從次開(kāi)鉆起到鉆完全部井深這一階段的工作。以一定壓力作用在鉆頭上,使鉆頭的刃部吃入巖石,并用接在鉆頭上部的鉆柱帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)以破碎井底巖石,所產(chǎn)生的巖屑通過(guò)鉆井流體循環(huán)到地面上來(lái),井就會(huì)逐漸加深。鉆頭加到地層上的壓力叫鉆壓,是靠鉆柱在鉆井流體中的自重的一部分產(chǎn)生的。鉆柱從地面一直延伸到井底,井有多深,鉆柱就有多長(zhǎng)。隨著井的加深,鉆柱也逐漸增長(zhǎng),其重量也逐漸加大。過(guò)大的鉆壓將會(huì)引起鉆頭、鉆柱、設(shè)備過(guò)早的損壞,所以必須將大于所要求鉆壓的那部分鉆柱重量吊懸起來(lái),不使其作用到鉆頭上。下部形成鉆壓的那部分鉆柱處于壓應(yīng)力狀態(tài),上部被吊懸部分處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
鉆進(jìn)包括如下作業(yè):
(1)接單根。在鉆進(jìn)過(guò)程中,由于井在不斷加深,鉆柱也要及時(shí)接長(zhǎng),每次接入一根鉆桿叫做接單根。通常每根單根長(zhǎng)近10m,打一口井要接很多次單根。用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置時(shí)接立根(一般由三個(gè)單根組成)。
(2)起下鉆。在井底破碎巖石的鉆頭會(huì)逐漸磨損,當(dāng)鉆頭磨損到一定程度后,破巖速度就會(huì)很慢,需要更換新鉆頭。為此,需將鉆柱從井中取出(起鉆),更換新鉆頭后再將新鉆頭及鉆柱下入井內(nèi)(下鉆)。這一過(guò)程稱為起下鉆。一口井一般要用多只鉆頭才能鉆成,可能需多次起下鉆。有時(shí)為了處理井下復(fù)雜情況和事故,進(jìn)行測(cè)井、取心等作業(yè),也需要起下鉆作業(yè)。
(3)固井。一口井在鉆鑿過(guò)程所形成的井(筒)壁應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的,才能保證繼續(xù)向下鉆進(jìn)。實(shí)際上,井眼所要穿過(guò)的地層性質(zhì)各異:有的地層巖石堅(jiān)硬,井眼形成以后可以維持較長(zhǎng)時(shí)間而不致坍塌;有的地層則很松軟、破碎,巖石極易坍塌落入井內(nèi);有的地層內(nèi)含高壓油、氣、水等流體;有的地層強(qiáng)度不高,易被壓裂,造成鉆井液漏失;有的地層含有鹽、石膏、芒硝等成分,對(duì)鉆井液產(chǎn)生不良影響等。盡管地層復(fù)雜多變,還是得設(shè)法將這些地層鉆穿。當(dāng)這些地層被鉆穿以后,上述的各種復(fù)雜情況有的可能消失,對(duì)以后的鉆井不再危害,有的則繼續(xù)給鉆井工作造成麻煩,也許會(huì)形成隱患。為了保護(hù)已鉆成的井眼和使以后的鉆井工作順利進(jìn)行,或?yàn)樯a(chǎn)造成通路,防止各層間竄通,需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)圻M(jìn)行加固,稱為固井。固井的方法是將套管下入井中,并在井眼與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)灌注水泥漿(在套管的下段部分或全部環(huán)空)從而將套管和地層固結(jié)在一起,隔開(kāi)某些地層。然后用較小的鉆頭繼續(xù)鉆出新的井段。一口井從開(kāi)始到完成,常需下入多層套管并注水泥,即需進(jìn)行數(shù)次固井作業(yè)。
(4)處理事故。如物件落入井內(nèi),需進(jìn)行打撈;鉆桿斷在井內(nèi)也要打撈;鉆柱被卡在井內(nèi)時(shí)則要設(shè)法解除卡鉆。井噴失控著火是鉆井的災(zāi)難性事故,處理這種事故難度。
(5)其他作業(yè)。在鉆井過(guò)程中要進(jìn)行巖屑錄井、氣測(cè)等錄井工作,必要時(shí)還要鉆取巖心、進(jìn)行電法測(cè)井等。探井在鉆遇好的油氣顯示時(shí)要進(jìn)行地層測(cè)試等。
21世紀(jì)石油鉆井技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向是實(shí)現(xiàn)鉆井的信息化、自動(dòng)化和智能化。中國(guó)石油鉆井要進(jìn)一步提高技術(shù)發(fā)展速度,縮短與世界先進(jìn)水平的差距,并努力實(shí)現(xiàn)鉆井工程的、優(yōu)質(zhì)、、環(huán)保和低成本。
在地質(zhì)工作中,利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔,又稱鉆孔。鉆井直徑和深度大小,取決于鉆井用途及礦產(chǎn)埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。