石油钻井为什么会倒眼

1. 石油的钻井通常都有上千米深，大概的工作原理是怎样的

通俗简单的说吧：

能源是电力，

机械传动，通过方钻杆，转动的力在地面传给方钻杆，方钻杆下面是钻杆，钻杆下面是钻头，跟我们在地面上用电钻钻一个孔原理差不多

不同的是钻杆之间用螺纹连接，钻到一定深度，就得拧开中间再加一节钻杆，这样一节一节钻下去，就可以达到几千米深了。

每钻一定深度，还得测量，有专门的测井公司，如发生偏差及时修正，

现在的钻井水平，十分厉害，可以在直着钻上千米深后再拐弯90度，钻孔能拐弯这种情况，在其它行业，是完全不可能的，

2. 石油钻井安全的危险控制

1．概述
钻井设备（简称钻机）是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转的3项主要工作。按按动力设备的不同通常可分为机械传动钻机、电动钻机和复合钻机三种。主要包括以下系统：
（1）提升系统：主要作用是用来起、下钻柱（或下套管），以实现钻头的钻进送钻等工作。
（2）旋转系统：主要作用是由动力机组驱动转盘，通过转盘方补心带动方钻杆（钻杆和钻铤）、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。
（3）循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来循环钻井流体，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到地面。
（4）动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作提供动力。
（5）传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。
（6）控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各种控制设备。
（7）底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆底座等。
（8）辅助设备：主要功能是为了正常钻井作业提供配套支撑。
钻机所必须具有的主要设备共7大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。
2．钻机辅助设备及工具
（1） 发电机。几乎所有电驱动钻机的发电机都用柴油机作动力。
（2） 空气压缩机及储气瓶组。几乎所有钻机的联动机上都配有小型空气压缩机和带储气设备的电动空气压缩机，以便给气控制装置、气离合器、气动马达、气动工具等提供气源和动力。
（3） 泥浆储存设备。完整的泥浆循环系统通常都有一套泥浆储存设备：如沉淀罐（或池）、吸入罐（或池）、储存罐（或池）。
（4） 钻井仪表。钻井仪表系统可单指一个指示表，也可以包括各种仪器。如钻井（多）参数仪、泥浆液面记录（报警）仪、大钳扭矩表、泥浆泵压力表和记录仪等。
（5） 刹车机构：机械刹车、辅助刹车、其他设施。
3．井控装置
井控装置指实施油气井压力控制所需的设备、管汇和专用工具仪表。井控装置是在钻井过程中，确保安全生产的重要装备。 1．喷射钻井技术
利用钻井液流经钻头喷嘴所形成的高压射流充分地清洗井底，使岩屑免于重复切削，并与机械作用（钻头破岩）联合破岩，从而提高钻速的钻井技术叫喷射钻井技术。从钻头喷嘴喷出的射流具有很高的喷射速度，井底能得到很大的冲击力和水功率，从而有效地净化清洁井底，同时借助于射流的冲击压力作用和漫流横推作用，使机械钻速大大提高。
2．防斜打直技术
井斜是指井眼轴线偏离了铅垂线。满眼钻具可以有效地预防井斜。井斜后需要纠斜，纠斜方法有两种，一种是钟摆法纠斜：是利用“钟摆”原理纠斜的一种方法，通过使用专用的防斜钻具组合及相应的技术措施来增大钟摆减斜力，以平衡和克服促使井斜的地层力。另一种方法利用动力钻具加弯接头或弯钻杆组合的钻具组合向原井斜的相反方面造斜，以达到纠斜的目的。
3．定向钻井技术
借助于某种造斜工具，在一定的工艺技术措施配合下，使井眼沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层的钻井方法叫定向钻井。定向井的造斜方法有井底动力钻具造斜，转盘钻造斜以及斜井钻机造斜。
4．取芯钻井技术
利用专门的取芯工具和一定技术措施，将地下的岩石取到地面上来的一种钻井工艺。取芯工具包括取芯钻头、岩芯筒、岩芯爪、止回阀、扶正器和悬挂轴承等辅助部件。
5.完井技术
完井方法一般分为套管完井和裸眼完井两大类，共有6种方式：套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、后期裸眼完井、筛管完井、砾石充填完井。
6．钻井井控技术
在钻井作业中，一旦发生井喷，就会使井下情况复杂化，无法正常钻井，被迫进行压井作业，对油气层造成不同程度的损害。同时，井喷后极易导致失控，井喷失控后，将使油气资源受到严重破坏，还易酿成火灾，造成人员伤亡，设备毁坏，油气井报废，自然环境受到污染。所以，井喷失控是钻井工程中性质严重，损失巨大的灾难性事故。 1．钻井作业 HSE危害和影响的确定
1） 钻井作业风险识别的特征
（1） 差异性；
（2） 严重性；
（3） 多样性；
（4） 时间性；
（5） 隐蔽性；
（6） 变化性。
2）钻井及相关作业的主要风险
（1） 共同作业风险：井喷及井喷失控可能造成地层碳氢化合物的溢出；火灾及爆炸：地层碳氢化合物的溢出，特别是轻质油、硫化氢等可燃（剧毒）气体溢出，汽油及柴油、润滑油、机油等泄漏造成火灾爆炸危险事故等；
（2） 相关作业风险：测井作业风险；录井作业风险；定向井作业风险；固井作业风险；试油作业风险；相关作业产生的废水、废渣、废气对环境的污染。
3）钻井作业中的主要特定危害和影响
破坏植被，火工品危害；生态环境，人身及财产安全 ；造成海洋环境局部破坏，珊瑚礁和海洋生物。
4）井喷失控的原因及危害和影响
井喷失控是钻井工程中性质最严重的灾难性事故，对健康、安全与环境的危害和影响是巨大的，造成井喷失控的直接原因主要有：
（1）起钻抽吸，造成诱喷；
（2）起钻不灌钻井液或没有及时灌满；
（3）未能准确地发现溢流；
（4）发现溢流后处理措施不当或井口不安装防喷器；
（5）井控设备的安装及试压不符合要求；
（6）井身结构设计不合理；
（7）对浅气层的危害缺乏足够的认识；
（8）地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料，使用了低密度钻井液，钻井液柱压力低于地层孔隙压力；
（9）空井时间过长，又无人观察井口；
（10）钻遇漏失层段未能及时处理或处理措施不当；
（11）相邻注水井不停或未减压；
（12）思想麻痹，违章操作。
井喷失控的危害和影响包括以下几个方面：
（1）打乱正常的工作秩序，影响全局生产；
（2）使钻井事故复杂化，处理难度增加；
（3）井喷失控极易引起火灾，危及井场人员及周围居民的生命安全；
（4）喷出的油、气、水及有害物质（如硫化氢）会造成严重的环境污染，危及人员的健康和安全；
（5）伤害油气层，破坏地下油气资源；
（6）井喷着火，造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；
（7）涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。
2．钻井作业HSE风险削减措施
1）措施内容
制定钻井活动中的风险管理措施，是达到风险控制目标、保证风险削减措施的落实以及顺利实施钻井活动的重要保证，主要包括以下内容：
（1）建立完善的钻井HSE风险防范保障体系和运行机制，保证有关风险削减措施的实施；
（2）组织落实风险防范和削减措施必备的人、财、设备等必备条件和手段，并制定有关保护设备、工具的配置和采购计划；
（3）识别钻井活动中各个阶段和不同工艺施工作业中可能产生的HSE风险，制定防止和削减措施；
（4）制定钻井作业中各种险情和危害发生的应急反应计划以减少影响；
（5）钻井安全生产管理措施应形成文件，以规定、制度和条例形式下发，指导钻井安全生产；
（6）制定危害影响和恢复措施；
（7）对提出的风险防范、削减和恢复措施也可能产生的危害进行再识别和评估，以确定这些措施在风险控制目标中的作用；
（8）监控措施。
2）建立安全生产指南
主要制定以下安全生产指南：钻井作业安全规程、常规钻井安全技术规程、含硫油气田安全钻井法、钻井设备拆装安全规定、关井操作程序、井场动火管理、井场用电安全规程等。
3）钻井HSE管理监测
实施钻井风险削减措施，还必须对有关情况进行监测（包括检查、测试等），并建立和保存相应结果与记录。
（1）对钻井队现场的监测检查包括但不限于以下范围：HSE管理实施情况；各项安全规程、标准执行情况；各种设备、设施的安全技术性，运行及维护保养情况；自动报警装置及安全防护装置的配置、性能、运行及维护保养情况；应急措施落实情况，应急设备的配置、维护保养情况；员工HSE培训，应急演习情况；医疗设备、药品的配备及使用情况；井场、营地环保规定的执行情况、废物回收、污水处理、环境破坏后的恢复等；宿舍、餐厅、厨房、厕所、浴室的卫生情况。
（2）检查的对象与内容：
①对钻井队HSE管理的检查（包括但不限于）：HSE管理机构及职责；HSE管理体系运行；HSE管理的规章制度建立及执行；钻井作业HSE指导书、计划书、检查表；对员工的HSE宣传、教育和培训；危险部位的警示标志或警示牌；例行的HSE检查。
②对钻井队员工的检查（包括但不限于）：HSE管理知识；特殊岗位的持证情况；HSE方面的培训；紧急情况下控制处理险情的技能；紧急情况下个人防护能力；控制险情的设备、工具（如不同类型的灭火器）的使用；劳保用品的穿戴；是否会使用个人防护器材（如空气呼吸器等）；员工的健康状况等。
③对钻井及HSE设备、设施的检查（包括但不限于）：设备、设施安装是否符合有关技术、安全规定要求；设备、设施运行是否良好、完整性如何；设备、设施的安全防护装置是否齐全有效；消防设施、灭火器材等是否配备齐全有效。
④设备、设施具体的检查内容按有关规定进行，对有关的设备装置，如井控设备要进行测试。
⑤营地的检查：安全距离、电气线路、消防器材及周边环境等。
⑥医疗设施及药械的检查：卫生员资质、常规及急救药品、设施等。
另外，削减钻井作业HSE的风险还包括配备控制和消除危害的设备、仪器、工具、防护装置以及安全劳保用品等硬件的配置和保证钻井设备、设施的完整性及有效使用措施。
3．钻井作业HSE应急反应计划
1）钻井作业HSE应急分类根据钻井作业的工艺特点和作业环境特点，应急反应可分为5大类
（1）钻井作业中的突发事件；
（2）人身伤害事故；
（3）急性中毒；
（4）有害物质泄漏；
（5）自然灾害。
2）钻井作业HSE应急计划内容
（1）应急反应工作的组织和职责；
（2）参与应急工作的人员；
（3）环境调查报告；
（4）应急设备、物资、器材的准备；
（5）应急实施程序；
（6）现场培训及模拟演习计划；
（7）紧急情况报告程序、联络人员和联络方法；
（8）应急抢险防护设备、设施布置图；
（9）井场及营区逃生路线图；
（10）简易交通图等。
3）钻井作业过程中紧急情况下的应急程序清单（包括但不限于）
（1）火灾及爆炸应急程序；
（2）硫化氢防护应急程序；
（3）井涌、井喷应急程序；
（4）油料、燃料及其他有毒物质泄漏应急程序；
（5）放射性物质落井的处理应急程序；
（6）恶劣天气应急程序；
（7）现场医疗急救程序。

3. 石油钻井常识

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。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。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。钻井液的性能及作用 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。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。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→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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。固井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。井身结构包括：(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。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。完井井口装置(1)套管头--密封两层套管环空，悬挂第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管头--承座锥管挂，连接油层套管和采油树、放喷闸门、管线；(3)采油树--控制油气流动，安全而有计划地进行生产，进行完井测试、注液、压井、油井清蜡等作业。尾管固井法尾管固井是在上部已下有套管的井内，只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥进行封固的固井方法。尾管有三种固定方法：尾管座于井底法；水泥环悬挂法；尾管悬挂器悬挂法。试油在钻井发现油、气层后，还需要使油、气层中的油、气流从井底流到地面，并经过测试而取得油、气层产量、压力等动态资料，以及油、气、水性质等工作，称做试油(气)。射孔钻井完成时，需下套管注水泥将井壁固定住，然后下入射孔器，将套管、水泥环直至油(气)层射开，为油、气流入井筒内打开通道，称做射孔。目前国内外广泛使用的射孔器有枪弹式射孔器和聚能喷流式射孔器两大类。井底污染井底污染又称井底损害，是指油井在钻井或修井过程中，由于钻井液漏失或水基钻井液的滤液漏入地层中，使井筒附近地层渗透率降低的现象。诱喷射孔之前，为了防止井喷事故，油、气井内一般灌满压井液。射孔后，为了将地层中液体导出地面，就必需降低压井液的液柱，减少对地层中流体的压力。这一过程是试油工作中的一道工序，称为诱喷。诱喷方法有替喷法、抽吸法、提捞法、气举法等。钻杆地层测试钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。电缆地层测试在钻井过程中发现油气显示后，用电缆下入地层测试器可以取得地层中流体的样品和测量地层压力，称做电缆地层测试。这种测试方法比较简单，可以多次地、重复地进行。油管传输射孔油管传输射孔是由油管将射孔器带入井下，射孔后可以直接使地层的流体经油管导致地面，不必在射孔时向井内灌入大量压井液，避免井底污染的一种先进技术。岩石孔隙度岩石的孔隙度是指岩石中未被固体物质充填的空间体积Vp与岩石总体积Vb的比值。用希腊字母Φ表示，其表达式为：Φ=V孔隙 / V岩石×100%=Vp / Vb×100%。地层原油体积系数地层原油体积系数βo，又称原油地下体积系数，或简称原油体积系数。它是原油在地下的体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比。原油的地下体积系数βo总是大于1。流体饱和度某种流体的饱和度是指：储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。它表示了孔隙空间为某种流体所占据的程度。岩石中由几相流体充满其孔隙，则这几相流体饱和度之和就为1(100%)。

4. 每天产那么多石油，抽空的空隙怎么办会影响整个地球结构吗

石油被人们称为“工业的血液”，是我们人类现阶段的文明发展不可或缺的能量来源，每时每刻，都有石油被人类从地球的深处开采出来供我们使用。但石油终究是有限的，这不禁让人担心一个问题，人类每天都会从地下抽走大量石油，会影响整个地球结构吗？

其实我们现在根本不必担心这个问题，这是因为人类开采石油的行为对于地球本身的影响可以说是微不足道的，为什么这么说呢？我们用一个简单的数据对比就可以说明，地球的半径足足有6371公里，而人类的石油钻井都通常都只有几公里，迄今为止人类在地球上打得最深的油井——位于库页岛的“Odoptu OP-11”油井，也就只有12公里多一点。

如果把地球比作一颗鸡蛋的话，人类连这个鸡蛋的蛋壳都没有钻透，很显然，以人类目前的能力，根本就不会影响整个地球结构。但地球没事并不代表人类没事，每天产那么多石油，抽空的空隙怎么办？我们接着看。

在不少人的想象中，地下的石油应该是像地下水那样聚集在一起的，当人们开采石油的时候，只需要挖一个洞，再把管子伸进去，最后用类似抽水机的设备往外抽就可以了。但实际上的情况并不是这样，其实石油在地下的存在形式主要是散布在储集层基质的空隙之中。

在开采石油的时候，最理想的情况就是钻好井之后，石油就会在地球内部的压力作用下自动渗出，这样人们就只需要把石油抽上来，再通过回灌井往地下注入一定的水就可以了，但现实往往都是很骨感的，在很多时候，当人们钻好井之后都会发现储集层基质的渗透率根本就达不到要求。

在这种情况下，就需要人为地向地层里增加压力，通常的做法就是进行“水裂”，所谓“水裂”是指用设备不断地把加压后的水（有时人们还会在水里加上一些特殊的砂砾）打进富含石油的地层，地层基质的压力增加了就会裂开很多的缝隙，这样就可以使那些散布在地层基质的空隙之中的石油更轻易地渗出来了。

这些打进地层的水，大多数都会与石油混合在一起重新被抽上来，在经过处理之后，石油会从中分离出来送往石化工厂进行后续加工，而这些水又会通过回灌井再一次被打进地层，以弥补抽走石油给地层带来的流体损失。值得一提的是，石油所在的地层本身通常也含有大量的地下水，这些地下水也会随着石油一起抽上来，然后经分离以后再通过回灌井注入地下。

我们可以看到，利用上述的方式来开采石油，因为地层中的流体根本就没有什么损失（对地层而言，管它是石油还是水，只要是流体就行了），所以也不会对地层的结构产生什么影响。

化石燃料对推动人类文明发展起着非常重要的作用，但不好的事情是，当人类在使用化石燃料时，会向大气层里排放出大量的二氧化碳，这被认为是全球变暖的“罪魁祸首”。

到现在为止，石油仍然是现代工业不可或缺的“血液”，据媒体公开资料，2019年全球石油开采总量约为900亿桶，按全球一桶石油平均137千克计算，大约为1200万吨，看起来这个不是个小数字，那么从地壳中抽出了那么多石油，地球结构会被破坏吗？

在大家的印象中都是石油钻井钻入油层，然后石油冲天而起，如果一直都是这样的话，那就封上油井，装个水龙头就好了！要不然怎么会有王进喜大冬天跳进泥浆池搅动泥浆压住井喷的故事呢？

事实上钻入油层的早期确实会有一个压力释放的过程，因为油田上方的岩层给它的压力很大，喷出石油这种情况是可能的，但随着油田开采，这个压力会迅速下降，到平衡，此时就必须要抽油机，就是那个头一抬一抬的设备，但继续抽油最后会到负压，也就是说你再开采的话，就会小于一个大气压，很可能就抽不出来了，必须要压力平衡，通入大气！

到最后油井中石油枯竭，再也抽不出石油来了，此时怎么办？在油井的很多缝隙里含了大量的石油，很简单，注水，在油井中注入大量的水后，因为石油密度比水要低，因此石油将会浮在水面上，然后将这些油水混合物一起开采上来，比如现在的大庆油田几乎就是到了注水开采、发挥余热的阶段了！

页岩油的开采

除了常规的油井抽油机开采外，页岩油确却是另一种开采方式，因为页岩油根本就不算一个油田，只是一些含油的石头，所以油井里面根本就没有所谓的井，只是一大片含油的岩层，要从这些石头中采出石油，必须要有高超的开采技术！

这个技术就是水力压裂技术，它通过高压水泵将含有沙子的水泵入地下，压裂钻口周围的岩层，然后通过这些缝隙将石油慢慢富集，最后将这些油水混合物抽取上来，这就是页岩油的开采过程，因为手续繁杂，设备要求很高，因此这个页岩油开采成本极高！

这里有个有趣的小故事，大家看看就好，当前世界石油市场暴跌，美国的页岩油开采陷入停滞，濒临破产，但在2018-2019年时形势却好得很，因为在美国的鼓动下，欧佩克石油减产，油价高企，此时美国却加大了页岩油的产量，迅速占领了市场，俄罗斯在西伯利亚的高成本油田也获利颇丰，等到2019年底欧佩克主要主导国沙特明白过来时，俄罗斯和美国已经赚得盆满钵满了！

Seven Generations能源公司在亚省Montney地区的页岩油开采基地

所以从那会开始欧佩克表面上和俄罗斯扛上打击油价，其实真正的目的却是美国的页岩油市场，当然沙特是不敢公开造次的，所以大家都说沙特和俄罗斯打架，真正受伤的却是美国！

从油田开采和页岩油开采来看，石油的采出同时会有大量的水注入，另外油田也很难出现大面积采空区，它不像煤矿，除了煤层外还有工人和设备通过的坑道，油田都是区域性块状分布的多孔结构，即使真正采空问题也不大，但石油开采的后期都大量注水，甚至会注入靠聚合物收集石油，而且水的密度比石油还大一些，根本不会产生结构问题！

那么煤矿采空了会有问题吗？

我们经常听到煤矿透水事故，这是煤层采掘时挖通了地下水系，当然这是非常可怕的事故，但这也告诉我们一个结果，也即是煤矿在正常开采时也需要水泵将渗入的地下水抽走，否则长期积累就会淹没坑道，因此大部分煤矿在被放弃后，地下水就会逐渐渗入，淹没整个煤矿！

不过我们也不得不面对另一种情况，就是大量开采地下水后造成地下水位下降，整个区域沉降，还有煤矿坑道也无水渗入，长期会导致采空区塌陷，甚至可能导致小型地震，从这个角度来看，采空区确实会对地面产生非常大的影响，首先是导致基建结构不稳，甚至坍塌，另一个是地下水位下降，不再适合农作物种植！最终的结果就是塌陷区居民迁移！

采空区塌陷

但对于地球整个地球来说，这些开采不过是九牛一毛而已，我们最深的开采也不过4000米（姆波尼格金矿），最深的油田是俄罗斯远东萨哈林岛，Z-44 Chayvo油井（12.345公里)，只有地壳平均深度33千米的1/3，大陆上的地壳更是高达70千米，而地球半径则高达6370千米，所以连鸡蛋壳都还没挖透，根本不会对地球有啥影响。

很多人以为，开采石油应该是下面这样子的，如同吸取蟹黄汤包的汁液，眼看着汤包瘪了下去：

不少人以为，石油藏在地下，如同包子里面的汤汁，随便用一根吸管下去，直接抽上来就可以了，实际并不是，它们是被顶上来的。

当然，我们不能排除这个世界上真的会有那么一块石油泡泡藏在地壳之中，不过似乎人类发现的几率并不高，毕竟下面要有一个巨大的空间，储藏几亿吨石油，遇到地质运动，早就从裂隙涌到地面了。

在古代，还真的有小部分石油从地下渗出来，古人把它们收集起来，当作照明材料，有时候用来作为火攻原材料。

这在宋代的《梦溪笔谈》里面就有介绍。

只不过，这样的地区实在是太少了，绝大部分石油是一种粘稠度相当高的液体或者干脆是油膏，被土壤颗粒、岩石颗粒死死包围着。它们基本上不会因为开了一个口子，就自动流出来。个别例外也是存在的，钻井的时候，会遇到突如其来的压力释放，导致井喷。

当然，如果走了狗屎运，挖到一口油井，可以汩汩地流出石油，直接用泵抽到油罐车里面运走，那简直就是彩票中奖，省下来多少压注的费用啊！不过，这时候，倒是应该担心地层塌陷的问题了。

通常开采石油的时候，钻两个深孔，一个是注入，一个是流出。利用机械的力量，将水压入油层底部，由于水油不相溶，且水的密度较大，由下而上，藏在岩石颗粒间的油滴就被水给顶上来了，上面接一根管子，直接流到储油槽。

这时候，石油的空隙被水填满了，到时候将这两个孔封起来，水跑不出来，这块地层也就保持相对稳定了。

开采石油与挖煤不一样，煤炭是固体，无法流动，需要在地下直接开采，挖出巷道，边开采，边回填泥土、沙石之类的东西，避免坍塌。

当然，题主的担忧也是有一定道理的，毕竟注水与原来的石油颗粒是不同粘稠度的液体，对于地层有一定的影响，我们相信，像中东地区的地层肯定会在某一天的地壳运动中被挤压，造成很厉害的地震，土壤液化，可能波及到其他地区。

届时，中东地区的人民就会尝到胡乱开采的恶果，这时自然平衡被打破的必然结果。

开釆煤矿，开采石油天然气，对地质的影响那是绝对的。现在就有许多釆煤区发生了地陷事故，将来总有一天，因为我们无度的开采，地球会发生灾难性的大型地质变化。

不过即使我们不开采石油天然气，地球上的地质剧烈变化还是会发生的，所以也不要杞人忧天。

石油开采不像煤炭矿床，挖掘一个深坑大洞，留下若许真空地带。

影视印象中的石油，似乎是一条流淌在地下的暗河，只要开了闸，可以喷涌而出，永不枯竭。

实质石油根本不是地下暗河的模样储存于地下。

作为一名石油人，且是常年在采油一线的老石油，我可以说说石油开采的若干常识。

石油其实是诞生于某些地质圈闭之中，是若干地质年代沉积蕴育的产物，大都储存于沉积岩的孔隙中，并非人们印象当中的地下暗河，而是通过孔隙星罗棋布在地下储存汇集。

随着地质年代的地质沉降、断层、圈闭不断变化形成，就形成了若干个石油圈闭型构造，储藏了大量的石油和天然气。

这种油气形态通过地下钻探得知其储存的层位、深度、厚度等等，是地下钻探和地上地质分析相结合的结果。

我们油田相继开发了白垩纪、玄武纪等若干地质年代中的杜家台、莲花、古潜山、大凌河等油层，实施了作业开采。

油流是通过井段射孔来实现开采的。

早年间原始地层压力足，基本都采用自喷形式，只是放个简单的油嘴控制产出量，每天就有大量的石油喷出。

到了后期，各种开采手段层出不穷，却采出量每况愈下，有的油井，甚至一天连100斤原油都采不到，含水率却高达99%以上，只能忍痛割爱实行关闭，或者兼开式采出。

地下的石油只是液态存在于空隙中，是一种可渗透式存在，并不像人们意识中的河流形态。即使其渗透率不够，也会采取地面压裂等化学方式，扩充孔隙度，从而确保石油可以顺利流到井筒里。

而随着石油的大量采出，余出来的真空地带早有递补，人们其实从一开始开采时段，就采取了给油层边际注水的方式，一是为了驱动油层向井口流动，便于采出，二是用注入的水迅速填补油流流走以后的空白，从而保证地下没有亏空，保持原始平衡。

所以，那种担心地下亏空甚至崩陷的情况是不可能发生的，完全没有必要杞人忧天。

这样问显然是对石油工业缺乏基本了解，石油浮在水上，采油会带出地下水，这些水经处理后会重新注入地下，因此采油后地下也不是空腔，至于影响地球结构，开玩笑呢？

人类对于地球只会有很微弱的影响，曾经西方有文章指出三峡大坝的修建导致地球自转轴和重力中心的偏移，这其实就是屁股歪的说法，影响重力中心必然需要庞大的质量，而世界上现有的大型水坝，三峡的储水量甚至排不进前十，三峡的最大在于它是水电站，发电量非常大；而且人类还进行了很多庞大的工程，一个超大规模的城市、钢筋混凝土森林，也会造成重力中心的偏移。

然而这对于地球自身而言是可以忽略的影响，地球自身的重力本身就存在差异，因为地球的质量分布不是很均匀，地球内部还有很狂爆的岩浆运动带动地壳的运动，地壳移动一毫米就需要人类努力多少代才能做到。石油多位于地表较为浅显的地方，最深的油井也不过几千米，多少年原油产量才能达到一个三峡的水储量（接近400亿吨）?所以说靠采油影响地球结构真的是想多了，更多的是对地表的影响，因为石油工程会占据一些土地，也可能污染地下水，进而影响到人类的居住环境，但这一点也没有想象那么严重。

石油和煤矿不同，煤矿开采后会留下很多采空区，尽管也会用矿渣、煤矸石等回填，但是仍不足以全部填上，有的矿业可能执行不到位，所以煤矿矿区内的居民会被疏散，采空区会自然的垮塌，垮塌区的治理比较艰难，一般都是 采-填-闲置-垮塌-恢复 这样的过程。石油开采却不大相同，原油是液体状态，本身就是存在于地下的空腔中，靠水支撑地表也是不可能的，石油开采的时候会带有天然气、水，需要经过加热静置等方式排出天然废气和水分，估计多数油井采出的大多数是水，只有少数富矿采出的油更多，有的井（磕头虫）甚至磕一天头也才能采几十升的油，下部的集油罐十天半月也不见得能储满一罐，而大部分是水又需要处理才成为成品。

石油开采后，采出水会经过处理，消除污染物后再次注入地下，消除污染的目的是防止回注的时候污染地下水，而采出石油后，由于地下水位的下降以及整体压力的降低，周围的水会汇聚过来，不像煤矿采空区那样不管的话就一直空着（煤矿可不能透水，一堆人在下边干活呢），地下水位最终会恢复，石油等也可能重新汇聚。所以，以往偶尔会听到的煤矿区垮塌事故，却很少听到石油矿区的垮塌事故。在中东的石油大国中，也很少听到这样的事故。

石油的主要危害在于泄露，石油运输主要可以分为两类，其一是移动的运输，主要靠轮船，其二就是管道运输。然而前者偶有发生沉船事故的案例，大量的石油分布在海面上对一定区域内的海洋生物影响十分严重，糊住水面水鸟无法捕食、水下的生物也可能缺氧，因为光被遮住了浮游植物的活性会下降；管道运输也常有泄露事故，会污染土壤、淡水水体，对周边的居民也会有较多的影响。

油田第一期出纯石油，二期往地下注水出油水混合液，所以边开采边注水，地下没有空洞。

抽空的空隙有水的话，水泥沙来填充，无水的地方，等待慢慢的塌陷地震，还能怎么办？

当然有影响啊。但即使不抽取石油，地球的结构同样也会不断变化的。原因是地球不断的公转与自转，不断有涨潮退潮，也有台风龙卷风，这样的冲击，同样会对地球的地质结构产生影响，因此地震也会不时发生，每震动一次，释放一次因不平衡而积聚的能量，从而又达到新的平衡。

已经影响地球结构变化，人类都快走灭亡了你说有没有影响？新冠疫情也是地球结构变化造成地热气候恶化才产生的病毒，能没有影响吗？

5. 问一个石油钻井倒划眼的问题

首先倒划眼并不是顶驱倒转，只是边上提边正转同时保持开泵循环状态，英文back ream，划眼指的是开泵的同时边正转边下放，我们称为ream down~试想一下，所有钻具都是正扣，怎么可能反转顶驱呢，这样如果井下扭矩大，会脱扣，很危险～所以所谓倒划眼的倒指的是向上而不是反转

6. 石油钻井下钻反浆是怎么回事

一、操作不当，造成井漏
1、井壁掉块、坍塌，将钻杆外环堵死，开泵时憋漏地层。
2、井内不干净，岩屑，掉块太多，泥浆循环不畅泵压过高，压漏地层。
3、泥浆比重大，粘度大，切力高，泥浆压力大于地层孔隙压力，发生井漏，这种情况，将泥浆比重、粘度、切力降下来，井漏就会停止。
4、钻头或扶正器泥包，导致泵压升高，憋漏地层。
5、泥浆在井内静止大于24小时，形成较强的网状结构强度，下钻时没有分段循环，而是直通到井底，导致开泵时形成较差锋高泵压，最后憋漏地层。
6、泥浆泵排量跟不上，井内岩屑量大，泵压升高，压漏地层。
7、下钻速度太快，造成太高的激动压力，压虚羡晌漏地层。
8、井内原本发生井漏、井喷，而在加重泥浆时，使泥浆比重过高，反而又发生井漏。
二、井场派友周围有抽水井，使地下水位下降，孔隙压力下降，形成较大负压，钻穿地层后就会发生较大的漏失。
三、油气层在开采过程中，使地层孔隙压力下降，而导致井漏。
四、压裂、酸化使地层裂隙增加，注水清洗使地层孔隙压力变大，这些都将导致井漏。

7. 钻井导眼

倒眼井就是先直井段打到目的层，然后按照设计哪液要求水泥回填，再测钻造斜，保证水平进入目的层段。打导眼井的目的就是为了弥补地址上设计的不确定性，精准定位油气层。通常井号表示也有讲究，例如族缓培421-1H代表导眼井，421-H1为非导眼水平井，随着定向井技术的兆唯发展，目前导眼井已经慢慢被淘汰了

8. 石油钻井技术

《中国国土资源报》2007年1月29日3版刊登了“新型地质导向钻井系统研制成功”的消息。这套系统由3个子系统组成：新型正脉冲无线随钻测斜系统、测传马达及无线接收系统、地面信息处理与决策系统。它具有测量、传输和导向三大功能。在研制过程中连续进行了4次地质导向钻井实验和钻水平井的工业化应用，取得成功。这一成果的取得标志着我国在定向钻井技术上取得重大突破。

2.3.1.1 地质导向钻井技术

地质导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术，其核心是用随钻定向测量数据和随钻地层评价测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹。与普通的定向钻井技术不同之处是，它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹，而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。地质导向钻井技术能使井眼轨迹避开地层界面和地层流体界面始终位于产层内，从而可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。实现地质导向钻井的几项关键技术是随钻测量、随钻测井技术，旋转导向闭环控制系统等。

随钻测量（MWD）的两项基本任务是测量井斜和钻井方位，其井下部分主要由探管、脉冲器、动力短节（或电池筒）和井底钻压短节组成，探管内包含各种传感器，如井斜、方位、温度、震动传感器等。探管内的微处理器对各种传感器传来的信号进行放大并处理，将其转换成十进制，再转换成二进制数码，并按事先设定好的编码顺序把所有数据排列好。脉冲器用来传输脉冲信号，并接受地面指令。它是实现地面与井下双向通讯并将井下资料实时传输到地面的唯一通道。井下动力部分有锂电池或涡轮发电机两种，其作用是为井下各种传感器和电子元件供电。井底钻压短节用于测定井底钻压和井底扭矩。

随钻测井系统（LWD）是当代石油钻井最新技术之一。Schlumberger公司生产的双补偿电阻率仪CDR和双补偿中子密度仪CDN两种测井系统代表了当今随钻测井系统的最高水平。CDR和CDN可以单独使用也可以两项一起与MWD联合使用。LWD的CDR系统用电磁波传送信息，整套系统安装在一特制的无磁钻铤或短节内。该系统主要包括电池筒、伽马传感器、电导率测量总成和探管。它主要测量并实时传输地层的伽马曲线和深、浅电阻率曲线。对这些曲线进行分析，可以马上判断出地层的岩性并在一定程度上判断地层流体的类型。LWD的CDN系统用来测量地层密度曲线和中子孔隙度曲线。利用这两种曲线可以进一步鉴定地层岩性，判断地层的孔隙度、地层流体的性质和地层的渗透率。

旋转导向钻井系统（Steerable Rotary Drilling System）或旋转闭环系统（Rotary Closed Loop System，RCLS）。常规定向钻井技术使用导向弯外壳马达控制钻井方向施工定向井。钻进时，导向马达以“滑行”和“旋转”两种模式运转。滑行模式用来改变井的方位和井斜，旋转模式用来沿固定方向钻进。其缺点是用滑行模式钻进时，机械钻速只有旋转模式钻进时的50%，不仅钻进效率低，而且钻头选择受到限制，井眼净化效果及井眼质量也差。旋转导向闭环钻井系统完全避免了上述缺点。旋转导向钻井系统的研制成功使定向井钻井轨迹的控制从借助起下钻时人工更换钻具弯接头和工具面向角来改变方位角和顶角的阶段，进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随时改变方位角和顶角的阶段。从而使定向井钻井进入了真正的导向钻井方式。在定向井钻井技术发展过程中，如果说井下钻井马达的问世和应用使定向钻井成为现实的话，那么可转向井下钻井马达的问世和应用则大大提高了井眼的控制能力和自动化水平并减少了提下钻次数。旋转导向钻井系统钻井轨迹控制机理和闭环系统如图2.5所示。

目前从事旋转导向钻井系统研制的公司有：Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。这些公司的旋转导向闭环钻井系统按定向方法又可分为自动动力定向和人工定向。自动动力定向一般由确定钻具前进方向的测量仪表、动力源和调节钻具方向的执行机构组成。人工定向系统定向类似于导向马达定向方法，需要在每次连接钻杆时进行定向。两种定向系统的定向控制原理都是通过给钻头施加直接或间接侧向力使钻头倾斜来实现的（图2.6）。按具体的导向方式又可划分为推靠式和指向式两种。地质导向钻井技术使水平钻井、大位移钻井、分支井钻井得到广泛应用。大位移井钻井技术和多分支井钻井技术代表了水平钻井技术的最新成果水平。

图2.5 旋转导向闭环系统

（1）水平井钻井技术

目前，国外水平钻井技术已发展成为一项常规技术。美国的水平井技术成功率已达90%～95%。用于水平井钻进的井下动力钻具近年来取得了长足进步，大功率串联马达及加长马达、转弯灵活的铰接式马达以及用于地质导向钻井的仪表化马达相继研制成功并投入使用。为满足所有导向钻具和中曲率半径造斜钻具的要求，使用调角度的马达弯外壳取代了原来的固定弯外壳；为获得更好的定向测量，用非磁性马达取代了磁性马达。研制了耐磨损、抗冲击的新型水平井钻头。

图2.6 旋转导向钻井系统定向轨迹控制原理

（2）大位移井钻井技术

大位移井通常是指水平位移与井的垂深之比（HD/TVD）≥2的井。大位移井顶角≥86°时称为大位移水平井。HD/TVD≥3的井称为高水垂比大位移井。大位移井钻井技术是定向井、水平井、深井、超深井钻井技术的综合集成应用。现代高新钻井技术，随钻测井技术（LWD）、旋转导向钻井系统（SRD）、随钻环空压力测量（PWD）等在大位移井钻井过程中的集成应用，代表了当今世界钻井技术的一个高峰。目前世界上钻成水平位移最大的大位移井，水平位移达到10728m，斜深达11287m，该记录是BP阿莫科公司于1999年在英国Wytch Farm油田M-16井中创造的（图2.7所示）。三维多目标大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井，就是将原计划用2口井开发该油田西部和北部油藏的方案改为一口井开采方案后钻成的。为了钻成这口井，制定了一套能够钻达所有目标并最大限度地减少摩阻和扭矩的钻井设计方案。根据该方案，把2630m长的水平井段钻到7500m深度，穿过6个目标区，总的方位角变化量达160°。

图2.7 M-16井井身轨迹

我国从1996年12月开始，先后在南海东部海域油田进行了大位移井开发试验，截至2005年底，已成功钻成21口大位移井，其中高水垂比大位移井5口。为开发西江24-1含油构造实施的8口大位移井，其井深均超过8600m，水平位移都超过了7300m，水垂比均大于2.6，其中西江24-3-A4井水平位移达到了8063m，创造了当时（1997年）的大位移井世界纪录。大位移井钻井涉及的关键技术有很多，国内外目前研究的热点问题包括：钻井设备的适应性和综合运用能力、大斜度（大于80°）长裸眼钻进过程中井眼稳定和水平段延伸极限的理论分析与计算、大位移井钻井钻具摩擦阻力/扭矩的计算和减阻、成井过程中套管下入难度大及套管磨损严重等。此外大位移井钻井过程中的测量和定向控制、最优的井身剖面（结构）设计、钻柱设计、钻井液性能选择及井眼净化、泥浆固控、定向钻井优化、测量、钻柱振动等问题也处在不断探索研究之中。

（3）分支井钻井技术

多分支井钻井技术产生于20世纪70年代，并于90年代随着中、小曲率半径水平定向井钻进技术的发展逐渐成熟起来。多分支井钻井是水平井技术的集成发展。多分支井是指在一个主井眼（直井、定向井、水平井）中钻出若干进入油（气）藏的分支井眼。其主要优点是能够进一步扩大井眼同油气层的接触面积、减小各向异性的影响、降低水锥水串、降低钻井成本，而且可以分层开采。目前，全世界已钻成上千口分支井，最多的有10个分支。多分支井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方向上钻穿不同深度的多层油气层。多分支井井眼较短，大部分是尾管和裸眼完井，而且一般为砂岩油藏。

多分支井最早是从简单的套管段铣开窗侧钻、裸眼完井开始的。因其存在无法重入各个分支井和无法解决井壁坍塌等问题，后经不断研究探索，1993年以来预开窗侧钻分支井、固井回接至主井筒套管技术得到推广应用。该技术具有主井筒与分支井筒间的机械连接性、水力完整性和选择重入性，能够满足钻井、固井、测井、试油、注水、油层改造、修井和分层开采的要求。目前，国外常用的多分支系统主要有：非重入多分支系统（NAMLS），双管柱多分支系统（DSMLS），分支重入系统（LRS），分支回接系统（LTBS）。目前国外主要采用4种方式钻多分支井：①开窗侧钻；②预设窗口；③裸眼侧钻；④井下分支系统（Down Hole Splitter System）。

2.3.1.2 连续管钻井（CTD）技术

连续管钻井技术又叫柔性钻杆钻井技术。开始于20世纪60年代，最早研制和试用这一技术钻井的有法国、美国和匈牙利。早期法国连续管钻进技术最先进，1966年投入工业性试验，70年代就研制出各种连续管钻机，重点用于海洋钻进。当时法国制造的连续管单根长度达到550m。美国、匈牙利制造的连续管和法国的类型基本相同，单根长度只有20～30m。

早期研制的连续管有两种形式。一种是供孔底电钻使用，由4层组成，最内层为橡胶或橡胶金属软管的心管，孔底电机动力线就埋设在心管内；心管外是用2层钢丝和橡胶贴合而成的防爆层；再外层是钢丝骨架层，用于承受拉力和扭矩；最外层是防护胶层，其作用是防水并保护钢丝。另一种是供孔底涡轮钻具使用的，因不需要埋设动力电缆，其结构要比第一种简单得多。第四届国际石油会议之后，美国等西方国家把注意力集中在发展小井眼井上，限制了无杆电钻的发展。连续管钻井技术的研究也放慢了脚步。我国于20世纪70年代曾开展无杆电钻和连续管钻井技术的研究。勘探所与青岛橡胶六厂合作研制的多种规格的柔性钻杆，经过单项性能试验后，于1975年初步用于涡轮钻。1978年12月成功用于海上柔性钻杆孔底电钻，并建造了我国第一台柔杆钻机钻探船。1979～1984年勘探所联合清华大学电力工程系、青岛橡胶六厂研究所和北京地质局修配厂共同研制了DRD-65型柔管钻机和柔性钻杆。DRD-65型柔管钻机主要有柔性钻杆、Φ146mm潜孔电钻、钻塔、柔杆绞车及波浪补偿器、泥浆泵、电控系统和液控系统等部分组成。研制的柔性钻杆主要由橡胶、橡胶布层、钢丝绳及动力线组成。拉力由柔杆中的钢丝骨架层承担，钢丝绳为0.7mm×7股，直径2.1mm，每根拉力不小于4350N，总数为134根，计算拉力为500kN，试验拉力为360kN。钻进过程中，柔性钻杆起的作用为：起下钻具、承受反扭矩、引导冲洗液进入孔底、通过设于柔性钻杆壁内的电缆向孔底电钻输送电力驱动潜孔电钻运转、向地表传送井底钻井参数等。

柔性钻杆性能参数为：内径32mm；抗扭矩不小于1030N·m；外径85～90mm；单位质量13kg/m；抗内压（工作压力）40kg/cm²，曲率半径不大于0.75m，抗外压不小于10kg/cm²；弯曲度：两弯曲形成的夹角不大于120°；额定拉力1000kN；柔杆内埋设动力导线3组，每组15mm²，信号线二根；柔杆单根长度为40、80m两种规格。

Φ146mm型柔杆钻机由Φ127mm电动机、减速器、液压平衡器和减震器组成。动力是潜孔电钻，它直接带动钻头潜入孔底钻井。Φ146mm孔底电钻是外通水式，通水间隙宽5mm，通水横断面积为2055mm²。

与常规钻井技术相比，连续管钻井应用于石油钻探具有以下优点：欠平衡钻井时比常规钻井更安全；因省去了提下钻作业程序，可大大节省钻井辅助时间，缩短作业周期；连续管钻井技术为孔底动力电钻的发展及孔底钻进参数的测量提供了方便条件；在制作连续管时，电缆及测井信号线就事先埋设在连续管壁内，因此也可以说连续管本身就是以钢丝为骨架的电缆，通过它可以很方便地向孔底动力电钻输送电力，也可以很方便地实现地面与孔底的信息传递；因不需拧卸钻杆，因此在钻进及提下钻过程中可以始终保持冲洗液循环，对保持井壁稳定、减少孔内事故意义重大；海上钻探时，可以补偿海浪对钻井船的漂移影响；避免了回转钻杆柱的功率损失，可以提高能量利用率，深孔钻进时效果更明显。正是由于连续管钻井技术有上述优点，加之油田勘探需要以及相关基础工业技术的发展为连续管技术提供了进一步发展的条件，在经过了一段时间的沉寂之后，20世纪80年代末90年代初，连续管钻井技术又呈现出飞速发展之势。其油田勘探工作量年增长量达到20%。连续管钻井技术研究应用进展情况简述如下。

1）数据和动力传输热塑复合连续管研制成功。这种连续管是由壳牌国际勘探公司与航空开发公司于1999年在热塑复合连续管基础上开始研制的。它由热塑衬管和缠绕在外面的碳或玻璃热塑复合层组成。中层含有3根铜质导线、导线被玻璃复合层隔开。碳复合层的作用是提供强度、刚度和电屏蔽。玻璃复合层的作用是保证强度和电隔离。最外层是保护层。这种连续管可载荷1.5kV电压，输出功率20kW，传输距离可达7km，耐温150℃。每根连续管之间用一种特制接头进行连接。接头由一个钢制的内金属部件和管子端部的金属环组成。这种连续管主要用于潜孔电钻钻井。新研制的数据和动力传输连续管改变了过去用潜孔电钻钻井时，电缆在连续管内孔输送电力影响冲洗液循环的缺点。

2）井下钻具和钻具组合取得新进展。XL技术公司研制成功一种连续管钻井的电动井下钻具组合。该钻具组合主要由电动马达、压力传感器、温度传感器和震动传感器组成。适用于3.75in井眼的电动井下马达已交付使用。下一步设想是把这种新型电动马达用于一种新的闭环钻井系统。这种电动井下钻具组合具有许多优点：不用钻井液作为动力介质，对钻井液性能没有特殊要求，因而是欠平衡钻井和海上钻井的理想工具；可在高温下作业，振动小，马达寿命长；闭环钻井时借助连续管内设电缆可把测量数据实时传送到井口操纵台，便于对井底电动马达进行灵活控制，因而可使钻井效率达到最佳；Sperry sun钻井服务公司研制了一种连续管钻井用的新的导向钻具组合。这种钻具组合由专门设计的下部阳螺纹泥浆马达和长保径的PDC钻头组成。长保径钻头起一个近钻头稳定器的作用，可以大幅度降低振动，提高井眼质量和机械钻速。泥浆马达有一个特制的轴承组和轴，与长保径钻头匹配时能降低马达的弯曲角而不影响定向性能。在大尺寸井眼（＞6in）中进行的现场试验证明，导向钻具组合具有机械钻速高、井眼质量好、井下振动小、钻头寿命长、设备可靠性较高等优点。另外还研制成功了一种连续软管欠平衡钻井用的绳索式井底钻具组合。该钻具组合外径为in上部与外径2in或in的连续管配用，下部接钻铤和in钻头。该钻具组合由电缆式遥控器、稳定的MWD仪器、有效的电子定向器及其他参数测量和传输器件组成。电缆通过连续管内孔下入孔底，能实时监测并处理工具面向角、钻井顶角、方位角、自然伽马、温度、径向振动频率、套管接箍定位、程序状态指令、管内与环空压差等参数。钻具的电子方位器能在钻井时在导向泥浆马达连续旋转的情况下测量并提供井斜和方位两种参数。

其他方面的新进展包括：连续管钻井技术成功用于超高压层侧钻；增加连续管钻井位移的新工具研制成功；连续管钻井与欠平衡钻井技术结合打水平井取得好效果；适于连续管钻井的混合钻机研制成功；连续管钻井理论取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼钻井技术

石油部门通常把70%的井段直径小于177.8mm的井称为小井眼井。由于小井眼比传统的石油钻井所需钻井设备小且少、钻探耗材少、井场占地面积小，从而可以节约大量勘探开发成本，实践证明可节约成本30%左右，一些边远地区探井可节约50%～75%。因此小井眼井应用领域和应用面越来越大。目前小井眼井主要用于：①以获取地质资料为主要目的的环境比较恶劣的新探区或边际探区探井；②600～1000m浅油气藏开发；③低压、低渗、低产油气藏开发；④老油气田挖潜改造等。

2.3.1.4 套管钻井技术

套管钻井就是以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业的钻井技术。不言而喻套管钻井的实质是不提钻换钻头及钻具的钻进技术。套管钻井思想的由来是受早期（18世纪中期钢丝绳冲击钻进方法用于石油勘探，19世纪末期转盘回转钻井方法开始出现并用于石油钻井）钢丝绳冲击钻进（顿钻时代）提下钻速度快，转盘回转钻进井眼清洁且钻进速度快的启发而产生的。1950年在这一思想的启发下，人们开始在陆上钻石油井时，用套管带钻头钻穿油层到设计孔深，然后将管子固定在井中成井，钻头也不回收。后来，Sperry-sun钻井服务公司和Tesco公司根据这一钻井原理各自开发出套管钻井技术并制定了各自的套管钻井技术发展战略。2000年，Tesco公司将4.5～13.375in的套管钻井技术推向市场，为世界各地的油田勘探服务。真正意义的套管钻井技术从投放市场至今还不到10年时间。

套管钻井技术的特点和优势可归纳如下。

1）钻进过程中不用起下钻，只利用绞车系统起下钻头和孔内钻具组合，因而可节省钻井时间和钻井费用。钻进完成后即等于下套管作业完成，可节省完井时间和完井费用。

2）可减少常规钻井工艺存在的诸如井壁坍塌、井壁冲刷、井壁键槽和台阶等事故隐患。

3）钻进全过程及起下井底钻具时都能保持泥浆连续循环，有利于防止钻屑聚集，减少井涌发生。套管与井壁之间环状间隙小，可改善水力参数，提高泥浆上返速度，改善井眼清洗效果。

套管钻井分为3种类型：普通套管钻井技术、阶段套管或尾管钻井技术和全程套管钻井技术。普通套管钻井是指在对钻机和钻具做少许改造的基础上，用套管作为钻柱接上方钻杆和钻头进行钻井。这种方式主要用于钻小井眼井。尾管钻井技术是指在钻井过程中，当钻入破碎带或涌水层段而无法正常钻进时，在钻柱下端连接一段套管和一种特制工具，打完这一段起出钻头把套管留在井内并固井的钻井技术。其目的是为了封隔破碎带和水层，保证孔内安全并维持正常钻进。通常所说的套管钻井技术是指全程套管钻井技术。全程套管钻井技术使用特制的套管钻机、钻具和钻头，利用套管作为水利通道，采用绳索式钻井马达作业的一种钻井工艺。目前，研究和开发这种钻井技术的主要是加拿大的Tesco公司，并在海上进行过钻井，达到了降低成本的目的。但是这种钻井技术目前仍处于研究完善阶段，还存在许多问题有待研究解决。这些问题主要包括：①不能进行常规的电缆测井；②钻头泥包问题严重，至今没有可靠的解决办法；③加压钻进时，底部套管会产生横向振动，致使套管和套管接头损坏，目前还没有找到解决消除或减轻套管横向振动的可靠方法；④由于套管钻进不使用钻铤，加压困难，所以机械钻速低于常规钻杆钻井；部分抵消了套管钻进提下钻节省的时间；⑤套管钻井主要用于钻进破碎带和涌水地层，其应用范围还不大。

我国中石油系统的研究机构也在探索研究套管钻井技术，但至今还没有见到公开报道的成果。目前，套管钻井技术的研究内容，除了研制专用套管钻机和钻具外，重点针对上述问题开展。一是进行钻头的研究以解决钻头泥包问题；二是研究防止套管横向振动的措施；三是研究提高套管钻井机械钻速的有效办法；四是研究套管钻井固井办法。

套管钻井应用实例：2001年，美国谢夫隆生产公司利用加拿大Tesco公司的套管钻井技术在墨西哥湾打了2口定向井（A-12和A-13井）。两井成井深度分别为3222×30.48cm和3728×30.48cm。为了进行对比分析，又用常规方法打了一口A-14井，结果显示，同样深度A-14井用时75.5h，A-13井用时59.5h。表层井段钻速比较，A-12 井的平均机械钻速为141ft/h，A-13井为187ft/h，A-14井为159ft/h。这说明套管钻井的机械钻速与常规方法机械钻速基本相同。但钻遇硬地层后套管钻井，钻压增加到6.75t，致使扩眼器切削齿损坏，钻速降低很多。BP公司用套管钻井技术在怀俄明州钻了5口井。井深为8200～9500ft，且都是从井口钻到油层井段。钻进过程中遇到了钻头泥包和套管振动问题。

此外，膨胀套管技术也是近年来发展起来的一种新技术，主要用于钻井过程中隔离漏失、涌水、遇水膨胀缩经、破碎掉块易坍塌等地层以及石油开采时油管的修复。勘探所与中国地质大学合作已立项开展这方面的研究工作。

2.3.1.5 石油钻机的新发展

国外20世纪60年代末研制成功了AC-SCR-DC电驱动钻机，并首先应用于海洋钻井。由于电驱动钻机在传动、控制、安装、运移等方面明显优于机械传动钻机，因而获得很快的发展，目前已经普遍应用于各型钻机。90年代以来，由于电子器件的迅速发展，直流电驱动钻机可控硅整流系统由模拟控制发展为全数字控制，进一步提高了工作可靠性。同时随着交流变频技术的发展，交流变频首先于90年代初成功应用于顶部驱动装置，90年代中期开始应用于深井石油钻机。目前，交流变频电驱动已被公认为电驱动钻机的发展方向。

国内开展电驱动钻机的研究起步较晚。兰州石油化工机器厂于20世纪80年代先后研制并生产了ZJ60D型和ZJ45D型直流电驱动钻机，1995年成功研制了ZJ60DS型沙漠钻机，经应用均获得较好的评价。90年代末期以来，我国石油系统加大钻机的更新改造力度，电驱动钻机取得了较快发展，宝鸡石油机械厂和兰州石油化工机器厂等先后研制成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流电驱动钻机和ZJ20DB、ZJ40DB型交流变频电驱动钻机，四川油田也研制出了ZJ40DB交流变频电驱动钻机，明显提高了我国钻机的设计和制造水平。进入21世纪，辽河油田勘探装备工程公司自主研制成功了钻深能力为7000m的ZJ70D型直流电驱动钻机。该钻机具有自动送钻系统，代表了目前我国直流电驱动石油钻机的最高水平，整体配置是目前国内同类型钻机中最好的。2007年5月已出口阿塞拜疆，另两部4000m钻机则出口运往巴基斯坦和美国。由宝鸡石油机械有限责任公司于2003年研制成功并投放市场的ZJ70/4500DB型7000m交流变频电驱动钻机，是集机、电、数字为一体的现代化钻机，采用了交流变频单齿轮绞车和主轴自动送钻技术和“一对一”控制的AC-DC-AC全数字变频技术。该型钻机代表了我国石油钻机的最新水平。凭借其优良的性能价格比，2003年投放市场至今，订货已达83台套。其中美国、阿曼、委内瑞拉等国石油勘探公司订货达42台套。在国内则占领了近2～3年来同级别电驱动钻机50%的市场份额。ZJ70/4500DB型钻机主要性能参数：名义钻井深度7000m，最大钩载4500kN，绞车额定功率1470kW，绞车和转盘挡数I+IR交流变频驱动、无级调速，泥浆泵型号及台数F-1600三台，井架型式及有效高度K型45.5m，底座型式及台面高度：双升式/旋升式10.5m，动力传动方式AC-DC-AC全数字变频。

9. 钻井中的导眼是什么

导眼是利用直径比较大的口径的钻头先钻进一定深度，尤其是必须钻穿第四纪松软地层，然后下入套管（防止第四纪地层塌陷），再开始按照设计口径钻探。
钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。
在地质工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔，又称钻孔。钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为：①获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。②作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。④用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。
钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等。
顿钻
顿钻，又称冲击钻。用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力驱动游梁机构，使游梁一端上下运动，并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用，使岩石破碎。顿钻钻速慢，效率低，不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求，逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单，成本低，不污染油层等优点，可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。
旋转钻
利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻速快，并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式，旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种：转盘钻在钻台的井口处装置转盘，转盘中心部分有方孔，钻柱上端的方钻杆穿过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头，动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石，钻进时钻柱不转动，磨损小、使用寿命短，特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。

10. 打一口石油井的过程程序是什么

石油钻井一般流程:

油气田开发计划确定后，进入开发过程，包括钻井和生产 钻井环节涉及的设备包括钻机设备系统(包括八个系统)和测井设备。生产环节涉及的设备包括采油设备和测井设备钻井前，应先在地面确定钻井位置(即钻井位置)，然后铺设安装钻机的基础，井架和钻机应安装在钻井位置。

在钻井作业过程中，钻杆和钻头由钻机的动力驱动旋转，钻头连续破碎遇到的岩层并形成井眼(也称为井眼) 钻孔的大小由钻头的大小决定。当钻头破碎地层时，它通过空心钻杆将钻井液(通常称为钻井泥浆)注入地面，将钻头在破碎地层时产生的大量钻屑从循环钻井液带到地面。

地面上的固体控制装置从钻井液中移除钻屑后，钻井泵将钻井液再次泵入井中。钻井液穿过钻杆的内孔到达钻头的水孔，然后从井壁和钻柱之间的环形空间返回地面。钻井过程是钻头破碎岩石，钻井液不断进行钻屑并通过循环形成井筒的过程。

钻至设计深度后，应在井筒内下入专用仪器进行测井作业。目的是确定地下地层的岩性以及每个油、气、水层的位置。然后下入小于钻井孔的无缝钢管(也称为套管)，向套管和井壁之间的环形空间注入水泥浆，将套管固定在井壁上。

最后一步是在油层位置对套管进行射孔，人为地为流入套管的油气形成一个孔。 油气地层压力高时，会自行流出地表。这种井叫做自喷气井。 当油气压力较低时，需要通过外力从地下抽出。这种井叫做非自流井。钻井期间，电缆测井或随钻测井可用于测井活动。

要完成上述一系列石油钻井工作流程，需要钻机设备系统中八个子系统的协调运行。 它们分别是:提升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座和钻机辅助设备系统。

(10)石油钻井为什么会倒眼扩展阅读：

在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起着十分重要的作用，诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油（气）构造的含油气面积和储量，取得有关油田的地质资料和开发数据，最后将石油从地下取到地面上来等等，无一不是通过钻井来完成的。

钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。