利用石油鉆井設(shè)備從地面開始沿設(shè)計軌道鉆穿多套地層到達預(yù)定目的層(油氣層或可能油氣層),形成油氣采出或注入所需流體(水、氣、汽)的穩(wěn)定通道(即油氣井),并在鉆進過程中和完鉆后,完成取心、錄井、測井和測試工作,取得勘探、開發(fā)和鉆井所需各種信息的系統(tǒng)工程。為了快速地完成一口井的鉆井任務(wù),施工前必須精心做好鉆井設(shè)計。鉆井設(shè)計通常包括鉆井地質(zhì)設(shè)計和鉆井工程設(shè)計兩個部分,鉆井工程設(shè)計包括工藝技術(shù)設(shè)計、工期設(shè)計和鉆井費用預(yù)算等。
一口井從開鉆到完成,要經(jīng)過很多道工序,可分為鉆前、鉆進和完井三個不同階段。
鉆前 開鉆前的準備工作主要包括(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。當井身軸線按鉛垂線設(shè)計時,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)備與物資運入井場,需要修路。因有時滿載車總重可達30~40t或更多,公路應(yīng)能通行重載車。對于海上鉆井,人員、設(shè)備與物資由專門的補給船或直升機運送。
(3)修井場。在井口周圍平整并適當壓實鋪墊出一塊場地以供施工之用。井場面積因鉆機而異,大型鉆機約需120m×90m,中型鉆機約為100m×60m,形狀大致呈長方形,可因地制宜。
(4)打基礎(chǔ)。為了保證設(shè)備在鉆井過程中不會下陷,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)場用混凝土澆灌。
(5)安(裝)設(shè)備。立井架,安裝鉆機、鉆井泵及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)等(見鉆機拆遷安裝)。
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)。
①獲取地下實物資料,即從鉆井中采取巖心、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。