鑽井基礎知識

2021-08-13 16:34:48 字數 3963 閱讀 1557

一、井身結構設計

1、井身結構包括:

(1)一口井的套管層次;

(2)各層套管的直徑和下入深度;

(3)各層套管相應的鑽頭直徑和鑽進深度;

(4)各層套管外的水泥上返高度等。

2、確定井身結構尺寸:

一般由內向外依次進行,先確定生產套管尺寸,再確定下入生產套管的井眼尺寸,然後確定中層套管尺寸…….

3、套管與井眼間隙:

過小,小套管困難,固井質量難保證,過大,不經濟

一般大於10mm。如17-1/2與13-3/8間隙為52.3mm,12-1/4與9-5/8間隙33.3mm。

目前套管尺寸從4-1/2到20共14種尺寸規格,每中尺寸規格又分多種鋼級和壁厚。

目前見到的鑽頭尺寸從4-5/8到26共23種尺寸。

4、套管柱型別:

導管(引導一開鑽井液),表層套管(安裝井口,繼續鑽井,懸掛以後各層套管),技術套管(封隔不同的壓力層,保護生產套管),生產套管,尾管,組合套管,異徑套管。

5、井口安裝過程

(1)一開鑽井、下套管、固井、(候凝?)、導管打孔放漿、割導管、掉起、焊環形鋼板(內圈不焊)、初凝、放漿、割套管

(2)吊裝套管頭,底盤焊接(內外),安裝井口。

(3)二開鑽進,下套管,固井,上提防噴器組(固定在大樑上,提前松套管頭螺栓),放好套管掛,上提套管,放掛下落,下放套管(坐掛),割套管,甩防噴器。安裝套管頭,安裝防噴器。

某井井身結構圖

二、各次開鑽井口

第1次開鑽

第2次開鑽

套管頭結構

卡瓦式。

第3次開鑽

三、鑽柱組合

1、通常的組成部分有:

方鑽桿:

在鑽柱的最上端,用於傳遞扭矩,有四方鑽桿,六方鑽桿(四方比六方允許有更大的間隙,六方傳遞的平穩性更好,欠平衡,且原管更小(172,150)。

鑽桿:鋼級:d55、e75、x95,g105,s135,v,最小屈服強度psi=6890pa≈0.007mpa,

尺寸:2-3/8,2-7/8,3-1/2,4,4-1/2,5,5-1/2,(6-5/8)

加重鑽桿:

用在鑽桿與鑽鋌間,緩和剛度變化,代替鑽鋌(小井眼,水平井,減少扭矩,卡鑽)。尺寸:3-1/2,4,4-1/2,5

鑽鋌:提供鑽壓(80%,中和點,浮力係數),穩定鑽頭,克服井斜,螺旋。

穩定器:

提高鑽頭穩定性,防斜,控制軌跡,

專用接頭、螺桿、其它工具。

2、鑽柱的基本作用是:

(1)起下鑽頭;

(3)傳遞動力;

(2)施加鑽壓;(4)輸送鑽井液;

(5)進行特殊作業:擠水泥、測試、處理井下事故等。

3、鑽柱組合型別

(1)滿眼組合

鑽頭穩定性好,井眼曲率小,允許更大的鑽井引數,不能降斜。

(2)鐘擺組合:

鐘擺力抵抗造斜力,控制井斜(增,減),允許的引數小。

(3)塔式組合

第1次開鑽組合

第2次開鑽組合

第3次開鑽組合

三、鑽井引數

1、鑽壓,

廠家有推薦引數,牙輪鑽頭最大1.2kn/mm,17-1/2鑽頭可到533kn(合54噸),12-1/4鑽頭可到373kn(合38噸),但一般都只用到推薦最大鑽壓的50%-70%。

2、轉速:

隨著鑽頭質量的不斷提高,允許的引數值越來越高,江漢的某些鑽頭允許開到300rpm**/分)。

3、幫浦壓:

破岩效率,越高越好,但受到裝置的能力限制,且要考慮具體情況。

四、鑽井液

1、鑽井液的主要效能:

(1)密度;平衡地層壓力和構造應力,過大則:損害油層,降低鑽速,壓差卡鑽,憋漏地層,消耗水動力。

(2)流動性:粘度(流動阻力),切力(結構強度,阻礙液層剪下變形)等;過大則:流阻大,能耗高,鑽速慢;淨化不良,井下複雜;泥包鑽頭,卡噴漏塌。

過低則洗井不良,沖刷井壁。剪下稀釋性(觸變性),水眼粘度,環空粘度。

(3)造壁性:失水量,泥餅厚度。失水大則:損害油氣層,泡垮地層,井眼阻卡。

(4) 固相,含砂量,大,密度增加,影響鑽速,泥餅鬆軟,井壁不穩,固井差,摩擦係數大,井眼不暢通,壓差卡鑽,磨損鑽頭和鑽具;

(5)酸鹼度;腐蝕,流變性。

2、鑽井液的主作用是:

1)攜帶(清潔沖刷井底,不重複切削)、懸浮(防沉砂)岩屑;

2)冷卻、潤滑鑽頭和鑽具;

3)利用鑽井液液柱壓力,平衡地層壓力,防止井噴;

4)保護井壁(泥餅),防止井壁垮塌;

5)傳遞水動力,噴射,螺桿。

3、常用的鑽井液淨化裝置

常用的鑽井液淨化裝置:(1)振動篩,作用是清除大於篩孔尺寸的砂粒;(2)旋流分離器,作用是清除小於振動篩篩孔尺寸的顆粒;(3)螺桿式離心分離機,作用是**重晶石,分離粘土顆粒;(4)篩筒式離心分離機,作用是**重晶石。

4、鑽井中鑽井液的迴圈程式

鑽井液罐經幫浦→地面管匯→立管→水龍帶、水龍頭→鑽柱內→鑽頭→鑽柱外環形空間→井口、泥漿(鑽井液)槽→鑽井液淨化裝置→鑽井液罐。

5、鑽開油氣層過程中,鑽井液對油氣層的損害

主要有以下幾種損害:(1)固相顆粒及泥餅堵塞油氣通道;(2)濾失液使地層中粘土膨脹而堵塞地層孔隙;(3)鑽井液濾液中離子與地層離子作用產生沉澱堵塞通道;

(4)產生水鎖效應,增加油氣流動阻力。

靜液壓力,是由鑽井液本身重量引起的壓力。鑽井中變化,岩屑的進入會增加液柱壓力,油、氣水侵會降低靜液壓力,井內鑽井液液面下降會降低靜液壓力。防止鑽井液靜液壓力變化的方法有:

有效地淨化鑽井液;起鑽及時灌滿鑽井液。

五、鑽頭

分類:刮刀鑽頭;牙輪鑽頭;金剛石鑽頭;硬質合金鑽頭;特種鑽頭等。

衡量鑽頭的主要指標是:鑽頭進尺和機械鑽速。

六、鑽機八大件

井架、天車、游動滑車、絞車、大鉤、水龍頭、轉盤、泥漿幫浦。

七、套管柱下部結構

迪那203井:

13 3/8"×3496.99,12-1/4*4692,

8:00--9:40下套管,套管下深4690.

01m(共下入套管420根,其中244.5mm×11.99mm×197根×2199.

28m,250.8mm×15.88mm×223根×4690.

01m,套管產地:日本,鋼級:ko110tb,總長:

4691.30m,(口袋0.7),套餘:

1.29m,下深:4690.

01m;浮鞋:4690.01m,浮箍:

4643.96--4644.36m,乘託環:

4621.52m,分級箍位置:2501.

19-2501.97m)--11:00灌泥漿,接地面管線--14:

30迴圈鑽井液--14:35試壓25mpa--14:40注前置液7m3--15:

10注水泥漿52m3(阿h級水泥100t),水泥漿密度最大2.29,最小2.23,平均2.

26--(釋放一級膠塞),15:15注後置液5.3m3--16:

40替泥漿172m3,碰壓8↑15mpa--18:00檢查回流,投重力塞。--8:

00迴圈調整鑽井液。:00--12:00迴圈調整鑽井液--12:

05注前置液5m3--12:45注水泥漿75m3(阿h級水泥120t),水泥漿密度最大2.09,最小2.

03,平均2.05--12:50壓膠塞、注後置液5.

1m3--13:30替泥漿92m3,碰壓、關孔、關孔壓力8↑20mpa--8:00候凝,安裝井口。

(9 5/8″套管坐封噸位90t)。

1、組合:浮鞋+套管4根(2)+浮箍+套管2根(1)+乘託環+分級箍+套管

2、引鞋浮鞋:引導套管入井,避免套管插入或刮擠井壁;

3、浮箍(套管回壓凡爾):防止水泥漿回流。

4、承托環:承托一級膠塞、碰壓。控制水泥塞高度;

5、套管扶正器:使套管在鑽井中居中,提高固井質量。

6、重力塞:開啟迴圈孔

7、關孔塞:關閉迴圈孔,同時代替二級膠塞碰壓。

8、前置液:提高水泥漿頂替鑽井液效率,改善水泥環質量,避免水泥汙染鑽井液,

9、後置液:避免汙染,改善頂替效果。

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