利用機械設備或人力從地面將地層鉆成孔眼的工作稱為鉆井。通常指勘探或開發石油、天然氣等液態和氣態礦產而鉆鑿井眼及大直徑供水井的工程。鉆井在國民經濟建設中的應用極為廣泛。
目前我國油 (氣) 田廣泛使用轉盤鉆鉆井。主要設備有井架、操作平臺、柴 油機、鉆機、鉆具、泥漿泵、發電機和測試 裝備以及燃料油罐、鍋爐等。
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中文名
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鉆井
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外文名
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drilling
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釋 義
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利用機械設備或人力從地面將地層鉆成孔眼的工作
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分 類
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頓鉆和旋轉鉆
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包 括
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勘探或開發石油、天然氣等
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代 表
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轉盤鉆鉆井
目錄
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1 簡介
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2 分類
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? 頓鉆
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? 旋轉鉆
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3 鉆井工序
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4 發展現狀
簡介
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鉆井直徑和深度大小,取決于鉆井用途及礦產埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。主要功用為:①獲取地下實物資料,即從鉆井中采取巖心
鉆探取得的巖心
、礦心、巖屑、液態樣、氣態樣等。②作為地球物理測井通道,獲取巖礦層各種地球物理場的資料。③作為人工通道觀測地下水層水文地質動態情況。④用作探、采結合,開發地下水、油氣、地熱等的鉆井。
鉆井通常按用途分為地質普查或勘探鉆井、水文地質鉆井、水井或工程地質鉆井、地熱鉆井、石油鉆井、煤田鉆井、礦田鉆井、建筑地面鉆井等 [1] 。
一口井從開鉆到完成,需進行以下三項主要工作:1. 破碎井底巖石;2. 將破碎的巖石(即巖屑)運移至地面;3. 鞏固井壁(簡稱固井)。
分類
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頓鉆
頓鉆 [2] ,又稱沖擊鉆。用鋼絲繩把頓鉆鉆頭送到井底,由動力驅動游梁機構,使游梁一端上下運動,并帶動鋼絲繩和鉆頭產生上下沖擊作用,使巖石破碎。頓鉆鉆速慢,效率低,不能適應日益增加的井深和復雜地層的鉆探要求,逐漸被旋轉鉆代替。但它有設備簡單,成本低,不污染油層等優點,可用于一些淺的低壓油氣井、漏失井等。
旋轉鉆
利用鉆頭旋轉時產生的切削或研磨作用破碎巖石。是當前最通用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快,并易于處理井塌、井噴等復雜情況。按動力傳遞方式,旋轉鉆又可分為轉盤鉆和井下動力鉆兩種:轉盤鉆在鉆臺的井口處裝置轉盤,轉盤中心部分有方孔,鉆柱上端的方鉆桿穿過該方孔,方鉆桿下接鉆柱和鉆頭,動力驅動轉盤時帶動鉆柱和鉆頭一起旋轉,破碎巖石。井下動力鉆是利用井下動力鉆具帶動鉆頭破碎巖石,鉆進時鉆柱不轉動,磨損小、特別適于打定向井。井下動力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動鉆等。
井下動力鉆具鉆井是利用渦輪鉆具、螺桿鉆具以及沖擊旋轉鉆具靠鉆井液驅動的方法鉆井。特點是進尺快、鉆壓小、泵壓高。適合鉆定向井或特殊硬底層井段。
鉆井設備按功能分為旋轉系統、提升系統、泥漿循環系統。動力與傳動系統和控制系統等。
鉆井工序
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鉆井是一項系統工程 [2] ,是多專業、多工種利用多種設備、工具、材料進行的聯合作業。同時它又是多程序緊密銜接,多環節環環相扣的連續作業。施工的全過程都具有相當的復雜性。
每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進工程和完井作業三個階段。每一項工程階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括:定井位、道路勘測、基礎施工、安裝井架、搬家、安裝設備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測、下套管、固井作業等。
發展現狀
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近年來全球鉆井工作量持續增加,2012年全球鉆井數超過11萬口。目前中國的鉆井規模已經穩居世界第二。
僅中石油的鉆井工作量2007年就已經超越加拿大和俄羅斯。值得指出的是,目前美國水平井鉆井工作量已經超過直井鉆井量。隨著頁巖氣的大規模開發,美國水平井鉆井數快速增長,2012年增至17721口,占當年美國鉆井總數的36. 7 %。預計2013年美國水平井鉆井數將接近20 000口。當前美國新鉆的水平井大部分用于開發頁巖氣、致密油、致密氣等非常規資源。2011年僅harnett頁巖氣產區就鉆水平井近10 000口。有些公司和部分地區新鉆的頁巖氣井幾乎全是水平井。同樣隨著頁巖氣的大規模開發,美國水平井鉆井進尺數快速增長,2012年增至6 980 X 10000m,占當年美國鉆井總進尺的60%。美國用于鉆水平井的在用旋轉鉆機數快速增加,從2000年的55臺增至2012年的1 151臺,占比從2000年的6%增至2012年的60%。隨著技術的進步,水平井鉆井效率還將持續提升,鉆井周期、建井周期有望進一步縮短,單位進尺鉆井成本有望進一步降低,同時推動其他井鉆井效率的提升。
近年來隨著勘探開發工作量的持續增加,鉆井工作量呈現大幅度上升趨勢。僅中石油年鉆井數就己突破20 000口,進尺突破4 000 X 10000m。工作量的增加確保了中國油氣探明儲量和產量的持續提高。
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