陈35井钻井施工技术

第一篇：陈35井钻井施工技术

陈35井钻井施工技术交底

一、安装：

1.设备安装要按资质认证要求，标准化安装。

2.按设计要求配齐固控设备及储备罐，振动筛80目以上。

3.进出井场道路畅通。

二、一开：

1.配浆开钻，保证井眼稳定和固井质量。

2.钻具结构：Φ444.5mm3A+Φ177.8mmDC*4柱+Φ127mmDP。钻压30-80KN 转速120r/min 排量55L/S 泵压7Mpa。完钻后必须测斜，井斜应控制在0.5°以内。

3.按设计深度下好套管，必须采用插入法固井，管串结构：浮鞋+套管*1根+浮箍+套管串，口袋小于1m。

4.打好水泥浆密度，确保水泥浆返至地面，否则补打水泥帽。

三、二开：

1.检查好所有送井管具，丈量清楚、准确，记录详细。

2.井控设施严格按标准要求安装，并达到试压合格。两翼放喷管线必须接出井场，各闸门灵活好用。

3.钻具结构：Φ241.3mmHJ517+Φ177.8mmDC*4柱+Φ127mmDP。钻压

140-160KN 转速80-120r/min 排量30L/S ,装三等径喷嘴，泵压控制在15Mpa以内。

4.上部软地层适当控制造浆，改小循环后，必须保证固控设备运转良好。在保证井下安全情况下，可适当降低钻进排量减少井径扩大率，避免停停打打或定点循环造成井眼不规则。

5.钻进过程中，确保送钻均匀，打吊结合（软硬界面及工程循环或地质循环后必需吊打穿过），从1000米开始按设计测斜点测斜，控制好井身质量。

6.钻浅气层和油层前，落实好一次井控工作，储备足加重材料以及密度1.05和1.25g/cm3的重泥浆各80m3，配齐防喷工具，搞好井控演习，加足保护油气层的材料。

7.吸取郑372井的教训，防止井径扩大，首先确定好泥浆体系，再者做好设备工作，防止油层段打打停停，减少油层位置的循环和划眼。

8.在油气层井段钻进时，加强坐岗观察和性能测量，坚持干部值班把关制度。遇有快钻时、放空等异常现象时，应立即停钻，循环观察，正常后方可恢复钻进。

9.钻开油气层后，起钻前，搞短起下测后效，起钻灌好泥浆。严格控制起下钻速度，减少压力激动，严防拔活塞诱发井喷及井漏的发生。

10.配合地质搞好录井，卡准潜山界面（3-5m），防止严重井漏的发生。

11.施工中按设计要求，严禁向井内混入成品油类或使用具有荧光的泥浆材料，如确有需要，必须申报。

12.检查好送井的取芯工具，做好取芯前的井眼准备工作，在碎砾石层取芯，每次最多取3m，确保取芯收获率合格。

四、取芯措施

1.取芯工具准备，Y-8120、R8120各2套。取芯钻具结构：215.9mm取芯钻头＋Y/R8120取芯工具＋177.8mmDC*3柱＋127mmDP

2.下井取芯工具必须在地面进行严格的丈量、计算和选配，内外筒进行外观检查，无弯曲、咬扁现象，丝扣完好，轴承转动灵活，间隙合适。

3.取芯前井眼必须畅通，泥浆性能稳定，符合要求。井底干净无落物，下钻操作要平稳，严禁猛放猛刹，防掉井下落物，不得长井段划眼，所有机械设备运转良好，仪表灵活好用。

4.取芯前拟定好取芯参数及措施，一般转速Ⅰ档，排量18-20l/s，钻压50-80KN，取芯过程尽量做好穿鞋戴帽。及时分析判断各种变化，防止堵芯，磨芯，取芯钻进过程中禁止停泵、停钻，更不许将钻头提离井底，应根据设备情况及井下情况，适时进行割芯。

5.割芯操作按各种工具的操作规程进行，起钻要求平稳，液压大钳卸扣。

6.起钻完工程班组应积极配合工程地质人员进行出芯，确保取芯收获率和出芯质量。

五、完井

1.完钻后大排量循环洗井，确保井眼清洁。

2.电测前短起测后效，确认井下安全时，方可电测。

3.电测完必须认真通井，调整好泥浆性能，方可下套管。

4.油层套管符合设计要求，提前准备好配合短节。认真通洗丈量，工程，地质两对口。固井工具及附件，必须严格检查，确保其质量。

5.开好完井协作会，按要求下好套管串，检修好设备，准备好固井水及压塞药品，配合好固井施工，确保固井质量。

6.完井后保护好井口，焊好井口帽及井号交井。

第二篇：元陆8井空气锤钻井施工技术交底书

元陆8井空气锤钻井施工

技术交底书

成都诺尔石油科技有限公司

二〇一一年三月

一、空气锤基本情况

型号：RKQC275-II；

外径：φ275mm；

锤身最大外径：φ295mm；

锤身长度：1758mm；

连接螺纹：75/8 REG PIN；

钻头外径：φ311.2mm；

安装长度（空气锤+钻头）：2025mm。

四）推荐空气锤钻井参数：

钻压：15～40kN；

转盘转速：20～30rpm；

空气排量：110～150 m3/min；

二、施工基本措施

一）空气锤的使用

使用原则：

井底清洁无异物或上趟钻钻进正常，检查出井钻头外径磨损小于2mm；实施雾化时，通过调配雾化剂井眼状况可控制；井下返砂正常，无严重蹩钻现象，钻时正常，起下钻（活动钻具）顺畅。

停止使用原则：

钻进到目的层位；钻时突然变慢直至1min以上无进尺；井下出现其它异常情况导致排砂口返砂不正常、立压异常升高大于0.5MPa、连续憋停转盘、活动钻具摩阻增加50kN以上，经持续循环仍未改善；出现不满足相关安全技术操作规程的情况。

二）井眼准备

1、空气锤入井前应保证井眼干燥，具体表现：取样口砂样干燥，砂样

放到手心有温热而无明显冰凉感觉，排砂口扬尘丰富。起钻后测量牙轮钻头（或冲击钻头）外径和检查磨损情况，判断井眼是否需要重新修整，确保冲击钻头顺利入井到底。

2、如开钻即使用空气锤，井队应使用新牙轮钻头钻套管附件和导眼，导眼应钻入新地层3～10m。在岩屑干燥、无金属屑和憋钻现象时，井眼循环干净后，方可起钻下空气锤。

3、如在使用牙轮钻头钻导眼时地层出水，如决定转为雾化空气钻进，应继续使用牙轮钻井方式钻进至井下携岩、返屑正常，方可起钻换空气锤钻进。

三）工具调试、下钻、钻进、起钻

1、空气锤的钻台安装、调试

⑴按说明书要求将空气锤与冲击气钻头正确安装，使用手动工具拧紧空气锤上下接头，起吊空气锤检查冲击钻头上下活动行程尺寸合格后，向空气锤上接头内注入200ml润滑油；

⑵接方钻杆前在鼠洞内吹气1～2min，清洁方钻杆内污水；

⑶按规定扭矩和钳口位置，使用钻头盒和大钳拧紧空气锤上下接头；⑷启动1～2台空压机，钻头下方垫方木钻台试锤；

⑸按空气钻井设计组合钻具下钻，丝扣油应涂在钻杆公扣上；

⑹安全卡瓦不得安装在空气锤缸体上，应安装在上接头处。

2、下钻

⑴钻杆在地面应进行内壁污垢堆积程度检视，如内壁污垢严重应进行地面除垢，防止污物造成空气锤工作不正常影响钻进，必要时应使用带钢丝的专用工具清洁。单根钻杆入鼠洞前，必须在大门坡道上采用锤击震荡除渣，接到方钻杆上后，应短促开气进一步吹洗内壁；

⑵空气锤入井进入裸眼后，下钻速度要均匀。遇阻不得强行划眼，可

轻压下放（不可开转盘），如仍无法解决，应起钻下牙轮钻头划眼；

⑶在距井底5～8m时，接方钻杆开气循环，观察出砂口排砂情况。如排砂顺利，立压变化不大，则缓慢下放钻具边循环边探底（不可开动转盘）。然后提升钻具，在距井底0.5米左右时，循环观察排砂和立压情况，如排砂口无大量岩屑排出时，启动转盘，缓慢下放钻具，加钻压到0.5～1t试钻，有明显进尺后调整到正常参数钻进。

3、钻进

⑴采用干空气钻进，钻井队必须派专人专岗、定时（2分钟一次）观察取样口砂样，发现砂样潮湿、湿润或地层出水应立即通知司钻，先循环观察判断地层出水量，视情况转化成雾化钻井；

⑵钻进时，要求平稳均匀送钻（溜钻），钻压应控制在5kN范围内波动，遇到立压和扭矩突然变化、憋跳严重、上提遇卡、排砂管线出口降尘水增大等井下异常现象时，应立即停钻，活动钻具，循环观察，分析原因，及时处理，采取措施后，方可继续钻进；

⑶每钻完一单根，上提钻具至少一个单根高度后，在下放钻头至井底0.5～1m进行井眼循环清洁后，方可接换单根。为防止沉砂卡钻，循环时间以立压明显下降或排砂口岩屑明显减少为原则（可根据排砂管岩屑冲刷声或者井下钻进正常、地层岩性均匀时的循环经验时间决定，雾化和井下异常时以观察排砂口出砂量为准）；

⑷新单根入鼠洞前，钻杆应使用通径规清洁内壁，然后在大门坡道上采用锤击震荡除渣，并使用空气吹洗内壁，接单根动作要迅速，防止井下静止时间过长，造成井下事故。倒换51/2＂钻具时，要在地面将51/2＂钻具反复锤击震荡清洁内壁；

⑸停气要缓慢操作，所用时间要不能低于半分钟，以免岩屑倒灌锤内； ⑹在钻遇水层循环观察期间，应增开1台空压机，提高空气排量，保

持井眼清洁，避免因钻屑或掉块下沉并堆积在环空间隙小的地方导致卡钻；

⑺在正常情况下，应遵循：空气锤钻进为主、牙轮钻头钻井为辅的原则，即：牙轮钻头只作为两只冲击钻头之间的井眼修整工具；

⑻不提倡在长井段牙轮钻头钻进后，不进行井眼充分准备，而盲目使用空气锤钻进；

⑼冲击钻头的使用时间和进尺，应根据地层岩性和空气锤性能及钻头质量来综合考虑，避免盲目追求钻进高指标，造成复杂；

⑽井队应设专人巡视排砂口、取样口，观察并记录返砂情况，每2分钟观察一次，10分钟记录一次，若有异常情况应立即汇报；

⑾缩短工艺操作措施时间，降低复杂事故概率。

4、起钻

⑴准备起钻前，要对井底进行彻底清理，待排砂管没有明显岩屑排出时方可起钻；

⑵起钻时司钻操作要平稳，遇阻要谨慎操作，必要时接方钻杆开气带压循环起钻，直至开增压机。注意观察立压变化，不可倒划眼起钻；

⑶起出空气锤时，及时松开上下接头，以便钻台保养。

三、其它

按相关安全技术操作规程、《元陆8井钻井设计》和《空气钻井施工设计》执行。

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：煤矿救援井快速钻井系统技术分析

煤矿救援快速钻井系统技术分析

钱自卫 姜振泉 吴慧蕾

（中国矿业大学资源与地球科学学院 徐州 221116）

摘要

在进行矿井的抢险救灾时，需要救援人员或一些救援物品尽快下井，通过救援钻孔建立直达灾区的通道进行施救是处理此类事故的常用且有效的方法。本文主要就快速钻井系统技术进行了研究，先分别对这些技术的概念、应用现状、前景进行了分析；然后对其系统性进行了初步的探讨；最后统计并分析了国产和国内公司引进的先进钻机的技术特点。该文主要为以后从事此方向研究的学者提供参考借鉴。

关键字：救援井，快速钻进，潜孔锤冲击钻进，复合钻进，随钻测量，跟管钻进

The studied of quick drilling system technology of mine rescue

QIAN zi-wei JIANG zhen-quan WU hui-lei

(The School of Resource and Earth Science, China University of Mining and Technology, XU Zhou 221116)Abstract: Conducting and disaster relief, some relief items or the rescuers need to go into underground as soon as possible.Through the rescue drilling to establish a direct channel to the disaster area to rescue is the common and effective method.In this paper, the quick drilling system technology was studied.Firstly, the concept, application status and prospect of these technologies are analyzed;Then a initial discussion of their systematic is carried out.Finally, technical characteristic of advanced drilling domestic or introduced by demestic companies are analyzed.Mainly in this paper, reference is provided for the future scholars engaged in research in this direction Key words: relief well, Quick Drill, DTH drilling, MultiPle Drilling Technology, MWD Technique, Pipe Drilling，瓦斯、粉尘爆炸，矿井明火火灾，煤与瓦斯突出，矿井突水，冲击地压和大面积冒顶被称为煤矿5大灾害，这些灾害发生时往往具有突发性、灾难性、破坏性、继发性的特点，一旦事故发生，就会使矿井系统遭受严重的破坏，它不但使生产中断、井巷工程和生产设备损毁，同时，安全通道堵塞、通风系统破坏、有毒气体扩散、严重缺氧，会造成更多人员的伤亡 [1]。所以在抢险救灾时，工作人员被困在灾区而救援人员又无法靠近灾区时，设法尽快下井，通过井上救援钻孔建立直达灾区的通道进行施救是处理此类事故的常用且有效地方法。目前在煤矿救援的快速钻井技术方面有部分专家学者已经开始研究，他们主要集中在钻井机具方面，但在整个救援井系统研究方面相当匮乏，笔者在此文中将主要就此方面作系统研究。救援井的施工的主要要求

救援井在施工的技术的主要要求主要有三点：快速、准确、安全。

（1）较高的钻进速度。在进行煤矿的救援时时间是最宝贵的因素，尽可能快的建立井上与井下被困人员的联系是钻孔救援的最主要任务，用时越短越意味着营救的可能性越大，所以我们进行救援第一项就要考虑时间因素。

（2）较准确的中靶率。在进行钻井救援时要考虑另一个重要的因素就是中靶率，即要保证钻孔能够较为准确的打到预定位置，救出被困人员。目前在这方面主要采取了随钻测量技术，是的钻孔的准确率得到显著提高。（3）安全钻进。在进行救援井的钻探施工时，一方面要保证不发生钻孔事故，使钻进正常进行；另一方面要保证成孔不会漏水掉渣，对井下被控人员造成二次伤害。煤矿救援井技术系统

煤矿救援井技术系统是多种技术综合利用的结果，主要有快速钻井技术、随钻测量技术和下套管技术三大核心技术。在快速钻井技术中有气动潜孔锤冲击钻进技术，复合钻进技术；随钻测量技术主要有LWD／MWD技术；下套管技术在救援井方面主要就是跟管钻进技术。具体见图1：

救援井快速钻

井系统

快速钻井技术

随钻测量技术

跟管钻进技术

潜孔锤冲击钻进技术 复合钻进技术 LWD／MWD技

术

扩孔技术 根管技术

图1 煤矿救援井快速钻井系统技术结构图

Fig.1

Structure diagram of quick drilling system technology in mine rescue

2.1 快速钻井技术

最快的钻进速度应该是救援井快速钻井技术的核心。在目前钻井技术方面以冲击回转钻进和复合钻井技术的钻进速度最高。

2.1.1 气动潜孔锤冲击钻进技术

因为救援井要求钻孔要安全，不能对井下被困人员造成次生的伤害，所以在钻井液选择上主要选择气体冲洗液，潜孔锤钻进技术属于冲击钻进中较为成熟的技术，在工程钻进中已得到较为有效地应用。

潜孔锤钻进工艺，是利用压缩空气驱动潜孔冲击器活塞，以较大的冲击功和高频冲击潜孔锤钻头，同时在钻机转盘的带动下，钻头低速回转，使岩石破碎，所产生的岩屑被高压气流携带返至地表[2] [3]。潜孔锤具有钻井凿岩效率高，钻头寿命长，钻井质量好的特点。是一种高效钻井手段，在钻进中硬一硬岩层时，更有效。

由于潜孔锤结构性能不断改进和配套设施逐步完善，机械钻速大为提高，钻头和冲击器寿命延长，钻探成本显著降低。例如美国英格索兰公司的DHD系列潜孔锤，钻速最高可达40.84m／h(风压2.11MPa，风量24.92m／min，钻头直径152.4mm)[2]；大直径的DHD112型潜孔锤平均时效可达17.98m／h。2.2.2复合钻进技术

复合钻进就是转盘和井下动力钻具同时驱动钻头工作的一种钻井方式[4]。

据有关的资料显示，复合钻进用于油井的钻进的钻速可达15-25m/h，像这么快的钻进速率在煤矿救援井的钻井施工中是必须的，但目前复合钻进技术主要应用于油井的钻进，主要钻进一些孔径较小但较深的孔，这一点在进行较深矿井救援时将具有优势，所以加强对复合钻井的研究将更有利于深井的救援。06年塔河油田Φ311.2mm的TK1106大尺寸井眼应用快速钻进技术的钻探成功，使得复合钻进技术钻进成孔的孔径上迈进了一大步。这也使得复合钻进技术在煤矿救援快速钻井技术系统中更具更具研究价值。

并且近年有部分学者对涡轮复合钻进进行了研究，涡轮钻具的最大优点是不含橡胶件、耐高温(工作温度可达250~300℃),适用于深井、超深井和高温高压井的钻井作业[6]。2.2 随钻测量技术

[5]

所谓随钻测量技术，就是在正常的钻井条件下用仪器自动、连续、及时地测量井底附近的有关参数，并把这些参数传输到地面进行仪表显示、记录、打印的一种遥测技术。

利用实时采集的井下工程参数，如：钻压、扭矩、环空压力等，可以对井下复杂情况提前预测，并提醒钻井人员及时采取有效的补救措施，避免事态的进一步扩大，避免钻井事故的发生，从而达到节省钻井时间，提高钻井效率的目的。

随钻测井发展到今天，已经发展到了系列化、成套化的随钻测井装备，有随钻电法测井系列、随钻声波测井系列、随钻核测井系列，随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地震等等。斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿、威得福等大的油田技术服务公司都已经开发出成套随钻测井装备。集成化的程度进一步提高，根据地层评价的需要可以选用不同的仪器组合力式，并坦能够满足各种不同的井眼尺寸[8] [9]。

2.3 跟管钻进技术

煤矿救援井的特点要求救援井一般必须下套管，以保证成孔后钻孔不会涌水掉渣而对井下被困人员造成二次伤害，加上一些救援井的地质状况较为破碎，在目前应用的主要是传统的下套管技术，例如在郑煤集团超化矿的救援施工中,钻孔纯钻进时间24小时52分钟,辅助时间(下套管、固井、上下钻具、安装设备等)8小时15分钟,事故处理(粘钻和二次封固表土层套管)16小时50分钟,从钻进效率上讲并不十分理想。所以加强对快速下套管技术的研究就相当重要。目前跟管钻井技术是最节省时间的一种技术，这正好是救援井所必须的。所以加强跟管钻进技术在救援井的研究和应用有十分重要的意义。

跟管钻进技术即为一种边钻进边下套管的技术，具体是在钻杆底部安装扩孔钻头，钻成的孔径比套管外径稍大,使套管同步随钻头下入孔内。套管无独立的驱动装置,为使套管能顺利跟进,在套管靴和钻具上安装上一种迫使套管跟钻头同步跟进的装置,跟进的套管具有稳定孔壁和保护孔口的作用,而且钻进、排渣和护壁3个工序同时进行,使钻孔工作得以顺利进行。这样大大节省了下套管的时间，目前跟管钻进技术这要与上面介绍的潜孔锤冲击回转转进技术结合使用。主要结构组成见图2。

[10]

[7]

图2偏心跟管钻具结构组成图

Fig.2

Diagram of Pipe Drilling structure 主要有跟管套管、潜孔冲击器、跟管套靴、跟管钻头组成，跟管钻头一般为扩孔钻头，扩孔钻头的种类目前主要有偏心扩孔钻头、正反转扩孔钻头、可调式的扩孔钻头，因为偏心扩孔钻头耐冲击强度较高，所以目前在跟管钻进中应用较多，也取得了不错的效果。比如像07年都匀市的筑匀大厦塔楼的几个百米的勘探钻孔采用潜孔锤偏心跟管钻进技术节约施工工期30%左右。08年小浪底水利观测孔，上覆有50m左右的渣石层，在施工中对上覆渣石层采用潜孔锤跟管钻进技术，工期有原来的6-7天，缩短至一天。07年跟管钻进技术在龙滩电站应急支护工程中得到很好的应用。根据现有技术，目前根管技术主要应用于一些较浅的钻孔或深孔的浅部，应用于像救援井这种几百米的井孔技术还不太成熟，所以跟管技术在救援井的应用还处于研究阶段。2.4 技术系统研究

[11]像上面笔者提到的三大技术应该是目前在快速钻井方面最先进的技术，加强三种技术之间的融合，使之成为一个系统，最大限度的发挥系统的作用将是我们最重要的任务。例如现在跟管钻进技术已经与扩孔技术和冲击回转钻进技术很好的结合，随着煤矿开采深度的加深研究复合钻进技术与扩孔冲击回转技术的结合将同样重要，这本身就要加强研究根管技术的深部适用性。相比上两项技术，随钻测量技术相对独立，但要加强随钻测量技术与上述技术的链接钻具的研究，使之尽可能的靠近钻头，这样将更有效准确的反映井下状况，增加钻孔的中靶比例，节省钻孔时间。

另外，在具体的煤矿救援井实施时，并不意味着应用越多的先进准确快钻技术越有利。因为现在的这些准确快钻技术相对都不太成熟，特别是它们之间的协同性上，应用的越多越是意味着越大的风险。在工作中，我们应该根据救援煤矿的实际情况，比如灾害区域较浅，我们就可以在保证救援时间的情况下，主要应用一些较成熟的技术，保证整个救援过程的顺利进行。

06年美国油气杂志(OIL&GAS)发表编辑文章，介绍美国埃克森公司近期实施的快速钻井方法。该方法特别强调将近年来力学研究成果，综合性地应用到钻井实践中去。中心内容为，强调从设计上提高钻井速度，而非从工作进度上加快钻井速度。目前，这一技术使公司钻井速度提高50％～100％，钻井时间减少35％。近期又装置井底扭矩监测仪，以及随钻压力监测系统，以进一步提高了钻井速度

[12]

。救援钻机

煤矿救援钻机除上述的要求具有较高的钻进成井速度外，还要求有较高的机动能力和场地适应性，即要最短的时间开赴现场进行钻孔救援，目前还没有煤矿钻井救援的专用钻机，在救援中主要是选择一些机动性和技术较为先进的钻机进行。

在目前我国自主生产的最先进的钻机是石家庄煤矿机械公司2008年底研制生产的SMJ5510TZJ15/800Y型钻机，此钻机为液压顶驱动力头钻机，达到了世界先进水平，且相比引进的钻机价格也相对便宜。但目前在煤矿救援中应用的主要为国内公司引进的先进钻机。这些钻机基本都参与了救援经历，且都取得了不错的效果，比如在近期发生的内蒙古骆驼山煤矿透水事故中从德国宝峨公司引进RB50钻机，美国引进的T685WS钻机和T200XD都参与了钻井救援。表1为我国自主生产及引进的一些先进钻机技术统计：

表1 我国自主生产及引进的一些先进钻机技术统计

Table 2 Statistics of advanced drilling technology demestic or introduced from abroad

钻机 型号平均 钻速（m/h）钻进能力(m)

钻孔直径(mm)

运移形式

运移 速度（km/h）

生产 单位

国内引 进单位 中煤大地、中煤地质总局、河南矿山救灾中心、鲁煤二队-------河南省煤田地质局、中煤地质

总局 中煤地质总局、山西煤田地质

局

救援实践（举例）

美国T685WS[13]

郑煤超化煤矿透水、金牛能源东庞煤矿突水-------20 400 190-500 车载 100 Schramm公司

SMJ5510TZJ15/800Y RB50 15-25 1000 <711 车载 70

石家庄煤机厂 德国宝峨公司 美国35 1500 91-1200 车载 120

2010神化骆驼山煤矿透水 2010神化骆驼山煤矿透水 T200XD >20 >1000 <768 车载 100 Schramm公司

4结论及建议

（1）要加强采煤安全理论及实践方面的研究，使尽可能的少发生煤矿安全事故。（2）在矿井灾害的救援中，通过井上救援钻孔建立直达灾区的通道进行施救是处理此类事故的常用且有效地方法。

（3）加强快速钻井系统技术的研究，就是加强快速钻井技术的快速钻进、随钻测量和跟管钻进三大核心技术的系统研究。

（4）要认真的学习和大量的引进国际先进的快速钻井机具。同时努力的加快加强国内的快速钻井工具的研究。

参考文献

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作者简介 钱自卫（1986-），安徽蒙城人，现为中国矿业大学资源与地球科学学院硕士研究生，地质工程专业，从事煤矿灾害治理方面的研究。ziweidav@163.com

第五篇：PDC钻头钻井岩屑录井技术探讨

PDC钻头钻井岩屑录井技术探讨

沈晓燕 凡 刚 张 胜

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1、前言

随着PDC钻头技术创新所带来的高钻速、高时效，进而有利于降低钻井总成本、增加经济效益的同时，却由于钻屑细小、砂岩和泥岩之间钻时变化不明显，而给岩屑录井带来诸多问题。PDC钻头不仅使录井油气发现率、剖面符合率下降，同时还造成地层对比、岩性归位、油气层解释困难。面对上述挑战，开展PDC钻屑录井随钻岩性识别技术的研究，使随钻录井岩性识别和油气显示快速评价解释技术进一步提高，从而提升油田的整体勘探开发效益。

2、PDC钻头钻井特点及对地质录井影响

PDC钻头是聚晶金刚石切削钻头(Polycrystalline Diamond Compact Bit)的简称，是70年代末80年代初美国石油钻井技术的一项重大成就。我国从80年代中后期开始引进、生产PDC钻头，90年代得到推广应用，它给钻井技术带来划时代的进步。与牙轮钻头相比，PDC钻头具有机械钻速高、寿命长、成本低、防斜、纠斜以及岩屑便于泥浆携带而保持井底清洁等特点，因而倍受青睐，近年来在国内钻井中得到广泛的推广应用。江苏油田自九十年代引进该技术以来，得到了广泛的推广和使用，钻井时效提高了 30%～50%，无论给钻井公司还是给油田都带来了显著的经济效益和社会效益。

但是，PDC钻头钻井却给地质录井带来了较大的影响：

a.PDC钻头钻进时岩屑特别细小，一部分融入泥浆内造成岩屑捞取量很少。同时，过细的岩屑给清洗工作带来较大的困难，较难获得可靠的、能真观反映地层情况的岩屑。

b.捞取岩屑量少，再加上砂岩岩屑颗粒与泥浆接触充分和岩屑清洗时油气逸失严重，造成常规地质录井油气显示普遍降低。c.岩屑细小，现场挑样极为困难，有时挑样任务无法完成，影响地化分析和地质油气取样。

d.由于钻时较快，传统的色谱分析周期长，常常漏失薄层油气层，给薄层油气层的发现和解释带来困难。e.由于岩屑样细小，特别用小复合片钻头时岩屑几乎呈粉沫状，给岩屑描述增加了困难。f.砂泥岩钻时差别不大，造成现场录井划分岩性界面及岩性归位困难。

3、PDC钻头岩屑录井技术探讨

3.1应准确记录钻时，及时测定迟到时间

钻时是地层可钻性的最直接的反映。传统概念上，正常的砂泥岩剖面使用牙轮钻头应该是砂岩可钻性好，泥岩可钻性差，但使用PDC钻头则不尽然。不同的坳陷或不同的油田、区块及地层的砂泥岩钻时各具特征。总体上讲，西部新疆、陕北地区使用PDC钻头时，钻时基本上能够正确反映地层的砂泥岩变化。例如，在准噶尔盆地腹部的中央坳陷带、鄯善油田等地区，侏罗纪地层是主要目的层，无论使用牙轮钻头或PDC钻头，砂泥岩钻时变化均较明显。分析原因可能是因为该区内目的地层沉积较古老，泥岩埋藏深，压实性较好；砂岩大部分成分为石英、长石，呈次圆状—圆状，分选好，泥质胶结，疏松—较疏松。而江苏油田由于主要目的层段为下第三系沉积，时代较新，泥岩压实不够。相对而言泥岩可钻性较好，造成使用PDC钻头的钻时与砂岩没有明显差异，甚至像联盟庄地区戴南组地层因为砂岩是灰质胶结，造成钻时反而比泥岩可钻性差的现象。

所以，钻时只能在区分地层岩性时作为重要参考，而不能绝对依靠钻时区分地层岩性。而至于采用30～50cm微钻时区分岩性的观点，笔者觉得不太实用。

岩屑迟到时间的准确性直接影响到岩屑剖面与测井深度的系统误差，决定着岩屑剖面的合理归位。因此，在使用PDC钻头钻进过程中，要经常实测迟到时间（50m/1次），采用接近钻屑密度、颜色与钻屑反差较大的实物进行迟到时间的测定，以保证捞样时间的准确性。

3.2改进岩屑捞取和清洗方法，确保细小岩屑的捞取质量

采取正确的捞岩屑方式相当重要。传统的二分法和四分法仍在起着作用。虽然采用的PDC钻头牙齿较短，岩屑破碎程度较高，但仍有大小之分。经过振动筛之后较大颗粒的岩屑动能较大，飞跃较远，靠近接样盆的外侧；颗粒小的岩屑动能较小，靠近接样盆的内侧，有时紧贴振动筛布流下。众所周知，较大的岩屑内存在着一定的假岩屑，较小的岩屑真实性较高，这就要求我们采用二分法或四分法捞取岩屑时首先要选取靠近振动筛一侧的岩屑，并且每捞取一次岩屑要清理接样盆，以防混样。这样有助于辨别每包岩屑砂泥岩百分比变化情况，以便我们更好的区分岩性分界面，必要的时候可以借助放大镜。至于钻井液性能特别是粘度和切力对正确取样的影响还有待进一步研究。

自动捞取岩屑在理论上具有一定的可行性。其中一种方法就是在大振动筛下接一小振动筛，其宽度为大振动筛布的三分之一，然后下接接样盆，定时冲洗即可。存在问题一是需要经济投入和场地的制约，二是具体实施过程中受上返岩屑量和均匀程度的影响。

另一个值得注意的问题是岩屑冲洗，前提是合理利用捞取工具，在这方面岩屑盆比岩屑筐更具优势。过度地冲洗岩屑对油气显示和显示级别影响较大，相反地对地层岩性确定却有好处。

3.3结合一些工具和手段对细小岩屑进行正确的描述

岩屑在刚清洗干净后，就可以先简单粗描一下，等晒干后再整体细描，远观颜色、近查岩性、参考钻时、分层定名，观察岩性百分比的变化。PDC钻头的特殊破碎机理导致钻井岩屑非常细小，用肉眼观察有一定的困难，可以借助于放大镜。一般现场要挑有显示的岩样做荧光滴照、浸泡照等，而对于细小岩屑的含油气实验，要及时在岩屑还未晒干的情况下进行，油气级别相应提高一个档次。在很难挑取的情况下，可以采取混合样的方法代替，把盘中的砂样多次晃动，去掉上面的大块，直至下面基本为碎颗粒为止。同时，要注意如果钻井液中混过原油，那么细小岩屑混样滴照可能都会有一点点淡黄色或浅黄色光圈，要区分排除这方面的影响。再捞取岩屑的时候，结合观察槽面是否有油气显示，钻井液性能是否有变化等，这些也是综合判断是否进入油气层的辅助手段。

3.4加强荧光录井、气测录井技术，及时判断油气显示

常规录井过程中荧光发现和荧光级别的确定是采用PDC钻头钻进时最困难的问题之一。首先要明白我们所称的荧光显示应该是指岩屑被钻头破碎并被携带至井口，储集层孔隙内残余油气经过处理后或未经处理时在荧光灯下的具体表现。砂岩破碎的程度越低，对应的岩屑含油级别越高；反之含油级别越低，甚至无显示。被PDC钻头破碎的岩屑明显偏小、偏细，相对而言发现油气显示的难度会增大。比如，中砂岩或粗砂岩以上的松散储集层在井下表现为含油层系，经过PDC钻头破碎，中途再经过高温钻井液浸泡冲洗，其中的胶结物和所含油气已经完全溶解于钻井液之内，返回至地面会变成单个石英或长石小颗粒，不存在所谓的孔隙。此种情况下，即使采用有机溶液浸泡对比也不会有明显的油气显示特征。只有那些组成颗粒较小，分选好，胶结较致密—致密或者灰质胶结的储集层在返回至地面仍然保持着片状、块状或团块状，换句话说仍然保持有一定的孔隙，经过压碎滴照、浸泡，则可轻易地发现油气显示。

跟随综合录井仪的井要判断油气显示则容易得多。如果排除地层向井筒内气体流动的影响，单就井筒内被破碎的储集层而言，岩屑被破碎的程度越高，原储藏在孔隙中的油气进入钻井液内的量就越大，反映到气测录井上就表现为全烃升高，各组分的绝对含量值随着升高。但是，无论是使用牙轮钻头还是PDC钻头，各组分的相对含量不会有明显的差异。

采用综合录井的气测值一般可以区分岩性界面。泥岩的气测值曲线往往是一条平直的基线，而在即将钻穿下伏储集层时（特别是有油气显示的储集层）时，上覆泥岩段的气测值曲线会有一个缓慢推高的过程。一旦储集层被打开，这种平缓的推升趋势会被打破，出现突然升高的现象，这时我们可以认为钻入储集层。同一个储集层内如果是上油下水，在钻遇下部水层时，气测值曲线会有下降的趋势，这时我们不应该轻易地认为已经进入泥岩地层。参考非烃组分氢气和二氧化碳含量的变化，同样可以确定下部的储集层是水层，因为水层最明显的特征就是氢气和二氧化碳值明显升高。

3.5充分利用地化录井评价技术

地化录井是分析泥岩有机质丰度及生油成熟度、生油岩类型、临界温度的有力武器，同样可用来分析储集层内的气态烃、液态烃、及残余重烃含量。同一油田或同一区块如果确定了油、气、水层的评价基值区间，地化录井对于地区的单井油、气、水层评价会有重要的参考作用。采用PDC钻头钻井的岩屑时，由于泥岩相对好挑样，生油指标分析较可靠，但利用混样来进行储集层分析，无疑会给这种精密的仪器造成判断失误，从而引起错觉，其结果往往不能令人信服。笔者认为，只要严格按操作规程，及时取细小混合样仔细分析，分析结果可能有一定偏差，但再结合其它资料综合分析，寻找出这一偏差系数进行系数校正，能将因岩屑细小对录井资料的影响程度降低到最低限度，确保岩屑细小的录井资料质量。

3.6加强钻井与地质录井的横向协作

由于钻头、钻井工艺、钻具组合与地层的配置等因素影响，当振动筛后难以采集岩样时，现场地质师要认真分析原因。若是钻具结构、钻头选型不合理、泥浆携砂能力差或振动筛网孔径过疏等工程因素，则应建议钻井调整钻头类型、泥浆性能、更换筛布。

在PDC钻头条件下，岩屑的含油气性判定还应结合槽面油气显示进行。比如，洗样时水面是否有油花、油膜，钻井液槽面蒸汽和岩屑是否有油气味（这就严格要求采集工取样时要随时观察），震动筛上有无油花、气泡，钻井液蒸汽气味是否有异常，有无油气味，这些也是综合判定是否进入油气层的依据。

4、结束语

在了解认识PDC钻头钻进条件基础上，岩屑录井关键是强化地层对比、录井资料的综合分析及岩屑的细致观察、描述，应采用干样、湿样、筛析观察相结合，逐包进行荧光试验的常规录井方法。总之，扎实、认真、仔细的基础工作和严格执行各项录井操作规程是我们作好各项录井工作的基础和前提，这一点对于PDC钻头条件下岩屑录井工作显得更加重要。只有提高地质采集员和技术员的综合素质，加强其责任心，在岩屑录井的每道工序、每个工作环节做到扎实、认真、细致，才能将因PDC钻头影响岩屑对录井资料质量的影响程度降低到最小限度，才能确保在现代钻井技术条件下的地质录井资料质量，确保石油钻井地质录井工作不因钻井技术的发展而被淘汰掉