旋轉(zhuǎn)鉆井法
通過地面動(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。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。
中國(guó)是世界上早進(jìn)行石油鉆井的國(guó)家。早在西漢宣帝時(shí)(公元前60—70年),在現(xiàn)在的四川省和陜西省掘鑿鹽井發(fā)現(xiàn)天然氣,并用于煮鹽。到宋仁宗慶歷年間(1041—1048),在四川省自貢地區(qū)用人力頓鉆設(shè)備鉆出了“卓筒井”(小口徑井),英國(guó)科技史專家李約瑟博士(1900—1995)認(rèn)為頓鉆鉆井是中國(guó)的重大發(fā)明。世界旋轉(zhuǎn)鉆井始于1900年,中國(guó)到1936年開始引進(jìn)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在新疆獨(dú)山子地區(qū)鉆了一批淺油井。1949年后,中國(guó)石油鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)期:1949—1959年為初創(chuàng)時(shí)期,在這個(gè)時(shí)期主要是引進(jìn)和學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國(guó)家的鉆井裝備和技術(shù),旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)得到初步發(fā)展;1960—1978年是發(fā)展時(shí)期,通過自主攻關(guān),形成了淺井和中深井的鉆井配套技術(shù);1979—1998年是提高時(shí)期,廣泛吸收了國(guó)外先進(jìn)鉆井技術(shù),同時(shí)通過攻關(guān),形成了深井鉆井和多種功能定向井鉆井的配套技術(shù),并發(fā)展了保護(hù)油氣層技術(shù);1998年以后是走向市場(chǎng)化的時(shí)期,在這時(shí)期主要發(fā)展了小井眼鉆井、大位移井鉆井、水平井鉆井、分支井鉆井、欠平衡鉆井、連續(xù)管鉆井和套管鉆井等鉆井新工藝技術(shù)。
按用途
鉆井工程通常按用途分為地質(zhì)普查或勘探鉆井、水文地質(zhì)鉆井、水井或工程地質(zhì)鉆井、地?zé)徙@井、石油鉆井、煤田鉆井、礦田鉆井、建筑地面鉆井等.
按鉆井方式
1、頓鉆
頓鉆,又稱沖擊鉆。用鋼絲繩把頓鉆鉆頭送到井底,由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)游梁機(jī)構(gòu),使游梁一端上下運(yùn)動(dòng),并帶動(dòng)鋼絲繩和鉆頭產(chǎn)生上下沖擊作用,使巖石破碎。頓鉆鉆速慢,效率低,不能適應(yīng)井深日益增加和復(fù)雜地層的鉆探要求,逐漸被旋轉(zhuǎn)鉆代替,但它有設(shè)備簡(jiǎn)單,成本低,不污染油層等優(yōu)點(diǎn),可用于一些淺的低壓油氣井、漏失井等。
2、旋轉(zhuǎn)鉆
利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的切削或研磨作用破碎巖石。是當(dāng)前通用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快,并易于處理井塌、井噴等復(fù)雜情況。
按動(dòng)力傳遞方式旋轉(zhuǎn)鉆井又可分為轉(zhuǎn)盤鉆和井下動(dòng)力鉆兩種。
轉(zhuǎn)盤鉆在鉆臺(tái)的井口處裝置轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤中心部分有方孔,鉆柱上端的方鉆桿穿過該方孔,方鉆桿下接鉆柱和鉆頭,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤時(shí)帶動(dòng)鉆柱和鉆頭一起旋轉(zhuǎn),破碎巖石。
井下動(dòng)力鉆是利用井下動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭破碎巖石,鉆進(jìn)時(shí)鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng),磨損小、使用壽命短,特別適于打定向井。井下動(dòng)力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動(dòng)鉆等。
井下動(dòng)力鉆具鉆井是利用渦輪鉆具、螺桿鉆具以及沖擊旋轉(zhuǎn)鉆具靠鉆井液驅(qū)動(dòng)的方法鉆井。特點(diǎn)是進(jìn)尺快、鉆壓小、泵壓高。適合鉆定向井或特殊硬底層井段。
利用機(jī)械設(shè)備或人力從地面將地層鉆成孔眼的工作稱為鉆井。通常指勘探或開發(fā)石油、天然氣等液態(tài)和氣態(tài)礦產(chǎn)而鉆鑿井眼及大直徑供水井的工程。鉆井在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用極為廣泛。
目前我國(guó)油 (氣) 田廣泛使用轉(zhuǎn)盤鉆鉆井。主要設(shè)備有井架、操作平臺(tái)、柴 油機(jī)、鉆機(jī)、鉆具、泥漿泵、發(fā)電機(jī)和測(cè)試 裝備以及燃料油罐、鍋爐等。