石油鑽井為什麼會倒眼

1. 石油的鑽井通常都有上千米深，大概的工作原理是怎樣的

通俗簡單的說吧：

能源是電力，

機械傳動，通過方鑽桿，轉動的力在地面傳給方鑽桿，方鑽桿下面是鑽桿，鑽桿下面是鑽頭，跟我們在地面上用電鑽鑽一個孔原理差不多

不同的是鑽桿之間用螺紋連接，鑽到一定深度，就得擰開中間再加一節鑽桿，這樣一節一節鑽下去，就可以達到幾千米深了。

每鑽一定深度，還得測量，有專門的測井公司，如發生偏差及時修正，

現在的鑽井水平，十分厲害，可以在直著鑽上千米深後再拐彎90度，鑽孔能拐彎這種情況，在其它行業，是完全不可能的，

2. 石油鑽井安全的危險控制

1．概述
鑽井設備（簡稱鑽機）是指石油天然氣鑽井過程中所需各種機械設備的總稱。鑽機主要部件必須相互配合才能完成鑽機起升、循環和旋轉的3項主要工作。按按動力設備的不同通常可分為機械傳動鑽機、電動鑽機和復合鑽機三種。主要包括以下系統：
（1）提升系統：主要作用是用來起、下鑽柱（或下套管），以實現鑽頭的鑽進送鑽等工作。
（2）旋轉系統：主要作用是由動力機組驅動轉盤，通過轉盤方補心帶動方鑽桿（鑽桿和鑽鋌）、方鑽桿再帶著鑽頭旋轉進行鑽井。
（3）循環系統：主要作用是鑽井過程中，通過動力機組帶動泥漿泵來循環鑽井流體，經過立管、水龍帶、水龍頭、方鑽桿、鑽桿和鑽鋌，將泥漿池的泥漿送到鑽頭處，以實現鑽井流體將井底的鑽屑帶到地面。
（4）動力設備：主要作用是為驅動絞車、轉盤、鑽井泵等工作機工作提供動力。
（5）傳動系統：主要作用是把發動機的能量傳遞或分配給各工作機。
（6）控制系統：為了指揮各系統協調地工作，在整套鑽機中安裝有各種控制設備。
（7）底座：包括鑽台底座、機房底座和泥漿底座等。
（8）輔助設備：主要功能是為了正常鑽井作業提供配套支撐。
鑽機所必須具有的主要設備共7大部件：絞車、井架、天車、游車、水龍頭、轉盤、鑽井泵。
2．鑽機輔助設備及工具
（1） 發電機。幾乎所有電驅動鑽機的發電機都用柴油機作動力。
（2） 空氣壓縮機及儲氣瓶組。幾乎所有鑽機的聯動機上都配有小型空氣壓縮機和帶儲氣設備的電動空氣壓縮機，以便給氣控制裝置、氣離合器、氣動馬達、氣動工具等提供氣源和動力。
（3） 泥漿儲存設備。完整的泥漿循環系統通常都有一套泥漿儲存設備：如沉澱罐（或池）、吸入罐（或池）、儲存罐（或池）。
（4） 鑽井儀表。鑽井儀表系統可單指一個指示表，也可以包括各種儀器。如鑽井（多）參數儀、泥漿液面記錄（報警）儀、大鉗扭矩表、泥漿泵壓力表和記錄儀等。
（5） 剎車機構：機械剎車、輔助剎車、其他設施。
3．井控裝置
井控裝置指實施油氣井壓力控制所需的設備、管匯和專用工具儀表。井控裝置是在鑽井過程中，確保安全生產的重要裝備。 1．噴射鑽井技術
利用鑽井液流經鑽頭噴嘴所形成的高壓射流充分地清洗井底，使岩屑免於重復切削，並與機械作用（鑽頭破岩）聯合破岩，從而提高鑽速的鑽井技術叫噴射鑽井技術。從鑽頭噴嘴噴出的射流具有很高的噴射速度，井底能得到很大的沖擊力和水功率，從而有效地凈化清潔井底，同時藉助於射流的沖擊壓力作用和漫流橫推作用，使機械鑽速大大提高。
2．防斜打直技術
井斜是指井眼軸線偏離了鉛垂線。滿眼鑽具可以有效地預防井斜。井斜後需要糾斜，糾斜方法有兩種，一種是鍾擺法糾斜：是利用「鍾擺」原理糾斜的一種方法，通過使用專用的防斜鑽具組合及相應的技術措施來增大鍾擺減斜力，以平衡和克服促使井斜的地層力。另一種方法利用動力鑽具加彎接頭或彎鑽桿組合的鑽具組合向原井斜的相反方面造斜，以達到糾斜的目的。
3．定向鑽井技術
藉助於某種造斜工具，在一定的工藝技術措施配合下，使井眼沿著預先設計的井眼軌跡鑽達目的層的鑽井方法叫定向鑽井。定向井的造斜方法有井底動力鑽具造斜，轉盤鑽造斜以及斜井鑽機造斜。
4．取芯鑽井技術
利用專門的取芯工具和一定技術措施，將地下的岩石取到地面上來的一種鑽井工藝。取芯工具包括取芯鑽頭、岩芯筒、岩芯爪、止回閥、扶正器和懸掛軸承等輔助部件。
5.完井技術
完井方法一般分為套管完井和裸眼完井兩大類，共有6種方式：套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、後期裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井。
6．鑽井井控技術
在鑽井作業中，一旦發生井噴，就會使井下情況復雜化，無法正常鑽井，被迫進行壓井作業，對油氣層造成不同程度的損害。同時，井噴後極易導致失控，井噴失控後，將使油氣資源受到嚴重破壞，還易釀成火災，造成人員傷亡，設備毀壞，油氣井報廢，自然環境受到污染。所以，井噴失控是鑽井工程中性質嚴重，損失巨大的災難性事故。 1．鑽井作業 HSE危害和影響的確定
1） 鑽井作業風險識別的特徵
（1） 差異性；
（2） 嚴重性；
（3） 多樣性；
（4） 時間性；
（5） 隱蔽性；
（6） 變化性。
2）鑽井及相關作業的主要風險
（1） 共同作業風險：井噴及井噴失控可能造成地層碳氫化合物的溢出；火災及爆炸：地層碳氫化合物的溢出，特別是輕質油、硫化氫等可燃（劇毒）氣體溢出，汽油及柴油、潤滑油、機油等泄漏造成火災爆炸危險事故等；
（2） 相關作業風險：測井作業風險；錄井作業風險；定向井作業風險；固井作業風險；試油作業風險；相關作業產生的廢水、廢渣、廢氣對環境的污染。
3）鑽井作業中的主要特定危害和影響
破壞植被，火工品危害；生態環境，人身及財產安全 ；造成海洋環境局部破壞，珊瑚礁和海洋生物。
4）井噴失控的原因及危害和影響
井噴失控是鑽井工程中性質最嚴重的災難性事故，對健康、安全與環境的危害和影響是巨大的，造成井噴失控的直接原因主要有：
（1）起鑽抽吸，造成誘噴；
（2）起鑽不灌鑽井液或沒有及時灌滿；
（3）未能准確地發現溢流；
（4）發現溢流後處理措施不當或井口不安裝防噴器；
（5）井控設備的安裝及試壓不符合要求；
（6）井身結構設計不合理；
（7）對淺氣層的危害缺乏足夠的認識；
（8）地質設計未能提供准確的地層孔隙壓力資料，使用了低密度鑽井液，鑽井液柱壓力低於地層孔隙壓力；
（9）空井時間過長，又無人觀察井口；
（10）鑽遇漏失層段未能及時處理或處理措施不當；
（11）相鄰注水井不停或未減壓；
（12）思想麻痹，違章操作。
井噴失控的危害和影響包括以下幾個方面：
（1）打亂正常的工作秩序，影響全局生產；
（2）使鑽井事故復雜化，處理難度增加；
（3）井噴失控極易引起火災，危及井場人員及周圍居民的生命安全；
（4）噴出的油、氣、水及有害物質（如硫化氫）會造成嚴重的環境污染，危及人員的健康和安全；
（5）傷害油氣層，破壞地下油氣資源；
（6）井噴著火，造成機毀人亡和油氣井報廢，帶來巨大的經濟損失；
（7）涉及面廣，在國際、國內造成不良的社會影響。
2．鑽井作業HSE風險削減措施
1）措施內容
制定鑽井活動中的風險管理措施，是達到風險控制目標、保證風險削減措施的落實以及順利實施鑽井活動的重要保證，主要包括以下內容：
（1）建立完善的鑽井HSE風險防範保障體系和運行機制，保證有關風險削減措施的實施；
（2）組織落實風險防範和削減措施必備的人、財、設備等必備條件和手段，並制定有關保護設備、工具的配置和采購計劃；
（3）識別鑽井活動中各個階段和不同工藝施工作業中可能產生的HSE風險，制定防止和削減措施；
（4）制定鑽井作業中各種險情和危害發生的應急反應計劃以減少影響；
（5）鑽井安全生產管理措施應形成文件，以規定、制度和條例形式下發，指導鑽井安全生產；
（6）制定危害影響和恢復措施；
（7）對提出的風險防範、削減和恢復措施也可能產生的危害進行再識別和評估，以確定這些措施在風險控制目標中的作用；
（8）監控措施。
2）建立安全生產指南
主要制定以下安全生產指南：鑽井作業安全規程、常規鑽井安全技術規程、含硫油氣田安全鑽井法、鑽井設備拆裝安全規定、關井操作程序、井場動火管理、井場用電安全規程等。
3）鑽井HSE管理監測
實施鑽井風險削減措施，還必須對有關情況進行監測（包括檢查、測試等），並建立和保存相應結果與記錄。
（1）對鑽井隊現場的監測檢查包括但不限於以下范圍：HSE管理實施情況；各項安全規程、標准執行情況；各種設備、設施的安全技術性，運行及維護保養情況；自動報警裝置及安全防護裝置的配置、性能、運行及維護保養情況；應急措施落實情況，應急設備的配置、維護保養情況；員工HSE培訓，應急演習情況；醫療設備、葯品的配備及使用情況；井場、營地環保規定的執行情況、廢物回收、污水處理、環境破壞後的恢復等；宿舍、餐廳、廚房、廁所、浴室的衛生情況。
（2）檢查的對象與內容：
①對鑽井隊HSE管理的檢查（包括但不限於）：HSE管理機構及職責；HSE管理體系運行；HSE管理的規章制度建立及執行；鑽井作業HSE指導書、計劃書、檢查表；對員工的HSE宣傳、教育和培訓；危險部位的警示標志或警示牌；例行的HSE檢查。
②對鑽井隊員工的檢查（包括但不限於）：HSE管理知識；特殊崗位的持證情況；HSE方面的培訓；緊急情況下控制處理險情的技能；緊急情況下個人防護能力；控制險情的設備、工具（如不同類型的滅火器）的使用；勞保用品的穿戴；是否會使用個人防護器材（如空氣呼吸器等）；員工的健康狀況等。
③對鑽井及HSE設備、設施的檢查（包括但不限於）：設備、設施安裝是否符合有關技術、安全規定要求；設備、設施運行是否良好、完整性如何；設備、設施的安全防護裝置是否齊全有效；消防設施、滅火器材等是否配備齊全有效。
④設備、設施具體的檢查內容按有關規定進行，對有關的設備裝置，如井控設備要進行測試。
⑤營地的檢查：安全距離、電氣線路、消防器材及周邊環境等。
⑥醫療設施及葯械的檢查：衛生員資質、常規及急救葯品、設施等。
另外，削減鑽井作業HSE的風險還包括配備控制和消除危害的設備、儀器、工具、防護裝置以及安全勞保用品等硬體的配置和保證鑽井設備、設施的完整性及有效使用措施。
3．鑽井作業HSE應急反應計劃
1）鑽井作業HSE應急分類根據鑽井作業的工藝特點和作業環境特點，應急反應可分為5大類
（1）鑽井作業中的突發事件；
（2）人身傷害事故；
（3）急性中毒；
（4）有害物質泄漏；
（5）自然災害。
2）鑽井作業HSE應急計劃內容
（1）應急反應工作的組織和職責；
（2）參與應急工作的人員；
（3）環境調查報告；
（4）應急設備、物資、器材的准備；
（5）應急實施程序；
（6）現場培訓及模擬演習計劃；
（7）緊急情況報告程序、聯絡人員和聯絡方法；
（8）應急搶險防護設備、設施布置圖；
（9）井場及營區逃生路線圖；
（10）簡易交通圖等。
3）鑽井作業過程中緊急情況下的應急程序清單（包括但不限於）
（1）火災及爆炸應急程序；
（2）硫化氫防護應急程序；
（3）井涌、井噴應急程序；
（4）油料、燃料及其他有毒物質泄漏應急程序；
（5）放射性物質落井的處理應急程序；
（6）惡劣天氣應急程序；
（7）現場醫療急救程序。

3. 石油鑽井常識

鑽頭主要分為：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。鑽機八大件鑽機八大件是指：井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉盤、泥漿泵。鑽柱組成及其作用 鑽柱通常的組成部分有：鑽頭、鑽鋌、鑽桿、穩定器、專用接頭及方鑽桿。鑽柱的基本作用是：(1)起下鑽頭；(2)施加鑽壓；(3)傳遞動力；(4)輸送鑽井液；(5)進行特殊作業：擠水泥、處理井下事故等。鑽井液的性能及作用 鑽井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)靜切力；(5)失水量；(6)泥餅厚度；(7)含砂量；(8)酸鹼度；(9)固相、油水含量。鑽井液是鑽井的血液，其主作用是：1)攜帶、懸浮岩屑；2)冷卻、潤滑鑽頭和鑽具；3)清洗、沖刷井底，利於鑽井；4)利用鑽井液液柱壓力，防止井噴；5)保護井壁，防止井壁垮塌；6)為井下動力鑽具傳遞動力。常用的鑽井液凈化設備 常用的鑽井液凈化設備：(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，作用是回收重晶石，分離粘土顆粒；(4)篩筒式離心分離機，作用是回收重晶石。鑽井中鑽井液的循環程序 鑽井 液罐 經泵→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→鑽井液凈化設備→鑽井液罐。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。預測和監測地層壓力的方法 (1)鑽井前，採用地震法；(2)鑽井中，採用機械鑽速法，d、dc指數法，頁岩密度法；(3)完井後，採用密度測井，聲波時差測井，試油測試等方法。鑽井液靜液壓力和鑽井中變化 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：有效地凈化鑽井液；起鑽及時灌滿鑽井液。噴射鑽井 噴射鑽井是利用鑽井液通過噴射式鑽頭噴嘴時，所產生的高速射流的水力作用，提高機械鑽速的一種鑽井方法。影響機械鑽速的因素 (1)鑽壓、轉速和鑽井液排量；(2)鑽井液性質；(3)鑽頭水力功率的大小；(4)岩石可鑽性與鑽頭類型。鑽井取心工具組成 (1)取心鑽頭：用於鑽取岩心；(2)外岩心筒：承受鑽壓、傳遞扭矩；(3)內岩心筒：儲存、保護岩心；(4)岩心爪：割斷、承托、取出岩心；(5)還有懸掛軸承、分水流頭、回壓凡爾、扶正器等。取岩心 取岩心是在鑽井過程中使用特殊的取心工具把地下岩石成塊地取到地面上來，這種成塊的岩石叫做岩心，通過它可以測定岩石的各種性質，直觀地研究地下構造和岩石沉積環境，了解其中的流體性質等。平衡壓力鑽井 在鑽井過程中，始終保護井眼壓力等於地層壓力的一種鑽井方法叫平衡壓力鑽井。井噴 是地層中流體噴出地面或流入井內其他地層的現象。引起井噴的原因有：(1)地層壓力掌握不準；(2)泥漿密度偏低；(3)井內泥漿液柱高度降低；(4)起鑽抽吸；(5)其他措施不當等。軟關井 就是在發現溢流關井時，先打開節流閥，後關防噴器，再試關緊節流閥的一種關井方法。因為這樣可以保證關井井口套壓值不超過允許的井口套壓值，保證井控安全，一旦井內壓力過大，可節流放噴。鑽井過程中溢流顯示 (1)鑽井液儲存罐液面升高；(2)鑽井液出口流速加快；(3)鑽速加快或放空；(4)鑽井液循環壓力下降；(5)井下油、氣、水顯示；(6)鑽井液在出口性能發生變化。溢流關井程序(1)停泵；(2)上提方鑽桿；(3)適當打開節流閥；(4)關防噴器；(5)試關緊節流閥；(6)發出信號，迅速報告隊長、技術員；(7)准確記錄立柱和套管壓力及泥漿增量。鑽井中井下復雜情況鑽進中由鑽井液的類型與性能選擇不當、井身質量較差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及鑽進時嚴重蹩跳、井漏、井噴等，不能維持正常鑽井和其他作業的正常進行的現象。鑽井事故是指由於檢查不周、違章操作、處理井下復雜情況的措施不當或疏忽大意，而造成的鑽具折斷、頓鑽、卡鑽及井噴失火等惡果。井漏井漏主要由下列現象發現，(1)泵入井內鑽井液量＞返出量，嚴重時有進無出；(2)鑽井液罐液面下降，鑽井液量減少；(3)泵壓明顯下降。漏失越嚴重，泵壓下降越明顯。卡鑽及造成原因卡鑽就是在鑽井過程中因地質因素、鑽井液性能不好、技術措施不當等原因，使鑽具在井內長時間不能自由活動，這種現象叫卡鑽。主要有黏附卡鑽、沉砂卡鑽、砂橋卡鑽、井塌卡鑽、縮徑卡鑽、泥包卡鑽、落物卡鑽及鑽具脫落下頓卡鑽等。處理卡鑽事故的方法(1)泡油解卡；(2)使用震擊器震擊解卡；(3)倒扣套銑；(4)爆炸松扣；(5)爆炸鑽具側鑽新眼等。固井固井就是向井內下入一定尺寸的套管串，並在其周圍注入水泥漿，把套管固定的井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封隔疏鬆、易塌、易漏等復雜地層；封隔油、氣、水層，防止互相竄漏；安裝井口，控制油氣流，以利鑽進或生產油氣。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等。套管柱下部結構(1)引鞋：引導套管入井，避免套管插入或刮擠井壁；(2)套管鞋：引導在其內部起鑽的鑽具進入套管；(3)旋流短節：使水泥漿旋流上返，利於替泥漿，提高注水泥質量；(4)套管回壓凡爾：防止水泥漿迴流，下套管時間阻止泥漿進入套管；(5)承托環：承托膠塞、控制水泥塞高度；(6)套管扶正器：使套管在鑽井中居中，提高固井質量。注水泥施工工序下套管至預定深度→裝水泥頭、循環泥漿、接地面管線→打隔離液→注水泥→頂膠塞→替泥漿→碰壓→注水泥結束、候凝。完井井口裝置(1)套管頭--密封兩層套管環空，懸掛第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管頭--承座錐管掛，連接油層套管和採油樹、放噴閘門、管線；(3)採油樹--控制油氣流動，安全而有計劃地進行生產，進行完井測試、注液、壓井、油井清蠟等作業。尾管固井法尾管固井是在上部已下有套管的井內，只對下部新鑽出的裸眼井段下套管注水泥進行封固的固井方法。尾管有三種固定方法：尾管座於井底法；水泥環懸掛法；尾管懸掛器懸掛法。試油在鑽井發現油、氣層後，還需要使油、氣層中的油、氣流從井底流到地面，並經過測試而取得油、氣層產量、壓力等動態資料，以及油、氣、水性質等工作，稱做試油(氣)。射孔鑽井完成時，需下套管注水泥將井壁固定住，然後下入射孔器，將套管、水泥環直至油(氣)層射開，為油、氣流入井筒內打開通道，稱做射孔。目前國內外廣泛使用的射孔器有槍彈式射孔器和聚能噴流式射孔器兩大類。井底污染井底污染又稱井底損害，是指油井在鑽井或修井過程中，由於鑽井液漏失或水基鑽井液的濾液漏入地層中，使井筒附近地層滲透率降低的現象。誘噴射孔之前，為了防止井噴事故，油、氣井內一般灌滿壓井液。射孔後，為了將地層中液體導出地面，就必需降低壓井液的液柱，減少對地層中流體的壓力。這一過程是試油工作中的一道工序，稱為誘噴。誘噴方法有替噴法、抽吸法、提撈法、氣舉法等。鑽桿地層測試鑽桿地層測試是使用鑽桿或油管把帶封隔器的地層測試器下入井中進行試油的一種先進技術。它既可以在已下入套管的井中進行測試，也可在未下入套管的裸眼井中進行測試；既可在鑽井完成後進行測試，又可在鑽井中途進行測試。電纜地層測試在鑽井過程中發現油氣顯示後，用電纜下入地層測試器可以取得地層中流體的樣品和測量地層壓力，稱做電纜地層測試。這種測試方法比較簡單，可以多次地、重復地進行。油管傳輸射孔油管傳輸射孔是由油管將射孔器帶入井下，射孔後可以直接使地層的流體經油管導致地面，不必在射孔時向井內灌入大量壓井液，避免井底污染的一種先進技術。岩石孔隙度岩石的孔隙度是指岩石中未被固體物質充填的空間體積Vp與岩石總體積Vb的比值。用希臘字母Φ表示，其表達式為：Φ=V孔隙 / V岩石×100%=Vp / Vb×100%。地層原油體積系數地層原油體積系數βo，又稱原油地下體積系數，或簡稱原油體積系數。它是原油在地下的體積(即地層油體積)與其在地面脫氣後的體積之比。原油的地下體積系數βo總是大於1。流體飽和度某種流體的飽和度是指：儲層岩石孔隙中某種流體所佔的體積百分數。它表示了孔隙空間為某種流體所佔據的程度。岩石中由幾相流體充滿其孔隙，則這幾相流體飽和度之和就為1(100%)。

4. 每天產那麼多石油，抽空的空隙怎麼辦會影響整個地球結構嗎

石油被人們稱為「工業的血液」，是我們人類現階段的文明發展不可或缺的能量來源，每時每刻，都有石油被人類從地球的深處開采出來供我們使用。但石油終究是有限的，這不禁讓人擔心一個問題，人類每天都會從地下抽走大量石油，會影響整個地球結構嗎？

其實我們現在根本不必擔心這個問題，這是因為人類開採石油的行為對於地球本身的影響可以說是微不足道的，為什麼這么說呢？我們用一個簡單的數據對比就可以說明，地球的半徑足足有6371公里，而人類的石油鑽井都通常都只有幾公里，迄今為止人類在地球上打得最深的油井——位於庫頁島的「Odoptu OP-11」油井，也就只有12公里多一點。

如果把地球比作一顆雞蛋的話，人類連這個雞蛋的蛋殼都沒有鑽透，很顯然，以人類目前的能力，根本就不會影響整個地球結構。但地球沒事並不代表人類沒事，每天產那麼多石油，抽空的空隙怎麼辦？我們接著看。

在不少人的想像中，地下的石油應該是像地下水那樣聚集在一起的，當人們開採石油的時候，只需要挖一個洞，再把管子伸進去，最後用類似抽水機的設備往外抽就可以了。但實際上的情況並不是這樣，其實石油在地下的存在形式主要是散布在儲集層基質的空隙之中。

在開採石油的時候，最理想的情況就是鑽好井之後，石油就會在地球內部的壓力作用下自動滲出，這樣人們就只需要把石油抽上來，再通過回灌井往地下注入一定的水就可以了，但現實往往都是很骨感的，在很多時候，當人們鑽好井之後都會發現儲集層基質的滲透率根本就達不到要求。

在這種情況下，就需要人為地向地層里增加壓力，通常的做法就是進行「水裂」，所謂「水裂」是指用設備不斷地把加壓後的水（有時人們還會在水裡加上一些特殊的砂礫）打進富含石油的地層，地層基質的壓力增加了就會裂開很多的縫隙，這樣就可以使那些散布在地層基質的空隙之中的石油更輕易地滲出來了。

這些打進地層的水，大多數都會與石油混合在一起重新被抽上來，在經過處理之後，石油會從中分離出來送往石化工廠進行後續加工，而這些水又會通過回灌井再一次被打進地層，以彌補抽走石油給地層帶來的流體損失。值得一提的是，石油所在的地層本身通常也含有大量的地下水，這些地下水也會隨著石油一起抽上來，然後經分離以後再通過回灌井注入地下。

我們可以看到，利用上述的方式來開採石油，因為地層中的流體根本就沒有什麼損失（對地層而言，管它是石油還是水，只要是流體就行了），所以也不會對地層的結構產生什麼影響。

化石燃料對推動人類文明發展起著非常重要的作用，但不好的事情是，當人類在使用化石燃料時，會向大氣層里排放出大量的二氧化碳，這被認為是全球變暖的「罪魁禍首」。

到現在為止，石油仍然是現代工業不可或缺的「血液」，據媒體公開資料，2019年全球石油開采總量約為900億桶，按全球一桶石油平均137千克計算，大約為1200萬噸，看起來這個不是個小數字，那麼從地殼中抽出了那麼多石油，地球結構會被破壞嗎？

在大家的印象中都是石油鑽井鑽入油層，然後石油沖天而起，如果一直都是這樣的話，那就封上油井，裝個水龍頭就好了！要不然怎麼會有王進喜大冬天跳進泥漿池攪動泥漿壓住井噴的故事呢？

事實上鑽入油層的早期確實會有一個壓力釋放的過程，因為油田上方的岩層給它的壓力很大，噴出石油這種情況是可能的，但隨著油田開采，這個壓力會迅速下降，到平衡，此時就必須要抽油機，就是那個頭一抬一抬的設備，但繼續抽油最後會到負壓，也就是說你再開採的話，就會小於一個大氣壓，很可能就抽不出來了，必須要壓力平衡，通入大氣！

到最後油井中石油枯竭，再也抽不出石油來了，此時怎麼辦？在油井的很多縫隙里含了大量的石油，很簡單，注水，在油井中注入大量的水後，因為石油密度比水要低，因此石油將會浮在水面上，然後將這些油水混合物一起開采上來，比如現在的大慶油田幾乎就是到了注水開采、發揮余熱的階段了！

頁岩油的開采

除了常規的油井抽油機開采外，頁岩油確卻是另一種開采方式，因為頁岩油根本就不算一個油田，只是一些含油的石頭，所以油井裡面根本就沒有所謂的井，只是一大片含油的岩層，要從這些石頭中采出石油，必須要有高超的開采技術！

這個技術就是水力壓裂技術，它通過高壓水泵將含有沙子的水泵入地下，壓裂鑽口周圍的岩層，然後通過這些縫隙將石油慢慢富集，最後將這些油水混合物抽取上來，這就是頁岩油的開采過程，因為手續繁雜，設備要求很高，因此這個頁岩油開采成本極高！

這里有個有趣的小故事，大家看看就好，當前世界石油市場暴跌，美國的頁岩油開采陷入停滯，瀕臨破產，但在2018-2019年時形勢卻好得很，因為在美國的鼓動下，歐佩克石油減產，油價高企，此時美國卻加大了頁岩油的產量，迅速佔領了市場，俄羅斯在西伯利亞的高成本油田也獲利頗豐，等到2019年底歐佩克主要主導國沙特明白過來時，俄羅斯和美國已經賺得盆滿缽滿了！

Seven Generations能源公司在亞省Montney地區的頁岩油開采基地

所以從那會開始歐佩克表面上和俄羅斯扛上打擊油價，其實真正的目的卻是美國的頁岩油市場，當然沙特是不敢公開造次的，所以大家都說沙特和俄羅斯打架，真正受傷的卻是美國！

從油田開采和頁岩油開采來看，石油的采出同時會有大量的水注入，另外油田也很難出現大面積采空區，它不像煤礦，除了煤層外還有工人和設備通過的坑道，油田都是區域性塊狀分布的多孔結構，即使真正采空問題也不大，但石油開採的後期都大量注水，甚至會注入靠聚合物收集石油，而且水的密度比石油還大一些，根本不會產生結構問題！

那麼煤礦采空了會有問題嗎？

我們經常聽到煤礦透水事故，這是煤層採掘時挖通了地下水系，當然這是非常可怕的事故，但這也告訴我們一個結果，也即是煤礦在正常開采時也需要水泵將滲入的地下水抽走，否則長期積累就會淹沒坑道，因此大部分煤礦在被放棄後，地下水就會逐漸滲入，淹沒整個煤礦！

不過我們也不得不面對另一種情況，就是大量開采地下水後造成地下水位下降，整個區域沉降，還有煤礦坑道也無水滲入，長期會導致采空區塌陷，甚至可能導致小型地震，從這個角度來看，采空區確實會對地面產生非常大的影響，首先是導致基建結構不穩，甚至坍塌，另一個是地下水位下降，不再適合農作物種植！最終的結果就是塌陷區居民遷移！

采空區塌陷

但對於地球整個地球來說，這些開采不過是九牛一毛而已，我們最深的開采也不過4000米（姆波尼格金礦），最深的油田是俄羅斯遠東薩哈林島，Z-44 Chayvo油井（12.345公里)，只有地殼平均深度33千米的1/3，大陸上的地殼更是高達70千米，而地球半徑則高達6370千米，所以連雞蛋殼都還沒挖透，根本不會對地球有啥影響。

很多人以為，開採石油應該是下面這樣子的，如同吸取蟹黃湯包的汁液，眼看著湯包癟了下去：

不少人以為，石油藏在地下，如同包子裡面的湯汁，隨便用一根吸管下去，直接抽上來就可以了，實際並不是，它們是被頂上來的。

當然，我們不能排除這個世界上真的會有那麼一塊石油泡泡藏在地殼之中，不過似乎人類發現的幾率並不高，畢竟下面要有一個巨大的空間，儲藏幾億噸石油，遇到地質運動，早就從裂隙涌到地面了。

在古代，還真的有小部分石油從地下滲出來，古人把它們收集起來，當作照明材料，有時候用來作為火攻原材料。

這在宋代的《夢溪筆談》裡面就有介紹。

只不過，這樣的地區實在是太少了，絕大部分石油是一種粘稠度相當高的液體或者乾脆是油膏，被土壤顆粒、岩石顆粒死死包圍著。它們基本上不會因為開了一個口子，就自動流出來。個別例外也是存在的，鑽井的時候，會遇到突如其來的壓力釋放，導致井噴。

當然，如果走了狗屎運，挖到一口油井，可以汩汩地流出石油，直接用泵抽到油罐車裡面運走，那簡直就是彩票中獎，省下來多少壓注的費用啊！不過，這時候，倒是應該擔心地層塌陷的問題了。

通常開採石油的時候，鑽兩個深孔，一個是注入，一個是流出。利用機械的力量，將水壓入油層底部，由於水油不相溶，且水的密度較大，由下而上，藏在岩石顆粒間的油滴就被水給頂上來了，上面接一根管子，直接流到儲油槽。

這時候，石油的空隙被水填滿了，到時候將這兩個孔封起來，水跑不出來，這塊地層也就保持相對穩定了。

開採石油與挖煤不一樣，煤炭是固體，無法流動，需要在地下直接開采，挖出巷道，邊開采，邊回填泥土、沙石之類的東西，避免坍塌。

當然，題主的擔憂也是有一定道理的，畢竟注水與原來的石油顆粒是不同粘稠度的液體，對於地層有一定的影響，我們相信，像中東地區的地層肯定會在某一天的地殼運動中被擠壓，造成很厲害的地震，土壤液化，可能波及到其他地區。

屆時，中東地區的人民就會嘗到胡亂開採的惡果，這時自然平衡被打破的必然結果。

開釆煤礦，開採石油天然氣，對地質的影響那是絕對的。現在就有許多釆煤區發生了地陷事故，將來總有一天，因為我們無度的開采，地球會發生災難性的大型地質變化。

不過即使我們不開採石油天然氣，地球上的地質劇烈變化還是會發生的，所以也不要杞人憂天。

石油開采不像煤炭礦床，挖掘一個深坑大洞，留下若許真空地帶。

影視印象中的石油，似乎是一條流淌在地下的暗河，只要開了閘，可以噴涌而出，永不枯竭。

實質石油根本不是地下暗河的模樣儲存於地下。

作為一名石油人，且是常年在採油一線的老石油，我可以說說石油開採的若干常識。

石油其實是誕生於某些地質圈閉之中，是若乾地質年代沉積蘊育的產物，大都儲存於沉積岩的孔隙中，並非人們印象當中的地下暗河，而是通過孔隙星羅棋布在地下儲存匯集。

隨著地質年代的地質沉降、斷層、圈閉不斷變化形成，就形成了若干個石油圈閉型構造，儲藏了大量的石油和天然氣。

這種油氣形態通過地下鑽探得知其儲存的層位、深度、厚度等等，是地下鑽探和地上地質分析相結合的結果。

我們油田相繼開發了白堊紀、玄武紀等若乾地質年代中的杜家台、蓮花、古潛山、大凌河等油層，實施了作業開采。

油流是通過井段射孔來實現開採的。

早年間原始地層壓力足，基本都採用自噴形式，只是放個簡單的油嘴控制產出量，每天就有大量的石油噴出。

到了後期，各種開采手段層出不窮，卻采出量每況愈下，有的油井，甚至一天連100斤原油都采不到，含水率卻高達99%以上，只能忍痛割愛實行關閉，或者兼開式采出。

地下的石油只是液態存在於空隙中，是一種可滲透式存在，並不像人們意識中的河流形態。即使其滲透率不夠，也會採取地面壓裂等化學方式，擴充孔隙度，從而確保石油可以順利流到井筒里。

而隨著石油的大量采出，余出來的真空地帶早有遞補，人們其實從一開始開采時段，就採取了給油層邊際注水的方式，一是為了驅動油層向井口流動，便於采出，二是用注入的水迅速填補油流流走以後的空白，從而保證地下沒有虧空，保持原始平衡。

所以，那種擔心地下虧空甚至崩陷的情況是不可能發生的，完全沒有必要杞人憂天。

這樣問顯然是對石油工業缺乏基本了解，石油浮在水上，採油會帶出地下水，這些水經處理後會重新注入地下，因此採油後地下也不是空腔，至於影響地球結構，開玩笑呢？

人類對於地球只會有很微弱的影響，曾經西方有文章指出三峽大壩的修建導致地球自轉軸和重力中心的偏移，這其實就是屁股歪的說法，影響重力中心必然需要龐大的質量，而世界上現有的大型水壩，三峽的儲水量甚至排不進前十，三峽的最大在於它是水電站，發電量非常大；而且人類還進行了很多龐大的工程，一個超大規模的城市、鋼筋混凝土森林，也會造成重力中心的偏移。

然而這對於地球自身而言是可以忽略的影響，地球自身的重力本身就存在差異，因為地球的質量分布不是很均勻，地球內部還有很狂爆的岩漿運動帶動地殼的運動，地殼移動一毫米就需要人類努力多少代才能做到。石油多位於地表較為淺顯的地方，最深的油井也不過幾千米，多少年原油產量才能達到一個三峽的水儲量（接近400億噸）?所以說靠採油影響地球結構真的是想多了，更多的是對地表的影響，因為石油工程會占據一些土地，也可能污染地下水，進而影響到人類的居住環境，但這一點也沒有想像那麼嚴重。

石油和煤礦不同，煤礦開采後會留下很多采空區，盡管也會用礦渣、煤矸石等回填，但是仍不足以全部填上，有的礦業可能執行不到位，所以煤礦礦區內的居民會被疏散，采空區會自然的垮塌，垮塌區的治理比較艱難，一般都是 采-填-閑置-垮塌-恢復 這樣的過程。石油開采卻不大相同，原油是液體狀態，本身就是存在於地下的空腔中，靠水支撐地表也是不可能的，石油開採的時候會帶有天然氣、水，需要經過加熱靜置等方式排出天然廢氣和水分，估計多數油井采出的大多數是水，只有少數富礦采出的油更多，有的井（磕頭蟲）甚至磕一天頭也才能采幾十升的油，下部的集油罐十天半月也不見得能儲滿一罐，而大部分是水又需要處理才成為成品。

石油開采後，采出水會經過處理，消除污染物後再次注入地下，消除污染的目的是防止回注的時候污染地下水，而采出石油後，由於地下水位的下降以及整體壓力的降低，周圍的水會匯聚過來，不像煤礦采空區那樣不管的話就一直空著（煤礦可不能透水，一堆人在下邊幹活呢），地下水位最終會恢復，石油等也可能重新匯聚。所以，以往偶爾會聽到的煤礦區垮塌事故，卻很少聽到石油礦區的垮塌事故。在中東的石油大國中，也很少聽到這樣的事故。

石油的主要危害在於泄露，石油運輸主要可以分為兩類，其一是移動的運輸，主要靠輪船，其二就是管道運輸。然而前者偶有發生沉船事故的案例，大量的石油分布在海面上對一定區域內的海洋生物影響十分嚴重，糊住水面水鳥無法捕食、水下的生物也可能缺氧，因為光被遮住了浮游植物的活性會下降；管道運輸也常有泄露事故，會污染土壤、淡水水體，對周邊的居民也會有較多的影響。

油田第一期出純石油，二期往地下注水出油水混合液，所以邊開采邊注水，地下沒有空洞。

抽空的空隙有水的話，水泥沙來填充，無水的地方，等待慢慢的塌陷地震，還能怎麼辦？

當然有影響啊。但即使不抽取石油，地球的結構同樣也會不斷變化的。原因是地球不斷的公轉與自轉，不斷有漲潮退潮，也有台風龍卷風，這樣的沖擊，同樣會對地球的地質結構產生影響，因此地震也會不時發生，每震動一次，釋放一次因不平衡而積聚的能量，從而又達到新的平衡。

已經影響地球結構變化，人類都快走滅亡了你說有沒有影響？新冠疫情也是地球結構變化造成地熱氣候惡化才產生的病毒，能沒有影響嗎？

5. 問一個石油鑽井倒劃眼的問題

首先倒劃眼並不是頂驅倒轉，只是邊上提邊正轉同時保持開泵循環狀態，英文back ream，劃眼指的是開泵的同時邊正轉邊下放，我們稱為ream down~試想一下，所有鑽具都是正扣，怎麼可能反轉頂驅呢，這樣如果井下扭矩大，會脫扣，很危險～所以所謂倒劃眼的倒指的是向上而不是反轉

6. 石油鑽井下鑽反漿是怎麼回事

一、操作不當，造成井漏
1、井壁掉塊、坍塌，將鑽桿外環堵死，開泵時憋漏地層。
2、井內不幹凈，岩屑，掉塊太多，泥漿循環不暢泵壓過高，壓漏地層。
3、泥漿比重大，粘度大，切力高，泥漿壓力大於地層孔隙壓力，發生井漏，這種情況，將泥漿比重、粘度、切力降下來，井漏就會停止。
4、鑽頭或扶正器泥包，導致泵壓升高，憋漏地層。
5、泥漿在井內靜止大於24小時，形成較強的網狀結構強度，下鑽時沒有分段循環，而是直通到井底，導致開泵時形成較差鋒高泵壓，最後憋漏地層。
6、泥漿泵排量跟不上，井內岩屑量大，泵壓升高，壓漏地層。
7、下鑽速度太快，造成太高的激動壓力，壓虛羨晌漏地層。
8、井內原本發生井漏、井噴，而在加重泥漿時，使泥漿比重過高，反而又發生井漏。
二、井場派友周圍有抽水井，使地下水位下降，孔隙壓力下降，形成較大負壓，鑽穿地層後就會發生較大的漏失。
三、油氣層在開采過程中，使地層孔隙壓力下降，而導致井漏。
四、壓裂、酸化使地層裂隙增加，注水清洗使地層孔隙壓力變大，這些都將導致井漏。

7. 鑽井導眼

倒眼井就是先直井段打到目的層，然後按照設計哪液要求水泥回填，再測鑽造斜，保證水平進入目的層段。打導眼井的目的就是為了彌補地址上設計的不確定性，精準定位油氣層。通常井號表示也有講究，例如族緩培421-1H代表導眼井，421-H1為非導眼水平井，隨著定向井技術的兆唯發展，目前導眼井已經慢慢被淘汰了

8. 石油鑽井技術

《中國國土資源報》2007年1月29日3版刊登了「新型地質導向鑽井系統研製成功」的消息。這套系統由3個子系統組成：新型正脈沖無線隨鑽測斜系統、測傳馬達及無線接收系統、地面信息處理與決策系統。它具有測量、傳輸和導向三大功能。在研製過程中連續進行了4次地質導向鑽井實驗和鑽水平井的工業化應用，取得成功。這一成果的取得標志著我國在定向鑽井技術上取得重大突破。

2.3.1.1 地質導向鑽井技術

地質導向鑽井技術是20世紀90年代發展起來的前沿鑽井技術，其核心是用隨鑽定向測量數據和隨鑽地層評價測井數據以人機對話方式來控制井眼軌跡。與普通的定向鑽井技術不同之處是，它以井下實際地質特徵來確定和控制井眼軌跡，而不是按預先設計的井眼軌跡進行鑽井。地質導向鑽井技術能使井眼軌跡避開地層界面和地層流體界面始終位於產層內，從而可以精確地控制井下鑽具命中最佳地質目標。實現地質導向鑽井的幾項關鍵技術是隨鑽測量、隨鑽測井技術，旋轉導向閉環控制系統等。

隨鑽測量（MWD）的兩項基本任務是測量井斜和鑽井方位，其井下部分主要由探管、脈沖器、動力短節（或電池筒）和井底鑽壓短節組成，探管內包含各種感測器，如井斜、方位、溫度、震動感測器等。探管內的微處理器對各種感測器傳來的信號進行放大並處理，將其轉換成十進制，再轉換成二進制數碼，並按事先設定好的編碼順序把所有數據排列好。脈沖器用來傳輸脈沖信號，並接受地面指令。它是實現地面與井下雙向通訊並將井下資料實時傳輸到地面的唯一通道。井下動力部分有鋰電池或渦輪發電機兩種，其作用是為井下各種感測器和電子元件供電。井底鑽壓短節用於測定井底鑽壓和井底扭矩。

隨鑽測井系統（LWD）是當代石油鑽井最新技術之一。Schlumberger公司生產的雙補償電阻率儀CDR和雙補償中子密度儀CDN兩種測井系統代表了當今隨鑽測井系統的最高水平。CDR和CDN可以單獨使用也可以兩項一起與MWD聯合使用。LWD的CDR系統用電磁波傳送信息，整套系統安裝在一特製的無磁鑽鋌或短節內。該系統主要包括電池筒、伽馬感測器、電導率測量總成和探管。它主要測量並實時傳輸地層的伽馬曲線和深、淺電阻率曲線。對這些曲線進行分析，可以馬上判斷出地層的岩性並在一定程度上判斷地層流體的類型。LWD的CDN系統用來測量地層密度曲線和中子孔隙度曲線。利用這兩種曲線可以進一步鑒定地層岩性，判斷地層的孔隙度、地層流體的性質和地層的滲透率。

旋轉導向鑽井系統（Steerable Rotary Drilling System）或旋轉閉環系統（Rotary Closed Loop System，RCLS）。常規定向鑽井技術使用導向彎外殼馬達控制鑽井方向施工定向井。鑽進時，導向馬達以「滑行」和「旋轉」兩種模式運轉。滑行模式用來改變井的方位和井斜，旋轉模式用來沿固定方向鑽進。其缺點是用滑行模式鑽進時，機械鑽速只有旋轉模式鑽進時的50%，不僅鑽進效率低，而且鑽頭選擇受到限制，井眼凈化效果及井眼質量也差。旋轉導向閉環鑽井系統完全避免了上述缺點。旋轉導向鑽井系統的研製成功使定向井鑽井軌跡的控制從藉助起下鑽時人工更換鑽具彎接頭和工具面向角來改變方位角和頂角的階段，進入到利用電、液或泥漿脈沖信號從地面隨時改變方位角和頂角的階段。從而使定向井鑽井進入了真正的導向鑽井方式。在定向井鑽井技術發展過程中，如果說井下鑽井馬達的問世和應用使定向鑽井成為現實的話，那麼可轉向井下鑽井馬達的問世和應用則大大提高了井眼的控制能力和自動化水平並減少了提下鑽次數。旋轉導向鑽井系統鑽井軌跡控制機理和閉環系統如圖2.5所示。

目前從事旋轉導向鑽井系統研製的公司有：Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。這些公司的旋轉導向閉環鑽井系統按定向方法又可分為自動動力定向和人工定向。自動動力定向一般由確定鑽具前進方向的測量儀表、動力源和調節鑽具方向的執行機構組成。人工定向系統定向類似於導向馬達定向方法，需要在每次連接鑽桿時進行定向。兩種定向系統的定向控制原理都是通過給鑽頭施加直接或間接側向力使鑽頭傾斜來實現的（圖2.6）。按具體的導向方式又可劃分為推靠式和指向式兩種。地質導向鑽井技術使水平鑽井、大位移鑽井、分支井鑽井得到廣泛應用。大位移井鑽井技術和多分支井鑽井技術代表了水平鑽井技術的最新成果水平。

圖2.5 旋轉導向閉環系統

（1）水平井鑽井技術

目前，國外水平鑽井技術已發展成為一項常規技術。美國的水平井技術成功率已達90%～95%。用於水平井鑽進的井下動力鑽具近年來取得了長足進步，大功率串聯馬達及加長馬達、轉彎靈活的鉸接式馬達以及用於地質導向鑽井的儀表化馬達相繼研製成功並投入使用。為滿足所有導向鑽具和中曲率半徑造斜鑽具的要求，使用調角度的馬達彎外殼取代了原來的固定彎外殼；為獲得更好的定向測量，用非磁性馬達取代了磁性馬達。研製了耐磨損、抗沖擊的新型水平井鑽頭。

圖2.6 旋轉導向鑽井系統定向軌跡控制原理

（2）大位移井鑽井技術

大位移井通常是指水平位移與井的垂深之比（HD/TVD）≥2的井。大位移井頂角≥86°時稱為大位移水平井。HD/TVD≥3的井稱為高水垂比大位移井。大位移井鑽井技術是定向井、水平井、深井、超深井鑽井技術的綜合集成應用。現代高新鑽井技術，隨鑽測井技術（LWD）、旋轉導向鑽井系統（SRD）、隨鑽環空壓力測量（PWD）等在大位移井鑽井過程中的集成應用，代表了當今世界鑽井技術的一個高峰。目前世界上鑽成水平位移最大的大位移井，水平位移達到10728m，斜深達11287m，該記錄是BP阿莫科公司於1999年在英國Wytch Farm油田M-16井中創造的（圖2.7所示）。三維多目標大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井，就是將原計劃用2口井開發該油田西部和北部油藏的方案改為一口井開采方案後鑽成的。為了鑽成這口井，制定了一套能夠鑽達所有目標並最大限度地減少摩阻和扭矩的鑽井設計方案。根據該方案，把2630m長的水平井段鑽到7500m深度，穿過6個目標區，總的方位角變化量達160°。

圖2.7 M-16井井身軌跡

我國從1996年12月開始，先後在南海東部海域油田進行了大位移井開發試驗，截至2005年底，已成功鑽成21口大位移井，其中高水垂比大位移井5口。為開發西江24-1含油構造實施的8口大位移井，其井深均超過8600m，水平位移都超過了7300m，水垂比均大於2.6，其中西江24-3-A4井水平位移達到了8063m，創造了當時（1997年）的大位移井世界紀錄。大位移井鑽井涉及的關鍵技術有很多，國內外目前研究的熱點問題包括：鑽井設備的適應性和綜合運用能力、大斜度（大於80°）長裸眼鑽進過程中井眼穩定和水平段延伸極限的理論分析與計算、大位移井鑽井鑽具摩擦阻力/扭矩的計算和減阻、成井過程中套管下入難度大及套管磨損嚴重等。此外大位移井鑽井過程中的測量和定向控制、最優的井身剖面（結構）設計、鑽柱設計、鑽井液性能選擇及井眼凈化、泥漿固控、定向鑽井優化、測量、鑽柱振動等問題也處在不斷探索研究之中。

（3）分支井鑽井技術

多分支井鑽井技術產生於20世紀70年代，並於90年代隨著中、小曲率半徑水平定向井鑽進技術的發展逐漸成熟起來。多分支井鑽井是水平井技術的集成發展。多分支井是指在一個主井眼（直井、定向井、水平井）中鑽出若干進入油（氣）藏的分支井眼。其主要優點是能夠進一步擴大井眼同油氣層的接觸面積、減小各向異性的影響、降低水錐水串、降低鑽井成本，而且可以分層開采。目前，全世界已鑽成上千口分支井，最多的有10個分支。多分支井可以從一個井眼中獲得最大的總水平位移，在相同或不同方向上鑽穿不同深度的多層油氣層。多分支井井眼較短，大部分是尾管和裸眼完井，而且一般為砂岩油藏。

多分支井最早是從簡單的套管段銑開窗側鑽、裸眼完井開始的。因其存在無法重入各個分支井和無法解決井壁坍塌等問題，後經不斷研究探索，1993年以來預開窗側鑽分支井、固井回接至主井筒套管技術得到推廣應用。該技術具有主井筒與分支井筒間的機械連接性、水力完整性和選擇重入性，能夠滿足鑽井、固井、測井、試油、注水、油層改造、修井和分層開採的要求。目前，國外常用的多分支系統主要有：非重入多分支系統（NAMLS），雙管柱多分支系統（DSMLS），分支重入系統（LRS），分支回接系統（LTBS）。目前國外主要採用4種方式鑽多分支井：①開窗側鑽；②預設窗口；③裸眼側鑽；④井下分支系統（Down Hole Splitter System）。

2.3.1.2 連續管鑽井（CTD）技術

連續管鑽井技術又叫柔性鑽桿鑽井技術。開始於20世紀60年代，最早研製和試用這一技術鑽井的有法國、美國和匈牙利。早期法國連續管鑽進技術最先進，1966年投入工業性試驗，70年代就研製出各種連續管鑽機，重點用於海洋鑽進。當時法國製造的連續管單根長度達到550m。美國、匈牙利製造的連續管和法國的類型基本相同，單根長度只有20～30m。

早期研製的連續管有兩種形式。一種是供孔底電鑽使用，由4層組成，最內層為橡膠或橡膠金屬軟管的心管，孔底電機動力線就埋設在心管內；心管外是用2層鋼絲和橡膠貼合而成的防爆層；再外層是鋼絲骨架層，用於承受拉力和扭矩；最外層是防護膠層，其作用是防水並保護鋼絲。另一種是供孔底渦輪鑽具使用的，因不需要埋設動力電纜，其結構要比第一種簡單得多。第四屆國際石油會議之後，美國等西方國家把注意力集中在發展小井眼井上，限制了無桿電鑽的發展。連續管鑽井技術的研究也放慢了腳步。我國於20世紀70年代曾開展無桿電鑽和連續管鑽井技術的研究。勘探所與青島橡膠六廠合作研製的多種規格的柔性鑽桿，經過單項性能試驗後，於1975年初步用於渦輪鑽。1978年12月成功用於海上柔性鑽桿孔底電鑽，並建造了我國第一台柔桿鑽機鑽探船。1979～1984年勘探所聯合清華大學電力工程系、青島橡膠六廠研究所和北京地質局修配廠共同研製了DRD-65型柔管鑽機和柔性鑽桿。DRD-65型柔管鑽機主要有柔性鑽桿、Φ146mm潛孔電鑽、鑽塔、柔桿絞車及波浪補償器、泥漿泵、電控系統和液控系統等部分組成。研製的柔性鑽桿主要由橡膠、橡膠布層、鋼絲繩及動力線組成。拉力由柔桿中的鋼絲骨架層承擔，鋼絲繩為0.7mm×7股，直徑2.1mm，每根拉力不小於4350N，總數為134根，計算拉力為500kN，試驗拉力為360kN。鑽進過程中，柔性鑽桿起的作用為：起下鑽具、承受反扭矩、引導沖洗液進入孔底、通過設於柔性鑽桿壁內的電纜向孔底電鑽輸送電力驅動潛孔電鑽運轉、向地表傳送井底鑽井參數等。

柔性鑽桿性能參數為：內徑32mm；抗扭矩不小於1030N·m；外徑85～90mm；單位質量13kg/m；抗內壓（工作壓力）40kg/cm²，曲率半徑不大於0.75m，抗外壓不小於10kg/cm²；彎曲度：兩彎曲形成的夾角不大於120°；額定拉力1000kN；柔桿內埋設動力導線3組，每組15mm²，信號線二根；柔桿單根長度為40、80m兩種規格。

Φ146mm型柔桿鑽機由Φ127mm電動機、減速器、液壓平衡器和減震器組成。動力是潛孔電鑽，它直接帶動鑽頭潛入孔底鑽井。Φ146mm孔底電鑽是外通水式，通水間隙寬5mm，通水橫斷面積為2055mm²。

與常規鑽井技術相比，連續管鑽井應用於石油鑽探具有以下優點：欠平衡鑽井時比常規鑽井更安全；因省去了提下鑽作業程序，可大大節省鑽井輔助時間，縮短作業周期；連續管鑽井技術為孔底動力電鑽的發展及孔底鑽進參數的測量提供了方便條件；在製作連續管時，電纜及測井信號線就事先埋設在連續管壁內，因此也可以說連續管本身就是以鋼絲為骨架的電纜，通過它可以很方便地向孔底動力電鑽輸送電力，也可以很方便地實現地面與孔底的信息傳遞；因不需擰卸鑽桿，因此在鑽進及提下鑽過程中可以始終保持沖洗液循環，對保持井壁穩定、減少孔內事故意義重大；海上鑽探時，可以補償海浪對鑽井船的漂移影響；避免了回轉鑽桿柱的功率損失，可以提高能量利用率，深孔鑽進時效果更明顯。正是由於連續管鑽井技術有上述優點，加之油田勘探需要以及相關基礎工業技術的發展為連續管技術提供了進一步發展的條件，在經過了一段時間的沉寂之後，20世紀80年代末90年代初，連續管鑽井技術又呈現出飛速發展之勢。其油田勘探工作量年增長量達到20%。連續管鑽井技術研究應用進展情況簡述如下。

1）數據和動力傳輸熱塑復合連續管研製成功。這種連續管是由殼牌國際勘探公司與航空開發公司於1999年在熱塑復合連續管基礎上開始研製的。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復合層組成。中層含有3根銅質導線、導線被玻璃復合層隔開。碳復合層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。玻璃復合層的作用是保證強度和電隔離。最外層是保護層。這種連續管可載荷1.5kV電壓，輸出功率20kW，傳輸距離可達7km，耐溫150℃。每根連續管之間用一種特製接頭進行連接。接頭由一個鋼制的內金屬部件和管子端部的金屬環組成。這種連續管主要用於潛孔電鑽鑽井。新研製的數據和動力傳輸連續管改變了過去用潛孔電鑽鑽井時，電纜在連續管內孔輸送電力影響沖洗液循環的缺點。

2）井下鑽具和鑽具組合取得新進展。XL技術公司研製成功一種連續管鑽井的電動井下鑽具組合。該鑽具組合主要由電動馬達、壓力感測器、溫度感測器和震動感測器組成。適用於3.75in井眼的電動井下馬達已交付使用。下一步設想是把這種新型電動馬達用於一種新的閉環鑽井系統。這種電動井下鑽具組合具有許多優點：不用鑽井液作為動力介質，對鑽井液性能沒有特殊要求，因而是欠平衡鑽井和海上鑽井的理想工具；可在高溫下作業，振動小，馬達壽命長；閉環鑽井時藉助連續管內設電纜可把測量數據實時傳送到井口操縱台，便於對井底電動馬達進行靈活控制，因而可使鑽井效率達到最佳；Sperry sun鑽井服務公司研製了一種連續管鑽井用的新的導向鑽具組合。這種鑽具組合由專門設計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保徑的PDC鑽頭組成。長保徑鑽頭起一個近鑽頭穩定器的作用，可以大幅度降低振動，提高井眼質量和機械鑽速。泥漿馬達有一個特製的軸承組和軸，與長保徑鑽頭匹配時能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。在大尺寸井眼（＞6in）中進行的現場試驗證明，導向鑽具組合具有機械鑽速高、井眼質量好、井下振動小、鑽頭壽命長、設備可靠性較高等優點。另外還研製成功了一種連續軟管欠平衡鑽井用的繩索式井底鑽具組合。該鑽具組合外徑為in上部與外徑2in或in的連續管配用，下部接鑽鋌和in鑽頭。該鑽具組合由電纜式遙控器、穩定的MWD儀器、有效的電子定向器及其他參數測量和傳輸器件組成。電纜通過連續管內孔下入孔底，能實時監測並處理工具面向角、鑽井頂角、方位角、自然伽馬、溫度、徑向振動頻率、套管接箍定位、程序狀態指令、管內與環空壓差等參數。鑽具的電子方位器能在鑽井時在導向泥漿馬達連續旋轉的情況下測量並提供井斜和方位兩種參數。

其他方面的新進展包括：連續管鑽井技術成功用於超高壓層側鑽；增加連續管鑽井位移的新工具研製成功；連續管鑽井與欠平衡鑽井技術結合打水平井取得好效果；適於連續管鑽井的混合鑽機研製成功；連續管鑽井理論取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼鑽井技術

石油部門通常把70%的井段直徑小於177.8mm的井稱為小井眼井。由於小井眼比傳統的石油鑽井所需鑽井設備小且少、鑽探耗材少、井場佔地面積小，從而可以節約大量勘探開發成本，實踐證明可節約成本30%左右，一些邊遠地區探井可節約50%～75%。因此小井眼井應用領域和應用面越來越大。目前小井眼井主要用於：①以獲取地質資料為主要目的的環境比較惡劣的新探區或邊際探區探井；②600～1000m淺油氣藏開發；③低壓、低滲、低產油氣藏開發；④老油氣田挖潛改造等。

2.3.1.4 套管鑽井技術

套管鑽井就是以套管柱取代鑽桿柱實施鑽井作業的鑽井技術。不言而喻套管鑽井的實質是不提鑽換鑽頭及鑽具的鑽進技術。套管鑽井思想的由來是受早期（18世紀中期鋼絲繩沖擊鑽進方法用於石油勘探，19世紀末期轉盤回轉鑽井方法開始出現並用於石油鑽井）鋼絲繩沖擊鑽進（頓鑽時代）提下鑽速度快，轉盤回轉鑽進井眼清潔且鑽進速度快的啟發而產生的。1950年在這一思想的啟發下，人們開始在陸上鑽石油井時，用套管帶鑽頭鑽穿油層到設計孔深，然後將管子固定在井中成井，鑽頭也不回收。後來，Sperry-sun鑽井服務公司和Tesco公司根據這一鑽井原理各自開發出套管鑽井技術並制定了各自的套管鑽井技術發展戰略。2000年，Tesco公司將4.5～13.375in的套管鑽井技術推向市場，為世界各地的油田勘探服務。真正意義的套管鑽井技術從投放市場至今還不到10年時間。

套管鑽井技術的特點和優勢可歸納如下。

1）鑽進過程中不用起下鑽，只利用絞車系統起下鑽頭和孔內鑽具組合，因而可節省鑽井時間和鑽井費用。鑽進完成後即等於下套管作業完成，可節省完井時間和完井費用。

2）可減少常規鑽井工藝存在的諸如井壁坍塌、井壁沖刷、井壁鍵槽和台階等事故隱患。

3）鑽進全過程及起下井底鑽具時都能保持泥漿連續循環，有利於防止鑽屑聚集，減少井涌發生。套管與井壁之間環狀間隙小，可改善水力參數，提高泥漿上返速度，改善井眼清洗效果。

套管鑽井分為3種類型：普通套管鑽井技術、階段套管或尾管鑽井技術和全程套管鑽井技術。普通套管鑽井是指在對鑽機和鑽具做少許改造的基礎上，用套管作為鑽柱接上方鑽桿和鑽頭進行鑽井。這種方式主要用於鑽小井眼井。尾管鑽井技術是指在鑽井過程中，當鑽入破碎帶或涌水層段而無法正常鑽進時，在鑽柱下端連接一段套管和一種特製工具，打完這一段起出鑽頭把套管留在井內並固井的鑽井技術。其目的是為了封隔破碎帶和水層，保證孔內安全並維持正常鑽進。通常所說的套管鑽井技術是指全程套管鑽井技術。全程套管鑽井技術使用特製的套管鑽機、鑽具和鑽頭，利用套管作為水利通道，採用繩索式鑽井馬達作業的一種鑽井工藝。目前，研究和開發這種鑽井技術的主要是加拿大的Tesco公司，並在海上進行過鑽井，達到了降低成本的目的。但是這種鑽井技術目前仍處於研究完善階段，還存在許多問題有待研究解決。這些問題主要包括：①不能進行常規的電纜測井；②鑽頭泥包問題嚴重，至今沒有可靠的解決辦法；③加壓鑽進時，底部套管會產生橫向振動，致使套管和套管接頭損壞，目前還沒有找到解決消除或減輕套管橫向振動的可靠方法；④由於套管鑽進不使用鑽鋌，加壓困難，所以機械鑽速低於常規鑽桿鑽井；部分抵消了套管鑽進提下鑽節省的時間；⑤套管鑽井主要用於鑽進破碎帶和涌水地層，其應用范圍還不大。

我國中石油系統的研究機構也在探索研究套管鑽井技術，但至今還沒有見到公開報道的成果。目前，套管鑽井技術的研究內容，除了研製專用套管鑽機和鑽具外，重點針對上述問題開展。一是進行鑽頭的研究以解決鑽頭泥包問題；二是研究防止套管橫向振動的措施；三是研究提高套管鑽井機械鑽速的有效辦法；四是研究套管鑽井固井辦法。

套管鑽井應用實例：2001年，美國謝夫隆生產公司利用加拿大Tesco公司的套管鑽井技術在墨西哥灣打了2口定向井（A-12和A-13井）。兩井成井深度分別為3222×30.48cm和3728×30.48cm。為了進行對比分析，又用常規方法打了一口A-14井，結果顯示，同樣深度A-14井用時75.5h，A-13井用時59.5h。表層井段鑽速比較，A-12 井的平均機械鑽速為141ft/h，A-13井為187ft/h，A-14井為159ft/h。這說明套管鑽井的機械鑽速與常規方法機械鑽速基本相同。但鑽遇硬地層後套管鑽井，鑽壓增加到6.75t，致使擴眼器切削齒損壞，鑽速降低很多。BP公司用套管鑽井技術在懷俄明州鑽了5口井。井深為8200～9500ft，且都是從井口鑽到油層井段。鑽進過程中遇到了鑽頭泥包和套管振動問題。

此外，膨脹套管技術也是近年來發展起來的一種新技術，主要用於鑽井過程中隔離漏失、涌水、遇水膨脹縮經、破碎掉塊易坍塌等地層以及石油開采時油管的修復。勘探所與中國地質大學合作已立項開展這方面的研究工作。

2.3.1.5 石油鑽機的新發展

國外20世紀60年代末研製成功了AC-SCR-DC電驅動鑽機，並首先應用於海洋鑽井。由於電驅動鑽機在傳動、控制、安裝、運移等方面明顯優於機械傳動鑽機，因而獲得很快的發展，目前已經普遍應用於各型鑽機。90年代以來，由於電子器件的迅速發展，直流電驅動鑽機可控硅整流系統由模擬控制發展為全數字控制，進一步提高了工作可靠性。同時隨著交流變頻技術的發展，交流變頻首先於90年代初成功應用於頂部驅動裝置，90年代中期開始應用於深井石油鑽機。目前，交流變頻電驅動已被公認為電驅動鑽機的發展方向。

國內開展電驅動鑽機的研究起步較晚。蘭州石油化工機器廠於20世紀80年代先後研製並生產了ZJ60D型和ZJ45D型直流電驅動鑽機，1995年成功研製了ZJ60DS型沙漠鑽機，經應用均獲得較好的評價。90年代末期以來，我國石油系統加大鑽機的更新改造力度，電驅動鑽機取得了較快發展，寶雞石油機械廠和蘭州石油化工機器廠等先後研製成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流電驅動鑽機和ZJ20DB、ZJ40DB型交流變頻電驅動鑽機，四川油田也研製出了ZJ40DB交流變頻電驅動鑽機，明顯提高了我國鑽機的設計和製造水平。進入21世紀，遼河油田勘探裝備工程公司自主研製成功了鑽深能力為7000m的ZJ70D型直流電驅動鑽機。該鑽機具有自動送鑽系統，代表了目前我國直流電驅動石油鑽機的最高水平，整體配置是目前國內同類型鑽機中最好的。2007年5月已出口亞塞拜然，另兩部4000m鑽機則出口運往巴基斯坦和美國。由寶雞石油機械有限責任公司於2003年研製成功並投放市場的ZJ70/4500DB型7000m交流變頻電驅動鑽機，是集機、電、數字為一體的現代化鑽機，採用了交流變頻單齒輪絞車和主軸自動送鑽技術和「一對一」控制的AC-DC-AC全數字變頻技術。該型鑽機代表了我國石油鑽機的最新水平。憑借其優良的性能價格比，2003年投放市場至今，訂貨已達83台套。其中美國、阿曼、委內瑞拉等國石油勘探公司訂貨達42台套。在國內則佔領了近2～3年來同級別電驅動鑽機50%的市場份額。ZJ70/4500DB型鑽機主要性能參數：名義鑽井深度7000m，最大鉤載4500kN，絞車額定功率1470kW，絞車和轉盤擋數I+IR交流變頻驅動、無級調速，泥漿泵型號及台數F-1600三台，井架型式及有效高度K型45.5m，底座型式及檯面高度：雙升式/旋升式10.5m，動力傳動方式AC-DC-AC全數字變頻。

9. 鑽井中的導眼是什麼

導眼是利用直徑比較大的口徑的鑽頭先鑽進一定深度，尤其是必須鑽穿第四紀松軟地層，然後下入套管（防止第四紀地層塌陷），再開始按照設計口徑鑽探。
鑽井（drilling）是利用機械設備，將地層鑽成具有一定深度的圓柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具類型，又可分為頓鑽和旋轉鑽。
在地質工作中，利用鑽探設備向地下鑽成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔，又稱鑽孔。鑽井直徑和深度大小，取決於鑽井用途及礦產埋藏深度等。鑽探石油、天然氣以及地下水的鑽井直徑都較大。主要功用為：①獲取地下實物資料，即從鑽井中採取岩心、礦心、岩屑、液態樣、氣態樣等。②作為地球物理測井通道，獲取岩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、地熱等的鑽井。
鑽井通常按用途分為地質普查或勘探鑽井、水文地質鑽井、水井或工程地質鑽井、地熱鑽井、石油鑽井、煤田鑽井、礦田鑽井、建築地面鑽井等。
頓鑽
頓鑽，又稱沖擊鑽。用鋼絲繩把頓鑽鑽頭送到井底，由動力驅動游梁機構，使游梁一端上下運動，並帶動鋼絲繩和鑽頭產生上下沖擊作用，使岩石破碎。頓鑽鑽速慢，效率低，不能適應井深日益增加和復雜地層的鑽探要求，逐漸被旋轉鑽代替。但它有設備簡單，成本低，不污染油層等優點，可用於一些淺的低壓油氣井、漏失井等。
旋轉鑽
利用鑽頭旋轉時產生的切削或研磨作用破碎岩石。是當前最通用的鑽井方法。比頓鑽鑽速快，並易於處理井塌、井噴等復雜情況。按動力傳遞方式，旋轉鑽又可分為轉盤鑽和井下動力鑽兩種：轉盤鑽在鑽台的井口處裝置轉盤，轉盤中心部分有方孔，鑽柱上端的方鑽桿穿過該方孔，方鑽桿下接鑽柱和鑽頭，動力驅動轉盤時帶動鑽柱和鑽頭一起旋轉，破碎岩石。井下動力鑽是利用井下動力鑽具帶動鑽頭破碎岩石，鑽進時鑽柱不轉動，磨損小、使用壽命短，特別適於打定向井。井下動力鑽有渦輪鑽、螺桿鑽和電動鑽等。

10. 打一口石油井的過程程序是什麼

石油鑽井一般流程:

油氣田開發計劃確定後，進入開發過程，包括鑽井和生產 鑽井環節涉及的設備包括鑽機設備系統(包括八個系統)和測井設備。生產環節涉及的設備包括採油設備和測井設備鑽井前，應先在地面確定鑽井位置(即鑽井位置)，然後鋪設安裝鑽機的基礎，井架和鑽機應安裝在鑽井位置。

在鑽井作業過程中，鑽桿和鑽頭由鑽機的動力驅動旋轉，鑽頭連續破碎遇到的岩層並形成井眼(也稱為井眼) 鑽孔的大小由鑽頭的大小決定。當鑽頭破碎地層時，它通過空心鑽桿將鑽井液(通常稱為鑽井泥漿)注入地面，將鑽頭在破碎地層時產生的大量鑽屑從循環鑽井液帶到地面。

地面上的固體控制裝置從鑽井液中移除鑽屑後，鑽井泵將鑽井液再次泵入井中。鑽井液穿過鑽桿的內孔到達鑽頭的水孔，然後從井壁和鑽柱之間的環形空間返回地面。鑽井過程是鑽頭破碎岩石，鑽井液不斷進行鑽屑並通過循環形成井筒的過程。

鑽至設計深度後，應在井筒內下入專用儀器進行測井作業。目的是確定地下地層的岩性以及每個油、氣、水層的位置。然後下入小於鑽井孔的無縫鋼管(也稱為套管)，向套管和井壁之間的環形空間注入水泥漿，將套管固定在井壁上。

最後一步是在油層位置對套管進行射孔，人為地為流入套管的油氣形成一個孔。 油氣地層壓力高時，會自行流出地表。這種井叫做自噴氣井。 當油氣壓力較低時，需要通過外力從地下抽出。這種井叫做非自流井。鑽井期間，電纜測井或隨鑽測井可用於測井活動。

要完成上述一系列石油鑽井工作流程，需要鑽機設備系統中八個子系統的協調運行。 它們分別是:提升系統、旋轉系統、鑽井液循環系統、傳動系統、控制系統、動力驅動系統、鑽機底座和鑽機輔助設備系統。

(10)石油鑽井為什麼會倒眼擴展閱讀：

在石油勘探和油田開發的各項任務中，鑽井起著十分重要的作用，諸如尋找和證實含油氣構造、獲得工業油流、探明已證實的含油（氣）構造的含油氣面積和儲量，取得有關油田的地質資料和開發數據，最後將石油從地下取到地面上來等等，無一不是通過鑽井來完成的。

鑽井是勘探與開採石油及天然氣資源的一個重要環節，是勘探和開發石油的重要手段。