旋轉(zhuǎn)鉆井法
通過(guò)地面動(dòng)力設(shè)備(轉(zhuǎn)盤、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置或動(dòng)力水)或井下動(dòng)力鉆具使連接在鉆柱底部的鉆頭連續(xù)旋轉(zhuǎn),同時(shí)利用接在鉆頭上部的一段鉆柱(鉆鋌)的重力向鉆頭連續(xù)不斷施加鉆壓,將巖石切削或碾壓成碎屑,巖石碎屑由鉆井流體不斷地將其帶到地面,并從鉆井流體中分離出來(lái)。這種鉆井方法較之沖擊鉆井法可大幅度提高鉆井效率及適應(yīng)各種復(fù)雜的井下地層情況,已替代沖擊鉆井法成為世界各地普遍使用的鉆井方法。
在旋轉(zhuǎn)鉆井工藝技術(shù)研究過(guò)程中,形成了以下7項(xiàng)應(yīng)用基礎(chǔ)理論組成的學(xué)科:鉆井巖石破碎力學(xué)、鉆井巖石工程力學(xué)、鉆井管柱力學(xué)、鉆井流體化學(xué)、鉆井流體力學(xué)、井下控制工程學(xué)和鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)。這些工藝技術(shù)的發(fā)展大大提高了鉆井效率。
一口井從開鉆到完成,要經(jīng)過(guò)很多道工序,可分為鉆前、鉆進(jìn)和完井三個(gè)不同階段。
鉆前 開鉆前的準(zhǔn)備工作主要包括(見鉆前工程):
(1)定井位。地質(zhì)師根據(jù)地質(zhì)上或生產(chǎn)上的需要確定井底位置。當(dāng)井身軸線按鉛垂線設(shè)計(jì)時(shí),井口中心與井底中心位置在同一鉛垂線上,這就是直井。如果井身軸線定向偏離鉛垂線,井口位置不與井底在同一鉛垂線上,這就是定向井。
(2)修路。為了將各種設(shè)備與物資運(yùn)入井場(chǎng),需要修路。因有時(shí)滿載車總重可達(dá)30~40t或更多,公路應(yīng)能通行重載車。對(duì)于海上鉆井,人員、設(shè)備與物資由專門的補(bǔ)給船或直升機(jī)運(yùn)送。
(3)修井場(chǎng)。在井口周圍平整并適當(dāng)壓實(shí)鋪墊出一塊場(chǎng)地以供施工之用。井場(chǎng)面積因鉆機(jī)而異,大型鉆機(jī)約需120m×90m,中型鉆機(jī)約為100m×60m,形狀大致呈長(zhǎng)方形,可因地制宜。
(4)打基礎(chǔ)。為了保證設(shè)備在鉆井過(guò)程中不會(huì)下陷,要打基礎(chǔ)(或稱基墩)?;A(chǔ)可用方木、水泥預(yù)制塊或在現(xiàn)場(chǎng)用混凝土澆灌。
(5)安(裝)設(shè)備。立井架,安裝鉆機(jī)、鉆井泵及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)等(見鉆機(jī)拆遷安裝)。
鉆井工程是建設(shè)地下石油天然氣開采通道的隱蔽性工程,即采用大型鉆井設(shè)備和一系列高精密測(cè)量?jī)x器,按一定的方向向地下鉆進(jìn)一定的深度,采集地層巖性、物性和石油、天然氣、水等資料,并且建立石油天然氣生產(chǎn)的通道。
鉆井是一項(xiàng)系統(tǒng)工程 [2] ,是多專業(yè)、多工種利用多種設(shè)備、工具、材料進(jìn)行的聯(lián)合作業(yè)。同時(shí)它又是多程序緊密銜接,多環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的連續(xù)作業(yè)。施工的全過(guò)程都具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。
每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進(jìn)工程和完井作業(yè)三個(gè)階段。每一項(xiàng)工程
階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括:定井位、道路勘測(cè)、基礎(chǔ)施工、安裝井架、搬家、安裝設(shè)備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進(jìn)、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測(cè)、下套管、固井作業(yè)等。