Ⅰ 井位确定方法
井位确定主要在细致分析地质构造和水文地质条件以及物探勘查资料基础上进行。前人曾应用有关物探方法找水并总结了相关经验[7~12],给本次工作提供了很好的借鉴。
一、通过分析地质构造和区域水文地质条件
本次工作的性质是应急抗旱,因此需要抗旱科研人员必须在短时期内快速熟悉区域地质、区域构造和区域水文地质条件。收集并认真分析当地大比例尺地质、构造和区域水文地质图。为达到这一目的需要与在工作区工作过的单位和个人做好联系,聘请熟悉工作区水文地质条件的专家参加项目,与工作区国土局和水利局等部门加强联系,除了了解缺水需求外,还要了解熟悉当地已有的地下水井分布、地下水位、开采状况,以及了解清楚当地煤矿开采分布区、开采深度与疏干排水状况。当然,与国土局和水利局等部门的密切合作,对于后期钻探开工、钻探具体实施及钻井结束撤出等过程中可能出现的各种问题及时得到解决具十分重要的意义。重点了解并分析拟定井位及其附近已有井位分布、地层、构造及地下水位、水量的特征,进而确定井位。
二、通过物探勘查:从已知到未知,再从未知到已知
根据以往的找水经验,利用物探开展地下水勘查,指导寻找地下含水层位和具体井位的确定十分重要。但是,由于各地地质条件不一、地下水位埋深不一、岩层干湿程度不一等,再加之物探解译的多解性,所以,正确解释并利用物探信息非常关键,我们认为物探信息必须与当地的地质实际相结合才能取得好的效果。
(一)从已知到未知
为了尽快了解当地含水层准确的物探信息,提高信息的可利用性,本次工作开始之初就选择了几个刚完成深水井施工的点开展了高密度电阻率物探勘查。如针对工作区东南基岩山区巩义鲁庄镇虎山坡村刚完成的一个地下水水井开展了物探勘查,该井含水层在100m以下,涌水量达40m3/h。通过对比岩心、含水层的深度和分布,了解到了基岩地区深部含水层的电阻率是以低阻为特征(图5-26),基岩总体为高阻。通过多个点分析对比及前人的工作经验,确立了在高阻中寻找低阻的指导思想,即在基岩山区深部的高阻中寻找低阻是该地区找水的一个重要标志。
图5-26 鲁庄镇虎山坡高密度电阻率剖面和已有水井钻孔
在巩义西村镇常封村根据已有的地质资料和有关水井成井报告,常封村地下一般40m以上为黄土,基本不含水,而40~120m 为第四系砂砾石松散含水层,因此,该地区是了解松散层高密度电阻率变化很好的区域。实际物探勘查结果表明,上部不含水的黄土为低阻,而下部砂砾石松散含水层呈现明显的高阻特征(图5-27),这与随后开展的钻探结果(岩性和含水层特征)完全一致。结合其他剖面,确立了在该地区松散层中寻找高阻的指导思想,即在松散层中寻找高阻是找水的又一个重要标志。
因此,根据上述获得的在“基岩山区深部高阻中寻找低阻”和“松散层低阻中寻找高阻”的找水经验,在全区其他地方进行了推广,即从“从已知到未知”,从而准确确定井位。
图5-27 西村镇常封村高密度电阻率剖面
(二)从未知到已知
根据已经取得的经验在未知地区开展高密度电阻率物探勘查,进而分析确定最有利的打井位置,在钻井施工后再作进一步的岩层或含水层的分析,从而实现“从未知到已知”的认识。本次抗旱打井工作中多数井位都是这样精确确定的,当然先前必须要基本了解各个井位附近的断裂构造状况和水文地质条件。事实证明在巩义地区按照在“基岩山区深部高阻中寻找低阻”和“松散层低阻中寻找高阻”的找水思路是可行的,也是有效的。
1.松散层
以本次施工的寺湾和源村井为例来说明松散层中如何确定井位。在寺湾作的高密度电阻率物探勘查剖面见图5-28,在剖面上200~500m 之间清晰地显示出两个浅部高阻异常,由于该地区属于古黄河影响范围区,相距现今黄河也不远,因此,结合黄河古河道变迁的特点,认为这两个异常应该反映了黄河古河道的形态,再根据村里打井的要求,最终确定井位在寺湾木材加工厂,即高密度电阻率剖面430m 高阻异常位置。实际施工也进一步证实了在地下10~80m 为砂卵石含水层,为典型的河道相沉积,涌水量达2138.4m3/d。
源村位于黄土台地上,黄土层厚度约100~140m,基本不含水,实际确定的钻孔井位在420m 位置,在高密度电阻率剖面(图5-29)上高阻异常体主要出现在120m 以下,钻井结果反映了高阻异常体为砂砾石含水层,涌水量达496.8m3/d。
2.基岩区
这里选择夹津口韵沟灰岩区、小关水道口和鲁庄镇虎山坡碎屑岩区为例来说明如何确定井位。
夹津口镇韵沟村和小关镇水道口村是工作区最缺水的地区代表。前者一个村仅有一口十多米水井,水量极少,且经常干枯,饮水完全制约了该村的发展,如果找不到水源,该村就将搬迁。后者有两口深井,但因水量不足,也经常干枯,村里有人曾自己掏钱请人作勘查工作,但最终未能落实打井,本次在钻孔施工的当天,村里群众自发到工地插上彩旗,摆上香烛和贡品,点燃烟花爆竹,虔诚地祈祷钻机钻进顺利,希望能够早日为他们打出水。
图5-28 河洛镇寺湾村高密度电阻率剖面
图5-29 河洛镇源村高密度电阻率剖面
夹津口韵沟出露地层主要为震旦系紫红色石英砂岩,中下寒武统深灰色薄层-中厚层状灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩夹粉砂岩、砂质页岩、鲕状灰岩,上寒武统灰、深灰色厚层状白云岩、鲕状白云岩夹薄层泥质灰岩或灰质白云岩。本次工作钻探目标层是下寒武统辛集组灰岩,厚度20~30m,钻至震旦系砂岩终孔。通过对地质构造的分析,在一断层附近拟定了井位。高密度电阻率勘查结果(图5-30)表明,该拟定井位下部存在低阻异常。实际钻探结果显示,187.4m 处见震旦系紫红色砂岩,砂岩体电阻率明显比上部低阻灰岩异常体高,该井最终涌水量为122.4m3/d。
图5-30 夹津口镇韵沟村高密度电阻率剖面
小关镇水道口出露地层主要为二叠系砂页岩,上部为0~10m 黄土覆盖。钻探目标层是砂岩裂隙水,地表勘查确定在一断裂带拟定井位,随后的高密度电阻率勘查显示(图5-31)在剖面上340~400m 存在一明显的低阻异常,因此,最终确定井位在378m 处。该井实际钻探深度为433m,为本次工作钻探最深的孔,涌水量为508.8m3/d。
本次工作在鲁庄镇虎山坡村另一地点也实施了一条高密度电阻率剖面,确定井位在剖面线414m 处,同时,剖面上出现的断裂位置和倾向与野外观察结果基本一致(图5-32)。该点钻探施工由河南省地质调查院负责实行,结果该井终孔于300m,涌水量达40m3/d,表明了在低阻带及断裂附近打井成功率高。
图5-31 小关镇水道口村高密度电阻率剖面
图5-32 鲁庄镇虎山坡村高密度电阻率剖面
(三)相互验证
为了尽量避免风险,本次工作在野外运用物探设备过程中,除了实行上述“从已知-未知,再从未知-已知”的方法外,还运用了电测深、测井手段进一步验证,也采用同一种物探方法由两家单位共同在一个地点开展工作相互验证,并总结交流经验。
1.多种方法
这里以五岭村激电测深法为例加以说明。五岭村地层为二叠系砂岩和页岩,上覆极薄层黄土,激电测深点采用对称四极装置,定比极距法。曲线总体呈A型曲线,在极距B/2=240m 处有一低阻值,但M d值呈局部极小值,Th值呈局部极小值,Rr呈极大值,推测为由地表因素引起的畸变值。在极距A B/2=240m处(高密度剖面600m处)电阻率极距斜率变小,且含水参数有利,推测可能为弱含水异常。
在五岭村完成的一条高密度电法剖面长1190m,在70m 深度以下明显见两个异常,一个为高阻异常,另一个为低阻异常。高阻异常与电测深结果往深部电阻率(R)呈上升趋势完全一致(图5-33),二者可以相互验证。最终确定井位在高密度电法剖面680m 处(低阻异常区)(图5-34),实际钻探深度达256m,涌水量为424.8m3/d。
2.同一方法
主要采用高密度电阻率方法在同一地方开展工作以便相互验证,快速获取经验。如我们同时在五岭、虎山坡和韵沟三地聘请两个单位在大致相同的位置布置开展了高密度电阻率勘查,目的就是要对比结果,了解仪器性能和解译的异同性。实践表明,两个单位做出的勘查结果基本相同,高密度电阻率剖面图在深部反映出的高阻和低阻区位置十分一致。据此,我们放心地让两家单位在其他地点分别开展工作。当然,工作中相互交流经验也非常重要,如其中一个单位曾经长期在该区域开展工作,在设置仪器深度系数参数上与实际结果非常吻合,而另外一个单位因不知道当地仪器需要设置的深度系数参数,所以,曾经出现勘查获得的结果一度无法得出正确合理的解释。不过,此后,开展工作就相当顺利了。
图5-33 五岭村激电测深点综合曲线图
图5-34 五岭村高密度电阻率剖面图
Ⅱ 油气田勘探方法简介是什么
目前,勘探油气田的方法有地质法、地球物理勘探法、地球化学法和钻井法四类。
一、地质法
地质法是油气田勘探工作中贯彻始终的基本工作方法,主要包括通过观察、研究出露在地面的古地层、岩石及油气显示,获取相关地质资料并进行分析、解释,判断一个地区有无生成油气和储存油气的地质条件,对该地区的地下含油气远景进行评价,确定有利的含油气区。在岩石出露的地区,该方法有可能直接发现地下油气藏。该方法还包括通过钻井获取地下岩心、岩屑等资料进行的地质录井工作和实验室分析工作,以及对地球化学、地球物理等各种方法提供的大量间接资料进行地质解释。
地质法除了要研究地下岩石、地层、地质构造以及地球发展史等基础地质问题外,还着重研究地下区域和局部的油气藏形成条件,如生油条件、储油条件、运移条件、圈闭及保存条件等,以确定油气藏是否存在并进行含油气远景评价。
二、地球物理勘探法
地球物理勘探法是根据地质学和物理学的原理,利用电子学和信息论等领域的新技术建立起来的一种间接寻找油气的方法。它利用各种物理仪器在地面或空中观测地壳表面上的各种物理现象,根据物理现象的变化推断地下的地质构造特点,寻找可能的储油、储气构造。
地球物理勘探法主要用于近代沉积发育的覆盖地区、海湖地区,这些地区没有地层和岩石出露,地质法受到很大限制,用大量钻井取岩心的办法了解地下地质情况,不仅成本高,效率也低。
地球物理勘探法主要包括重力勘探、电法勘探、磁法勘探和地震勘探等方法。目前应用最广泛、最有效的是地震勘探方法。
(一)地震勘探方法
在地下或水下浅层安置炸药,炸药爆炸引起的冲击会产生巨大的震动,在压力作用下,地下岩石发生压缩和膨胀,从而产生岩石质点的震动,形成地震波。当地震波遇到不同密度岩层的分界面时,会产生三种现象:第一种是部分地震波从分界面反射回来,反射回来的波叫反射波。第二种是部分地震波透过界面向下传播,这部分波叫透射波;透射波再遇到分界面时还会发生反射。第三种是部分地震波透过界面并沿着岩层分界面滑行一段再折射回来,折射回来的波叫折射波。根据接收和研究波的类型,地震勘探又可分为反射法和折射法。目前,反射法应用最为广泛。
地震波的传播速度与岩石性质有关。通常,致密坚硬的岩石地震波传播速度快,疏松的岩石地震波传播速度慢(见表3-1)。
图3-2陆上地震勘探原理示意图
x—地震测线;t—地震波传播时间
(三)电法勘探
地下不同岩石存在着导电性、导磁性、介电性的差异,在地面测量由这些差异引起的电场的变化,进而推断地下地质构造和矿藏的方法,称为电法勘探。按电场的成因,电法勘探可以分为天然场法和人工场法两类。天然场法包括大地电磁法、声频电磁法,人工场法包括电阻率法、人工电磁法、激发激化法。
电法勘探在金属勘探领域应用最广泛,其次在工程地质和水文地质勘探方面也有较多应用。对石油勘探来说,主要用其中的电阻率法、大地电磁法、人工电磁法来测量地下地层界面深度,它可以研究区域地质情况和局部地质构造。
(四)磁法勘探
地下不同岩石存在着磁性的差异,在地面测量由地下磁性差异引起的地面磁场的变化(磁异常),进而推断地下地质构造和矿藏的方法,称为磁法勘探。磁法勘探可以研究大地构造单元、基底构造和沉积盖层等。该方法可以在地面和空中进行,分别称为地面磁力测量和航空磁力测量。
磁异常值是用磁力仪来观测的。磁力仪分为垂直磁力仪和水平磁力仪两种。测量方法有相对测量和绝对测量两种。绝对测量主要用于正常磁场的测量,油气勘探中主要采用相对测量。
磁异常解释方法包括三个方面:一是正问题研究,即已知地下地质体的形态,分析其在地面形成的磁异常特征,找出磁异常和地下地质体产状之间的关系,以指导磁异常的地质解释。二是对实测磁异常进行加工处理,消除干扰磁异常,突出地下地质因素引起的磁异常。三是反问题研究,即对实测磁异常进行地质分析,找出对应的地下地质特征和矿产。
三、地球化学法
地球化学法是利用化学分析方法对岩石、土壤、气体和水样本中的各种成分进行分析,测定地下油气的扩散所引起的各种化学、物理化学和生物化学的变化,分析地下油气存在与分布情况。地球化学法又称为地球化学勘探法,主要包括气测法、沥青法、水化学法、细菌法等具体方法。
(一)气测法
气测法是利用灵敏的气体分析仪测定土壤、表层岩石或水中的碳氢化合物气体的含量。其原理是:当地下油气藏存在时,油气就会向地表扩散,使其上部的地表出现气体异常,碳氢化合物气体含量较其他地区高。
目前气测法还处于发展阶段,无论在理论上还是实践上都不够完善,效果不理想。但地球物理测井的气测法却是在钻井中判断油气层位的一种有效方法。
(二)沥青法
沥青法包括测定发光沥青、氯仿沥青“A”等方法。各种方法在地面和井下测得发光沥青、氯仿沥青“A”等异常时,说明本地区有着油气生成、运移、扩散和氧化的过程存在,用来评价该区、该层的含油气远景。
(三)水化学法
水化学法主要是研究水中所含盐类、微量元素、水型以及它们在地表的分布情况,用以进行含油气可能性的判断。
(四)细菌法
细菌法是一种间接的地球化学方法。由地下运移、扩散至地表的某些烃类(如甲烷、乙烷、丙烷)在油藏上方形成相对富集带,而某些细菌对某种烃类有特殊嗜好,常在这些地区大量繁殖。通过采样进行细菌培养,可反映烃类异常区,用作寻找油气藏及评价含油气远景的重要指标。
四、钻井法
钻井是油气田勘探工作中不可缺少的手段。无论是地质法、地球物理勘探法、地球化学法,对确定地下有利的含油气构造或油气藏,都属间接方法。通过钻井手段才能最后确定油气藏是否存在,以及是否具有工业油气流。但与其他方法比较,钻井法却是速度最慢、投资最多的一种方法。它必须在地质、地球物理、地球化学等方法综合勘探的基础上进行。
Ⅲ 石油是如何开采出来的
要开采石油,首先要找到哪儿蕴藏着石油。经过上百年的探索,人们创造出各种找油气的方法,但绝大多数油气是在沉积盆地中进行的,可以说,各种各样的沉积盆地(如我国着名的塔里木盆地、准格尔盆地、柴达木盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等)是找油、找气的首选目的地。
在盆地内找油,首先要了解盆地的性质,从搞清盆地的基本情况入手,认识盆地的基底起伏、基底岩性、基底形成时代及发展历史等,经过一系列的地址调查等,初步确定盆地的性质。第二步就要了解盆地内的情况,认识盆地的内部构造。石油地质家经过大量的研究,利用一切高技术的手段,确定可能的生油地层、储油地层。第三步就要研究石油的地质特征,确定含油气的构造、层位,最后确定打钻井的位置。
经过地质勘探和开发人员的艰苦劳动和研究,确定了打井的位置、数量和深度,钻井工人就要在定好的井位上钻井。钻井结束后,还要在井口安装一套井口设备,有很多的阀门和仪表,看上去就像一棵树,所以被人们称为“采油树”。是否能将原油从地下采到地面来,还取决于地下油层压力的大小。我国很多油田,如大庆、胜利等,很多油层的压力都很大,只要一打开采油树的阀门,地下的油气就会不停的往外喷,这就是“自喷井”。现在世界上60%—70%
的石油是靠自喷井开采出来的。有的自喷井日产量可达万吨以上。经过一段时间的自喷以后,由于地层压力降低,油井的自喷压力慢慢降下来,就无法自喷了,这就需要采取措施保持地层压力,以保持长期采油。到了油田开发的后期,当地下的原油所剩不多的时候,为了采出残留在油层中的石油,还要采用二次采油法甚至三次采油法,比如往油层中注入加热的二氧化碳或用火烧油层,以提高石油的采出量。
石油的勘探开采,是一个高科技、高投入、高风险、高产出的行业,中国的石油行业是全国最大的计算机用户之一,是信息技术、自动化技术以及各种新材料使用最广泛的高新技术密集行业,是应用高新技术推动传统行业,实现跨越式发展的一个新兴行业。
Ⅳ 油气井是怎么打成的
石油和天然气埋藏在地下几十米到几千米深度不等的有孔隙、裂缝或溶洞的岩石中,人们为了寻找和开采石油、天然气,从地面向地下的油气层之间,钻凿出一个通道的过程称之为石油天然气钻井。那么一口油、气井是怎么打成的呢?
钻井前,首先要在地面确定钻井的位置(即钻井井位),然后,在井位处打好安装钻机的基础并安装井架和钻机。钻井作业时,依靠钻机的动力带动钻杆和钻头旋转,钻头逐次向下破碎遇到的岩层,并形成一个井筒(也称井眼),钻井井眼尺寸的大小是由钻头大小来决定的。钻头在破碎岩层的同时,通过空心的钻杆向地下注入钻井液(俗称钻井泥浆),将钻头在破碎地层而产生的大量岩屑由循环的钻井液带到地面。地面的固控装置将钻井液中的岩屑清除后,通过钻井泵再次将钻井液打入井内。钻井液是经过钻杆内孔到达钻头水眼处,再从井壁与钻柱的环形空间返回流至地面的。钻进的过程即钻头破碎岩石,及钻井液通过循环不断携带出钻屑并形成井筒的过程。
钻达设计深度后,要在井筒内下入专用仪器进行测井作业,目的是确定井下地层岩性和各个油、气、水层的位置;然后再下入小于钻井井眼的无缝钢管(又称套管);并在套管与井壁的环形空间内注入水泥浆将套管固定在井壁上;最后一道工序是对油层位置的套管进行射孔,人为的形成一个井下油气流入套管内的孔道。油气的地层压力高时可自行流出地面,这种井我们称为自喷油气井;油气压力较低时需借助外力从井下抽吸,这种井我们称之为非自喷井。钻井时要有一套配套完整、功能齐全的钻机,有质量优异不易发生事故的钻杆、套管和钻头,有性能优良和钻遇地层岩性相匹配的钻井液等。总之,石油天然气钻井的目的就是要凿穿岩石,发现和保护好油气层,并形成一个通道确保石油和天然气通畅地流到地面。钻井是石油工业中的一个重要工序,是勘探开发石油和天然气必不可少的手段,是一项耗资巨大、技术复杂、风险性高的系统技术工程。
石油钻井井架群和抽油机
Ⅳ 石油钻井方法有哪些
目前,世界上广泛采用钻井方法来取得地下的石油和天然气。随着石油工业的不断发展,钻井深度不断增加,油气井的建设速度也随之加快,促使钻井方法、技术和工艺得到很大改进。从已钻成的千百万口油气井的资科中可以看到变化过程:顿钻逐渐被旋转钻代替,井身结构从复杂到简单,井眼直径日趋缩小等等。
一、钻井工艺发展概况和趋势石油钻井是油田勘探和开发的重要手段。一个国家石油工业的发展速度,常与它的钻井工作量及科学技术水平紧密相关。近20年来,世界石油产量和储量剧增,钻井工作量相应地大幅度增加,钻井科学技术水平也得到了飞速发展。在此期间钻井技术发展的特点是从经验钻井进展到科学化钻井。钻井深度、斜度、区域和地区也有长足的发展。从钻浅井、中深井发展到钻深井和超深井;从钻直井和一般斜井发展到钻大斜度井和丛式井;从陆上钻井发展到近海和深海钻井;从地面条件好的地区钻井发展到条件恶劣的地区(如沙漠、沼泽和寒冷地区)钻井。在钻井技术发展的同时,设备、工具和测量仪表也得到了相应的发展。
美国钻井工作者曾将旋转钻井技术的发展进程分为四个时期:
(1)概念时期(1900—1920年)。这个时期开始把钻井和洗井两个过程结合在一起,开始使用牙轮钻头并用水泥封固套管。
(2)发展时期(1920—1948年)。这个时期牙轮钻头有所改进,提高了进尺和使用寿命。固井工艺和钻井液有了进一步的发展,同时出现了大功率的钻机。
(3)科学化钻井时期(1948—1968年)。这个时期大力开展钻井科学研究工作,钻井技术飞速发展。该时期的主要技术成就有:发展和推广了喷射钻井技术;发展了镶齿、滑动、密封轴承钻头;应用低固相、无固相不分散体系钻井液;发展了地层压力检测技术、井控技术和固控技术,提出了平衡钻井的理论及方法。
(4)自动化钻井时期(1968年至今)。这个时期发展了自动化钻机和井口自动化工具。钻井参数自动测量和计算机在钻井工程中得到广泛应用,最优化钻井和全盘计划钻井也初具规模。
目前,钻井人员一般把钻井技术发展的前两个时期称为经验钻井阶段,把后两个时期称为科学化钻井阶段。时期的划分直观地描述了钻井技术发展的过程,揭示了其发展规律。
任何一门科学和技术都有其自身的发展规律和要达到的主要目标。钻井工作是为油田勘探和开发服务的重要手段。钻井技术的发展首先要保证钻井质量,即所钻油气井要满足油气田勘探和开发的要求,要在此基础上来提高钻井速度、缩短钻井周期、降低钻井成本。
近20年来的实践证明,现代钻井工艺技术将围绕以下三个方面发展:
(1)提高钻井速度,降低生产成本;(2)保护生产层,减少油气层的污染和损害;(3)改善固井、完井技术,适应采油要求,延长油气井寿命。
新中国成立以来,我国钻井技术发展较快。特别是1978年推广喷射钻井、低固相优质钻井液、四合一牙轮钻头等新技术后,我国的钻井技术水平又有显着提高,进入了科学化的钻井阶段,但与国外先进水平相比,还存在一定的差距。为了使我国的钻井水平能满足勘探开发的需要,努力赶上世界先进水平,必须要向钻井技术进步要速度、要质量、要经济效益,为加速勘探开发步伐、不断增加油气产量作出贡献。
二、冲击钻井方法冲击钻井是一种古老的钻井方法,也是旋转钻井方法出现以前唯一的钻油气井的方法。它是将破碎岩石的工具(钢质尖头钻头)提至一定高度,借钻头本身的重力冲向井底,击碎岩石。然后捞取被击碎的岩屑,以便继续钻进。因此,冲击钻井方法又被称为顿钻。
由于冲击钻井时,破碎岩屑与清除岩屑必须间断地进行,因此钻井速度很慢,不能满足石油生产发展的需要。冲击钻井现在已基本上被旋转钻井所代替,仅在一些埋藏浅、压力低的油田还能见到。
三、旋转钻井方法提高钻速的根本途径是改变钻井方法,这正是旋转钻井法产生的原因。旋转钻井法的实质是:钻头在压力作用下吃入岩石,同时在转动力矩的作用下连续不断地破碎岩石;被破碎的岩屑由地面输入的钻井液(泥浆、水、空气等)及时带走,钻井液可以连续不断地清除岩屑。这样,一只钻头可以在井底连续钻进十几米、几十米甚至数百米后才起至地面进行更换。由于使用了钻井液,可长时间稳定井眼、控制复杂地层。旋转钻井的钻井速度高,能适应多种复杂情况,目前世界上大多使用这种方法钻油气井。旋转钻井通常也称为转盘钻。
利用钻杆和钻铤(厚壁钢管)的重力对钻头加压,钻压要使钻头能够吃入岩石。破碎岩石所需的能量是从地面通过沉重的钢性钻柱传给钻头的。起、下钻的过程比较繁琐,必须将钻柱拆卸成许多立柱,才能起出钻头;而下钻时又必须逐根接上。为了连续洗井,钻井液从转动的空心钻柱里流向井底,再带着岩屑从钻柱外部与井壁形成的环形空间返回地面。钻头钻进、清洗井底以及起、下钻所需的动力全部由安装在地面上的相应设备提供,这些机器设备总称为钻机。
现代旋转钻井的工艺过程表现为四个环节,即钻进、获取地质资料、完井和安装。
钻进环节由一系列按严格的顺序重复的工序组成:把钻柱下入井里;旋转和送进钻头使其在井底破碎岩石,同时循环钻井液;随着井筒的加深而接长钻柱;起、下钻柱以更换被磨损的钻头;洗井,净化或配制钻井液,处理复杂情况和事故等辅助作业。
为了获得全面准确的地质资料,钻井过程中不仅需要进行岩屑、钻时、钻井液录井工作,而且还要进行钻取岩心、测井等工作。通过各种地球物理测井方法,可以获得井径、井斜、方位、岩性等基本数据,掌握和了解井眼质量以及地层和油气层的某些特性。
在钻穿油气层以后,需要下入油层套管,并注入水泥以隔离油气层与其他地层,使油气顺利地流到地面上来。根据油气井生产的要求做好井底完成工作是很重要的一道工序。
从确定井位开始,就需要平整井场、挖基础坑、泥浆池、圆井等土方工程;为运输机器设备而修筑公路;铺设油、水、气管线,架设电线,以输送油、水、气和电力;打好地基以安装设备、井架等。基础工作完成后,要进行大量的井架、设备等搬运和安装工作,还需做好开钻前的一切准备工作,如检查机器设备、试车、固定导管、钻鼠洞、调配钻井液、接好钻具等。
旋转钻井过程中,驱动钻柱旋转、克服钻柱与井壁的摩擦消耗了部分能量。为了减少这些无益的能量损失,1940年前后出现了井下动力钻井方法。井下动力钻井所用设备与旋转钻井基本相同,只是钻头不再由转盘带动旋转,而是由井下动力钻具直接驱动。典型的井下动力钻具是涡轮钻具,因此井下动力钻井又常称为涡轮钻井。目前,井下动力钻井在定向钻井技术中得到了广泛的应用。
近年来,一些工业发达国家还竞相开展了热力钻井、高压冲蚀钻井、等离子射流钻井和激光钻井等新型钻井方法的研究。随着科学技术的进步,新的钻井方法还将不断涌现,钻井工程也必将进入一个全新的科学化时期。
四、井身结构井身结构是油气井全部基本数据的总称。它包括以下数据:从开钻到完钻所用的钻头、钻柱尺寸和钻柱长度;套管的层次、直径;各层套管的下入深度、钢级和壁厚;各层套管注水泥的数据。由此可见,井身结构是全部钻井过程计划和施工的重要依据。图5-1为井身结构的示意图。
图5-1井身结构
首先下入长度约4~6m的短套管,也称导管,用于加固地表以免被钻井液冲毁,保护井口完整。同时将循环的钻井液导入泥浆净化系统内。
第二次下入的套管叫表层套管,用于封隔地表不稳定的疏松地层或水层、安装井口防喷器。一般深度为40~60m,有时可达500~600m。
当裸眼(未被套管隔离的井眼)长度超过2000~3000m或者地层剖面中存在高、低压油层、气层、水层和极不稳定的地层时,钻进过程中为避免发生工程事故需要下入中间套管,又叫技术套管。目的是封隔复杂地层,防止喷、漏、卡、塌等恶性事故发生,保证安全钻井。技术套管的层次和下入的深度根据地质和钻井条件确定。
最后下入的套管叫油层套管,用于采油、采气或者向生产层注水、注气,封隔油层、气层和水层,保证油气井正常生产。油层套管的下入深度取决于井底的完成方法。油层套管一般从井口下到生产层底部或者只从生产层顶部下到底部。实际工作中对部分下入的油层套管,根据作用取不同的名称,如尾管、筛管、滤管以及衬管等。
井身结构是由钻井方法、钻井目的、地质条件与钻井技术水平决定的。周密考虑各种影响因素,制定合理的井身结构,是保证高速度钻井与油气井投产后正常产出的关键。
综上所述,现代石油钻井工程是一项复杂的系统工程。由多工序、多工种联合作业,需要各种先进的科学技术和生产组织管理水平。
Ⅵ 石油钻井的一般流程是什么
石油钻井的一般流程: 在油气田开发方案确定之后,进入开发流程,这其中包括钻井和生产两个主要环节。钻井环节涉及的设备有钻机设备系统(其中又包括八大系统)、测录井设备,生产环节涉及的设备有采油设备、测录井设备。 钻井前,首先要在地面确定钻井的位置(即钻井井位),然后在井位处打好安装钻机的...
Ⅶ 石油钻井的一般流程
我来说说陆地钻井流程:举个例子
搬家安装设备 - 钻26“导眼50米 -下20”导管 - 固井 - 开钻:钻17-1/2"井眼500米 - 下13-3/8" 表层套管 - 固井 - 测声幅(测固井质量的,有的表层不测)- 钻12-1/4"井眼2500米 - 电测 - 下9-5/8" 技术套管 - 固井 - 测声幅(测固井质量)- 钻8-1/2" 井眼3500米 - 电测 - 下7" 油套 - 固井 - 测声幅(测固井质量)
基本情况是这样的,有些井比较简单,比较浅(1500米),程序就比较简单;复杂的深井(5000米),流程就很复杂了。