『壹』 為什麼海上的石油鑽井平台上都要搞把火在那裡燒
這是因為開采出來的石油往往伴有天然氣體(主要成分為甲烷),這種氣體和天然氣差不多，可燃、有毒。在陸地上可以通過回收作為一種清潔能源.但在海上要建相應的設備成本太高,不劃算.所以剛開始的時候都採用直接排入大氣中.但隨著人類對臭氧層的破壞的認識及對全球變暖的關注.。
人們開始認識到甲烷對臭氧層的破壞緊次於氟氯昂,而甲烷的溫室效應是CO2的20倍.因此後來海洋石油鑽井平台所產生的天然氣全部通過一根管道引到遠離平台的地方點燃.將甲烷轉化成CO2和水,以減少對大氣臭氧層的破壞和盡量減少溫室效應.
現在的生產條件多還不能利用這類氣體，如果任其逸散就會引起中毒和爆炸事故。所以，在鑽井平台上，就把這種氣體用管路集中起來，點火燒掉，以保證安全。
以後，隨著利用技術的進步，會把這種氣體收集利用，那時，就不會有那把火了。
『貳』 鑽井過程中導致井噴的原因有哪些
井噴是鑽井過程中地層流體（石油、天然氣、水等）的壓力大於井內壓力而大量湧入井筒，並從井口無控制地噴出的現象。
發生井噴的原因是對鑽開的地層壓力情況不清或預計不準，使用的鑽井液密度不足以平衡地層壓力，導致地層流體大量湧入井筒，再加上地面控制系統失靈無法有效控制。
直接原因：
(1)氣侵或注水造成壓井液密度的降低;
(2)井控意識不強,思想麻痹;
(3)發現井涌後未果斷關井,造成噴勢過猛而無法關井;
(4)井口沒安裝防噴器;
(5)防噴系統安裝不合格。
希望你採納。
『叄』 石油開采時，為何要在油井上方點火呢
為什麼油井上面總有一把火在燃燒？說浪費的都是外行人
我們在一些採油現場或者視頻中有時總會看到一些油井上面會噴火，很多人不明白，為什麼要在油井上面點上一把火？
現在隨著科技的發展以及人們對環保的要求越來越高，各個國家也都在進行火炬改造項目。天然氣正在得到回收利用，其他污染物也一般會設立相關的處理工廠，比如處理含硫量較大的油田，會設立硫酸廠處理酸氣，這樣即環保還能增加附加值。目前越來越多的油田只有在事故放空時才會點火。
『肆』 為何石油鑽井平台上，會燃燒火炬不怕爆炸嗎
為何石油鑽井平台上，會燃燒火炬？不怕爆炸嗎？為了不對大氣造成更嚴重的破壞，必須使用火炬。這是一個主動通風火炬。天然氣直接通風污染大氣，易發生爆炸。油井生產的天然氣不回收（不引入出口管道），直接通風燃燒。雖然天然氣被回收並導入輸氣管道出口，但平台上的生產裝置也有間歇性和緊急通風的要求，在正常情況下，必須有一個通常著火的輔助噴嘴，該噴嘴必須一直點亮，確保氣體在大量通風時立即燃燒。
石油和地下天然氣通常與石油、天然氣和水共存。根據石油和天然氣的比例，它們可以分別稱為油井和氣井。以油井為例，天然氣的比例很小。為了分離和運輸天然氣，必須增加進口成本。如果進入成本高於天然氣的價值，出於經濟和社會考慮，最好直接跳井。但是，直接流出會有環境污染和爆炸等風險。因此，考慮控制點火並將其燃燒，通常稱為「點燃天燈，燃燒酸性氣體。從油氣井採集的天然氣中通常含有硫化氫和有機硫化物。硫化氫具有劇毒性，與水形成弱硫酸腐蝕。由於石油工業初期的技術和經濟限制，管道和設備無法回收。
『伍』 井噴的發生條件
如下摘要一段，看是否有所幫助？詳見參考資料
引言
2003年12月23日晚10時左右，由四川石油管理局川東鑽探公司承鑽、位於重慶開縣的羅家16H井發生特大天然氣井噴失控事故，導致243人死亡，其中井場周圍的居民241人，職工2人。該特大井噴事故是天然氣開采史上最慘重的事故，也是一起特大環境污染事故[1]。
事故發生地距離高橋鎮約1.5 km，海拔在500 m左右，相對於周圍地形而言位於凹處，地形復雜，近地面大氣流動性差。在靜風條件下，受重力的影響，天然氣井噴事故排放的硫化氫擴散有其空間分布上的特殊性，無法使用國家規范推薦的煙羽擴散模式，而國外一些軟體應用的結果與實際情況存在明顯的差異。
為研究復雜地形條件下，井噴事故排放的硫化氫擴散運動規律，在北京大學環境學院環境風洞試驗室進行了井噴事故硫化氫擴散的風洞模擬試驗研究。
根據對參加事故處理人員和當地居民等的訪談，以及死亡人員分布情況的調查，說明事故發生時當地處於靜風狀態，事故發生18個小時後點火成功，導致大量事故人員傷亡的直接因素是硫化氫中毒[2]，且獲取了當地的地形矢量坐標。基於獲得的基礎數據，以幾何相似、空氣動力學粗糙等為主，該試驗研究內容主要對事故發生地的周邊地理環境、地面低速風場進行模擬，進行地表硫化氫濃度時間序列測量，對8個風向低速情況下硫化氫濃度給出在井噴過程中的時間演化趨勢，以及硫化氫最高濃度分布等值線，從而可以對井噴事故過程中硫化氫濃度的分布進行預測判斷。
其中對濃度的時間序列測量在國內外都是不多見的，要求獲得的濃度數據能夠反映出對時間的變化關系，研究中以采樣管中示蹤氣在空間上的位置來反映出硫化氫濃度與時間的關系，該測量方法在試驗技術上具有一定的創新意義。
1 風洞試驗分析
1.1 試驗風速
井噴事故發生時大氣近地面層流動風速很低，幾乎為靜風。試驗風速的確定以排放源處距離地面10m高風速U10為參考風速，統一取U10=0.5m/s，其風洞自由流風速為1.0m/s。對應到現場，這個風速可歸為蒲氏1級風，但風向標不能轉動。
1.2 點源描述
該試驗模擬的點源為井噴事故地表源，盡管在現場的噴射流達到10m量級，按照1：2000的比例，經幾何縮比後也只有5mm，淹沒在地表粗糙中，其相應參數如表1所示[3-5]。
參考資料：
http://www.safety.com.cn/anlifx/fileview.asp?title=%C6%F8%CC%EF%BE%AE%C5%E7%C1%F2%BB%AF%C7%E2%B7%E7%B6%B4%C4%A3%C4%E2%CA%D4%D1%E9%D1%D0%BE%BF&filename=ns108476.txt
一、事故背景與經過
南方石油公司打2號預探井，該井位於我國南方某市郊區，周邊地勢平坦，該井口周邊2 km范圍內有居民7 800餘人，井口與周邊居民住宅距離不足60m。設計井深550m，目的層為上第三繫上新統茨營組第三段氣層，不含硫化氫等有害氣體。該井由北方石油勘探局鑽探公司660鑽井隊承鑽。該井鑽井工程設計單位是北方石油勘探局工程技術研究所，該設計的審批部門是南方石油公司勘探開發分公司。
2號預探井於11月22日開鑽，11月29日二開鑽進。12月1日鑽至井深491m後，按設計要求下鑽取芯。取芯鑽進至498 80 m後起鑽，未發生異常現象。12月1日22：30再次下鑽到井底，因下鑽時疏忽，鑽具未按設計要求將回壓閥組合到鑽具中。石油公司監督雖已發現這一問題，但以剩餘進尺不多為由，未下達立即起鑽更換鑽具組合的指令，致使這一重大隱患未能及時消除。12月2日凌晨1：20鑽至井深550 m完鑽，循環至2：10後開始起鑽。當時鑽井液密度、黏度符合工程設計要求，井口無任何異常顯示。當2：50起出第3柱鑽具，正在起第4柱鑽具時，發現鑽井液從鑽具內突然湧出，井噴隨之發生。井隊搶接回壓閥失敗，井噴失控。噴至7：00，井下壓力開始減弱，660鑽井隊立即搶接上回壓閥和方鑽桿，井噴得到控制。井噴失控約4個小時，險情於7：30解除，隨後恢復正常施工。井噴期間，風力1～2級，噴出的天然氣和泥漿隨風向擴散。
井噴發生後，北方石油勘探局和南方石油公司主要領導及時趕到事故現場，啟動應急預案，在當地政府配合下，採取了設立警戒線、向地方政府報告、疏散周邊群眾等一系列措施。
整個搶救過程中，疏散村民3 000多人，沒有造成火災等二次事故的發生，沒有人員傷亡。
與事故發生有關的其他因素：
為防止起鑽過程發生井噴，工程設計要求「每起一個立柱灌滿一次泥漿」。而在實際操作中，實行「兩柱一灌」，致使灌漿時間滯後；同時，在崗人員經驗不足，加上夜晚不易觀察，不能准確判斷實際灌漿效果。
工程設計要求．二開後鑽具組合中的回壓閥要安裝在鑽頭的上部。鑽至491~498.80m井段取芯時，因取芯鑽進需投球割芯，故必須將回壓閥從鑽具組合中拆除。取芯結束後，又重新下鑽到井底，但此時忘記將回壓閥組合到鑽具組合中，而是將回壓腳安裝到方鑽桿保護接頭下，當鑽井完畢起鑽時，回壓閥隨同方鑽桿一同卸下，使得鑽具組合完全不具備內防噴功能。以致完鑽起鑽發生氣浸時，井下流體順利進入鑽具內，加之該井系550 m的淺井，流體上升行程短，一經發生氣浸，短時便可形成井涌，並迅速造成井噴。
井口安裝了全封和半封防噴器，但不具備剪切功能。
二、事故原因分析
(1)井內液柱壓力不能有效平衡地層壓力，從而導致氣浸和井涌。
為防止起鑽過程發生井噴，工程設計要求「每起一個立柱灌滿一次泥漿」，而在實際操作中，實行「兩柱一灌」，致使灌漿時間滯後。同時，坐崗人員經驗不足，加上夜晚不易觀察，不能准確判斷實際灌漿效果。使得井筒內、鑽具內液柱壓力低於井下地層壓力，從而造成氣體浸入鑽具造成井涌。
(2)未按設計要求組合鑽具，是造成井噴失控的直接原因。
工程設計要求，二開後鑽具組合中的回壓閥要安裝在鑽頭的上部。鑽至491～498．80m井段取芯時，因取芯鑽進需投球割芯，故必須將回壓閥從鑽具組合中拆除。取芯結束後，又重新下鑽到井底，但此時忘記將回壓閻組合到鑽具組合中，而是將回壓閥安裝到方鑽桿保護接頭下，當鑽井完畢起鑽時，回壓閥隨同方鑽桿一同卸下，使得鑽具組合完全不具備內防噴功能。以致完鑽起鑽發生氣浸時，井下流體順利進入鑽具內，加之該井系550 m的淺井，流體上升行程短，一經發生氣浸，短時便可形成井涌，並迅速造成井噴。
(3)現場監督管理不嚴，是事故發生的間接原因。
鑽井過程中，南方石油公司不認真履行監督職責，隨意降低工作標准，是造成事故發生的重要原因。660鑽井隊違反灌漿規定，擅將「一柱一灌」改為「兩柱一灌」，甲方監督未及時制止；完鑽鑽具組合缺少井下回壓閥，南方石油公司監督已經發現，卻未能果斷下達起鑽變更鑽具組合的指令。致使這些重大隱患未能及時消除，導致井噴事故的發生。
三、防範措施
(1)鑽井隊必須配齊所有內防噴工具。二開後各趟鑽具人井，必須在鑽頭處安裝回壓閥。
(2)鑽井隊除應配備遠程式控制制台外，還必須同時配備使用司鑽控制台，確保井下突現異常時，最大限度縮短關、封井時間。
(3)採用連續灌漿，並配備使用專用小型灌漿罐，提高泥漿灌人量的計量精度。
(4)起鑽前，充分循環泥漿3周以上，先短起2～3柱，靜止一段時間再下至井底，循環測試後，確信井下無氣體侵人方可正式起鑽。
(5)安裝剪切式閘板防噴器。
『陸』 國外頁岩氣鑽探開發技術
一、內容概述
頁岩氣是從頁岩（及其頁岩夾層）中開采出來的天然氣，是一種重要的非常規能源。頁岩氣的勘探和開發有著自身獨特的特點。與常規天然氣相比，頁岩氣的開發具有獨特的開發技術，而且與油氣田的開發具有一定聯系。
國際上頁岩氣壓裂技術的發展趨勢，主要表現為開發出更長井、縮小井距（圖1）、多級壓裂、壓井液優選、通過投球（ball drop）多階段完井，優化井眼方向和泵沖（pumping rate）獲得更好的主方向壓裂效果；而井下則採用光纖連續監測技術。
圖1 頁岩鑽探（壓裂）技術示意圖
美國可開采頁岩氣的資源十分豐富，目前已經在開采領域形成了完善的商業開發體系。頁岩氣的開發技術主要包括水平井技術、多層壓裂技術、清水壓裂技術、重復壓裂技術及最新的同步壓裂技術。這些技術主要從降低成本和提高產量方面不斷提高頁岩氣井的產量。
二、應用范圍及應用實例
正是由於不斷採用新技術，大大促進了美國頁岩氣開發的迅速發展。不過，這些先進技術比較適合國際上整裝的海相地層，相對於中國復雜的地質情況，中國可能需要一方面積極引進國際技術和先進經驗，一方面發展出適合中國地質情況的開發技術。
比如，荷蘭皇家殼牌石油公司已經憑借國際先進技術與中國石油在中國四川盆地的富順-永川區塊進行頁岩氣勘探、開發及生產。殼牌中國勘探與生產有限公司富順項目總經理倪盛節（Nick Feast）介紹說，在降低鑽井費用方面，技術的發展涵蓋了泥漿組分、欠平衡鑽井、鑽頭優化、同井場作業、撬裝鑽機、多分枝鑽井和叢式鑽井等；在增產增效方面，技術的發展涵蓋了自然應力場預測、射孔優化、壓裂增產面積最大化、多級完井壓裂、支撐劑、微地震監測等。
三、資料來源
殼牌中國勘探與生產有限公司富順項目總經理倪盛節（Nick Feast）.2012.國際頁岩氣開發技術的現狀與發展趨勢.中國國際礦業大會
『柒』 油氣井為什麼要點火放噴
油氣井要點火放噴的原因可能有以下幾點：
1、控製成本
雖然說是油井，但是裡面會混有少量的天然氣，能夠把天然氣分離出來存儲使用固然很好。但是增加一套天然氣分離系統的費用，遠遠比這少量天然氣價值要貴出很多倍，所以還不如把它燒掉。
2、確保安全
跟石油一起出來的天然氣，屬於窒息性氣體，會給工作人員帶來很大的安全隱患。而且這些天然氣直接排到大氣中，也很不安全，一旦遇到明火會發生火災，甚至爆炸。因此油田專門安裝了燃燒嘴(也稱火炬)，在可控制的條件下，將這些氣體燒掉，確保安全。
3、減小井口壓力
在石油與天然氣鑽探開采過程中，由於地層壓力掌握不準、鑽井液密度偏低、井筒內鑽井液液面下降和起鑽與下鑽過程中失誤及控制措施不力等都會引發氣侵、溢流、井涌、井噴，需要放噴泄壓減小井口壓力。
油井產能評價方法：
油井產能評價是通過產能測試完成的。 常規的產能測試是在地下進行的，即通過測量油井產量和井底壓力來確定油井的產能指數，從而對油井產能做出評價。
對於某些油井，井底壓力測試十分困難，產能評價往往難以實現。 為了有效評價油井的產能，對其評價方法進行了改進，即把產能測試從地下移至地面，通過測試油嘴的產能方程來評價油井的產能，並採用油嘴產能指數的大小來評價油井產能的高低。
通過測量不同油嘴大小的油井產量，即可確定油嘴產能指數。 研究表明，油嘴產能測試不影響油井的正常生產，也不增加任何測試費用，方法簡單、實用。
『捌』 典型含氣地層特殊取心技術
(一)集氣式煤層氣取心系統
煤層氣(亦稱瓦斯)鑽探采樣是煤田勘探中一項重要工作,要求採取接近自然煤層氣含量的煤心並收集煤中釋出的氣體,以查明煤層中賦存的煤層氣含量及性質,為煤田開采和通風設計提供原始資料。常用的煤層氣取樣鑽具有集氣式單動雙管和集氣式雙動雙管兩種鑽具。
1.集氣式單動雙管鑽具
集氣式單動雙管鑽具由外管、帶集氣室的內管(試驗部分)和帶緩沖器的連動部分組成。該鑽具結構如圖4-26所示。
工作原理:鑽具下入孔內預定煤層鑽進,煤心頂破密封紙進入內管28,煤心和煤層泄出的煤層氣通過內管接頭25聚集在氣室上部,內管及集氣室中的水則經排水管23、閥門套管22、頂管18、支撐桿16、內異徑接頭7和頂桿3的回水孔排到鑽具外。鑽進0.3m左右即提鑽,卸下試驗部分密封後送化驗室分析。
操作注意事項:
1)如圖4-27所示,下鑽前卸下試驗部分,把抽氣接頭3擰在接頭4(17)上,然後將試驗部分倒立使內鑽頭垂直朝上。向內管注清水,用一短棍頂開閥門7(20)。當接頭4(17)有水外溢時,說明內管中的空氣已排出,內管注滿水後用約1mm厚塑料紙(31)墊在內鑽頭端部,套上專用橡皮套,再墊一層塑料紙並用繩捆緊,要求下鑽時不被水沖掉,鑽進時能被煤心頂破。注水排氣是為了保證煤心中煤層氣的純潔性和代表性。注水並封密內鑽頭後,配好外管下鑽。
圖4-26 集氣式單動雙管鑽具
1—異徑接頭;2—保護管;3—頂桿;4—連接器;5—塞線;6—塞線壓蓋;7—內異徑接頭;8—限制器;9—減震彈簧;10—軸承;11—鋼球;12—短管;13—塞線;14—塞線壓蓋;15—短管接頭;16—支撐桿;17—接頭;18—頂管;19—螺母;20—閥門;21—閥門彈簧;22—閥門套管;23—排水管;24—集氣室;25—內管接頭;26—通孔栓;27—外管;28—內管;29—爪簧;30—內鑽頭接頭;31—薄膜塑料;32—內鑽頭;33—外鑽頭
圖4-27 抽氣接頭與集氣室閥門構造圖
1—啟閉螺釘;2—開關殼;3—抽氣接頭;4—接頭(17);5—頂管(18);6—螺帽(19);7—閥門(20);8—閥門套管(22);9—排水管(23);10—閥門彈簧(21);11—膠墊;12—墊圈;13—真空膠皮管。括弧中的數字為圖426的零件號
2)為絕對保證各絲扣連接處不漏氣,必須纏棉絲並塗鉛油。
3)下鑽速度要慢,尤其是鑽具進入鑽孔液面前必須放慢速度,防止密封紙被頂破,進入空氣,影響煤層氣採取質量。
4)鑽具下至距孔底0.5m左右時,開泵沖孔5～10min,然後將鑽具緩慢放到孔底開始鑽進。嚴禁用此鑽具掃孔,正常鑽進中,嚴禁提動鑽具。
5)回次終了,減水、稍加壓鑽進50mm左右,以壓緊內鑽頭之煤心,造成堵塞,不致提鑽時煤心中途脫落或因煤層氣壓力而沖掉。
6)提升鑽具時,要求特別平穩,特別輕。
7)鑽具提出孔口後應保持鑽具向下傾斜,迅速卸下外管,立即用密封蓋封住內鑽頭下端。再由支撐桿16處卸下試驗部分,取出頂管18,迅速擰上塞頭螺絲(或抽氣接頭),在其密封處塗上鉛油,並將密封好的試驗部分沉入水中10min左右檢查是否漏氣,如漏氣則需要重新封閉。然後盡快送化驗室。密封後的試驗部分如圖4-28所示。
圖4-28 密封試驗部分
1—塞頭螺絲;2—排水管;3—煤層氣;4—水;5—煤心;6—密封蓋;7—膠墊
8)裝有煤層氣的試驗部分應及時編號裝箱運送,運送途中切勿沖擊與急劇振動,以防漏氣甚至煤層氣爆炸。
9)鑽具使用完畢,必須洗凈塗油,三個部分分別放置保管(試驗部分內壁不能塗油,因為油會影響化驗准確性)。
2.集氣式雙動雙管鑽具
集氣式雙動雙管(圖4-29)的設計思路是排水集氣原理。采樣前鑽具集氣室和內管均充滿液體,采樣過程中進入內管的煤心失去地層應力,又經鑽頭的破壞,使賦存其中的煤層氣釋出並經導氣管11的中心孔浮升到集氣室頂部。而集氣室內的液體受煤層氣排擠經回水管10、出水管8、徑異徑接頭1的回水孔排出。於是聚集於集氣室液體上部的煤層氣不會逸散。
由上述原理可知,如內管過長或集氣室過短,大量煤層氣進入使回水管下端露出液面,煤層氣便會經回水管、出水管、異徑接頭回水孔跑掉,造成采樣失敗。因此,集氣室和內管的長度應根據所勘探的煤層氣含量來決定。
采樣操作分為准備工作、采樣、密封三個工序。
(1)准備工作
采樣前將內管各部件拆洗干凈,給絲扣纏棉紗和塗鉛油,並在管外連接處塗一層密封膠水,確保密封性良好。連接好的內管應通過5～10大氣壓或20～30大氣壓的打壓試驗。
圖4-29 集氣式雙動雙管鑽具
1—異徑接頭;2—外管;3—外管鑽頭;4—內管鑽頭;5—膠管夾;6—膠管;7—氣嘴;8—出水管;9—內管變絲接頭;10—回水管;11—導氣管;12—中間接頭;13—岩心管;14—隔膜保護圈;15—內管鑽頭密封圈;16—密封膠圈;17—隔板;18—中間隔板;19—岩心管;20—集氣室;21—內管;22—塑料紙隔膜
鑽具下孔前內管要注滿液體,排除其中的空氣。灌注時將內管倒立,松開膠管夾5,見膠管6有液體流出時夾緊夾子並將煤心管注滿。然後用隔膜保護圈、油紙或塑料膜密封內管鑽頭,並擰在內管上。最後放平內管,卸去氣嘴7,接上異徑接頭和外管就可以下降鑽具。
(2)采樣操作
和前述單動雙管一樣,下鑽要緩慢,防止沖破隔膜使泥漿進入內管。接近孔底時應一面沖孔一面下鑽,以保證孔底清潔。鑽進煤層采樣過程中要控制回次進尺長度,一般0.5m左右,為卡牢煤心和封閉鑽頭底端,在提鑽前應用大鑽壓干鑽2～3min。
(3)密封工作
鑽具提至地面後應保持垂直狀態,迅速擰下外管,擰上鑽頭密封蓋。擰上帶膠管的氣咀,並事先用夾子夾緊膠管。為確保鑽頭底端的密封可在鑽頭密封蓋內放入大小適當的泥球再擰緊密封蓋。擦洗干凈內管外壁,各連接縫處重新塗一層密封膠水並放入水中檢查是否漏氣,然後迅速送化驗室。
(二)頁岩氣密閉取心系統
頁岩氣是以多種相態存在,主體上富集於泥頁岩及部分粉砂岩地層中,以吸附或游離狀態為主要存在方式的天然氣聚集。頁岩氣勘探階段鑽探不同於普通地質岩心鑽探,因為頁岩岩心採取後需要進行氣體總量和多項參數實驗測定分析及井眼含碳量(TOC)測定等,因此需要進行頁岩層密閉取心,目前密閉取心鑽具類型主要有機械加壓式和自鎖式兩種。
1.機械加壓式密閉取心鑽具
該密閉取心鑽具(圖4-30)主要由密閉堵頭、取心鑽頭、岩心爪、內外岩心管總成、機械加壓接頭五部分組成。該鑽具具有如下特點:①整個內管密封並裝滿密閉液,下端的密閉堵頭通過3個銷釘固定在鑽頭進口處;②鑽具設計為「雙管雙動」結構;③取心鑽頭採用斜水眼且偏向井壁。
圖4-30 機械加壓式密閉取心鑽具結構示意圖
1—加壓上接頭;2—鋼球;3—加壓桿;4—六方套;5—密封圈;6—六方桿;7—加壓下接頭;8—懸掛接頭;9—承壓帽;10—絲堵;11—鋼球;12—銷釘;13—外管上接頭;14—堵頭;15—密封圈;16—內管接頭;17—外管;18—鑽頭接頭;19—鑽頭;20—活塞體;21—岩心爪;22—密封圈;23—銷釘;24—觸壓頭
鑽具工作原理:密閉觸壓頭超前於鑽頭,所以在鑽頭接觸井底之前,密閉頭固定銷釘先被剪斷,整個密閉頭上行,管內的密閉液開始排出並在井底逐漸形成保護區,為密取做好准備。隨著岩心不斷形成,推動密閉堵頭上行,因為內管上端是密封的,所以管內的密閉液就被岩心擠壓從內管和岩心柱之間的環形間隙向下作等體積排出,連續均勻地塗抹在岩心表面形成保護膜,從而達到保護岩心免遭泥漿自由水污染的目的。由於在鑽進過程中內外岩心管無相對運動,這就使得內管組合與鑽頭配合面成為可靠的靜密封,有效地克服了泥漿浸入內管的可能性。取心鑽頭的水眼偏向井壁,使射流不直接沖刷岩心根部,有利於護心。取心完上提鑽具投球加壓割心,藉助鑽具的重力將承壓帽銷子剪斷,懸掛鋼球失去懸掛作用,使內管壓在岩心爪上,迫使岩心爪收攏,卡緊岩心,上提鑽具將岩心拔斷。取出的岩心按規定取樣,及時在現場化驗分析。當岩心受泥漿污染時,示蹤劑也必然浸入岩心,因此利用顯色劑可鑒別岩樣中有無示蹤劑存在,便可換算出泥漿自由水對岩心的浸入量,岩心的密閉率為合格樣品數與總樣品數的百分比。
2.自鎖式密閉取心鑽具
大慶鑽井工程技術研究院研製的自鎖式密閉取心鑽具如圖4-31所示。該鑽具直徑Φ215mm,由大接頭、絲堵、外管上接頭、內外岩心管、外管下接頭、內管密封圈、卡箍岩心爪、密閉頭、剪銷和取心鑽頭等部件組成,屬於雙管雙動式鑽具。鑽具特點是:①適用於中深井、深井800～5500m井段密閉取心;②整體式岩心爪穩坐於鑽頭內腔錐面,卡心牢靠;③內外管懸掛裝置簡單,組裝、拆卸方便,省去了復雜的投球加壓法割心工藝;④配有多種類型取心鑽頭。
圖4-31 自鎖式密閉取心鑽具結構示意圖
1—大接頭;2—絲堵;3—接頭;4—外管;5—內管;6—下接頭;7—岩心爪;8—鑽頭;9—密閉頭
鑽具工作原理:取心鑽進時,內外管同時旋轉,內管里注滿密閉液。當密閉頭通過岩心爪進入內管,密閉液則從其間隙流出,並均勻地塗在岩心表面上,形成一層保護膜,防止泥漿浸入岩心。鑽取的岩心克服岩心爪的摩擦力進入內管。割心時,上提鑽具,岩心爪沿鑽頭內錐面下行,將岩心卡緊。當上提拉力達到岩心斷面極限拉斷力時,岩心即被割斷。
(三)天然氣水合物保壓、保真取心系統
天然氣水合物(亦稱可燃冰)主要成分是甲烷(CH4),遇熱迅速分解,可燃。1m3天然氣水合物在標准溫度、壓力下能釋放出164m3甲烷氣體。天然氣水合物大都賦存於高原永凍層和海底,它在地下儲層中以固體狀態存在。用常規鑽探取心方法,天然氣水合物將隨著鑽具提升(溫度上升、壓力變小)而從固態變為氣態和液態,從而無法獲取天然氣水合物儲層的地質資料。所以,天然氣水合物鑽探必須有特殊的保溫、保壓取心鑽具。近年來,我國對天然氣水合物的勘探十分重視,中國石油大學(華東)和中國石化勝利油田鑽井工藝研究院共同研製的「天然氣水合物深水深孔鑽探取心系統」進行了下井試驗,並獲得成功。
該取心系統(圖4-32)由鑽具懸掛總成,鎖定機構、取心內管、保溫保壓管、取心外管球閥機構、取心鑽頭、壓力補償裝置、測溫測壓記錄系統及內管回收裝置等組成。
深部岩心鑽探技術與管理
1—打撈頭;2—限位及鎖定總成;3—外限位體;4—密封機構;5—轉動軸承;6—壓力補償裝置及泄壓機構;7—保溫保壓管;8—內管扶正體;9—外管;10—過渡接頭;11—內管鞋;12—岩心爪;13—球閥關閉機構;14—保溫保壓記錄系統;15—取心鑽頭
系統工作原理:用取心專用鑽桿將繩索取心內管組合送入海底進行取心作業,取心結束後,通過繩索提起取心內管總成,帶動活塞上行,產生負壓使球閥關閉,實現保溫保壓取心。需要進行全面鑽進時,從井口投入鑽頭塞堵塞流道,實現取心鑽頭的全面鑽進。連續取心時,用繩索提出鑽頭塞組合,然後投入取心內管總成,實現取心作業。
系統的結構特點:
1)考慮鑽具外形尺寸的限制,優選金屬真空保溫管,內外表面噴塗等離子保溫材料的被動保溫方式,系統保溫管設計如圖4-33所示。
圖4-33 保溫管示意圖
2)在球閥關閉機構附近設有壓力溫度記錄儀,起鑽後現場可測出保溫保壓管內的溫度、壓力並與壓力溫度記錄儀的回放值進行比較,得出取心系統的保溫保壓結果。
3)保溫保壓取心管及內部結構單動,避免了對岩樣的干擾,有利於提高岩樣收獲率。
4)鑽具外管帶周向鎖定機構,可實現取樣與全孔鑽進的轉換。
5)靠液壓和繩索機構的聯合作用實現球閥機構關閉和釋放機構的工作,安全可靠。
6)岩心管採用低摩阻復合材料或鋁合金,有利於岩心的進入。
7)取心鑽頭配有多種切削齒,以適應軟硬程度不同的地層,利用繩索使岩樣從井底到地面的時間縮短,有利於實現保溫保壓目的。
天然氣水合物深水深孔取心系統在山東渤海灣淺海地區勝利CB25GA-6井進行現場取心試驗,在井深375～379.3m間進行了2次作業,共取心4.3m,平均岩心收獲率為95.35%。最多一次取心3.1m,收獲率為100%;鑽具出井口後通過現場快速測試技術對保壓情況進行了測試,實行不同時間段間隔測試,第一次測試壓力為4.25MPa,在16.5h後測壓為4.213MPa,降低0.037MPa,獲得了較好的效果。
『玖』 鑽井的目的是什麼
鑽井的目的就是開采能源，為人類生存發展提供必要的能源支撐。像石油鑽井就是為了開採石油，石油是一個國家的戰略物資。天然氣鑽井就是為了開采天然氣；地熱鑽井就是採暖等。
『拾』 石油鑽井方法有哪些
目前,世界上廣泛採用鑽井方法來取得地下的石油和天然氣。隨著石油工業的不斷發展，鑽井深度不斷增加，油氣井的建設速度也隨之加快，促使鑽井方法、技術和工藝得到很大改進。從已鑽成的千百萬口油氣井的資科中可以看到變化過程：頓鑽逐漸被旋轉鑽代替，井身結構從復雜到簡單，井眼直徑日趨縮小等等。
一、鑽井工藝發展概況和趨勢石油鑽井是油田勘探和開發的重要手段。一個國家石油工業的發展速度，常與它的鑽井工作量及科學技術水平緊密相關。近20年來，世界石油產量和儲量劇增，鑽井工作量相應地大幅度增加，鑽井科學技術水平也得到了飛速發展。在此期間鑽井技術發展的特點是從經驗鑽井進展到科學化鑽井。鑽井深度、斜度、區域和地區也有長足的發展。從鑽淺井、中深井發展到鑽深井和超深井；從鑽直井和一般斜井發展到鑽大斜度井和叢式井；從陸上鑽井發展到近海和深海鑽井；從地面條件好的地區鑽井發展到條件惡劣的地區(如沙漠、沼澤和寒冷地區)鑽井。在鑽井技術發展的同時，設備、工具和測量儀表也得到了相應的發展。
美國鑽井工作者曾將旋轉鑽井技術的發展進程分為四個時期：
(1)概念時期(1900—1920年)。這個時期開始把鑽井和洗井兩個過程結合在一起，開始使用牙輪鑽頭並用水泥封固套管。
(2)發展時期(1920—1948年)。這個時期牙輪鑽頭有所改進，提高了進尺和使用壽命。固井工藝和鑽井液有了進一步的發展，同時出現了大功率的鑽機。
(3)科學化鑽井時期(1948—1968年)。這個時期大力開展鑽井科學研究工作，鑽井技術飛速發展。該時期的主要技術成就有：發展和推廣了噴射鑽井技術；發展了鑲齒、滑動、密封軸承鑽頭；應用低固相、無固相不分散體系鑽井液；發展了地層壓力檢測技術、井控技術和固控技術，提出了平衡鑽井的理論及方法。
(4)自動化鑽井時期(1968年至今)。這個時期發展了自動化鑽機和井口自動化工具。鑽井參數自動測量和計算機在鑽井工程中得到廣泛應用，最優化鑽井和全盤計劃鑽井也初具規模。
目前,鑽井人員一般把鑽井技術發展的前兩個時期稱為經驗鑽井階段，把後兩個時期稱為科學化鑽井階段。時期的劃分直觀地描述了鑽井技術發展的過程，揭示了其發展規律。
任何一門科學和技術都有其自身的發展規律和要達到的主要目標。鑽井工作是為油田勘探和開發服務的重要手段。鑽井技術的發展首先要保證鑽井質量，即所鑽油氣井要滿足油氣田勘探和開發的要求,要在此基礎上來提高鑽井速度、縮短鑽井周期、降低鑽井成本。
近20年來的實踐證明，現代鑽井工藝技術將圍繞以下三個方面發展：
(1)提高鑽井速度，降低生產成本；(2)保護生產層，減少油氣層的污染和損害；(3)改善固井、完井技術，適應採油要求，延長油氣井壽命。
新中國成立以來，我國鑽井技術發展較快。特別是1978年推廣噴射鑽井、低固相優質鑽井液、四合一牙輪鑽頭等新技術後，我國的鑽井技術水平又有顯著提高，進入了科學化的鑽井階段,但與國外先進水平相比，還存在一定的差距。為了使我國的鑽井水平能滿足勘探開發的需要，努力趕上世界先進水平，必須要向鑽井技術進步要速度、要質量、要經濟效益,為加速勘探開發步伐、不斷增加油氣產量作出貢獻。
二、沖擊鑽井方法沖擊鑽井是一種古老的鑽井方法，也是旋轉鑽井方法出現以前唯一的鑽油氣井的方法。它是將破碎岩石的工具(鋼質尖頭鑽頭)提至一定高度，借鑽頭本身的重力沖向井底，擊碎岩石。然後撈取被擊碎的岩屑，以便繼續鑽進。因此，沖擊鑽井方法又被稱為頓鑽。
由於沖擊鑽井時，破碎岩屑與清除岩屑必須間斷地進行，因此鑽井速度很慢，不能滿足石油生產發展的需要。沖擊鑽井現在已基本上被旋轉鑽井所代替，僅在一些埋藏淺、壓力低的油田還能見到。
三、旋轉鑽井方法提高鑽速的根本途徑是改變鑽井方法，這正是旋轉鑽井法產生的原因。旋轉鑽井法的實質是：鑽頭在壓力作用下吃入岩石，同時在轉動力矩的作用下連續不斷地破碎岩石；被破碎的岩屑由地面輸入的鑽井液(泥漿、水、空氣等)及時帶走，鑽井液可以連續不斷地清除岩屑。這樣，一隻鑽頭可以在井底連續鑽進十幾米、幾十米甚至數百米後才起至地面進行更換。由於使用了鑽井液，可長時間穩定井眼、控制復雜地層。旋轉鑽井的鑽井速度高，能適應多種復雜情況，目前世界上大多使用這種方法鑽油氣井。旋轉鑽井通常也稱為轉盤鑽。
利用鑽桿和鑽鋌(厚壁鋼管)的重力對鑽頭加壓，鑽壓要使鑽頭能夠吃入岩石。破碎岩石所需的能量是從地面通過沉重的鋼性鑽柱傳給鑽頭的。起、下鑽的過程比較繁瑣，必須將鑽柱拆卸成許多立柱，才能起出鑽頭；而下鑽時又必須逐根接上。為了連續洗井，鑽井液從轉動的空心鑽柱里流向井底，再帶著岩屑從鑽柱外部與井壁形成的環形空間返回地面。鑽頭鑽進、清洗井底以及起、下鑽所需的動力全部由安裝在地面上的相應設備提供，這些機器設備總稱為鑽機。
現代旋轉鑽井的工藝過程表現為四個環節，即鑽進、獲取地質資料、完井和安裝。
鑽進環節由一系列按嚴格的順序重復的工序組成：把鑽柱下入井裡；旋轉和送進鑽頭使其在井底破碎岩石，同時循環鑽井液；隨著井筒的加深而接長鑽柱；起、下鑽柱以更換被磨損的鑽頭；洗井，凈化或配製鑽井液，處理復雜情況和事故等輔助作業。
為了獲得全面准確的地質資料，鑽井過程中不僅需要進行岩屑、鑽時、鑽井液錄井工作，而且還要進行鑽取岩心、測井等工作。通過各種地球物理測井方法，可以獲得井徑、井斜、方位、岩性等基本數據，掌握和了解井眼質量以及地層和油氣層的某些特性。
在鑽穿油氣層以後，需要下入油層套管，並注入水泥以隔離油氣層與其他地層，使油氣順利地流到地面上來。根據油氣井生產的要求做好井底完成工作是很重要的一道工序。
從確定井位開始，就需要平整井場、挖基礎坑、泥漿池、圓井等土方工程；為運輸機器設備而修築公路；鋪設油、水、氣管線，架設電線，以輸送油、水、氣和電力;打好地基以安裝設備、井架等。基礎工作完成後，要進行大量的井架、設備等搬運和安裝工作，還需做好開鑽前的一切准備工作，如檢查機器設備、試車、固定導管、鑽鼠洞、調配鑽井液、接好鑽具等。
旋轉鑽井過程中，驅動鑽柱旋轉、克服鑽柱與井壁的摩擦消耗了部分能量。為了減少這些無益的能量損失，1940年前後出現了井下動力鑽井方法。井下動力鑽井所用設備與旋轉鑽井基本相同，只是鑽頭不再由轉盤帶動旋轉，而是由井下動力鑽具直接驅動。典型的井下動力鑽具是渦輪鑽具，因此井下動力鑽井又常稱為渦輪鑽井。目前，井下動力鑽井在定向鑽井技術中得到了廣泛的應用。
近年來，一些工業發達國家還競相開展了熱力鑽井、高壓沖蝕鑽井、等離子射流鑽井和激光鑽井等新型鑽井方法的研究。隨著科學技術的進步，新的鑽井方法還將不斷涌現，鑽井工程也必將進入一個全新的科學化時期。
四、井身結構井身結構是油氣井全部基本數據的總稱。它包括以下數據：從開鑽到完鑽所用的鑽頭、鑽柱尺寸和鑽柱長度;套管的層次、直徑;各層套管的下入深度、鋼級和壁厚;各層套管注水泥的數據。由此可見，井身結構是全部鑽井過程計劃和施工的重要依據。圖5-1為井身結構的示意圖。
圖5-1井身結構
首先下入長度約4～6m的短套管，也稱導管，用於加固地表以免被鑽井液沖毀，保護井口完整。同時將循環的鑽井液導入泥漿凈化系統內。
第二次下入的套管叫表層套管，用於封隔地表不穩定的疏鬆地層或水層、安裝井口防噴器。一般深度為40～60m，有時可達500～600m。
當裸眼(未被套管隔離的井眼)長度超過2000～3000m或者地層剖面中存在高、低壓油層、氣層、水層和極不穩定的地層時，鑽進過程中為避免發生工程事故需要下入中間套管，又叫技術套管。目的是封隔復雜地層，防止噴、漏、卡、塌等惡性事故發生，保證安全鑽井。技術套管的層次和下入的深度根據地質和鑽井條件確定。
最後下入的套管叫油層套管，用於採油、采氣或者向生產層注水、注氣，封隔油層、氣層和水層，保證油氣井正常生產。油層套管的下入深度取決於井底的完成方法。油層套管一般從井口下到生產層底部或者只從生產層頂部下到底部。實際工作中對部分下入的油層套管，根據作用取不同的名稱，如尾管、篩管、濾管以及襯管等。
井身結構是由鑽井方法、鑽井目的、地質條件與鑽井技術水平決定的。周密考慮各種影響因素，制定合理的井身結構，是保證高速度鑽井與油氣井投產後正常產出的關鍵。
綜上所述，現代石油鑽井工程是一項復雜的系統工程。由多工序、多工種聯合作業，需要各種先進的科學技術和生產組織管理水平。