荣昌试验仪器厂

2013/4/1 9:32:45

 

钻机组成及其主要作用
一套钻机一般由下列各大系统和设备组成:
1、起升系统
组成:井架、绞车、天车、游车、大钩及钢丝绳等。
主要作用:控制钻压送钻、起下钻具、下套管、处理井下复杂情况以及辅助起升重物等。
2、旋转系统
组成:水、转盘(或井底动力钻具)、井下钻具等。
主要作用:带动井下钻具旋转破岩。
3、泥浆循环系统
组成:泥浆泵、地面高低压管汇、立管、水龙带、水、泥浆池、泥浆净化设备、泥浆调配设备及井下钻具等。
主要作用:循环泥浆。
4、动力设备
组成:柴油机或交、直流电动机。
主要作用:为钻机其它各项设备提供动力,使其正常工作。
5、传动系统
组成:机械传动装置(齿轮、链轮、链条、皮带轮、皮带、轴、轴承、离合器、并车箱等)及电、液、气传动装置等。
主要作用:传递和分配动力。
6、控制系统
组成:机械控制设备(手柄、踏板、操纵杆等)、气、液动控制设备(气、液元件、工作缸等)和电控制设备(基本元件、变阻器、电阻器、继电器、微型控制等)。
主要作用:控制启、停、变速、倒车和并车等。
7、底座
组成:钻台底座、机泵底座和主要辅助设备底座等。
主要作用:便于安装、搬家。
8、辅助设备
组成:空压设备、电力设备、生活保暖设备及井口防喷设备等。
主要作用:提供高压气、电力、生活保暖及防止井喷等。
三、主要钻具
1、钻头:
钻头是破碎岩石的主要工具,按结构不同可分为刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头,衡量钻头的主要指标是钻头进尺和机械钻速,选择钻头类型的主要依据是岩石的的机械物理性质和地层条件,常用钻头的直径一般有Φ444.50mm(17 1/2")、Φ311.15mm(12 1/4")、Φ215.90mm(8 1/2")等。
2、钻铤:
在钻柱中位于钻头之上,主要用作给钻头施加钻压,传递扭矩,并形成钻井液循环的通道,使用长度决定于设计中所用钻铤的规格及zui高钻压。API钻铤规范中有13种规格,分别为3 1/2"、4 1/8"、4 3/4"、5 3/4"、6"、6 1/4"、6 1/2"、6 3/4"、7"、7 1/4"、7 3/4"、8"、9",单根长度一般约为9m(前四种)或9~12m(后九种)。
3、钻杆:
在钻柱中位于钻铤之上,方钻杆之下,用于加深井眼,传递扭矩,并形成钻井液循环的通道,可分为内平钻杆(IF)、贯眼钻杆(FH)和正规钻杆(REG),使用长度决定于钻井的深度。API钻杆规范中有8种规格,分别为2 3/8"、2 7/8"、3 1/2"、4"、4 1/2"、5"、5 1/2"、6 5/8",常用的为3 1/2"、4 1/2"、5",单根长度一般约为9m。
4、方钻杆:
在钻柱中位于zui上端,下部与钻杆相接,上部与水相接,正常钻进情况下,一部分在转盘补心面之下,一部分在转盘补心面之上,主要用于传递扭矩和承受钻柱的重量,一般在钻柱中仅使用一根。API方钻杆规范中有5种规格,分别为3"、3 1/2"、4 1/4"、5 1/4"、6",单根长度一般约为12m(前两种)或12~16m(后三种)。
5、钻具接头:
钻具接头是用以连接、保护钻具的短节,包括配合接头(转换接头)、钻杆接头(分为内平式接头、贯眼式接头和正规式接头)、水接头和方钻杆保护接头。
接头连接必须具备三个条件:①尺寸相等;②扣型相同;③公母相配。
钻具接头的扣型一般用三个数字表示,*位数代表钻杆尺寸;第二位数代表接头类型(3-正规扣,2-贯眼扣,1-内平扣);第三位数代表公扣或母扣(1-公扣,0-母扣)。例如:431×210转换接头中的431中的4代表4 1/2"钻杆,3代表正规扣,1代表公扣,210中的2代表2 7/8"或2 3/8"钻杆,1代表内平扣,0代表母扣。
四、钻井方法
1、顿钻钻井
利用地面设备使钻头作铅垂方向运动,以冲击方式破碎岩石形成井眼的方法。顿钻钻井可分为杆式顿钻钻井和绳式顿钻钻井。
(1) 杆式顿钻钻井:利用钻杆连接钻头的顿钻钻井方法。
(2) 绳式顿钻钻井:利用钢丝绳连接钻头的顿钻钻井方法。
2、旋转钻井
利用地面设备或井下动力钻具使钻头作旋转运动,以破碎岩石形成井眼的方法。旋转钻井可分为转盘钻井、顶部驱动钻井和井底动力钻井。
(1) 转盘钻井:利用转盘和钻柱带动钻头的旋转钻井方法。
(2) 顶部驱动钻井:利用安装在水部位的动力装置带动钻柱旋转的钻井方法。
(3) 井底动力钻井:利用井底动力钻具带动钻头的旋转钻井方法。
① 涡轮钻井:采用涡轮钻具作为井底动力钻具,利用水力动能驱动涡轮的旋转钻井方法。
② 螺杆钻井:采用螺杆钻具作为井底动力钻具,利用水力驱动容积式螺杆马达的旋转钻井方法。
③ 电动钻井:采用电动钻具作为井底动力钻具,利用电力驱动井下电动钻具的旋转钻井方法。又可分为有杆电钻和无杆电钻。
3、其它钻井方法(新方法)
其它钻井方法包括腐蚀钻井、化学腐蚀钻井、射流冲蚀钻井、振动钻井、行星式钻井、弹丸钻井、炸药囊爆破钻井、电火花钻井、电弧钻井、电加热钻井、火焰钻井、热力钻井、超声波钻井、微波钻井、等离子钻井、电子束钻井、激光钻井、原子能钻井。
五、钻井工艺
钻井有一定的工艺流程,但由于钻井地质设计和钻井工程设计的不同又千差万别。现结合HD1-25H井来讲述钻井工艺流程(井身结构见附图)。
(一) 钻前工
(三) *次开钻,钻表层及相关作业
1、一开钻进至表层设计井深;
2、下表层套管、固井、候凝;
3、装井口、试压、装防磨套。
(四) 第二次开钻,钻导眼井及程施工:修建道路、平整铺设井场、打水泥基础、挖圆井、挖大小鼠洞、埋导管、挖泥浆蒸发池、打生产水井等。
(二) 设备的搬迁与安装相关作业
1、钻表层套管附件、钻进至导眼井设计井深;
2、电测;
3、注水泥塞回填导眼井、侯凝;
4、下钻探塞面,钻塞至设计造斜点附近。
(五) 造斜钻水平井段及相关作业
1、下定向钻具侧钻造斜,定向钻进至水平井设计井深;
2、完井电测;
3、下油层套管、固井、候凝;
4、下钻探塞面、钻水泥塞及套管附件、探人工井底;
5、刮壁、洗井;
6、声幅测井检查固井质量;
7、换装井口(至此钻井完井结束转投产作业)。
六、哈得4油田已钻井简况
哈得4油田于1998年发现,截止目前,包括4口正钻井在内已钻井60口,井深一般在5000~6000m范围内,属超深井,其中除去2口报废井外有探井6口,开发井39口(含注水井7口),滚动井(兼勘探开发井)13口。(见附表)
井型分直井和水平井两种,以水平井为主。目前已投入生产的油井井身结构大致可分为17种,其中比较有代表性的有4种。*种是带导眼井的单台阶水平井,水平段长280~380m,油层套管采用复合套管,水平段为筛管;第二种是不带导眼井的单台阶水平井,水平段长280~350m,油层套管采用复合套管,水平段为筛管;第三种是带导眼井的双台阶水平井,AD段长320~470m,其中AB水平段长100~220m,CD水平段长100~210m,油层套管采用复合套管,AD段全为筛管;第四种亦是带导眼井的双台阶水平井,AD段长400~460m,其中AB水平段长120~240m,CD水平段长130~260m,油层套管采用复合套管,仅CD段为筛管。(四种井身结构见附图)
七、附图表
1、地层地质年代表;
2、哈得4油田油水井统计一览表;
3、泛哈得油田井号统计一览表;
4、HD1-25H井井身结构示意图;
5、井身结构示意图一;
6、井身结构示意图二;
7、井身结构示意图三;
8、井身结构示意图四。

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