從次開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鉆頭旋轉(zhuǎn)以破碎井底巖石,所產(chǎn)生的巖屑通過鉆井流體循環(huán)到地面上來,井就會逐漸加深。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。隨著井的加深,鉆柱也逐漸增長,其重量也逐漸加大。過大的鉆壓將會引起鉆頭、鉆柱、設(shè)備過早的損壞,所以必須將大于所要求鉆壓的那部分鉆柱重量吊懸起來,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)。
中國是世界上早進行石油鉆井的國家。早在西漢宣帝時(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),英國科技史專家李約瑟博士(1900—1995)認為頓鉆鉆井是中國的重大發(fā)明。世界旋轉(zhuǎn)鉆井始于1900年,中國到1936年開始引進旋轉(zhuǎn)鉆機在新疆獨山子地區(qū)鉆了一批淺油井。1949年后,中國石油鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了四個時期:1949—1959年為初創(chuàng)時期,在這個時期主要是引進和學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國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年是提高時期,廣泛吸收了國外先進鉆井技術(shù),同時通過攻關(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)展了保護油氣層技術(shù);1998年以后是走向市場化的時期,在這時期主要發(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)。
利用機械設(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。鉆井在國民經(jīng)濟建設(shè)中的應(yīng)用極為廣泛。
目前我國油 (氣) 田廣泛使用轉(zhuǎn)盤鉆鉆井。主要設(shè)備有井架、操作平臺、柴 油機、鉆機、鉆具、泥漿泵、發(fā)電機和測試 裝備以及燃料油罐、鍋爐等。
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。主要功用為:①獲取地下實物資料,即從鉆井中采取巖心
鉆探取得的巖心、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。②作為地球物理測井通道,獲取巖礦層各種地球物理場的資料。③作為人工通道觀測地下水層水文地質(zhì)動態(tài)情況。④用作探、采結(jié)合,開發(fā)地下水、油氣、地?zé)岬鹊你@井。
鉆井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 。一口井從開鉆到完成,需進行以下三項主要工作:1. 破碎井底巖石;2. 將破碎的巖石(即巖屑)運移至地面;3. 鞏固井壁(簡稱固井)。