旋转钻井法
通过地面动力设备(转盘、顶部驱动钻井装置或动力水)或井下动力钻具使连接在钻柱底部的钻头连续旋转,同时利用接在钻头上部的一段钻柱(钻铤)的重力向钻头连续不断施加钻压,将岩石切削或碾压成碎屑,岩石碎屑由钻井流体不断地将其带到地面,并从钻井流体中分离出来。这种钻井方法较之冲击钻井法可大幅度提高钻井效率及适应各种复杂的井下地层情况,已替代冲击钻井法成为世界各地普遍使用的钻井方法。
在旋转钻井工艺技术研究过程中,形成了以下7项应用基础理论组成的学科:钻井岩石破碎力学、钻井岩石工程力学、钻井管柱力学、钻井流体化学、钻井流体力学、井下控制工程学和钻井技术经济学。这些工艺技术的发展大大提高了钻井效率。
一口井从开钻到完成,要经过很多道工序,可分为钻前、钻进和完井三个不同阶段。
钻前 开钻前的准备工作主要包括(见钻前工程):
(1)定井位。地质师根据地质上或生产上的需要确定井底位置。当井身轴线按铅垂线设计时,井口中心与井底中心位置在同一铅垂线上,这就是直井。如果井身轴线定向偏离铅垂线,井口位置不与井底在同一铅垂线上,这就是定向井。
(2)修路。为了将各种设备与物资运入井场,需要修路。因有时满载车总重可达30~40t或更多,公路应能通行重载车。对于海上钻井,人员、设备与物资由专门的补给船或直升机运送。
(3)修井场。在井口周围平整并适当压实铺垫出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异,大型钻机约需120m×90m,中型钻机约为100m×60m,形状大致呈长方形,可因地制宜。
(4)打基础。为了保证设备在钻井过程中不会下陷,要打基础(或称基墩)。基础可用方木、水泥预制块或在现场用混凝土浇灌。
(5)安(装)设备。立井架,安装钻机、钻井泵及钻井液循环系统等(见钻机拆迁安装)。
完井 从钻完全部井深起到交井或弃井这一阶段的工作。完井阶段的工艺包括测井、确定完井方式、下生产套管固井、下油管、射孔、装油管头和采油树,然后进行替喷、诱导油气进入井筒,进而便可进行采油生产。钻井意义上的完井是从钻完全部井深起到下生产套管(如需要)固井并测完声幅验收合格为止。
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。