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1目录第一章钻井.......................................................21.1、钻井设备及其组成............................................2第二章下套管.....................................................52.1、套管下至理论计算值时延伸，俗称“跑套管”.....................52.2、套管下不到设计位置或者下套管不顺利...........................62.3、套管重时，为了减轻钻塔的承受力，常常加“浮力阀”.............6第三章固井.......................................................83.1、固井及井深结构...............................................83.3、固井替浆量的计算.............................................8第四章完井技术..................................................104.1、钻开储集层..................................................104.2、油气井完井井底结构类型......................................11第五章钻井设计软件及应用........................................155.1、软件主要功能特点...........................................155.2、高难度井的设计施工难点.....................................165.3、软件在钻井设计施工中的应用..................................175.4效益分析....................................................202第一章钻井1.1、钻井设备及其组成1.1.1、钻头钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。1.1.2、钻机八大件钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。1.1.3、钻柱组成及其作用钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。1.2、钻井液的性能及作用1.2.1、钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井；4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力。1.2.2、常用的钻井液净化设备常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。1.2.3、钻井中钻井液的循环程序钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→3钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。1.2.4、钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。1.3、预测和监测地层压力的方法(1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法，d、dc指数法，页岩密度法；(3)完井后，采用密度测井，声波时差测井，试油测试等方法。钻井液静液压力和钻井中变化静液压力，是由钻井液本身重量引起的压力。钻井中变化，岩屑的进入会增加液柱压力，油、气水侵会降低静液压力，井内钻井液液面下降会降低静液压力。防止钻井液静液压力变化的方法有：有效地净化钻井液；起钻及时灌满钻井液。1.4、钻井方式1.4.1、喷射钻井喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法。影响机械钻速的因素(1)钻压、转速和钻井液排量；(2)钻井液性质；(3)钻头水力功率的大小；(4)岩石可钻性与钻头类型。钻井取心工具组成(1)取心钻头：用于钻取岩心；(2)外岩心筒：承受钻压、传递扭矩；(3)内岩心筒：储存、保护岩心；(4)岩心爪：割断、承托、取出岩心；(5)还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等。取岩心取岩心是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩心，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。1.4.2、平衡压力钻井在钻井过程中，始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。41.5、钻井过程出现在的复杂情况及处理1.5.1、井喷是地层中流体喷出地面或流入井内其他地层的现象。引起井喷的原因有：(1)地层压力掌握不准；(2)泥浆密度偏低；(3)井内泥浆液柱高度降低；(4)起钻抽吸；(5)其他措施不当等。1.5.2、软关井就是在发现溢流关井时，先打开节流阀，后关防喷器，再试关紧节流阀的一种关井方法。因为这样可以保证关井井口套压值不超过允许的井口套压值，保证井控安全，一旦井内压力过大，可节流放喷。a、钻井过程中溢流显示(1)钻井液储存罐液面升高；(2)钻井液出口流速加快；(3)钻速加快或放空；(4)钻井液循环压力下降；(5)井下油、气、水显示；(6)钻井液在出口性能发生变化。b、溢流关井程序(1)停泵；(2)上提方钻杆；(3)适当打开节流阀；(4)关防喷器；(5)试关紧节流阀；(6)发出信号，迅速报告队长、技术员；(7)准确记录立柱和套管压力及泥浆增量。c、钻井中井下复杂情况钻进中由钻井液的类型与性能选择不当、井身质量较差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等，不能维持正常钻井和其他作业的正常进行的现象。d、钻井事故是指由于检查不周、违章操作、处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意，而造成的钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火等恶果。e、井漏井漏主要由下列现象发现，(1)泵入井内钻井液量＞返出量，严重时有进无出；(2)钻井液罐液面下降，钻井液量减少；(3)泵压明显下降。漏失越严重，泵压下降越明显。f、卡钻及造成原因卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活动，这种现象叫卡钻。主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。h、处理卡钻事故的方法(1)泡油解卡；(2)使用震击器震击解卡；(3)倒扣套铣；(4)爆炸松扣；(5)爆炸钻具侧钻新眼等。5第二章下套管目前钻探工作往往需要在一定的孔深时，下入套管以便于下一步工作顺利进行。在下套管的同时往往会出现套管下到预计位置，或者套管延伸了等一些不可避免的问题，现在就这些问题总结分析如下：2.1、套管下至理论计算值时延伸，俗称“跑套管”1.打超前孔，便于测井确定层位，后扩孔下套管时，往往会出现“跑套管”现象。原因在于钻孔的底口位置不会形成理论上的台阶状如图1，往往是缓坡圆锥形状如图2所示，加上套管重，地层软常常会导致“跑套管”现象。这种情况下套管时，最好的方法是：在钻具的底部加上1-2根所下套管进行探孔，确定准确孔深。2.另外一些地层因素，钻具、套管丈量不准确导致孔深误差，出现假象“跑套管”3.下完表层套管再生产时，出现表层套管下沉“跑套管”，此种情况是由于固井质量不合格，钻具甩打套管所致。图1图262.2、套管下不到设计位置或者下套管不顺利孔内岩粉多、有掉块、煤层坍塌等因素造成2.3、套管重时，为了减轻钻塔的承受力，常常加“浮力阀”套管在垂直方向受力分析：如下图所示F拉+F浮=G即F拉=G-F浮D1:钻孔直径D2:套管直径h1:浮力阀底端至地面距离h2:套管总长度d1:套管与孔壁间隙d2:套管壁厚ρ1：泥浆比重ρ2：钢材比重h1h2D1D2d2d17当F拉0时，即F浮G钻塔承受力大，不利于套管拉起当F拉0时，即F浮G钻塔承受力过小，不利于套管下放当F拉=0时，即F浮=G钻塔承受力最好F浮=ρ1gv1……………………①G=ρ2gv2……………………②v1=лD22/4·h1……③v2=л[(D2/2)2-(D2-2d2)2/4]h2……④合并上式变形得h1/h2=4d2(D2-d2)ρ2/D22ρ1特别值得注意的是：1.下套管时一定要按施工设计、以及固井要求来选择“浮力阀”下放位置2.钻塔在所需下“浮力阀”时，能够承载“浮力阀”之前套管重量。3.套管总重量远大于钻塔承载力时，“浮力阀”要下在理论计算位置之前或者下在套管底端8第三章固井3.1、固井及井深结构固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。井深结构包括：(1)一口井的套管层次；(2)各层套管的直径和下入深度；(3)各层套管相应的钻头直径和钻进深度；(4)各层套管外的水泥上返高度等等。套管柱下部结构(1)引鞋：引导套管入井，避免套管插入或刮挤井壁；(2)套管鞋：引导在其内部起钻的钻具进入套管；(3)旋流短节：使水泥浆旋流上返，利于替泥浆，提高注水泥质量；(4)套管回压凡尔：防止水泥浆回流，下套管时间阻止泥浆进入套管；(5)承托环：承托胶塞、控制水泥塞高度；(6)套管扶正器：使套管在钻井中居中，提高固井质量。3.2、注水泥施工工序下套管至预定深度→装水泥头、循环泥浆、接地面管线→打隔离液→注水泥→顶胶塞→替泥浆→碰压→注水泥结束、候凝。3.3、固井替浆量的计算套管内径体积：V=0.25л(D-2d)2L管线体积估算0.5m3替浆量总体积为9V替=V+0.5附：套管重量公式：M=л（D-d）dρLD：套管直径d：套管壁厚L：套管长度ρ:钢材密度10第四章完井技术4.1、钻开储集层4.1.1、储集层的两个突出特点：储集有一定压力的油气水；地层孔隙和裂缝比较发育，具有较好的原始渗透率。对钻开储集层的技术要求：保护油气层，防止钻井液污染；控制油气层，防止不必要的井喷，安全钻开储集层。4.1.2、钻开后储集层储油性质的变化水侵：钻井液中的自由水侵入储层的现象。泥侵：钻井液中固相物质侵入储层的现象。（1）水侵对油气层的损害①使储层中的粘土成分膨胀，使油流通道缩小；②破坏孔隙内油流的连续性，使单相流动变为多相流动，增加油流阻力；③产生水锁效应，增加油流阻力；④在地层孔隙中生成沉淀物。（2）泥侵对油气层的损害①钻井液直接进入较大的储层孔隙，形成堵塞；②形成内泥饼，造成永久性损害；114.1.3、钻开后储集层岩石力学性质的变化储集层被钻开之后，打破了原来的力学平衡状态，岩石发生侧向变形，从而对储集层结构造成影响。对于孔隙较多、较大的砂岩储层，影响不太明显；对于裂缝性储集层，影响明显。当产生侧向变形时，有些微小裂缝的张开程度明显减小。使储集层的渗透率降低。长期的采油生产，使储层内压力下降，砂岩的骨架受力增加，砂岩会被压碎而造成出砂。4.1.4、钻开储集层的方法①采用合理的钻井液体系，避免水侵和泥侵的危害；②采用合理的钻井液密度，采用平衡或欠平衡压力钻井；