石油钻井工艺与设备概论.ppt
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1、,石油钻井工艺与设备概论,主讲:贾光政,东北石油大学机电工程系,一、钻井工艺,由地面向地下钻一孔道,直达油层,叫钻井。,顿钻钻井法:冲击钻井法。,1.钻井方法,旋转钻井法:转盘旋转钻井法;井下动力钻具旋转钻井法;顶部驱动旋转钻井法。,(1)破碎岩石;(2)取出岩屑;(3)固井和完井,形成油流通道。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,井身结构:,指下入井中的套管层数、尺寸、规格和长度。包括导管、表层套管、技术套管和油层套管。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,(2)表层套管 即第二层套管,防止地表土层垮塌,加固上部疏松岩层井壁和安装防喷器,一般0 500米长度。,2.
2、钻井的工艺过程,井身结构,一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,(1)导管 即第一层套管,最外层,直径最大,起导向作用,不固定,一般0 40米长度。,(3)技术套管 即第三层套管,用来隔离生产的上部油气水,加固浅层疏松易塌井筒以防岩层喷、塌、漏、膨胀和安装防喷器。技术套管要根据地层条件而定,中深井尽量不下技术套管,深井、地层复杂的井,下12层,在复杂地层的深井下24层。,2.钻井的工艺过程,井身结构,一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,(4)油层套管即第四层套管,油层套管用来形成坚固的井筒,用来射孔,也是最后一层套管。各层套管与井壁之间都注入水泥加固。,井身结构,2.钻井的工艺过程,
3、一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,套管规格,指根据地质条件、井身结构、钻具来源等组成的钻柱,包括:钻头、钻铤、钻杆、方钻杆及其配合连接的尺寸、规格和长度。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.1 井身结构与钻具组合,钻具组合,钻杆,钻铤,钻头,方钻杆,(1)下钻:将钻杆逐根连接形成钻杆柱并下入井中,使钻头接触井底,准备钻进。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,钻进作业过程的循环:,下钻正常钻进接单根起钻换钻头下钻。,紧扣,(拉猫头或用大钳);稍提钻杆,移出吊卡;用刹车控制下放速度,将钻柱下放一立根距离
4、;将钻柱轻坐在转盘上,从吊卡上脱开吊环。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(1)下钻,挂吊卡,以高速档提升空吊卡至一立根高度;二层台处扣吊卡,将立根稍提移至井眼中心,对扣;上扣,(拉猫头或用旋绳器);,操作过程:,(2)正常钻进:启动转盘(或井底动力钻具),通过钻杆柱带动井底钻头旋转,借助刹车,给钻头施加适当的压力(钻压)以破碎岩石。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(2)正常钻进,(3)接单根:每次接入一根钻杆,来加长钻杆柱的作业。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(3)接单根,从小鼠洞中提出单根移至井中钻柱上方,对扣;
5、上扣,(拉猫头或用旋绳器);紧扣,(拉猫头或用大钳);稍提钻杆,移开吊卡或提出卡瓦;下放钻柱至井底,继续钻进。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,用吊卡或卡瓦上提钻杆柱,全露方钻杆,并将钻柱坐在转盘上;卸开方钻杆,并微提方钻杆移至小鼠洞上方,与小鼠洞中的单根对扣;上扣,(拉猫头或用旋绳器);,操作过程:,(3)接单根,(4)起钻:需更换钻头(或钻井完成)时,将井中钻柱全部取出的作业。,操作过程:,用吊卡或卡瓦上提钻杆柱,全露方钻杆,并将钻柱坐在转盘上;旋下方钻杆,将方钻杆和水龙头移置大鼠洞中;用吊卡或卡瓦提升钻柱至一立根高度,并让钻柱坐在转盘上;,2.钻井的工艺过程,一、
6、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(4)起钻,松扣,(拉猫头或用大钳、松扣气缸);上钳卡住接头,转盘正转卸扣;移立根入钻杆盒和二层台指梁中,摘开吊卡;下放空吊卡至井口。,重复上述起出一个立根的操作步骤,直至将井中钻柱全部起出。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(4)起钻,(5)换钻头:起钻末了,将钻头提出井口,用专用工具卸下旧钻头,换上新钻头。,钻进作业过程的循环:,下钻正常钻进接单根起钻换钻头下钻。,2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.2 钻进作业过程,(5)换钻头,(1)固井:在钻井的井眼内下入一串轴心线重合的套管柱,并在套管柱与井壁的环形空间里注入水泥进行封固。,
7、2.钻井的工艺过程,一、钻井工艺,2.3 固井与完井,(2)完井:固井后,采用射孔枪发射子弹射穿套管、水泥环、油层,使油层和井筒连通。,一、钻井工艺,思考题:,钻井方法有几种?钻井的工艺过程包括什么?井身结构的概念?钻具组合的概念?钻进作业过程分几个步骤?描述每个步骤的具体操作过程。固井的概念?完井的概念?,二、钻井设备,1.钻机组成,起升系统、旋转系统和循环系统这三大系统设备是直接服务于钻井生产的,是钻机的三大工作机组。,钻机是一套由多台设备组成的大功率联合机组,包括八大系统:,起升系统、旋转系统、循环系统、动力系统、传动系统、控制系统、底座、辅助系统。,1.1 起升系统,1.钻机组成,组成
8、:绞车、辅助刹车、游动系统(天车、游动滑车、大钩及钢丝绳)、井架、井口工具及机械化设备(吊卡、吊环、卡瓦、动力大钳、旋绳器、立根移运机构等)。,作用:在起、下钻作业中起、下钻具;在完井作业中下套管;在正常钻进时控制钻压、送进钻具。,二、钻井设备,1.2 旋转系统,组成:转盘、水龙头、钻具。,作用:驱动钻具旋转,带动钻头破碎岩石。,1.钻机组成,二、钻井设备,1.3 循环系统,组成:钻井泵、地面管汇、钻井液池和钻井液槽、钻井液净化设备和钻井液调配设备等。,作用:提供高压钻井液,以清除井底已破碎的岩石,保证继续钻进;同时冷却钻头,防止井喷、井塌;传递动力驱动井下动力钻具(涡轮、螺杆动力钻具)。,1
9、.钻机组成,二、钻井设备,1.4 动力驱动设备,组成:内燃机及其供油设备,或者交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。,作用:供给三大工作机组及其他辅助机组动力。,1.钻机组成,二、钻井设备,柴油机,1.钻机组成,二、钻井设备,1.5 传动系统设备,组成:减速、并车、倒车、变速及换向机构等,有机械传动、液力传动、液压传动、电传动等形式。,作用:连接发动机与工作机,实现从驱动设备到工作机组的能量传递和分配及运动方式的转换。,1.钻机组成,二、钻井设备,1.钻机组成,二、钻井设备,统一驱动方案,1.钻机组成,二、钻井设备,分组驱动方案,1.钻机组成,二、钻井设备,1.6 控制系统和监测显示仪表
10、,作用:控制系统用来指挥各机组协调地进行工作;监测显示仪表用来测量井底参数、监测显示地面有关系统设备的工况。,组成:控制系统有机械控制、气控、电控、液控和电、气、液混合控制;监测显示仪表有指重表、钻井泵压力表、钻井八参数仪(大钩负荷、钻进速率及井深、泵压、转盘扭矩、吊钳扭矩、转盘转送、泵冲次、泵出口排量)、随钻测量系统。,1.钻机组成,二、钻井设备,控制系统,1.钻机组成,二、钻井设备,1.7 钻机底座,组成:钻台底座、机房底座、泥浆泵底座。,作用:安装井架、转盘、放置立根盒及必要的钻井设备和工具。,1.钻机组成,二、钻井设备,钻机底座,1.钻机组成,二、钻井设备,1.8 辅助设备,作用:保证
11、正常钻进和安全钻井。,组成:空气压缩设备、辅助发电设备、井口防喷器、供水供油系统等。,1.钻机组成,二、钻井设备,井控装置,1.钻机组成,二、钻井设备,ZJ 15 D X,2.1 钻机型号表示,根据GB1806-86 规定,我国石油钻机型号意义如下:,ZJ钻机代号;15钻机级别,以100m为单位计的钻机名义钻深范围的上限;,2.钻机型号,二、钻井设备,D钻机特征,L表示链条并车钻机,J表示三角带并车钻机,C表示齿轮并车钻机,D表示电驱动钻机,Z表示自行式车装钻机,T表示拖挂车装钻机。X厂家代号及改型序号,厂家代号用一个汉语拼音字母表示;改型序号用阿拉伯数字表示。,GB1806-86 将我国钻机
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