现代钻井技术试题

第一篇：现代钻井技术试题

中国石油大学（华东）现代远程教育2009春季学期《现代钻井技术》大作业

《现代钻井技术》大作业

注意事项：

1、以书面形式手写（纸张大小为A4纸，封面按照统一格式）完成大作业。

2、作业上交截止时间为：2009年10月17日。

3、打印、抄袭、雷同作业一律按零分论处。

一、解释下列基本概念5分/每题

1、特殊工艺井

除用常规钻井工艺钻的直井之外的井统称为特殊工艺井。

2、大位移井

国际上普遍采用的定义是指井的水平位移与垂深之比等于2或大于2的井称为大位移井。

3、欠平衡压力钻井

欠平衡压力钻井是指在钻井过程中钻井液柱作用在井底的压力（包括钻井液柱的静液压力，循环压降和井口回压）低于地层孔隙压力。

4、地质导向钻井

它可在钻井作业的同时,能实时测量地层参数和井眼轨迹,并能绘制各种测井曲线的一种钻井技术。这种随钻测井(LWD)地质导向钻井技术是国际钻井的前沿技术。其原理是,由随钻测井仪,测出油气层的渗透率或电阻率后,将信息发至地面的闭环钻井调控台,经电脑优选参数自动下达指令给井下随钻测斜监控仪,以便按照指令增斜、减斜或调控方位。还可跟踪油层电阻率、渗透率,并指导轨迹控制,能在薄层内水平钻进。这一操作原理,又称为地质导向(geological steering)。这种钻井对保护油气层,提高钻井成功率、降低作业风险,提高钻井效率和降低钻井成本均具有显著的效果。

二、回答下列问题10分/每题

1、欠平衡压力钻井的优越性？

1.减轻地层伤害，解放油气层，提高油气井产能。对于低渗油气藏，压力衰竭的油气藏，这一优势更为突出。

2、有利于识别评价油气藏。钻进过程中井内钻井液柱的压力低于地层孔隙压力，允许地层流体进入井内，这有利于识别和准确评价油气藏。

3、减少完井后地层改造的费用。

4、明显提高机械钻速。欠平衡压力钻井比超平衡压力钻井井底岩石容易破碎，而且井底易清洗，机械钻速大幅度提高，同时减轻了钻头磨损，提高钻头的使用寿命。

5、减少或避免压差卡钻和井漏事故的发生。

6、节约钻井时间，降低钻井费用。

2、钻井过程中地层伤害的主要方式？

(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。

3、大位移井的特点？

（1）、水平位移大，能较大范围地控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少陆地及海上钻井的平台数量；（2）、钻穿油层的井段长，可以使油藏的泄油面积增大，可以大幅度提高单井产量。

4、发展特殊工艺井钻井技术的意义？

采用特殊工艺一般是结合该井的具体情况如地层岩性，地应力，地层压力等，以便配置合适的钻具，井身结构，钻进参数，从而实现快速钻井，节约成本的目的。

三、论述题 20分/每题

1、结合本油田油气藏的特点，谈谈如何用钻井的手段提高采收率。

一.项目背景

全球能源逐渐显现紧张态势，并且各行业要求可持续发展呼声日高。所以总公司对油层保护工作力度逐渐在加大，要求最大程度地利用有限资源。

屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术主要用来解决裸眼井段多压力层系地层保护油气层技术难题，其原理是利用钻井液液柱压力与油气层孔隙压力之间的压差和钻井液中的固相，在油气层被钻开的极短时间内在近井筒井壁附近形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带，此屏蔽暂堵带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层，对油气层造成污染，形成的屏蔽暂堵带能够通过射孔解堵。

二.两溶性暂堵剂的研发依据

油层保护工作的最终目的尽可能使产层保持原始状态以获得最大的产能，那么如何实现这个目的呢，那就是尽量减少泥浆中的固、液态物质进入产层，即使不可避免的进入产层，也要做到液态物质尽量不影响产层，固态物质能够在日后的处理工艺中被处理掉。两溶性暂堵剂本着以下两点原则进行油层保护工作的。

1.直接对产层进行可恢复性封堵，减少其它固相颗粒进入地层。

2.提高泥饼的致密度，降低液相物质进入地层

三.产品作用机理及特点

1.用特殊工艺使对地层进行封堵的微粒子的直径可塑可变以适应不同直径的孔喉。

2.在地层刚被打开形成瞬时失水的瞬间，产品中的油溶性微粒优先吸附在地层表面，在压差作用下对地层孔喉进行封堵，阻止固体颗粒进入地层。

3.瞬时失水结束，泥饼形成阶段中，产品中水溶性部分与粘土颗粒作用，使泥饼更加致密，降低泥浆失水，减少液相对地层的污染。

4.因为产品微粒形状可塑，粒径可变，所以适应性非常广，尤其适用于底孔隙度、低渗透率的地层。

四.对作用机理的分别说明

(一)产品为粒径可变的膏状体系

固体堵剂的暂堵颗粒尺寸是固定的,其适应不同孔隙直径的地层有其局限性。

而两溶性暂堵剂通过特殊工艺把堵机颗粒分散成不同直径的可塑性颗粒, 其直径覆盖范围大且粒径可变,能更好的适应不同地层,而目前实现此目的的较为可行的工艺就是膏状体系。

(二)两种方式的暂堵过程

FLOCK对地层的封堵分两种情况, 其一 就是当堵剂颗粒尺寸大于地层孔隙是的封堵过程;其二是堵剂颗粒小于地层孔隙的情况。这两种情况下的封堵过程是不同的。

1.当堵剂颗粒大于地层孔隙时

a.覆盖.b.变形挤入.c.形成铆钉式封堵.由于堵剂颗粒大于孔隙直径，所以堵剂首先覆盖在孔隙上，又因为堵剂颗粒是可塑性的，于是在泥浆压差作用下部分挤入地层，在压力平衡和泥饼形成后，形成类似铆钉式的封堵。这种方式适用于低孔隙、低渗透的地层。

2.当堵剂颗粒小于地层孔隙时

a.填充.b.挤压合并．

b.形成填充式封堵.由于堵剂颗粒小于孔隙直径，堵剂直接填充在孔隙中，同样因为堵剂的可塑可变性，堵剂之间发生粘连，加之泥浆压力的作用，形成填充式封堵。这种方式适用于高孔隙度、高渗透率的地层。

(三)增加泥饼的致密性

FLOCK具有独特的双溶结构, 形成泥饼的粘土颗粒是亲水性的, 而FLOCK的水溶部分也正好具有亲水结构,这种亲水基团携带可塑的亲油部分吸附在粘土颗粒表面,由于亲油部分是可塑的, 所以提高了泥饼的致密度,表现在高温高压滤失量的降低上。

五.FLOCK的技术指标

为了准确体现该产品的上述特性，特制定了如下技术指标，标准号为Q/12DGY3491-2004。

项目指标

外观 深褐色或黑色膏状物

油溶率，% ≥85

水溶率，% ≥50

高温高压滤失量，mL（120℃）≤30

荧光级别 ≤

4六.现场实验及使用情况

自2004年以来该技术首先在枣83×

1、歧北

21、港东12 ×1等13口井上作了试验，根据实验数据统计，产层表皮系数平均为-2.38，最低为-4.02，充分显示了该产品对产层优异的保护作用。从2005年到现在，在勘探、开发及评价等上百口井上应用，使用结果显示该项技术保护油层效果可靠稳定，现场易于操作，不影响泥浆其它性能，解决了以往现场施工作业中存在的泥浆发泡、提粘、糊振动筛等问题，取得了成功。

七．关于成本问题

与传统产品先比，该产品在具有不可比拟的油层保护特性的同时，不增加材料成本。另外由于加量比传统产品少的多，降低了工人劳动强度，稳定了泥浆性能，减少了由于副作用而带来的复杂情况的发生。

2、科学化钻井的总体目标是什么？如何达到？

总体目标：

1.向信息化、智能化方向发展

2.向多学科紧密结合、提高油井产量和油田采收率方向发展

3.向有效开采特殊油气藏方向发展

如何达到：

1.能引进的采取引进一消化一创新的技术路线来跟踪前沿，不能引进的国内自主开发；

2.在水平井钻井技术、多分支钻井技术和欠平衡压力钻井技术三大新钻井技术方面，我国目前还有许多基础工作要做，建议有计划地组织攻关；

3.钻井科研工作者在观念上应有新的转变。目前石油工程技术的发展要求钻井工程不仅要建油流通道，而且要担负提高单井产量和油田采收率部分任务以及开发开采特殊油气藏的任务，因此钻井科技人员应熟悉和了解采油工程和油藏工程有关理论和技术。

第二篇：现代钻井技术

中国石油大学（华东）现代远程教育2012年春季学期课程补考《现代钻井技术》大作业

《现代钻井技术》大作业

注意事项：题目是在某一个学生工作室下载的，不知道题目是否一样。另外，答案是本人在网上找的，不知道是不是准确，仅供参考。

1、正考学员、08秋及以后重修学员要通过网络在线提交的方式上交大作业，不接收和批阅书面材料；

2、08春及以前重修学员要以书面（纸张大小为A4纸）形式上交大作业；

3、抄袭、雷同作业一律按零分处理。

一、回答下列问题（每小题12分，共60分）

1、欠平衡压力钻井的优越性？为什么？

答：优越性：欠平衡钻井的主要优点是对油层表皮的损害小。在枯竭油层钻加密井对产量的影响很小或没有影响；在高渗地层和裂缝性地层采用欠平衡钻井，可以限制钻井液侵入地层，防止渗透率下降；在硬地层采用欠平衡钻井可以大幅度提高机械钻速，降低钻井风险，节约钻井成本。

原因：

1、由于井筒内钻井液液柱压力低于地层压力可以减轻钻井液向地层中的渗透；钻井过程中地层流体可以进入井眼，在井口监测返出液可以及时提供良好的产层信息；欠平衡钻井是在关井导流状态下进行，从而降低井喷失控的危险；采用负压钻进，有利于钻头对岩石的破碎，提高钻速，降低综合钻井成本。

2、欠平衡压力钻井确定负压差的依据？

答：欠平衡压力钻井主要根据以下几个方面确定负压差：

（1）地层孔隙压力；

（2）井壁稳定性；

（3）地层流体流动性；

（4）底层流体的地面处理及控制能力。

3、钻井过程中地层伤害的主要形式？

答：钻井过程中地层伤害的主要形式有：

（1）固相颗粒及泥饼杜塞油气通道；

（2）滤失液是地层中粘土矿物膨胀而杜塞地层孔隙；

（3）钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀杜塞通道；

（4）产生水锁效应，增加油气流动阻力。

4、大位移井的特点及关键技术？

答：特点：与常规中半径相比，大位移井具有高难度、高投入、高风险的特点，但是一口成功的大位移井，能实现远距离的开发目的，既节约投资，又能获得好的效益。

关键技术：（1）管柱的摩阻和扭矩；（2）管柱设计技术；（3）轨道设计技术；

（4）井壁稳定技术；（5）井眼清洗技术；（6）固井完井技术；（7）轨道控制技术。

5、试述特殊工艺井在油气开发中的作用。

答：随着老油田后期开发难度的增加，提高油藏采收率成为油田进一步发展的关键。因此，利用分支井、侧钻水平井、径向水平井、大位移水平井等特殊工艺井技术，可以有效地开发传统钻井工艺“束手无策”的小油藏、低渗透油藏、枯竭油藏以及剩余油资源。同时，可以减少布井数量，降低开发成本；少占土地，减小环保压力。

二、论述题（每题20分，共40分）

1、科学化钻井的总体目标是什么？如何达到？

答：总体目标：

（1）向信息化、智能化方向发展；

（2）向多学科紧密结合、提高油井产量和油田采收率方向发展；

（3）向有效开采特殊油气藏方向发展。

如何达到：

（1）能引进的采取引进一消化一创新的技术路线来跟踪前沿，不能引进的国内自主开发；

（2）在水平井钻井技术、多分支钻井技术和欠平衡压力钻井技术三大新钻井技术方面，我国目前还有许多基础工作要做，建议有计划地组织攻关；

（3）钻井科研工作者在观念上应有新的转变。目前石油工程技术的发展要求钻井工程不仅要建油流通道，而且要担负提高单井产量和油田采收率部分任务以及

开发开采特殊油气藏的任务，因此钻井科技人员应熟悉和了解采油工程和油藏工程有关理论和技术。

2、结合本油田油气藏的特点，谈谈如何用钻井的手段提高采收率。

答：大港油田所在的黄骅坳陷在构造性质上为一中新生代的断陷盆地，二、三级断层十分发育，油气藏总体上是以复杂的断块型油气藏为主要特征，单个储油构造规模小，油藏之间相互独立、连通性差，给油田开发、特别是后期开发带来很大难度，大港油田充分利用钻井新技术，以定向钻井、水平井、侧钻井等技术手段来提高老油田的采收率。例如：

大港油田作业一区已投产侧钻井２１口，初期日产油量４２４．４３吨，平均单井日产油达到２０．２吨，大于１０吨的井数占５２．４％，目前日产油稳定在７吨左右，已累计采油２．７万吨。

该区在总结历年侧钻井实施效果的基础上，将侧钻井选井目标锁定在油藏构造清楚、油砂体分布落实、能量充足、单层厚度大、剩余油密集的井区，并选择构造砂体有利的部位定向侧钻，以提高侧钻井的成功率。

侧钻井技术的应用，是大港油田作业一区研究思路、研究方法和地质认识上的创新，实现了当年投产侧钻井、当年收回全部投资，当年创效９８１．６万元。同时，也对大港油田公司开拓应用侧钻井技术，实施复杂结构井挖潜技术提供了很好的借鉴，为作业一区的原油增产找到了新的亮点。

第三篇：钻井技术

钻头

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

(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。

流体饱和度学习

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%)。

1、井： 以勘探开发石油和天然气为目的的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。

2、井口：井的开口端。

3、井底：井的底端。

4、裸眼：未下套管部分的井段。

5、井深：从转盘补心面至井底的深度。

6、井壁：井眼的圆柱形表面。

7、环空：井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。

8、井眼轴线： 井眼的中心线。

9、井身结构： 指的是钻头钻深、相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径及深度、各层套管外的水泥返高以及人工井底等。

10、人工井底：设计的最下部油层下的阻流环或水泥塞面。(注：该定义不全面，人工井底是可变的)

11、井的类别：按一定依据划分的井的总类。按钻井的目的可分为探井和开发井等；按完钻后的井深可分为浅井(<1200m)、中深井(1200～3000m)、深井(3000～5000m)和超深井(>5000m)；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。

12、探井：指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的，或在确定的有利圈闭上和已发现油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井。

13、开发井：指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。

14、直井：井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。

15、定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。

16、丛式井：在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井(可含一口直井)。

17、救援井：为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。

18、多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。

19、大斜度井：最大井斜角在60°～86°的定向井。

20、水平井：井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。

21、钻井工序：指钻井工艺过程的各个组成部分。一般包括钻前准备、钻进、取心、中途测试、测井、固井和完井等。

22、套补距：套管头上端面与转盘补心面之间的距离。

23、油补距：油管头上端面与转盘补心面之间的距离。

24、井场：钻井施工必需的作业场地。

25、圆井：为便于安装井控装置开挖的圆或方形井。

26、小鼠洞：位于井口的正前方，用于预先放置钻杆单根的洞，以加快接单根操作。

27、(大)鼠洞：当不使用方钻杆而从大钩上卸下时，用于放置方钻杆和水龙头的洞，位于钻台左前方井架大腿与井口的连线上。

28、钻台：装于井架底座上，作为钻工作业的场所。

29、钻具：井下钻井工具的简称。一般来说，它是指方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、井眼扩大器、减振器、钻头以及其它井下工具等。30、方钻杆：用高级合金钢制成的，截面外形呈四方形或六方形而内为圆孔的厚壁管子。两端有连接螺纹。主要用于传递扭矩和承受钻柱的重量。

31、钻杆：用高级合金钢制成的无缝钢管。两端有接头。用于加深井眼，传递扭矩，并形成钻井液循环的通道。可分为内平钻杆、管眼钻杆和正规钻杆。

32、钻铤：用高级合金钢制成的厚壁无缝钢管。两端有连接螺纹，其壁厚一般为钻杆的4～6倍。主要用作给钻头施加钻压，传递扭矩，并形成钻井液循环的通道。

33、接头：用以连接、保护钻具的短节。

34、钻具组合(钻具配合)：指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。

35、下部钻具组合：指最下部一段钻柱的组成。

36、钻柱：是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器等钻具所组成。

37、(刚性)满眼钻具：由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。用于防斜稳斜。

38、塔式钻具：由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。用于防止井斜。

39、钟摆钻具：在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。40、井下三器：指稳定器、减振器和震击器。

41、稳定器：一种中间局部外径加大、具有控制稳定钻具轴线作用的下部钻具组合的工具。结构上分为直、螺旋和辊子三种形式。

42、减振器：一种安装在钻柱上的，能吸收来自井底产生的垂直和旋转振动的工具。

43、震击器：能产生向上或向下冲击震动的工具。

44、井口工具：钻台上用于井口操作的工具。包括大钳(吊钳)、吊卡、卡瓦、安全卡瓦、提升短节、钻头装卸器、旋接器等。

45、指重表：反映大钩上载荷变化情况的仪表，它可显示悬重、钻重和钻压。

46、钻进：使用一定的破岩工具，不断地破碎井底岩石，加深井眼的过程。

47、钻进参数：是指钻进过程中可控制的参数，主要包括钻压、转速、钻井液性能、流量、泵压及其他水力参数。

48、钻压：钻进时施加于钻头上的沿井眼前进方向上的力。

49、悬重和钻重：在充满钻井液的井内，钻柱在悬吊状态下指重表所指轴向载荷称为悬重(即钻柱重力减去浮力)；钻柱在钻进状态下指重表所指的轴向载荷称为钻重。悬重与钻重的差值即钻压。50、转速：指钻头的旋转速度，通常以转每分钟为单位。

51、流量(排量)：单位时间内通过泵的排出口的液体量。通常以升每秒为单位。

52、开钻：指下入导管或各层套管后第一只钻头开始钻进的统称，并依次称为第一次开钻，第二次开钻……。

53、完钻：指全井钻进阶段的结束。

54、送钻：钻进时，随着井眼不断加深，钻柱不断下放，始终保持给钻头施加一定的钻压的过程。

55、方入和方余：在钻进过程中，方钻杆在转盘补心面以下的长度称为方入；在补心面以上的方钻杆有效长度称为方余。

56、进尺：钻头钻进的累计长度。

57、机械钻速：钻头在单位时间内钻进的长度。通常以米每小时为单位。

58、钻时：钻进单位进尺所用的时间。通常以分钟每米为单位。

59、划眼：在已钻井眼内为了修整井壁，清除附在井壁上的杂物，使井眼畅通无阻，边循环边旋转下放或上提钻柱的过程。分正划眼和倒划眼。60、扩眼：用扩眼钻头扩大井眼直径的过程。

61、蹩钻：在钻进中钻头所受力矩不均，转盘转动异常的现象。62、跳钻：钻进中钻头在井底工作不平稳使钻柱产生明显纵向振动的现象。

63、停钻：停止钻进。

64、顿钻：钻柱失控顿到井底或其它受阻位置的现象。

65、溜钻：钻进中送钻不均或失控而使钻柱下滑，出现瞬时过大钻压的现象。

66、打倒车：蹩钻严重时转盘发生倒转的现象。

67、通井：向井内下入带有通井接头或钻头的钻柱，使井眼保持畅通的作业。68、放空：钻进中钻柱能无阻地送入一定长度的现象。69、吊打：在钻头上施加很小的钻压钻进的过程。

70、纠斜：当井斜超过规定的限度时，采取措施使井斜角纠正到规定限度内的过程。

71、钻水泥塞：将注水泥或打水泥塞后留在套管或井眼内的凝固水泥钻掉的过程。

72、缩径：井眼因井壁岩石膨胀等而使井径变小的现象。73、井径扩大：井眼因井壁岩石坍塌等而使井径变大的现象。74、单根：指一根钻杆。

75、双根：指连成一体的两根钻杆。

76、立根(立柱)：起钻时卸成一定长度，能立在钻台的钻杆盒上的一柱钻柱。一般为三根钻杆。

77、吊单根：将钻杆单根吊起放入小鼠洞内的操作。

78、接单根：当钻完方钻杆的有效长度时，将一根钻杆接到井内钻柱上使之加长的操作。

79、起下钻：将井下的钻柱从井眼内起出来，称为起钻。将钻具下到井眼内称为下钻。整个过程称为起下钻。

80、短起下钻：在钻进过程中，起出若干立柱钻杆，再将它们下入井内的作业。

81、活动钻具：在钻井作业中，有时上提、下放或旋转钻柱的过程。82、甩钻具：将钻柱卸开成单根拉下钻台。83、换钻头：通过起下钻更换钻头的作业。84、灌钻井液：在起钻、下套管或井漏时向井内或套管内泵入钻井液，以保持井内充满。

85、钻头行程：一只钻头从下入井内到起出为一行程。86、循环钻井液：开泵将钻井液通过循环系统进行循环。87、循环周：钻井液从井口泵入至井口返出所需的时间。88、靶心：由地质设计确定的定向井地下坐标点。

89、靶区：允许实钻井眼轴线进入目的层时偏离设计靶心的规定范围。90、靶区半径：靶区圆的半径。91、造斜点：定向造斜起始的井深处。

92、造斜：利用造斜工具钻出一定方位的斜井段的工艺过程。93、增斜：使井斜角不断增加的工艺过程。94、降斜：使井斜角不断减小的工艺过程。95、稳斜：使井斜角保持不变的工艺过程。

96、造斜工具：用于改变和控制井斜和方位的井下工具。

97、弯接头：一种与井底动力钻具配合，用于定向造斜的井下工具。外形为一个轴线弯曲的厚壁接头，其公螺纹轴线与母螺纹轴线有一夹角，该角一般为1°～3°。

98、井底动力钻具(井底马达)：装在井下钻具底部驱动钻头转动的动力机。

99、涡轮钻具：把钻井液的水力能经过叶轮转换成机械能的动力钻具。100、螺杆钻具：把钻井液的水力能经过螺杆机构转换成机械能的动力钻具 101、定向接头：一种用于标记造斜工具面的接头。

102、无磁钻铤：由导磁率近似于1的合金材料制成的钻铤。103、定向要素：定向井基本要素，包括井斜角、方位角和井深。104、井斜角：井眼轴线上某一点的切线(钻进方向)与该点铅垂线之间的夹角。

105、最大井斜角：在设计或实钻的井眼轴线上，全井井斜角的最大值。106、方位角：井眼轴线上某一点的切线(钻进方向)在水平面上的投影线，与真北方向线之间的夹角(沿顺时针方向)。

107、测深(斜深)：自钻机转盘面(参照点)至井内某测点间的井眼轴线的实测长度。

108、垂深：井眼轴线上某测点至井口转盘面所在水平面的垂直距离。109、水平位移(闭合距)：井眼轨迹上某测点至井口垂线的距离。

110、闭合方位角：真北方位线与水平位移方向之间的夹角。111、取心：利用机械设备和取心工具钻取地层中岩石的作业。112、岩心：取心作业时，从井下取出的岩石。113、岩心收获率：岩心长与取心进尺之比的百分数。114、岩心长：取出地面岩心的实际长度。115、取心进尺：钻取岩心时，钻进的实际长度。

116、钻井液(钻井流体、泥浆)：用于钻井作业的循环流体。

117、滤饼(泥饼)：钻井液在过滤过程中沉积在过滤介质上的固相沉积物。118、钻井液滤液：钻井液通过过滤介质流出的液体。

119、钻井液柱压力：由钻井液柱的重力引起的压力，其大小与钻井液密度和液柱垂直高度有关。

120、地层破裂压力：指某一深度的地层受液压而发生破裂时的压力值。121、压力当量密度：给定深度处的压力除以深度与重力加速度的乘积。122、溢流：井口返出的钻井液量比泵入量大，或停泵后井口钻井液自动外溢的现象。

123、井涌：溢流的进一步发展，钻井液涌出井口的现象。

124、井喷：地层流体(油、气或水)无控制地流入井内并喷出地面的现象。

125、压井：向失去压力平衡的井内泵入高密度钻井液，以重建和恢复压力平衡的作业。

126、卡钻：钻柱在井内不能上提、下放或转动的现象。(卡钻包括泥包卡钻、砂桥卡钻、沉砂卡钻、键槽卡钻、垮塌卡钻、压差卡钻、小井眼卡钻、缩径卡钻、顿钻卡钻、落物卡钻、水泥卡钻等)127、卡点：被卡钻柱最上点。128、落鱼：因事故留在井内的钻具。129、鱼顶：落鱼的顶端。130、鱼尾：落鱼的底端。

131、鱼顶井深：鱼顶距转盘面的距离。132、鱼尾井深：鱼尾距转盘面的距离。133、鱼长：落鱼的长度。

134、油井水泥：适用于油气井或水井固井的水泥或水泥与其它材料的任何混合物。135、初凝：当水泥凝结时间测定仪(维卡仪)的试针沉入水泥浆中距底板0.5～1.0mm时，则认为水泥浆达到初凝。

136、初凝时间：水泥从加水开始，直至水泥初凝的时间。

137、终凝：当水泥凝结时间测定仪(维卡仪)的试针沉入水泥浆中不超过1mm时，则认为水泥浆达到终凝。138、终凝时间：水泥浆从初凝至终凝的时间。139、凝结时间：初凝和终凝的总时间。

140、固井：对所钻成的裸眼井，通过下套管注水泥以封隔油气水层，加固井壁的工艺。

141、水泥返深(高)：指环空水泥面在井下的深度。

142、注水泥塞：在井内适当位置注入水泥浆形成水泥塞的作业。143、挤水泥：将水泥浆挤入环空，在套管和地层之间形成密封的补救性注水泥作业。

144、套管附件：联接于套管柱上的有关附件。(如：浮鞋、浮箍、承托环、泥饼刷、水泥伞、扶正器、分级箍、悬挂器、封隔器等。)145、套管柱下部结构：套管柱下部装置的附件总称。

146、引鞋：用来引导套管柱顺利入井，接在套管柱最下端的一个锥状体。

147、套管鞋：上端与套管相接，下端具有内倒角并以螺纹或其它方式与引鞋相接的特殊短节。

148、浮鞋：将引鞋、套管鞋和阀体制成一体的装置。149、浮箍：装在套管鞋上部接箍内的可钻式止回阀。150、承托环(阻流环)：是指注水泥时用来控制胶塞的下行位置，以确保管内水泥塞长度的套管附件。

151、胶塞：具有多级盘状翼的橡胶塞，用于固井作业过程中隔离和刮出套管内壁上粘附的钻井液与水泥浆。有上胶塞、下胶塞和尾管胶塞之分。

152、泥饼刷：安装在注水泥井段套管上的钢丝刷子，来清除井壁泥饼。153、水泥伞：装在套管下部防止水泥浆下沉的伞装物。154、扶正器：装在套管柱上使井内套管柱居中的装置。

155、刚性扶正器：指带有螺旋槽或直条的不具有弹性的扶正器。一般用于定向井。

156、分级箍：在分级注水泥时，装在套管预定位置具有开启和关闭性能的特殊接箍。

157、尾管悬挂器：是用来将尾管悬挂在上一层套管底部并进行注水泥的特殊工具，分机械式和压力式两种。它们都是借助卡瓦把尾管悬挂在上层套管上。

158、套管外封隔器：安装在套管柱上的一种可膨胀的胶囊，用来封隔开该胶囊上下部的井眼环形空间。

159、联顶节：下套管时接在最后一根套管上用来调节套管柱顶面位置，并与水泥头连接的短套管。

160、水泥头：在固井作业中内装胶塞的高压井口装置，并具有与循环管线连接的闸门。

161、通径规：是检查套管可通内径的工具。162、碰压：在顶替水泥浆结束时，胶塞与阻流环相撞而泵压突增的现象。

163、侯凝期：指水泥石强度满足后续施工所要求的时间。164、水泥环：水泥浆在环形空间形成的水泥石。165、套管：封隔地层，加固井壁所用的特殊钢管。

166、套管程序：是指一口井下入的套管层数、类型、直径及深度等。167、表层套管：为防止井眼上部疏松地层的坍塌和污染饮用水源及上部流体的侵入，并为安装井口防喷装置等而下的套管。

168、技术套管：是在表层套管和生产套管之间，由于地层复杂或完井所使用的泥浆密度不致压漏地层等钻井技术的限制而下入的套管。169、生产套管(油层套管)：为生产层建立一条牢固通道、保护井壁、满足分层开采、测试及改造作业而下入的最后一层套管。

170、套管柱：依强度设计的顺序，由不同钢级、壁厚、材质和螺纹的多根套管所连接起来下入井中的管柱。

171、尾管：下到裸眼井段，并悬挂在上层套管上，而又不延伸到井口的套管。

172、筛管：位于油层部位具有筛孔的套管。

173、磁性定位短节：在套管柱上，接在靠近生产层附近的短套管(用来校准射孔深度)。

174、套管短节：小于标准长度套管的短套管。

175、套管头：由重型钢制法兰、卡瓦及密封元件构成，专门用来悬挂套管及密封环空的井口装置。176、套管公称外径：套管本体横截面的外径。

177、套管强度：指套管承受外载能力的总和(包括抗挤强度、抗内压强度和抗拉强度)。

178、钻井周期：一开到完钻的全部时间。

179、建井周期：从钻机搬迁安装到完井为止的全部时间，包括搬迁安装时间、钻进时间和完井时间三部分。

180、井史：是指一口井的档案资料，包括钻井、地质、完井等施工作业数据和资料。

第四篇：河北钻井最新技术

河北钻井最新技术

河北钻井是顺利来打井队的主营业务，除此之外顺利来打井队还承接北京打井、河北打井、天津打井 北京钻井、北京钻井工程、北京洗井、北京洗井工程、河北钻井等工程项目。顺利来打井队集设计、制造、安装、调试、人员培训、售后服务为一体。公司采用现代化管理体系，拥有高素质的专业人员，多名从事水务一体化建设的专家和长期受聘的教授、高级工程师，及训练有素的生产施工队伍。产品主要原材料及零部件均采用进口产品，河北钻井等各项技术指标均达到国内领先水平，现已服务于国内众多用户，并深得好评。在为广大客户提供一流技术服务、一流产品设备的同时，也与广大客户建立起和谐、互信的合作关系。

河北钻井最新技术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、石油钻井等。钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用。

河北钻井最新技术

隔堵与封堵：更换串通式过滤器，把过滤器加长，按原井各个含水层的顶板和底板加装上隔堵（隔堵是阻沙不阻水），即使将来原井其它部位的过滤器损坏、漏沙、漏滤料时，因新型过滤器和隔堵已装好等待其它部位的损坏，使井的寿命一劳永逸。封堵是把新过滤器的顶端封住，防止泥沙进入井中。

河北钻井工具类型，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。河北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。

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第五篇：钻井技术基础

钻井技术基础（知识量巨大、烧脑、慎入）

概述

经过石油工作者的勘探会发现储油区块 , 利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼，并钻达地下油气层的工作，称为钻井。

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，最后将原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。

石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。在不同的阶段中，钻井的目的和任务也不一样。一些是为了探明储油构造，另一些是为了开发油田、开采原油。为了适应不同阶段、不同任务的需要，钻井的种类可分为以下几种。

基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况，验证物探成果，提供地球物理参数而钻的井。一般钻到基岩并要求全井取心。

剖面井：在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。目的是为了揭露区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。主要用于区域普查阶段。

参数井：在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井。参数井主要用于综合详查阶段。

构造井：为了编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探成果所钻的井。探井：在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。各勘探阶段所钻的井，又可分为预探井，初探井，详探井等。

资料井：为了编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。生产井又可分为产油井和产气井。注水(气)井:为了提高采收率及开发速度,而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井，有时统称注入井。

检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和度的分布和变化情况，以及了解各项调整挖潜措施的效果而钻的井。

观察井：油田开发过程中，专门用来了解油田地下动态的井。如观察各类油层的压力、含水变化规律和单层水淹规律等!它一般不负担生产任务。

调整井：油田开发中、后期，为进一步提高开发效果和最终采收率而调整原有开发井网所钻的井（包括生产井、注入井、观察井等）。这类井的生产层压力或因采油后期呈现低压，或因注入井保持能量而呈现高压。在整个油田的开发中，有勘探、建设、生产几个阶段，各阶段彼此互有联系，而且都需要进行大量钻井工作!高质量、快速和高效率地钻井是开发油田的重要手段!

==钻机八大系统==

钻机是在石油钻井过程中，带动钻具向地层钻进的一系列机械设备的总称，又叫钻探机。大家常见在耸立在大地上巍峨的井架，只是钻机一部分，下边大家一起来学习钻机八大系统！

石油钻机概念

钻机是在石油钻井过程中，带动钻具向地层钻进的一系列机械设备的总称，又叫钻探机。主要作用是带动钻具破碎井底岩石，下入或提出在井内的钻具等。

钻机八大系统

钻机一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固控设备、井控设备等。

起升系统

为了起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具，钻具配备有起升系统。起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。

旋转系统

旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。根据所钻井的不同，钻具的组成也有所差异，一般包括方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器、减震器以及配合接头等。其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等类型。钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。方钻杆的截面一般为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。循环系统

为了将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地面上来以便继续钻进，同时为了冷却钻头保护井壁，防止井塌井漏等钻井事故的发生，旋转钻机配备有循环系统。循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。

钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。

动力设备

起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机。柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。

传动系统

传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构以及多动力机之间的并车机构等。由柴油机直接驱动的钻机多采用统一驱动的形式，传动系统相对复杂，由交直流电动机驱动的钻机多采用各机组单独或分组驱动的形式，传动系统得到了很大的简化。

控制系统

为了保证钻机的三大工作机组协调的工作，以满足钻井工艺的要求，钻机配备有控制系统。控制方式有机械控制、气控制、电控制和液控制等。目前，钻机上常用的控制方式是集中气控制。司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制：如总离合器的离合；各动力机的并车；绞车、转盘和钻井泵的起、停；绞车的高低速控制等。

井架和底座

井架和底座用来支撑和安装各钻井设备和工具、提供钻井操作场所。井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。

辅助设备

为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。

==钻头==

钻头是石油钻井中，用来破碎岩石形成井眼的工具，其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。

钻头分类

按类型可分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头等四种；

按功用分为全面钻进钻头、取心钻头和特殊工艺用钻头（比如扩眼钻头、定向造斜钻头等）。

刮刀钻头

刮刀钻头是旋转钻井使用最早的一种钻头，从十九世纪开始采用旋转钻井方法的时候就开始使用这 种钻头，而且直到现在某些油田仍在使用。这种钻头主要用在软地层和粘软地层，具有很高的机械钻速和钻头进尺。刮刀钻头最大的优点是结构简单，制造方便，成本低，各油田可自行设计和制造。

1）刮刀钻头的结构

刮刀钻头由钻头体、刮刀片、分水帽和喷嘴四部分组成。钻头体是刮刀钻头焊接刮刀片和分水帽的 本体，采用中碳钢材料 加工而成。下端焊接 刮刀片和分水帽，上端车有丝扣和钻柱连接。刮刀片又称刀翼，是刮刀钻头主要工作部 件。2）刮刀钻头工作原理

刮刀钻头以切削方式破碎岩石。刮刀钻头在 软的塑性地层工作时，其切削过程类似于刀具切削软金属。刀片在钻压的作用下吃入地层，与此同时刀刃前面的岩石在扭转力的作用下不断产生塑性流动，井底岩石被层层剥起。刮刀钻头钻进脆性较大的地层时，破碎岩石的过程则分为碰撞、压碎及小剪切和大剪切三个阶段：    碰撞:刃前岩石破碎后，岩石对刀片的扭转 阻力减小，刀片向前推进，碰撞刃前岩石； 压碎及小剪切:刀片在扭转 力作用下压碎前方的岩石，使其产生小剪切破碎；

扭转力增大:刀片继续 挤压前方岩石，当扭转力增大到极限值时，岩石沿剪切面产生大剪切破碎，然后扭转力突然减小。

碰撞、压碎及小剪切、大剪切这三个过程反复进行，形成刮刀钻头破碎塑脆性岩石的全过程。3）刮刀钻头的正确使用

刮刀钻头适用于软地层和粘软地层。钻进时需要适当控制钻压与转速，注意防斜、防蹩、防止刀翼断裂。由于刮 刀钻头在软地层中的机钻速较快，岩屑量较大，宜采用 大排量钻进，充分清洗井底和冷却钻头。刮刀钻头钻进时，刀翼外侧线速度较高，磨损速度较快，钻头容易磨损成锥形，此时要特别注意防斜和防止井径缩小。 牙轮钻头

从1909年第一只牙轮钻头问世后，牙轮钻头便在全世界范围内得到了最广泛的应用。三牙轮钻头是目前旋转钻井作业中使用地最普遍的钻头。这种类型的钻头具有不同的牙齿设计和轴承结类型，因此能够适应各种类型地层。在钻井作业中，根据所钻地层性质正确选用合适结构的牙轮钻头，就可获得令满意的钻进速度和钻头进尺。

1）三牙轮钻头的基本结构

    钻头本体：有三 片牙掌组装焊接在一起,上部有连接丝扣。

牙轮：由牙轮体和牙齿组成 锥形的 金属体。牙齿分铣齿和镶齿两种类型 轴承及其储油密封装置

喷嘴

2）牙轮钻头的工作原理

牙轮钻头在井底工作时，钻头整体围绕钻头轴线旋转称之为公转，三个牙轮则依其自己的轴线在井底滚动称之为自转。钻头承受的钻压通过牙齿作用在岩石上，使岩石破碎（压碎作用）。牙轮在滚动过程中，以单齿、双齿交替接触井底，牙轮中心的位置忽高忽低，使钻头产生纵向振动。这种纵向振动使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性变化的弹性变形能通过牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石。这种冲击、压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。 

牙轮钻头除了对井底岩石产生冲击、压碎作用外，还对井底岩石产生剪切作用。牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底的滑动，牙齿的滑动对井底岩石形成剪切作用，像刮刀钻头那样刮削井底。牙齿的滑动主要是由牙轮的超顶、副锥和移轴布置引起的。牙轮的超顶布置复锥牙轮引起切线方向的滑动，牙轮的移轴布置则引起轴向方向的滑动。一般地，钻软到中硬地层的钻头兼有超顶、复锥和移轴；钻中硬到硬地层的钻头在设计上有超顶和复锥；钻极硬和研磨性较强地层的钻头常采用单锥牙轮，不超顶也不移轴。3）牙轮钻头的分类及选用

牙轮钻头生产厂商众 多，这些钻头厂商提供了多种类型和结构的钻头。为了便于牙轮钻头的选择和使用，国际钻井承包商学会(IADC)制定了全世界统一的牙轮钻头分类标准及编号方法。

IADC规定，每一类钻头用三位数字代表，个数字意义如下：

第一位数字表示牙齿 类型及适钻地层： 1-铣齿，软地层； 2-铣齿，中到中硬地层； 3-铣齿，硬、研 磨性或半研磨性地层； 4-备用； 5-镶齿，软到中等地层； 6-镶齿，中硬地层； 7-镶齿，硬、研磨性或半研磨性地层； 8-镶齿，极硬、高研磨性地层。

第二位数字表示所钻地层再细分为1，2，3，4四个硬度等级。

第三 位数字表示钻头的结构特征： 1-无密封滚动轴承； 2-T型外排齿保径；3-规 径上有镶齿保径；4-密封滚动轴承； 5-密封滚动轴承，规径上有镶齿保径； 6-密封滑动轴承； 7-密封滑动轴承，规径上有镶齿保径；8-定向井造斜钻头； 9-其它。  金刚石钻头

金刚石钻头是指靠镶嵌在钻头胎体上的金刚石颗粒破碎岩石的钻头。金刚石是目前人类所知材料中硬度最大、耐磨性最高的材料，因此金刚石钻头用于硬的、高研磨性地层，可获得比较高的钻头进尺。虽然金刚石比较昂贵，但金刚石钻头磨损，单只钻头进尺高，在当今的石油钻井仍有较强的竞争力。目前，金刚石钻头在普通的旋转钻井以及涡轮钻井和取芯作业中都得到了广泛的使用，其中热稳定聚晶金刚石齿（TSP），应用尤其广泛。

1）金刚石钻头结构特点

金刚石钻头属一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体，冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切削刃（齿）五部分，金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部分，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部分（镶装保径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。

2）金刚石钻头的工作原理

金刚石钻头钻进时，钻头表面上的多粒金刚石同时作用于岩石。金刚石破碎岩石的作用在不同性质的岩石中表现出不同的特性。在塑性地层（或岩石在应力作用下呈塑性的地层），金刚石在钻压的作用下吃入地层并在钻头扭矩的作用下使前方的岩石发生破碎或塑性流动，该破岩过程类似于“犁地”过程，故称作“犁削”。

在脆性较大的地层中钻进时，金刚石破碎岩石的作用主要是“压碎”，在钻压和扭矩作用下所产生的应力可使刃下岩石沿最大剪应力面开裂，在金刚石移动的后部形成被压裂了沟槽，这种情况下岩石破碎的体积远大于金刚石吃入后破碎的体积，岩石破碎具有体积破碎的性质，破岩效率较高。

在坚硬地层（如燧石、硅质白云岩等）中，一般采用将细颗粒金刚石包镶在胎体内部的孕镶式金刚石钻头钻进，其破岩过程同砂轮的磨削相似。钻头上每一个包孕的金刚石都是小刃齿，钻头可看作有无数个刃的刀具。钻头钻进岩石时，钻头上出露的棱角锋利的金刚石刃齿以微切削、刻划等方式来破碎岩石。磨削破岩属于表面破碎，破岩效率较低。3）金刚石钻头的正确使用

金刚石钻头适用钻中到坚硬、研磨性地层和涡轮钻井、深井超深井钻井以及取芯作业。使用金刚石钻头前，井底要打捞干净，保证没有金属落物。钻头刚下到井底时，要先用小钻压、低转速跑合。然后采用相对较低的钻压（和牙轮钻头相比），较高的转速和较大的排量钻进。应尽量避免划眼。如果必须进行划眼，应采用低钻压和低转速，操作要均匀，防止钻头规径部分金刚石碎裂和过度磨损。

PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact Bit）

PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，亦称聚晶金刚石切削块钻头或复合片齿钻头。从1973年美国通用电气公司引入PDC切削块，研制出第一个PDC钻头后，PDC钻头便以其钻速快、寿命长、进尺高等优势，在石油钻井中得到了广泛的应用。几乎所有钻头制造商都采用了这一技术，开始生产自己的PDC钻头系列。1）PDC钻头的结构特点 和胎体两大系列。



PDC钻头由钻头体、PDC切削齿和喷嘴等部分组成，按结构与制造工艺的不同分为钢体 刚体PDC钻头的整个钻头体都采用中碳钢材料并采用机械 制造工艺加工成形。在钻头工作面上钻孔，以压入紧配合方式将PDC切削齿固紧在钻头冠部。钻头冠部采用表面硬化工艺（喷涂碳化钨耐磨层、渗碳等）进行处理，以增强其耐冲蚀能力。这种钻头的主要优点是制造工艺简单；缺点是钻头体不耐冲蚀，切削齿难以固牢，目前应用较少。

 胎体PDC钻头的钻头体上部为钢体，下部为碳化钨耐磨合金 胎体，采用粉末冶金烧结工艺制造成型。用低温焊料将PDC切削齿焊接在胎体预留窝槽上。碳化钨胎体硬度高，耐冲蚀，因而胎体PDC钻头寿命长，进尺高，目前应用比较广泛。

2）PDC钻头的工作原理

PDC钻头是以切削方式破碎岩石。能自锐的切削齿在钻压的作用下很容易切入地层，在扭矩的作用下向前移动剪切岩石。多个PDC切削齿同时工作，井底岩石的自由面多，岩石在剪切作用下也容易破碎，因此破岩效率高，钻进速度快。3）PDC钻头的正确使用

 PDC钻头在大段均质的软到中硬地层中使用效果最好。不适合钻砾石层和软硬交错地层。 采用低钻压、高转速、大排量钻进，钻头使用效果好。

 钻头下井前，井底要清洁，确保无金属落物。

  钻头刚下井时，要采用小钻压和低转速跑和，待形成井底后恢复正常钻进。PDC钻头属于整体式钻头，无任何活动部件，适合高转速的涡轮钻井。

==定向井==

定向井概念

定向井就是使井眼轨迹沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。

采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。

定向井类型

定向井主要包括定向井、丛式井、水平井、大位移井、侧钻井、分支井、径向水平井、小井眼井、柔性管钻井及欠平衡压力钻井等。

定向井的优势

1、尽可能挖掘各种油气藏潜能，提高采收率；

2、减少布井数量，减少开发投资；

3、避免或减少开采过程中的井下复杂情况；

4、少占用土地，减小环境保护的压力，提高勘探开发的总体经济效益。

基本要素

描述定向井井身空间位置及形状的方法 是对井眼进行测量，每个测点有 三个数据，即测深、井斜角、井斜方位角，我们称这三项测量数 据为井身的基本要素。

1）测深(Measure depth)：井身轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点的测深，也称为该点的测量斜深。通常用字母L表示，其测量单位是米或英尺。

2）井斜角(Hole inclination or Hole angle)：井测点处的井眼方向线（切线）与通过该点的重力线之间的夹角称为该点处的井斜角。井眼方向线和重力线都是有向直线。通常用希腊字母α表示，其测量单位为度。3）井斜方位角(Hole Direction)：是以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。通常以Ø表示，单位度。它还可以用象限值表示，是指它与正方位线或与正南方位线之间的夹角，象限值在0-90°之间变化，并要注明象限。

井身参数

1）垂深：(Vertical Depth Or True Vertical Depth)即测点的垂直深度。通常用H表示，如A、B点的垂深分别表示为HA、HB。

2）水平长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。用S表示，如A点的水平长度表示为SA。

3）水平位移：(Displacement or Closure Distance)即井眼轴线某一点在水平面上的投影至井口的距离，也称闭合距。用A表示，如A点的水平位移表示为AA。

4）闭合方位角或总方位：(Closure Azimuth)是指以正北方位线为始边顺时针转至闭合距方位线上所转过的角度。用θ表示，如A点的闭合方位角表示为θA。

5）N(北)坐标和E(东)坐标：是指测点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。6）视平移：(Vertical Section)是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移，它不是真实的水平位移，所以称之为视平移。AA为闭合位移，VA为视平移。视平移与水平位移越接近，说明井眼方位控制的越好。水平位移都是正值，而视平移可能是正值，也可能是负值。负值的视平移说明闭合方位线与设计方位线的差值已大于90度，这种情况常出现于造斜前的直井段。

专用名词

1）造斜点(Kick Off Point)：在定向井中,开始定向造斜的位置叫 “造斜点”。通常以开始定向造斜的井深来表示。

2）井斜变化率：单位井段内井斜角的改变速度称为 “井斜变化率”。通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示。常用单位是：°/10m，°/25m 和°/100 m。3）方位变化率：单位井段内方位角的变化值，称为方位变化率。通常以两测点间方位角的变化量与两测点间 井段长度的比值表示。常用单位有：°/10m，°/25m 和°/100m。

4）造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。不等于井眼变化率。

5）增(降)斜率：指的是增(降)斜井段的井斜变化率。其井斜变化为正值时为增斜率。负值为降斜率。

6）全角变化率：(Dogleg Seventy)“全角变化 率 ”、“狗腿严重度 ”、“井眼曲率”，都是相同的意义。指的是在单位井段内井眼前 进的方向在三维空间内的角度变化。它即包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。其计量单位为：°/25m或°/30m。7）增斜段：井斜角随井深增加的井段，称为增斜段。8）稳斜段：井斜角保持不变的井段，称为稳斜段。

9）降斜段：井斜角随着井深的增加而逐渐减小的井段称为降斜段。

10）目标点：(Target)设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点。通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。

11）靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径。所谓靶区，就是在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。靶区半径的大小，根据勘探开发的需要或钻井的目的而定。

12）靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。

13）工具面：(Tool Face)在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个 轴线所决定的那个平面，称为工具面。

14）反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使工具面逆时针转动。

15）高边：(High Side)定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面。称为井底圆。井底圆上的最高点称为高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底的“高边方向”。高边方向上的水平投影称为高边方位。即井底的方位。

16）工具面角：(Tool Face Angle)工具面角是表示造斜工具下到井底后，工具面所在的位置的参数。工具面角有两种表示方法： 一种是以高边为基准(High Side Mode)，另一种是以磁

(北为基准(Magnetic Mode）。高边基准工具面角，简称高边工具角。是指高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线上所转过的角度。由于高边方向线在水平面上的投影，即为井底方位线。所以，若以正北方位线为始边，顺 时针转到井底方位线上所转过的角度，即为井底方位角。磁北基准工具面角(简称磁北工具面角)等于高边工具面角加上井底方位角。

小结

定向井就是使井眼轨迹沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法，定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，大幅度提高油气产量、降低钻井成本，具有显著的经济效益和社会效益。

==钻井液==

钻井液的概念

钻井液(Dlilling Fluids)是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆(Drilling Muds)，或简称为泥浆(Muds)。

钻井液的分类 钻井液由分散介质、分散相和添加剂组成。钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液（混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。1）水基钻井液

水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。2）油连续相钻井液

油连续相钻井液(习惯称为油基泥浆)，是一种以油(主要是柴油或原油)为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。3）气体型钻井流体

气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液，泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。

钻井液循环系统

钻井液的循环是通过循环泥浆泵来维持的，泥浆泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑。然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，在到达地面后经排出管线流入泥浆池，再经各种固控设备进行处理后返回上水池，最后进入泥浆泵循环再用。钻井液流经的各种管件、设备构成了一整套钻井液循环系统。

钻井液的功能

目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用：

1）清洁井底、携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。

4）平衡(控制)地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。

6）在地面能沉除砂子和岩屑。

7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。

9）供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。10）水力碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。

钻井液的组成

1）水基钻井液是由膨润土(Bentonite)、水(或盐水)、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多项分散体系。其中膨润土和钻屑的平均密度均为2.6g/cm3，通常称它们为低密度固相；而加重材料常被称为高密度固相。

最常用的加重材料为API重晶石，其密度为4.2g/cm3。由于在水基钻井液中膨润土是最常用的配浆材料，在其中主要起提粘切、降滤失和造壁等作用，因而又将它和重晶石等加重材料称做有用固相，而将钻屑称做无用固相。

在钻井液中，应通过各种固控措施尽量减少钻屑的含量，膨润土的用量也应以够用为度，不宜过大，否则会造成钻井液粘切过高，还会严重影响机械钻速，并对保护油气层产生不利影响。

2）油基钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量乳化剂、润湿剂、亲油的固体处理剂(有机土、氧化沥青等)、石灰和加重材料等所形成的乳状液体系。

钻井液性能

按照API推荐的钻井液性能测试标准，需检测的钻井液常规性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、PH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量和滤液中各种离子的质量浓度等。1）钻井液密度

钻井液的密度是指每单位体积钻井液的重量，常用g/cm3（或kg/cm3）表示。在钻井工程上，钻井液密度和泥浆比重（Mud Weight）是两个等同的术语。钻井液密度是确保安全、快速钻井和保护油气层的一个十分重要的参数。通过钻井液密度的变化，可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平衡地层孔隙压力。有时亦用于平衡地层构造应力，以避免井塌的发生。如果密度过高，将引起钻井液过度增稠、易漏失、钻速下降、对油气层损害加剧和钻井液成本增加等一系列问题；而密度过低则容易发生井涌甚至井喷，还会造成井塌、井径缩小和携屑能力下降。

2）钻井液的流变性

钻井液的流变性(Rheological Properties of Drilling Flrids)是指钻井液流动和变形的特性。该特性通常是由不同的流变模式及参数来表征的.此外，漏斗粘度(Funnel Viscosity)、表现粘度(Apparent Viscosity)和静切力(Gel Strength)等也是钻井液的重要流变参数。由于钻井液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能之一。3)钻井液的滤失造壁性

在钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的液体便会渗入地层，这种特性常称为钻井液的滤失性(Filtration Properties Fluids)。在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着并沉积在井壁上形成一层泥饼(Mud Cake)。随着泥饼的逐渐加重以及在压差作用下被压实，针对裸眼井壁有效地起到稳定和保护作用，这就是钻井液的所谓造壁性。

由于泥饼的渗透率远远小于地层的渗透率，因而形成的泥饼还可以有效地阻止钻井液中的固相和滤液继续侵入地层。在钻井液工艺中，通常用一个重要参数—滤失量(Water Loss or Foltration Rate)来表征钻井油液的渗滤速率。

钻井液的选用标准

钻井液是钻井的“血液”，在钻井作业中起着非常重要的作用。因此对钻井液要求很高，主要有四个方面：

1）钻井循环的要求

钻井循环对钻井液的要求是泵压低(粘度低)，携砂能力强(动切力高)，启动泵压低(静切力低)，润滑性能好，摩擦力低，磨损小(固体颗粒少)。

2）要保持井眼的稳定

钻穿的地层要用钻井液的压力柱与地层压力取得平衡，钻井液密度稳定；钻井油气层时要靠钻井液的压力柱来平衡油气的压力要求钻井液密度适当。要求钻井液有克服不稳定地层的性能，例如泥岩吸水膨胀造成井眼收缩；砾岩、火山岩遇水造成跨塌，盐岩遇水而形成溶洞等，即要求有不同性质的钻井液。3）要求钻井液保护油气层

钻开油气层后，钻井液与油气层接触，为防止钻井液损害油气层，要求钻井液的失水小、泥饼薄(钻井液失水后，固压差固体颗粒在井壁上形成泥饼环)、固相含量低、滤液的水化作用低(滤液进入地层后与地层中的液体发生的化学作用)等。

4）保护环境和生态

钻井液中常含有原油、柴油和各种油类以及含有大量的化学处理剂，为防止钻井液对环境和生态可能造成的影响，要求使用无害、无毒的钻井液。

► 三维动画 | 钻井液

==钻井事故及预防==

钻井是一项隐蔽的地下工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定问题。由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误，往往会产生许多复杂情况甚至造成严重的事故，轻者耗费大量人力、物力和时间，重者导致全井的废弃。

常见的钻井事故

钻井过程中最容易发生的井下工程事故主要有：钻头事故(断刮刀片、掉牙轮和掉钻头等)、钻具事故钻具刺坏、断钻具等)、套管事故(卡套管、断套管等)、井下落物事故(小工具等落入井内)、卡钻事故(钻具在井内不能上下活动或转动)、测井事故(测井电缆遇卡、遇阻或测井仪器落井等)、注水泥事故(固井时水泥浆在钻具内未替出、水泥浆返高不够，或将水泥浆全部替出环形空间等)和井喷失控事故(不能人为控制的钻井井喷)等。

钻井事故发生的原因

1）地质因素

钻井的对象是地层，而地层结构有硬有软，压力系统有高有低，孔隙有大有小，如果对这些情况没有足够的了解，就难免要发生难以预料的问题。

首先我们应该了解设计井的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力及一些特殊地层（盐膏、软泥岩）的蠕变应力，作为井身结构和钻井液设计的主要依据。一般地说，在同一个裸眼井段内不能让喷、漏层同时存在，不能让蠕变层与漏层同时存在。如果在井身结构上无法实现上述要求，而且高压层和蠕变层在漏层的下部，那就应对漏层进行预处理，不能盲目向深部钻进。如果高压层或蠕变层下部有低压层或漏失层，那就只好把高压层或蠕变层用套管封掉。

其次，对一些特殊地层如在一定温度、压力下发生蠕变的盐岩层、膏盐层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥岩层、裂缝发育容易坍塌剥落的泥岩层、煤层及某些火成岩侵入层都应有较详细的了解，因为这些地层是造成井下复杂的主要原因。同时对一些地质现象如断层、裂缝、溶洞、特高渗透层的位置及硫化氢、二氧化碳的存在和含量也应有所了解。以上这些资料对打成一口井来说至关重要。但地质部门所提供的比较详细的资料是油气层资料，而对工程上所需要的重要资料则提供不多，或不够详细，甚至有些数据与实际情况相距甚远，即使是已经开发的油田，由于注水开发的结果，地下的压力系统变化很大，也很难以邻井的资料作为主要依据。这就使钻井过程往往不得不打遭遇战，因而复杂情且况屡屡发生。2）工程因素

钻井作业具有隐蔽性、复杂性，由于地质资料掌握不全不准，或者虽有可靠地质资料而未严格地按科学方法进行井身结构设计，使同一段裸眼中喷、漏层并存，治喷则漏，治漏则喷。虽然下了套管但不装并控设备，或者虽然装了井控设备但不讲求质量，一旦钻遇高压层，应急使用时，到处刺漏，甚至造成井喷失控。钻井液体系和性能与地层特性不相适应，甚至片面强调节约钻井液处理剂，使钻井液性能恶化，造成裸眼井段中某些地层的缩径或坍塌。

钻井液密度不合适，也会造成井喷、井漏或井塌。操作不适当，下钻速度过快会产生很大的激动压力，易将地层憋漏。起钻速度过快会产生很大的抽吸力，易将油气层抽喷或将结构松软的地层抽塌，特别是在钻头或扶正器泥包的情况下更为严重。

钻井设备发生故障，被迫停止钻具的活动或钻井液的循环，是发生井下事故的最普通最常见的因素。此外，管理工作薄弱，有章不循，有表（指重表、泵压表、扭矩表）不看，遇事不思，盲目决断，但求省力，不顾后果，起钻猛提，下钻猛压，遇卡硬转，遇漏硬憋，这是造成井下事故的常见原因。

常用处理方法

1)卡钻事故原因及处理

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。2）井塌事故原因及处理

井塌是钻井过程中井壁失稳垮塌的现象。发生井塌的原因包括：井内液柱压力不能平衡地层压力；地层受钻井液浸泡，发生水敏膨胀、破碎、剥离；地层本身破碎、疏松，上提钻具时造成抽汲现象使下部井筒压力下降；在起钻过程中，未及时回灌钻井液造成井内液柱压力下降；停钻时间过长，钻井液性能发生变化；在裸眼井段长时间、大排量循环等。井塌严重时会导致井眼情况复杂，引起井内事故。

► 延伸阅读 | 井塌处理方法

(1)下钻过程，如发现井口不返钻井液,或者钻杆内反喷钻井液，这是井塌的象征，应立即停止下钻。开泵循环通井或划眼,待井下情况正常后，再恢复下钻工作。

(2)起钻过程,如发现井口液面不降，或钻杆内反喷钻井液，这是井塌的象征，应立即停止起钻。开泵循环钻井液,•待泵压正常，井下畅通无阻,管柱内外压力平衡后，再恢复起钻工作。(3)无论任何时候，如发现有井塌现象，开泵时均须用小排量顶通。然后逐渐渐增加排量，中间不可停泵。如果小排量顶不通,泵压上升，井口不返钻井液，证明地层漏失，不可继续挤入钻井液。

3）钻头事故及预防措施

在钻进过程中所发生的钻头事故，包括牙轮钻头掉牙爪，牙轮、蹩断牙爪、牙齿、牙轮；刮刀钻头蹩断刀片、接头，PDC钻头脱落;或人造聚晶金刚石、天然金刚石脱落等，统称钻头事故。

预防钻头事故，应该采取以下措施：

(1)选用质量合格的钻头，出厂使用说明书要求正确使用钻头(2)精心操作，均匀送钻，严防溜钻、顿钻事故发生。

(3)正确操作，按设计施工，根据钻具组合和地层井深按要求加压。4）井漏事故及处理

井漏是钻井过程中，井筒内钻井液或其他介质(固井水泥浆等)漏入地层孔隙、裂缝等空间的现象。井漏是钻井工程中常见的井内复杂情况，多数钻井过程都有不同程度的漏失。严重的井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒并井喷。

井漏的处理措施：

(1)对井下压力系统和地层比较复杂的井只能采取堵漏的办法进行处理；

(2)而对于井下压力系统单

一、地层结构强度较大的井则可以采用降低钻井液密度的办法处理。(3)可在钻井液中加入堵漏材料，如锯末，马粪，贝壳粉、粘土等。

(4)裂缝漏失需采用稠钻井液加堵漏物的如锯屑，棉子壳等，在处理井漏上和工艺措施配合，下钻速度要慢，泵压排量要适当。5）井喷事故及处理

井喷，是一种地层中流体喷出地面或流入井内其它地层的现象，大多发生在开采石油天然气的现场。引起井喷的原因有多种：地层压力掌握不准、泥浆密度偏低、井内泥浆液柱高度降低；起钻抽吸，以及其他不当措施等。

井喷发生后对其控制的方法叫压井，压井主要有司钻压井法和工程师压井法，司钻压井法是先把井里的气或油排出来，再用重泥浆替换原来太轻的泥浆，这种方法需要时间较长，在加重设备不足的时候时常使用。工程师压井法是在计算好需要泥浆的量以后一次性打入井筒中的方法，井喷事故处理在前边已经有介绍此处不在赘述。