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钻井过程


钻井过程

钻探一口油气井,因钻井深度、地质软硬、压力、井程須求 等不同因素,施工期从十几天到一年以上不等。钻井过程也相当 错综复杂,我们仅讨论较重要的关键。 1、下管套 管套设计可说是钻井的重头戏。任何一口井在钻井过程中常 会遭遇到數种不同的地质、深度或突发狀況、生产开发需求等, 所以須要數层套管来保护井孔,才能順利钻进目标钻进。 鑿孔井是由孔井钻进到某地层深度或层次后,下一层管套, 再改以较小尺寸之钻头钻进。以出礦坑 141 号井为例,第一期 以 171/2" 钻头钻进到 1,500 公尺后,先下 133/8" 表层管 套后,只能用 121/4" 钻头钻进………等。 2、起钻、下钻 为了更换用钝了的钻头,或是准备采岩心样本、修理器材、 以及打算在井內做其他工作,需将钻跟钻头提升到地面之后,再

将用钝的旧钻头取下,另外接妥新选定的新钻头,并依起钻时的 相反順序,再下到原井底开使钻井。 钻井愈深, 起下钻愈费時, 真正钻井的时间反而相对減少了, 所以如何选用好的钻头, 以增加钻井的进度, 減少起下钻的次數, 縮短施工期限,也是工程人远的职责。 3、泥浆与钻井 旋转钻井法最大的特点,就是利用泥浆作为井內的循环流 体,最早使用在钻井的流体是「水」,远在古埃及時代,埃及人 在采石场以手动方式旋转钻头钻二十尺深度的井孔时, 就會用水 来移除岩屑。我国周朝时 (西元前一千一百多年) ,在四川地区 钻鑿鹽井, 也是以水来移除岩屑。 可說是最早用于钻井的 水, 「泥 浆」。直到目前,水仍旧是泥浆的主要成份。特別是在低比重的 泥浆中,水占全部组成的百分之八十五以上。 隨着油井钻井工业的发展,钻井也愈往深部钻井。泥浆除了 仍旧担任移除岩屑的重要任务外,必須再具备其它多种功能,才 能完成深井及困难井的钻井作业。 泥浆不但可以清除井孔、冷却钻头、循环带出钻碎的岩屑、 提高钻进率,更可在井孔內壁形成泥壁,以暫时保护井孔,使他 不易崩塌。 而若在泥浆中加入重晶石粉, 更可以提高泥浆的比重, 以抵抗地层的压力防止塌陷,阻止地层流体侵入井孔。如遇漏泥

层,也可以在泥浆中添加堵漏材料,以稳定井孔;而泥浆的黏性 更可悬浮钻屑,使井孔不致埋沒,所以泥浆的功能很多。 泥浆对钻井的重要性,有如血液之于人体,会直接影响钻井 工程的成败,因此如何在泥浆各項性质中取得平衡点,并选择适 当的泥浆,正是工程队现场队长及泥浆人员最大的考验。

世界石油知多少?

今年以来国际原油接连攀升,对各国经济产生重大影响。石 油的供求和价格的走势引起各国政府和经济界的强烈关注。 美国 能源信息署(EIA)4 月 8 日发表的月度能源报告调升了第二季 度全球石油日需求量的预测,从原来预计的 7810 万桶上升至 7840 万桶,对第三季度全球石油日需求量预测从原先的 8010 万桶上调为 8040 万桶。美国第二季度的石油日需求量预测从 2008 万桶调高至 2020 万桶,第三季度的石油日需求量预测则 从 2039 万桶调高至 2047 万桶。 全球石油储量:2003 年全球累计总探明石油储量为 1734 亿吨。全世界现有七大产油地区,依次为中东、北美、独联体、

非洲、 亚太、 欧洲和南美。 其中, 中东 995. 亿吨、 88 北美 297. 66 亿吨、非洲 119 亿吨、独联体 106 亿吨、南美 134 亿吨、亚太 52.44 亿吨、欧洲 26.22 亿吨。 全球石油产量:2003 年全球石油总产量达 34.04 亿吨。 其中,中东 10.4 亿吨、北美 5.7 亿吨、独联体 4.9 亿吨、 非洲 3.7 亿吨、亚太 3.6 亿吨、欧洲 2.9 亿吨、南美 2.7 亿吨。 中东地区是全球石油储藏最丰富的地区。截至 2003 年底, 中东地区累计探明石油储量 995.8 亿吨,占全球总探明储量的 57.4%。该地区 7 个主要产油国沙特阿拉伯、伊朗、科威特、 伊拉克、阿曼、卡塔尔和叙利亚的探明储量达 849.3 亿吨。石 油产量共计约达 10.4 亿吨,占世界总产量的 30.4%。

顶部驱动钻井装置

顶部驱动钻井装置是当今钻井装备中技术含量较高并且复 杂的机电液一体化的设备,已成为现代钻机的重要配置,是 21 世纪钻井三大技术装备之一, 全世界仅有少数几个国家拥有此项 技术。中国石油勘探开发研究院机械所继成功开发了 DQ60D、

DQ60P 直流电顶驱、DQ20Y 液压顶驱(共生产 7 台)后,又 与北京石油机械厂合作研制开发了我国首台交流变频 DQ70BS 型顶部驱动钻井装置。 该顶驱采用先进的设计手段和完善的试验 装置,运用多项自主知识产权技术,已通过有关部门和专家的验 收;目前已生产出三台该型号的顶驱装置。其中一台正在新疆霍 001 井使用, 另一台正在大港油田安装调试,即将开钻。 该装置主要技术参数: 名义钻井深度:7000 米(4?钻杆);最大载荷:4500KN 额定循环压力:35MPa(5000);系统重量:12 吨(主体, 不含单导轨和运移托架) 额定功率:400HPⅹ2; 工作扭矩:50KN.m(连续); 环境温度:-35℃-50℃ 最大扭矩: 75KN.m(间断)

结构组成:DQ70BS 顶部驱动钻井装置主要由动力水龙头、 管子处理装置、电气传动与控制系统,液压传动与控制系统、司 钻操作台、 单导轨与滑车, 以及运移架等辅助装置几大部分组成。 DQ70BS 顶驱的主要技术特点是:

1、主传动采用两个功率为 400HP 的 Reliance RPM AC 异 步感应电动机(北石顶驱专用电机),交流变频一对一驱动,可 以实现单、双电机运行。 2、动力水龙头装置采用 SKF 推力轴承,特殊结构设计,抗 钻柱纵向震动; 3、提升系统为双负荷通道,有利于延长主轴承寿命; 4、管子处理装置采用具有自主知识产权的环形加紧背钳,背 钳和内防喷器控制机构不随吊环转动;吊环倾斜机构可以前倾、 后倾或者旋转,有利于抓取钻杆以及钻进时使主轴更靠近台面, 钻柱使用充分。 5、导轨采用双销连接,使用锁紧销确保导轨销不窜动。 6、 采用 Siemens 可编程控制器(PLC)对辅助系统进行控 制, 能够安全互锁、 监控、 报警, 具有较强的自诊断和保护功能, 保证系统工作安全可靠; 7、液压系统全部采用进口液压元件,可靠性高,维修性好。 8、采用海洋钻井交流变频专用电缆和 Packer 液压管线,均 采用快速连接,带有明显的标识,现场作业安全方便,避免错误 连接。

9、整机采用模块化设计和包装,运移和现场安装方便快捷; 10、提供因特网远程技术支持。 这三台 DQ70BS 型顶驱设备,在指标和性能上与国际水平 不相上下,完全满足复杂井钻井的使用要求,解决了进口国外顶 驱设备的现状,其价格也比国外设备低。

石油勘探知识

石油是一种液态的,以碳氢化合物为主要成分的矿产品。原油 是从地下采出的石油,或称天然石油。人造石油是从煤或油页岩 中提炼出的液态碳氢化合物。 组成原油的主要元素是碳、 硫、 氢、 氮、氧。 石油成因的学说 主要有无机成因和有机成因学说。多数学者认为石油主要是 有机成因的。 生油岩 按照有机成因学说,大量的微体生物遗骸与泥砂或碳酸质沉 淀物埋藏在地下,经过长时期的物理化学作用,形成富含有机质 的岩石,其中的生物遗骸转化为石油。这种岩石称为生油岩。 储集层

是指能够储存和渗滤油气的岩层, 它必须具有储存空间(孔隙 性)和储存空间一定的连通性(渗透性)。 储集层中可以阻止油气向 前继续运移,并在其中贮存聚集起来的一种场所,称为圈闭或储 油气圈闭。 油气藏 圈闭内储集了相当多的油气,就称为油气藏。 油气田 在地质意义上, 油气田是一定(连续)的产油面积内各油气藏的 总称。该产油面积是受单一的或多种的地质因素控制的地质单 位。 油气聚集带 油气聚集带是油气聚集条件相似的、位置邻近的一系列油气 藏或油气田的总和。它具有明确的地质边界。区,形成年产原油 430 万吨和天然气 3.8 亿立方米生产能力。 含油气盆地 在地质历史上某一时期的沉降区,接受同一时期的沉积物, 有统一边界,其中可形成并储集油气的地质单元,称做含油气盆 地。 生油门限 生油岩在地质历史中随着埋藏在地下的深度加大,受到的压 力和温度增加,其中的有机质逐步转变成油或气。当生油岩的埋 藏到达大量生成石油的深度(也是与深度相应温度)时,叫进入生

油门限。 油气地质储量及其分级 油气地质储量就是油气在地下油藏或油田中的蕴藏量,油以 重量(吨 )为计量单位,气以体积(立方米)为计量单位。地质储量 按控制程度及精确性由低到高分为预测储量、 控制储量和探明储 量三级。地处豫西南的南阳盆地,矿区横跨南阳、驻马店、平顶 山三地市,分布在新野、唐河等 8 县境内。已累计找到 14 个油 田,探明石油地质储量 1.7 亿吨及含油面积 117.9 平方公里。 1995 年年产原油 192 万吨。 油(气)按储量可分 按最终可采储量值可分成 4 种: 特大油(气)田: 石油最终可采 储量大于 7 亿吨(50 亿桶)的油田。天然气可按 1137 米 3 气=1 吨原油折算。 大型油(气)田: 石油最终可采储量 0.7~7 亿吨(5~ 50 亿桶)的油(气)田。中型油(气)田:石油最终可采储量 710~ 7100 万吨(0.5~5 亿桶)的油(气)田。小型油(气)田:石油最终可 采储量小于 710 万吨(5000 万桶)的油(气)田。 按圈闭类型划分油气藏 有构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏三大类。后两类比 较难于发现,勘探难度大,称为隐蔽圈闭油气藏。 岩石分类 岩石分沉积岩、火成岩及变质岩三大类。多数油、气储存于 沉积岩中,火成岩及变质岩中也可以储存油、气。常见的沉积岩

有砂岩、砾岩、泥岩、页岩、石灰岩及白云岩等。 地层及其单位 岩石(特别是沉积岩)常常是由老到新呈现为层状排列的, 因而 把这些排列在一起的岩石统称为地层。地层的单位有大有小,因 其成因和时代及工作需要可把排列在一起的岩石划分为不同的 地层单位和系统。 地层时代划分 地层形成的年代有老有新,通常把地层的时代由老至新划分 为太古代、元古代、古生代、中生代、新生代等,与“代”相对 应的地层单位则称为“界” ,如太古界、……新生界等。 “代”可 以细分为“纪” ,如中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪,新生 代分为第三纪、 第四纪等, “纪” 与 相对应的地层单位称为 “系” , 如侏罗系、第三系等。 “纪”和“系”还可以再详细划分,如油、 气勘探开发工作中常用到的“×××组”和“×××层” ,就是 更小的地层单位。 三维地震勘探 由于地震勘探的测线只提供了二维的信息,要了解一定面积 内的地下情况需要把各条测线的地震剖面进行对比, 找出相关的 信息推断测线之间的地下情况,才能形成整体概念,这就可能产 生相当大的人为误差。 三维地震是在一定的面积上采用地下地震 信息的方法,它可从三维空间(立体的)了解地下地质构造情况。 这种方法可以提供剖面的、 平面的, 立体的地下地质图构造图象,

大大地提高了地震勘探的精确度, 对地下地质构造复杂多变的地 区特别有效。 高凝油 通常把凝固点在 40℃以上,含蜡量高的原油叫高凝油。辽宁 省的沈阳油田是我国最大的高凝油田,其原油的最高凝固点达 67℃。 稠油 稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地 面密度大于 0.943、地下粘度大于 50 厘泊的原油叫稠油。因为 稠油的密度大,也叫做重油。我国第一个年产上百万吨的稠油油 田是辽宁省高升油田。 天然气 地下采出的可燃气体称做天然气。它是石蜡族低分子饱和烃 气体和少量非烃气体的混合物。天然气按成因一般分为三类:与 石油共生的叫油型气(石油伴生气);与煤共生的叫煤成气(煤型 气);有机质被细菌分解发酵生成的叫沼气。天然气主要成分是 甲烷。 干气和湿气 油田的伴生天然气,经过脱水、净化和轻烃回收工艺,提取 出液化气和轻质油以后,主要成分是甲烷的处理天然气叫干气。 一般来说,天然气中甲烷含量在 90%以上的叫干气。甲烷含量 低于 90%,而乙烷、丙烷等烷烃的含量在 10%以上的叫湿气。

天然气与液化石油气区别 天然气是指蕴藏在地层内的可燃性气体,主要是低分子烷烃 的混合物,可分为干气天然气和湿天然气两种。干气成分主要是 甲烷,湿天然气除含大量甲烷外,还含有较多的乙烷、丙烷和丁 烷等。 液化石油气是指在炼油厂生产, 特别是催化裂化、 热裂化、 焦化时所产生的气体,经压缩、分离而得到的混合烃,主要成分 是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。 沉积相 指在一定的沉积环境下形成的岩石组合。在沉积环境中起决 定作用的是自然地理条件的不同,一般把沉积相分为陆相、海相 和海陆过渡相。 油气盆地数值模拟技术 油气盆地数值模拟技术主要是从盆地石油地质成因机制出 发,将油气的生成、运移、聚集合为一体,充分研究各种地质参 数,建立数字化动态模型,并形成一维~三维的计算机软件,全 方位的描述一个盆地的油气资源形成及地质演化过程。 石油勘探 所谓石油勘探,就是为了寻找和查明油气资源,而利用各种 勘探手段了解地下的地质状况,认识生油、储油、油气运移、聚 集、保存等条件,综合评价含油气远景,确定油气聚集的有利地 区,找到储油气的圈闭,并探明油气田面积,搞清油气层情况和 产出能力的过程。

地震勘探 地震勘探是地球物理勘探中一种最重要的的方法。它的原理 是由人工制造强烈的震动(一般是在地下不深处的爆炸)所引起的 弹性波在岩石中传播时,当遇着岩层的分界面,便产生反射波或 折射波,在它返回地面时用高度灵敏的仪器记录下来,根据波的 传播路线和时间, 确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深 度和形状,认识地下地质构造,以寻找油气圈闭。 多次覆盖 多次覆盖是指采用一定的观测系统获得对地下每个反射点多 次重复观测的采集地震波讯号的方法。 它可以消除一些局部的干 扰,有利于求得较准确的讯号。 地震剖面 地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线,沿各条测线进 行地震施工采集地震信息, 然后经过电子计算机处理就得出一张 张地震剖面图。 经过地质解释的地震剖面图就象从地面向下切了 一刀,在二维空间(长度和深度方向)上显示了地下的地质构造情 况。 地震勘探的数据处理 把记录采集到地震信息的磁带上的大量数据输入到专用的电 子计算机中, 按照不同的要求用一系列功能不同的程序进行处理 运算,把数据进行归类编排,突出有效的,除去无效和错误的, 最后把经过各种处理的数据以波形、 线形的形式绘制在胶片上或

静电纸上,形成一张张地震剖面。这个过程就称做数据处理。 地震勘探中所说的速度 地震勘探所说的速度即是地震波的传播速度。常用的是平均 速度, 它是地震波垂直穿过某一岩层界面以上各地层的总厚度与 各层传播时间总和之比, 可以用来把地震记录的时间转换为深度 (距离)。此外,还有层速度、均方根速度、叠加速度等。 水平叠加剖面 在用多次覆盖方法采集的地震资料处理过程中,把共同反射 点的许多道的记录经动校正以后叠加起来,以提高讯噪比(高讯 号与噪声的比例),压制干扰,用这种方法处理所得到的地震剖