第一篇：快速鉆井技術(shù)介紹

快速鉆井技術(shù)介紹【飛馬鉆井配件公司】

默認分類 2009-11-15 09:32 閱讀10 評論0

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wangjie869@126 的 快速鉆井技術(shù)介紹【飛馬鉆井配件公司】

眾所周知，提高鉆井速度是加快油氣勘探開發(fā)步伐的重要途徑。多年來，特別是重組分立以來，經(jīng)過甲乙雙方的積極投入和廣大鉆井工作者的努力，油田擁有了一系列加快鉆井速度的技術(shù)，鉆井速度也逐年提高，但與國外先進的鉆井速度指標相比，仍存在著很大的差距。

一、大港油田采用的優(yōu)快鉆井技術(shù)

目前，油田用于優(yōu)快鉆井的成熟配套技術(shù)有：

1、高壓噴射鉆井與優(yōu)選鉆井參數(shù)鉆井

●鉆頭：除鉆礫石、安山巖、玄武巖等硬質(zhì)巖性用HJ517或H517牙輪鉆頭外，其余地層如明化鎮(zhèn)、館陶中上部、不含礫的沙河街組、孔店組、中生界首選PDC鉆頭，也可選用HAT127牙輪鉆頭。

●噴嘴：牙輪鉆頭組裝中長噴嘴或不等徑普通雙噴嘴或三噴嘴(大小嘴徑比為1:0.68-0.72或1:0.68-0.72:0.68-0.72)。

●鉆具組合：

常規(guī)鐘擺鉆具(用于防斜和降斜)：鉆頭+短鉆鋌1-2根或鉆鋌1-3根+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿。

常規(guī)滿眼鉆具(用于穩(wěn)斜和防斜)：鉆頭+穩(wěn)定器+短鉆鋌1根+穩(wěn)定器+鉆鋌1根+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿。

常規(guī)增斜鉆具(用于增斜)：鉆頭+穩(wěn)定器+鉆鋌1-3根+穩(wěn)定器+鉆鋌單根+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿或鉆頭+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿或鉆頭+穩(wěn)定器+鉆鋌1-3根+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿。

導(dǎo)向鉆具(可用于定向、造斜、穩(wěn)斜、降斜和糾偏)：鉆頭+導(dǎo)向馬達+無磁鉆鋌1根+MWD+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿。

●鉆壓：對于牙輪鉆頭，除防斜吊打、定向、扭方位外，最大的安全鉆壓為每英吋20KN。對于PDC鉆頭，鉆壓一般在40-80KN?！褶D(zhuǎn)速：對于機械鉆機，在上部地層采用Ⅱ檔或Ⅲ檔的轉(zhuǎn)速，在中深部地層采用Ⅰ檔或Ⅱ檔轉(zhuǎn)速。對于電動鉆機，采用適合牙輪鉆頭的95rpm。使用PDC鉆頭時，可采用動力鉆具+轉(zhuǎn)盤的復(fù)合鉆井方式或轉(zhuǎn)盤不低于Ⅱ檔的轉(zhuǎn)速。

●泵壓：牙輪鉆頭的泵壓達到17Mpa以上，PDC鉆頭的泵壓達到14Mpa以上。穿漏層、定向與扭方位可適當降低泵壓。

●排量：φ311.1mm及以上尺寸井眼的排量≥55L/S。φ244.5mm井眼的排量≥30L/S。φ215.9mm井眼的排量≥28L/S。φ152mm井眼的排量≥10L/S。

2、高效能PDC鉆頭和引進牙輪鉆頭鉆井

在中深部地層中，選用進口的PDC鉆頭和牙輪鉆頭，可縮短起下鉆時間，提高鉆頭的行程鉆速。如：板深4井的Φ444.5mm井眼使用兩只進口牙輪鉆頭打完2500m的井深，平均機械鉆速達到了 m/h，比板深7井的同類型井眼少用牙輪鉆頭__ 只，機械鉆速提高了 %。

3、PDC鉆頭+動力鉆具鉆井

直井采用PDC鉆頭＋1°螺桿鉆具+螺旋鉆鋌1根+穩(wěn)定器+螺旋鉆鋌18-21根+鉆桿的鉆具組合；定向井采用PDC鉆頭+導(dǎo)向鉆具+無磁鉆鋌1根+MWD+穩(wěn)定器+鉆鋌18-21根+加重鉆桿+鉆桿的鉆具組合，均可加快鉆井速度。特別是在油氣層中鉆井速度的提高，有利于縮短鉆井液對油氣層的浸泡時間，減少對油氣層的污染。今年50528鉆井隊在官39-67井中應(yīng)用該項技術(shù)，僅用15天21小時就打完井深2778米的直井。

4、防卡鉆具組合

在定向井的鉆具組合中，采用螺旋鉆鋌、加重鉆桿和隨鉆震擊器。隨著井底位移和井下阻力的增加，為減輕鉆具上提的總噸位，可用加重鉆桿取代螺旋鉆鋌。水平井采用倒裝鉆具，即加重鉆桿靠近鉆頭，螺旋鉆鋌接在加重鉆桿的上面。

5、優(yōu)質(zhì)鉆井液與完井液

一般情況下，在上部地層選用經(jīng)濟適用的聚合物鉆井液體系，中深部地層采用有機硅鉆井液體系。對于低壓油氣層來講，在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，技術(shù)套管封固了復(fù)雜地層的情況下，可采用低密度低固相的鉆井液體系來保護油氣層，如：聚合醇鉆井液、甲酸鹽鉆井液等。對于易塌地層，宜采用硅鹽鉆井液。在油氣層保護方面，進入油氣層前加入屏蔽暫堵劑，揭開油氣層后適當補充屏蔽暫堵劑。

6、井眼潤滑、穩(wěn)定與凈化

●井眼潤滑：如果錄井允許，采用最經(jīng)濟適用的原油做鉆井液的潤滑劑，控制原油含量在6-8%，并加入磺化瀝青改善泥餅的質(zhì)量。如果錄井對螢光有要求，可在鉆井液中加入水基潤滑劑、膨化石墨、極壓潤滑劑、低螢光磺化瀝青等低螢光潤滑劑。完井時，為確保電測和下套管的順利進行，還可在封閉液中加入塑料微珠。目的是在直井中控制鉆井液的摩阻≤0.10，在定向井中控制鉆井液的摩阻≤0.08。

●井眼穩(wěn)定：主要依靠力學(xué)和化學(xué)作用維護井壁的穩(wěn)定，即鉆井液的靜態(tài)壓力能平衡地層的坍塌壓力或當量密度≥地層坍塌壓力梯度，鉆井液的高溫高壓失水≤10ml，鉆井液中含有一定比例的防塌劑。工程上采取相應(yīng)的措施，如：起下鉆中途開泵要避開易垮塌地層；起鉆及時灌滿鉆井液；鉆進中出現(xiàn)掉塊時，及時提高鉆井液的密度和粘切等。

●井眼凈化：鉆進時保證排量，使用四級固控設(shè)備控制鉆井液的含砂量，及時短起下鉆清除井壁的巖屑床?？焖巽@進時，接單根前后做到晚停泵早開泵，并控制環(huán)空巖屑濃度≤6%，必要時，中途循環(huán)除砂。起鉆前和下鉆到底充分循環(huán)除砂。

7、近平衡壓力鉆井

在保證井下安全(不塌、不噴)的前提下，盡量將鉆井液的密度降低，一方面可避免壓差卡鉆，另一方面可加快鉆井速度，縮短鉆井液對油氣層的浸泡時間。

8、欠平衡鉆井

可在地層穩(wěn)定的井眼中實施，該項技術(shù)有利于保護油氣層、提高鉆井速度、穿易漏失的地層。如：油田在板深7等 口井中，應(yīng)用液相欠平衡鉆井技術(shù)保護千米橋潛山油氣層并提高鉆井速度。

9、PDC可鉆式浮鞋浮箍

技術(shù)套管的浮鞋浮箍采用可鉆式，有利于再次開鉆時，直接下入PDC鉆頭鉆進，減少一次起下鉆作業(yè)。如：泛華反承包市場，下表套用可鉆式浮鞋浮箍，二開直接下PDC鉆頭鉆進。

10、組合與隨鉆測井

常規(guī)井的中完和完井采用大滿貫測井技術(shù)，可節(jié)省電測時間，縮短鉆井液對油氣層的浸泡時間。目前，測井公司正在推廣此項技術(shù)。

大位移井和水平井在進入油氣層前，下入LWD，可實現(xiàn)隨鉆測井，節(jié)省鉆桿輸送法測井的時間，縮短完井時間。如：去年實施的五口水平井全部使用LWD鉆穿油氣層。

11、低密度早強水泥漿固井

對于安全窗口窄的易漏失井和低壓井，使用低密度早強(24小時強度≥14MPa)水泥漿體系固井，可防止固井過程中的井漏，減輕固井對油氣層的污染。目前，油田水泥漿的最低密度可達1.40g/cm3。

二、國外先進的鉆井技術(shù)

國外在加快鉆井速度方面的技術(shù)有高壓噴射鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井、閉環(huán)鉆井、大位移水平井鉆井、氣液相欠平衡鉆井、垂直鉆井、套管鉆井、連續(xù)油管鉆井、無侯凝固井、快速拆裝井口裝置、快速下套管工具等。下面以趙東平臺為例，介紹一些國外的先進技術(shù)。

（一）基本情況

趙東海上油田是CNPC與美國APACHE石油公司合作開發(fā)的第一個海上油田。平臺位于河北省黃驊市南排河鎮(zhèn)趙家堡村東南渤海灣海域，距陸地大約8公里，平均水深7米。平臺總重6800多噸，上下總共4層，是國內(nèi)最大的海上固定式綜合生產(chǎn)平臺，設(shè)計鉆井能力為60口。趙東平臺是由美國APACHE公司作為作業(yè)者，大港油田灘海工程公司以日費的方式提供鉆井服務(wù)，同時由Schumberger和BAKER INTEQ公司提供定向井技術(shù)服務(wù)，Schumberger公司提供固井、測井服務(wù)，Weatherford公司提供鉆井工具、套管鉆井和下套（油）管服務(wù)，南海MI提供泥漿技術(shù)服務(wù)，BAKER公司提供完井技術(shù)服務(wù)。

該平臺于2003年2月25日開始施工，至2003年12月28日僅用283.5d就完成了第一期26口井（包括4口水資源井、13口生產(chǎn)井、9口注水井）的施工，鉆井總進尺達56655.8 m，平均機械鉆速為48.47m/h。完成井（含4口水平井）基本采用兩開制，鉆井施工前將26"導(dǎo)管砸至75m左右，入泥深度35m左右；一開有24口井采用了13 3/8＂68ppf-K55套管鉆井技術(shù)，另兩口井采用常規(guī)171/2＂鉆頭開眼，下入13 3/8＂68ppf-K55-BTC扣型套管的方法；二開基本采用121/4＂鉆頭開眼，下入9 5/8＂47ppf-N80-BTC扣型套管作為完井套管；同時有4口井還進行了81/2＂井眼的施工（其中2口井采用裸眼完井技術(shù)，2口井下入了7＂尾管）。

（二）采用的先進技術(shù)與工具

在國外石油鉆井行業(yè)中，由于人員工資高、技術(shù)服務(wù)費昂貴，造成鉆井作業(yè)的的施工成本非常高，例如趙東平臺施工階段日成本基本保持在20萬美元左右，浪費1小時就是近萬美元的損失，所以促使作業(yè)者廣泛應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，大膽改進施工作業(yè)程序，來縮短鉆井作業(yè)的周期，達到節(jié)約施工成本的目的。

1、套管鉆井技術(shù)

趙東平臺在國內(nèi)首次大規(guī)模使用套管鉆井技術(shù)，用13.6d成功地完成24口井的表層套管鉆井作業(yè)，累計進尺6152.3m，平均機械鉆速62.64m/h，單井最高機械鉆速234.75m/h（詳見表1），刷新了世界記錄。同常規(guī)作業(yè)相比，總體效率提高一倍以上，比計劃提前23.7d，節(jié)約鉆井費用200余萬美元。鉆進組合：16＂鉆鞋+13 3/8＂68ppf-K55-BTC扣型套管+套管撈矛。

第二篇：鉆井技術(shù)

鉆頭

鉆頭主要分為：刮刀鉆頭；牙輪鉆頭；金剛石鉆頭；硬質(zhì)合金鉆頭；特種鉆頭等。衡量鉆頭的主要指標是：鉆頭進尺和機械鉆速。

鉆機八大件

鉆機八大件是指：井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵。

鉆柱組成及其作用

鉆柱通常的組成部分有：鉆頭、鉆鋌、鉆桿、穩(wěn)定器、專用接頭及方鉆桿。鉆柱的基本作用是：(1)起下鉆頭；(2)施加鉆壓；(3)傳遞動力；(4)輸送鉆井液；(5)進行特殊作業(yè)：擠水泥、處理井下事故等。

鉆井液的性能及作用

鉆井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)靜切力；(5)失水量；(6)泥餅厚度；(7)含砂量；(8)酸堿度；(9)固相、油水含量。鉆井液是鉆井的血液，其主作用是：1)攜帶、懸浮巖屑；2)冷卻、潤滑鉆頭和鉆具；3)清洗、沖刷井底，利于鉆井；4)利用鉆井液液柱壓力，防止井噴；5)保護井壁，防止井壁垮塌；6)為井下動力鉆具傳遞動力。

常用的鉆井液凈化設(shè)備

常用的鉆井液凈化設(shè)備：(1)振動篩，作用是清除大于篩孔尺寸的砂粒；(2)旋流分離器，作用是清除小于振動篩篩孔尺寸的顆粒；(3)螺桿式離心分離機，作用是回收重晶石，分離粘土顆粒；(4)篩筒式離心分離機，作用是回收重晶石。

鉆井中鉆井液的循環(huán)程序

鉆井 液罐 經(jīng)泵→地面 管匯→立管→水龍帶、水龍頭→鉆柱內(nèi)→鉆頭→鉆柱外環(huán)形空間→井口、泥漿(鉆井液)槽→鉆井液凈化設(shè)備→鉆井液罐。

鉆開油氣層過程中，鉆井液對油氣層的損害

主要有以下幾種損害：(1)固相顆粒及泥餅堵塞油氣通道；(2)濾失液使地層中粘土膨脹而堵塞地層孔隙；(3)鉆井液濾液中離子與地層離子作用產(chǎn)生沉淀堵塞通道；(4)產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，增加油氣流動阻力。

預(yù)測和監(jiān)測地層壓力的方法

(1)鉆井前，采用地震法；(2)鉆井中，采用機械鉆速法，d、dc指數(shù)法，頁巖密度法；(3)完井后，采用密度測井，聲波時差測井，試油測試等方法。

鉆井液靜液壓力和鉆井中變化

靜液壓力，是由鉆井液本身重量引起的壓力。鉆井中變化，巖屑的進入會增加液柱壓力，油、氣水侵會降低靜液壓力，井內(nèi)鉆井液液面下降會降低靜液壓力。防止鉆井液靜液壓力變化的方法有：有效地凈化鉆井液；起鉆及時灌滿鉆井液。

噴射鉆井

噴射鉆井是利用鉆井液通過噴射式鉆頭噴嘴時，所產(chǎn)生的高速射流的水力作用，提高機械鉆速的一種鉆井方法。

影響機械鉆速的因素(1)鉆壓、轉(zhuǎn)速和鉆井液排量；(2)鉆井液性質(zhì)；(3)鉆頭水力功率的大小；(4)巖石可鉆性與鉆頭類型。

鉆井取心工具組成

(1)取心鉆頭：用于鉆取巖心；(2)外巖心筒：承受鉆壓、傳遞扭矩；(3)內(nèi)巖心筒：儲存、保護巖心；(4)巖心爪：割斷、承托、取出巖心；(5)還有懸掛軸承、分水流頭、回壓凡爾、扶正器等。

取巖心

取巖心是在鉆井過程中使用特殊的取心工具把地下巖石成塊地取到地面上來，這種成塊的巖石叫做巖心，通過它可以測定巖石的各種性質(zhì)，直觀地研究地下構(gòu)造和巖石沉積環(huán)境，了解其中的流體性質(zhì)等。

平衡壓力鉆井

在鉆井過程中，始終保護井眼壓力等于地層壓力的一種鉆井方法叫平衡壓力鉆井。

井噴

是地層中流體噴出地面或流入井內(nèi)其他地層的現(xiàn)象。引起井噴的原因有：(1)地層壓力掌握不準；(2)泥漿密度偏低；(3)井內(nèi)泥漿液柱高度降低；(4)起鉆抽吸；(5)其他措施不當?shù)取?/p>

軟關(guān)井

就是在發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井時，先打開節(jié)流閥，后關(guān)防噴器，再試關(guān)緊節(jié)流閥的一種關(guān)井方法。因為這樣可以保證關(guān)井井口套壓值不超過允許的井口套壓值，保證井控安全，一旦井內(nèi)壓力過大，可節(jié)流放噴。

鉆井過程中溢流

(1)鉆井液儲存罐液面升高；(2)鉆井液出口流速加快；(3)鉆速加快或放空；(4)鉆井液循環(huán)壓力下降；(5)井下油、氣、水顯示；(6)鉆井液在出口性能發(fā)生變化。

溢流關(guān)井程序

(1)停泵；(2)上提方鉆桿；(3)適當打開節(jié)流閥；(4)關(guān)防噴器；(5)試關(guān)緊節(jié)流閥；(6)發(fā)出信號，迅速報告隊長、技術(shù)員；(7)準確記錄立柱和套管壓力及泥漿增量。

鉆井中井下復(fù)雜情況

鉆進中由鉆井液的類型與性能選擇不當、井身質(zhì)量較差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及鉆進時嚴重蹩跳、井漏、井噴等，不能維持正常鉆井和其他作業(yè)的正常進行的現(xiàn)象。

鉆井事故

是指由于檢查不周、違章操作、處理井下復(fù)雜情況的措施不當或疏忽大意，而造成的鉆具折斷、頓鉆、卡鉆及井噴失火等惡果。

井漏

井漏主要由下列現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，(1)泵入井內(nèi)鉆井液量＞返出量，嚴重時有進無出；(2)鉆井液罐液面下降，鉆井液量減少；(3)泵壓明顯下降。漏失越嚴重，泵壓下降越明顯。

卡鉆及造成原因

卡鉆就是在鉆井過程中因地質(zhì)因素、鉆井液性能不好、技術(shù)措施不當?shù)仍颍广@具在井內(nèi)長時間不能自由活動，這種現(xiàn)象叫卡鉆。主要有黏附卡鉆、沉砂卡鉆、砂橋卡鉆、井塌卡鉆、縮徑卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆及鉆具脫落下頓卡鉆等。

處理卡鉆事故的方法

(1)泡油解卡；(2)使用震擊器震擊解卡；(3)倒扣套銑；(4)爆炸松扣；(5)爆炸鉆具側(cè)鉆新眼等。

固井

固井就是向井內(nèi)下入一定尺寸的套管串，并在其周圍注入水泥漿，把套管固定的井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等復(fù)雜地層；封隔油、氣、水層，防止互相竄漏；安裝井口，控制油氣流，以利鉆進或生產(chǎn)油氣。

井身結(jié)構(gòu)

包括：(1)一口井的套管層次；(2)各層套管的直徑和下入深度；(3)各層套管相應(yīng)的鉆頭直徑和鉆進深度；(4)各層套管外的水泥上返高度等等。

套管柱下部結(jié)構(gòu)

(1)引鞋：引導(dǎo)套管入井，避免套管插入或刮擠井壁；(2)套管鞋：引導(dǎo)在其內(nèi)部起鉆的鉆具進入套管；(3)旋流短節(jié)：使水泥漿旋流上返，利于替泥漿，提高注水泥質(zhì)量；(4)套管回壓凡爾：防止水泥漿回流，下套管時間阻止泥漿進入套管；(5)承托環(huán)：承托膠塞、控制水泥塞高度；(6)套管扶正器：使套管在鉆井中居中，提高固井質(zhì)量。

注水泥施工工序

下套管至預(yù)定深度→裝水泥頭、循環(huán)泥漿、接地面管線→打隔離液→注水泥→頂膠塞→替泥漿→碰壓→注水泥結(jié)束、候凝。

完井井口裝置

(1)套管頭--密封兩層套管環(huán)空，懸掛第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管頭--承座錐管掛，連接油層套管和采油樹、放噴閘門、管線；(3)采油樹--控制油氣流動，安全而有計劃地進行生產(chǎn)，進行完井測試、注液、壓井、油井清蠟等作業(yè)。

尾管固井法

尾管固井是在上部已下有套管的井內(nèi)，只對下部新鉆出的裸眼井段下套管注水泥進行封固的固井方法。尾管有三種固定方法：尾管座于井底法；水泥環(huán)懸掛法；尾管懸掛器懸掛法。

試油

在鉆井發(fā)現(xiàn)油、氣層后，還需要使油、氣層中的油、氣流從井底流到地面，并經(jīng)過測試而取得油、氣層產(chǎn)量、壓力等動態(tài)資料，以及油、氣、水性質(zhì)等工作，稱做試油(氣)。

射孔

鉆井完成時，需下套管注水泥將井壁固定住，然后下入射孔器，將套管、水泥環(huán)直至油(氣)層射開，為油、氣流入井筒內(nèi)打開通道，稱做射孔。目前國內(nèi)外廣泛使用的射孔器有槍彈式射孔器和聚能噴流式射孔器兩大類。

井底污染

井底污染又稱井底損害，是指油井在鉆井或修井過程中，由于鉆井液漏失或水基鉆井液的濾液漏入地層中，使井筒附近地層滲透率降低的現(xiàn)象。誘噴

射孔之前，為了防止井噴事故，油、氣井內(nèi)一般灌滿壓井液。射孔后，為了將地層中液體導(dǎo)出地面，就必需降低壓井液的液柱，減少對地層中流體的壓力。這一過程是試油工作中的一道工序，稱為誘噴。誘噴方法有替噴法、抽吸法、提撈法、氣舉法等。

鉆桿地層測試

鉆桿地層測試是使用鉆桿或油管把帶封隔器的地層測試器下入井中進行試油的一種先進技術(shù)。它既可以在已下入套管的井中進行測試，也可在未下入套管的裸眼井中進行測試；既可在鉆井完成后進行測試，又可在鉆井中途進行測試。

電纜地層測試

在鉆井過程中發(fā)現(xiàn)油氣顯示后，用電纜下入地層測試器可以取得地層中流體的樣品和測量地層壓力，稱做電纜地層測試。這種測試方法比較簡單，可以多次地、重復(fù)地進行。

油管傳輸射孔

油管傳輸射孔是由油管將射孔器帶入井下，射孔后可以直接使地層的流體經(jīng)油管導(dǎo)致地面，不必在射孔時向井內(nèi)灌入大量壓井液，避免井底污染的一種先進技術(shù)。

巖石孔隙度

巖石的孔隙度是指巖石中未被固體物質(zhì)充填的空間體積Vp與巖石總體積Vb的比值。用希臘字母Φ表示，其表達式為：Φ=V孔隙 / V巖石×100%=Vp / Vb×100%。

地層原油體積系數(shù)

地層原油體積系數(shù)βo，又稱原油地下體積系數(shù)，或簡稱原油體積系數(shù)。它是原油在地下的體積(即地層油體積)與其在地面脫氣后的體積之比。原油的地下體積系數(shù)βo總是大于1。

流體飽和度學(xué)習(xí)

某種流體的飽和度是指：儲層巖石孔隙中某種流體所占的體積百分數(shù)。它表示了孔隙空間為某種流體所占據(jù)的程度。巖石中由幾相流體充滿其孔隙，則這幾相流體飽和度之和就為1(100%)。

1、井： 以勘探開發(fā)石油和天然氣為目的的，在地層中鉆出的具有一定深度的圓柱形孔眼。

2、井口：井的開口端。

3、井底：井的底端。

4、裸眼：未下套管部分的井段。

5、井深：從轉(zhuǎn)盤補心面至井底的深度。

6、井壁：井眼的圓柱形表面。

7、環(huán)空：井中下有管柱時，井壁與管柱或管柱與管柱之間的圓環(huán)形截面的柱狀空間。

8、井眼軸線： 井眼的中心線。

9、井身結(jié)構(gòu)： 指的是鉆頭鉆深、相應(yīng)井段的鉆頭直徑、下入的套管層數(shù)、直徑及深度、各層套管外的水泥返高以及人工井底等。

10、人工井底：設(shè)計的最下部油層下的阻流環(huán)或水泥塞面。(注：該定義不全面，人工井底是可變的)

11、井的類別：按一定依據(jù)劃分的井的總類。按鉆井的目的可分為探井和開發(fā)井等；按完鉆后的井深可分為淺井(<1200m)、中深井(1200～3000m)、深井(3000～5000m)和超深井(>5000m)；按井眼軸線形狀可分為直井和定向井。

12、探井：指以了解地層的時代、巖性、厚度、生儲蓋的組合和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)剖面局部構(gòu)造為目的，或在確定的有利圈閉上和已發(fā)現(xiàn)油氣的圈閉上，以發(fā)現(xiàn)油氣藏、進一步探明含油氣邊界和儲量以及了解油氣層結(jié)構(gòu)為目的所鉆的各種井，包括地層探井、預(yù)探井、詳探井和地質(zhì)淺井。

13、開發(fā)井：指為開發(fā)油氣田所鉆的各種采油采氣井、注水注氣井，或在已開發(fā)油氣田內(nèi)，為保持一定的產(chǎn)量并研究開發(fā)過程中地下情況的變化所鉆的調(diào)整井、補充井、擴邊井、檢查資料井等。

14、直井：井眼軸線大體沿鉛垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角變化率均在限定范圍內(nèi)的井。

15、定向井：沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌道，按既定的方向偏離井口垂線一定距離，鉆達目標的井。

16、叢式井：在一個井場上或一個鉆井平臺上，有計劃地鉆出兩口或兩口以上的定向井(可含一口直井)。

17、救援井：為搶救某一口井噴、著火的井而設(shè)計、施工的定向井。

18、多底井：一個井口下面有兩個或兩個以上井底的定向井。

19、大斜度井：最大井斜角在60°～86°的定向井。

20、水平井：井斜角大于或等于86°，并保持這種角度鉆完一定長度的水平段的定向井。

21、鉆井工序：指鉆井工藝過程的各個組成部分。一般包括鉆前準備、鉆進、取心、中途測試、測井、固井和完井等。

22、套補距：套管頭上端面與轉(zhuǎn)盤補心面之間的距離。

23、油補距：油管頭上端面與轉(zhuǎn)盤補心面之間的距離。

24、井場：鉆井施工必需的作業(yè)場地。

25、圓井：為便于安裝井控裝置開挖的圓或方形井。

26、小鼠洞：位于井口的正前方，用于預(yù)先放置鉆桿單根的洞，以加快接單根操作。

27、(大)鼠洞：當不使用方鉆桿而從大鉤上卸下時，用于放置方鉆桿和水龍頭的洞，位于鉆臺左前方井架大腿與井口的連線上。

28、鉆臺：裝于井架底座上，作為鉆工作業(yè)的場所。

29、鉆具：井下鉆井工具的簡稱。一般來說，它是指方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、接頭、穩(wěn)定器、井眼擴大器、減振器、鉆頭以及其它井下工具等。30、方鉆桿：用高級合金鋼制成的，截面外形呈四方形或六方形而內(nèi)為圓孔的厚壁管子。兩端有連接螺紋。主要用于傳遞扭矩和承受鉆柱的重量。

31、鉆桿：用高級合金鋼制成的無縫鋼管。兩端有接頭。用于加深井眼，傳遞扭矩，并形成鉆井液循環(huán)的通道?？煞譃閮?nèi)平鉆桿、管眼鉆桿和正規(guī)鉆桿。

32、鉆鋌：用高級合金鋼制成的厚壁無縫鋼管。兩端有連接螺紋，其壁厚一般為鉆桿的4～6倍。主要用作給鉆頭施加鉆壓，傳遞扭矩，并形成鉆井液循環(huán)的通道。

33、接頭：用以連接、保護鉆具的短節(jié)。

34、鉆具組合(鉆具配合)：指組成一口井鉆柱的各鉆井工具的選擇和連接。

35、下部鉆具組合：指最下部一段鉆柱的組成。

36、鉆柱：是指自水龍頭以下鉆頭以上鉆具管串的總稱。由方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、接頭、穩(wěn)定器等鉆具所組成。

37、(剛性)滿眼鉆具：由外徑接近于鉆頭直徑的多個穩(wěn)定器和大尺寸鉆鋌組成的下部鉆具組合。用于防斜穩(wěn)斜。

38、塔式鉆具：由直徑不同的幾種鉆鋌組成的上小下大的下部鉆具組合。用于防止井斜。

39、鐘擺鉆具：在已斜井眼中，鉆頭以上，切點以下的一段鉆鋌猶如一個“鐘擺”，鉆頭在這段鉆鋌的重力的橫向分力——即鐘擺力作用下，靠向并切削下側(cè)井壁，從而起到減小井斜角的作用。運用這個原理組合的下部鉆具組合稱鐘擺鉆具。40、井下三器：指穩(wěn)定器、減振器和震擊器。

41、穩(wěn)定器：一種中間局部外徑加大、具有控制穩(wěn)定鉆具軸線作用的下部鉆具組合的工具。結(jié)構(gòu)上分為直、螺旋和輥子三種形式。

42、減振器：一種安裝在鉆柱上的，能吸收來自井底產(chǎn)生的垂直和旋轉(zhuǎn)振動的工具。

43、震擊器：能產(chǎn)生向上或向下沖擊震動的工具。

44、井口工具：鉆臺上用于井口操作的工具。包括大鉗(吊鉗)、吊卡、卡瓦、安全卡瓦、提升短節(jié)、鉆頭裝卸器、旋接器等。

45、指重表：反映大鉤上載荷變化情況的儀表，它可顯示懸重、鉆重和鉆壓。

46、鉆進：使用一定的破巖工具，不斷地破碎井底巖石，加深井眼的過程。

47、鉆進參數(shù)：是指鉆進過程中可控制的參數(shù)，主要包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液性能、流量、泵壓及其他水力參數(shù)。

48、鉆壓：鉆進時施加于鉆頭上的沿井眼前進方向上的力。

49、懸重和鉆重：在充滿鉆井液的井內(nèi)，鉆柱在懸吊狀態(tài)下指重表所指軸向載荷稱為懸重(即鉆柱重力減去浮力)；鉆柱在鉆進狀態(tài)下指重表所指的軸向載荷稱為鉆重。懸重與鉆重的差值即鉆壓。50、轉(zhuǎn)速：指鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度，通常以轉(zhuǎn)每分鐘為單位。

51、流量(排量)：單位時間內(nèi)通過泵的排出口的液體量。通常以升每秒為單位。

52、開鉆：指下入導(dǎo)管或各層套管后第一只鉆頭開始鉆進的統(tǒng)稱，并依次稱為第一次開鉆，第二次開鉆……。

53、完鉆：指全井鉆進階段的結(jié)束。

54、送鉆：鉆進時，隨著井眼不斷加深，鉆柱不斷下放，始終保持給鉆頭施加一定的鉆壓的過程。

55、方入和方余：在鉆進過程中，方鉆桿在轉(zhuǎn)盤補心面以下的長度稱為方入；在補心面以上的方鉆桿有效長度稱為方余。

56、進尺：鉆頭鉆進的累計長度。

57、機械鉆速：鉆頭在單位時間內(nèi)鉆進的長度。通常以米每小時為單位。

58、鉆時：鉆進單位進尺所用的時間。通常以分鐘每米為單位。

59、劃眼：在已鉆井眼內(nèi)為了修整井壁，清除附在井壁上的雜物，使井眼暢通無阻，邊循環(huán)邊旋轉(zhuǎn)下放或上提鉆柱的過程。分正劃眼和倒劃眼。60、擴眼：用擴眼鉆頭擴大井眼直徑的過程。

61、蹩鉆：在鉆進中鉆頭所受力矩不均，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動異常的現(xiàn)象。62、跳鉆：鉆進中鉆頭在井底工作不平穩(wěn)使鉆柱產(chǎn)生明顯縱向振動的現(xiàn)象。

63、停鉆：停止鉆進。

64、頓鉆：鉆柱失控頓到井底或其它受阻位置的現(xiàn)象。

65、溜鉆：鉆進中送鉆不均或失控而使鉆柱下滑，出現(xiàn)瞬時過大鉆壓的現(xiàn)象。

66、打倒車：蹩鉆嚴重時轉(zhuǎn)盤發(fā)生倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

67、通井：向井內(nèi)下入帶有通井接頭或鉆頭的鉆柱，使井眼保持暢通的作業(yè)。68、放空：鉆進中鉆柱能無阻地送入一定長度的現(xiàn)象。69、吊打：在鉆頭上施加很小的鉆壓鉆進的過程。

70、糾斜：當井斜超過規(guī)定的限度時，采取措施使井斜角糾正到規(guī)定限度內(nèi)的過程。

71、鉆水泥塞：將注水泥或打水泥塞后留在套管或井眼內(nèi)的凝固水泥鉆掉的過程。

72、縮徑：井眼因井壁巖石膨脹等而使井徑變小的現(xiàn)象。73、井徑擴大：井眼因井壁巖石坍塌等而使井徑變大的現(xiàn)象。74、單根：指一根鉆桿。

75、雙根：指連成一體的兩根鉆桿。

76、立根(立柱)：起鉆時卸成一定長度，能立在鉆臺的鉆桿盒上的一柱鉆柱。一般為三根鉆桿。

77、吊單根：將鉆桿單根吊起放入小鼠洞內(nèi)的操作。

78、接單根：當鉆完方鉆桿的有效長度時，將一根鉆桿接到井內(nèi)鉆柱上使之加長的操作。

79、起下鉆：將井下的鉆柱從井眼內(nèi)起出來，稱為起鉆。將鉆具下到井眼內(nèi)稱為下鉆。整個過程稱為起下鉆。

80、短起下鉆：在鉆進過程中，起出若干立柱鉆桿，再將它們下入井內(nèi)的作業(yè)。

81、活動鉆具：在鉆井作業(yè)中，有時上提、下放或旋轉(zhuǎn)鉆柱的過程。82、甩鉆具：將鉆柱卸開成單根拉下鉆臺。83、換鉆頭：通過起下鉆更換鉆頭的作業(yè)。84、灌鉆井液：在起鉆、下套管或井漏時向井內(nèi)或套管內(nèi)泵入鉆井液，以保持井內(nèi)充滿。

85、鉆頭行程：一只鉆頭從下入井內(nèi)到起出為一行程。86、循環(huán)鉆井液：開泵將鉆井液通過循環(huán)系統(tǒng)進行循環(huán)。87、循環(huán)周：鉆井液從井口泵入至井口返出所需的時間。88、靶心：由地質(zhì)設(shè)計確定的定向井地下坐標點。

89、靶區(qū)：允許實鉆井眼軸線進入目的層時偏離設(shè)計靶心的規(guī)定范圍。90、靶區(qū)半徑：靶區(qū)圓的半徑。91、造斜點：定向造斜起始的井深處。

92、造斜：利用造斜工具鉆出一定方位的斜井段的工藝過程。93、增斜：使井斜角不斷增加的工藝過程。94、降斜：使井斜角不斷減小的工藝過程。95、穩(wěn)斜：使井斜角保持不變的工藝過程。

96、造斜工具：用于改變和控制井斜和方位的井下工具。

97、彎接頭：一種與井底動力鉆具配合，用于定向造斜的井下工具。外形為一個軸線彎曲的厚壁接頭，其公螺紋軸線與母螺紋軸線有一夾角，該角一般為1°～3°。

98、井底動力鉆具(井底馬達)：裝在井下鉆具底部驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動的動力機。

99、渦輪鉆具：把鉆井液的水力能經(jīng)過葉輪轉(zhuǎn)換成機械能的動力鉆具。100、螺桿鉆具：把鉆井液的水力能經(jīng)過螺桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換成機械能的動力鉆具 101、定向接頭：一種用于標記造斜工具面的接頭。

102、無磁鉆鋌：由導(dǎo)磁率近似于1的合金材料制成的鉆鋌。103、定向要素：定向井基本要素，包括井斜角、方位角和井深。104、井斜角：井眼軸線上某一點的切線(鉆進方向)與該點鉛垂線之間的夾角。

105、最大井斜角：在設(shè)計或?qū)嶃@的井眼軸線上，全井井斜角的最大值。106、方位角：井眼軸線上某一點的切線(鉆進方向)在水平面上的投影線，與真北方向線之間的夾角(沿順時針方向)。

107、測深(斜深)：自鉆機轉(zhuǎn)盤面(參照點)至井內(nèi)某測點間的井眼軸線的實測長度。

108、垂深：井眼軸線上某測點至井口轉(zhuǎn)盤面所在水平面的垂直距離。109、水平位移(閉合距)：井眼軌跡上某測點至井口垂線的距離。

110、閉合方位角：真北方位線與水平位移方向之間的夾角。111、取心：利用機械設(shè)備和取心工具鉆取地層中巖石的作業(yè)。112、巖心：取心作業(yè)時，從井下取出的巖石。113、巖心收獲率：巖心長與取心進尺之比的百分數(shù)。114、巖心長：取出地面巖心的實際長度。115、取心進尺：鉆取巖心時，鉆進的實際長度。

116、鉆井液(鉆井流體、泥漿)：用于鉆井作業(yè)的循環(huán)流體。

117、濾餅(泥餅)：鉆井液在過濾過程中沉積在過濾介質(zhì)上的固相沉積物。118、鉆井液濾液：鉆井液通過過濾介質(zhì)流出的液體。

119、鉆井液柱壓力：由鉆井液柱的重力引起的壓力，其大小與鉆井液密度和液柱垂直高度有關(guān)。

120、地層破裂壓力：指某一深度的地層受液壓而發(fā)生破裂時的壓力值。121、壓力當量密度：給定深度處的壓力除以深度與重力加速度的乘積。122、溢流：井口返出的鉆井液量比泵入量大，或停泵后井口鉆井液自動外溢的現(xiàn)象。

123、井涌：溢流的進一步發(fā)展，鉆井液涌出井口的現(xiàn)象。

124、井噴：地層流體(油、氣或水)無控制地流入井內(nèi)并噴出地面的現(xiàn)象。

125、壓井：向失去壓力平衡的井內(nèi)泵入高密度鉆井液，以重建和恢復(fù)壓力平衡的作業(yè)。

126、卡鉆：鉆柱在井內(nèi)不能上提、下放或轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。(卡鉆包括泥包卡鉆、砂橋卡鉆、沉砂卡鉆、鍵槽卡鉆、垮塌卡鉆、壓差卡鉆、小井眼卡鉆、縮徑卡鉆、頓鉆卡鉆、落物卡鉆、水泥卡鉆等)127、卡點：被卡鉆柱最上點。128、落魚：因事故留在井內(nèi)的鉆具。129、魚頂：落魚的頂端。130、魚尾：落魚的底端。

131、魚頂井深：魚頂距轉(zhuǎn)盤面的距離。132、魚尾井深：魚尾距轉(zhuǎn)盤面的距離。133、魚長：落魚的長度。

134、油井水泥：適用于油氣井或水井固井的水泥或水泥與其它材料的任何混合物。135、初凝：當水泥凝結(jié)時間測定儀(維卡儀)的試針沉入水泥漿中距底板0.5～1.0mm時，則認為水泥漿達到初凝。

136、初凝時間：水泥從加水開始，直至水泥初凝的時間。

137、終凝：當水泥凝結(jié)時間測定儀(維卡儀)的試針沉入水泥漿中不超過1mm時，則認為水泥漿達到終凝。138、終凝時間：水泥漿從初凝至終凝的時間。139、凝結(jié)時間：初凝和終凝的總時間。

140、固井：對所鉆成的裸眼井，通過下套管注水泥以封隔油氣水層，加固井壁的工藝。

141、水泥返深(高)：指環(huán)空水泥面在井下的深度。

142、注水泥塞：在井內(nèi)適當位置注入水泥漿形成水泥塞的作業(yè)。143、擠水泥：將水泥漿擠入環(huán)空，在套管和地層之間形成密封的補救性注水泥作業(yè)。

144、套管附件：聯(lián)接于套管柱上的有關(guān)附件。(如：浮鞋、浮箍、承托環(huán)、泥餅刷、水泥傘、扶正器、分級箍、懸掛器、封隔器等。)145、套管柱下部結(jié)構(gòu)：套管柱下部裝置的附件總稱。

146、引鞋：用來引導(dǎo)套管柱順利入井，接在套管柱最下端的一個錐狀體。

147、套管鞋：上端與套管相接，下端具有內(nèi)倒角并以螺紋或其它方式與引鞋相接的特殊短節(jié)。

148、浮鞋：將引鞋、套管鞋和閥體制成一體的裝置。149、浮箍：裝在套管鞋上部接箍內(nèi)的可鉆式止回閥。150、承托環(huán)(阻流環(huán))：是指注水泥時用來控制膠塞的下行位置，以確保管內(nèi)水泥塞長度的套管附件。

151、膠塞：具有多級盤狀翼的橡膠塞，用于固井作業(yè)過程中隔離和刮出套管內(nèi)壁上粘附的鉆井液與水泥漿。有上膠塞、下膠塞和尾管膠塞之分。

152、泥餅刷：安裝在注水泥井段套管上的鋼絲刷子，來清除井壁泥餅。153、水泥傘：裝在套管下部防止水泥漿下沉的傘裝物。154、扶正器：裝在套管柱上使井內(nèi)套管柱居中的裝置。

155、剛性扶正器：指帶有螺旋槽或直條的不具有彈性的扶正器。一般用于定向井。

156、分級箍：在分級注水泥時，裝在套管預(yù)定位置具有開啟和關(guān)閉性能的特殊接箍。

157、尾管懸掛器：是用來將尾管懸掛在上一層套管底部并進行注水泥的特殊工具，分機械式和壓力式兩種。它們都是借助卡瓦把尾管懸掛在上層套管上。

158、套管外封隔器：安裝在套管柱上的一種可膨脹的膠囊，用來封隔開該膠囊上下部的井眼環(huán)形空間。

159、聯(lián)頂節(jié)：下套管時接在最后一根套管上用來調(diào)節(jié)套管柱頂面位置，并與水泥頭連接的短套管。

160、水泥頭：在固井作業(yè)中內(nèi)裝膠塞的高壓井口裝置，并具有與循環(huán)管線連接的閘門。

161、通徑規(guī)：是檢查套管可通內(nèi)徑的工具。162、碰壓：在頂替水泥漿結(jié)束時，膠塞與阻流環(huán)相撞而泵壓突增的現(xiàn)象。

163、侯凝期：指水泥石強度滿足后續(xù)施工所要求的時間。164、水泥環(huán)：水泥漿在環(huán)形空間形成的水泥石。165、套管：封隔地層，加固井壁所用的特殊鋼管。

166、套管程序：是指一口井下入的套管層數(shù)、類型、直徑及深度等。167、表層套管：為防止井眼上部疏松地層的坍塌和污染飲用水源及上部流體的侵入，并為安裝井口防噴裝置等而下的套管。

168、技術(shù)套管：是在表層套管和生產(chǎn)套管之間，由于地層復(fù)雜或完井所使用的泥漿密度不致壓漏地層等鉆井技術(shù)的限制而下入的套管。169、生產(chǎn)套管(油層套管)：為生產(chǎn)層建立一條牢固通道、保護井壁、滿足分層開采、測試及改造作業(yè)而下入的最后一層套管。

170、套管柱：依強度設(shè)計的順序，由不同鋼級、壁厚、材質(zhì)和螺紋的多根套管所連接起來下入井中的管柱。

171、尾管：下到裸眼井段，并懸掛在上層套管上，而又不延伸到井口的套管。

172、篩管：位于油層部位具有篩孔的套管。

173、磁性定位短節(jié)：在套管柱上，接在靠近生產(chǎn)層附近的短套管(用來校準射孔深度)。

174、套管短節(jié)：小于標準長度套管的短套管。

175、套管頭：由重型鋼制法蘭、卡瓦及密封元件構(gòu)成，專門用來懸掛套管及密封環(huán)空的井口裝置。176、套管公稱外徑：套管本體橫截面的外徑。

177、套管強度：指套管承受外載能力的總和(包括抗擠強度、抗內(nèi)壓強度和抗拉強度)。

178、鉆井周期：一開到完鉆的全部時間。

179、建井周期：從鉆機搬遷安裝到完井為止的全部時間，包括搬遷安裝時間、鉆進時間和完井時間三部分。

180、井史：是指一口井的檔案資料，包括鉆井、地質(zhì)、完井等施工作業(yè)數(shù)據(jù)和資料。

第三篇：煤礦救援井快速鉆井系統(tǒng)技術(shù)分析

煤礦救援快速鉆井系統(tǒng)技術(shù)分析

錢自衛(wèi) 姜振泉 吳慧蕾

（中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院 徐州 221116）

摘要

在進行礦井的搶險救災(zāi)時，需要救援人員或一些救援物品盡快下井，通過救援鉆孔建立直達災(zāi)區(qū)的通道進行施救是處理此類事故的常用且有效的方法。本文主要就快速鉆井系統(tǒng)技術(shù)進行了研究，先分別對這些技術(shù)的概念、應(yīng)用現(xiàn)狀、前景進行了分析；然后對其系統(tǒng)性進行了初步的探討；最后統(tǒng)計并分析了國產(chǎn)和國內(nèi)公司引進的先進鉆機的技術(shù)特點。該文主要為以后從事此方向研究的學(xué)者提供參考借鑒。

關(guān)鍵字：救援井，快速鉆進，潛孔錘沖擊鉆進，復(fù)合鉆進，隨鉆測量，跟管鉆進

The studied of quick drilling system technology of mine rescue

QIAN zi-wei JIANG zhen-quan WU hui-lei

(The School of Resource and Earth Science, China University of Mining and Technology, XU Zhou 221116)Abstract: Conducting and disaster relief, some relief items or the rescuers need to go into underground as soon as possible.Through the rescue drilling to establish a direct channel to the disaster area to rescue is the common and effective method.In this paper, the quick drilling system technology was studied.Firstly, the concept, application status and prospect of these technologies are analyzed;Then a initial discussion of their systematic is carried out.Finally, technical characteristic of advanced drilling domestic or introduced by demestic companies are analyzed.Mainly in this paper, reference is provided for the future scholars engaged in research in this direction Key words: relief well, Quick Drill, DTH drilling, MultiPle Drilling Technology, MWD Technique, Pipe Drilling，瓦斯、粉塵爆炸，礦井明火火災(zāi)，煤與瓦斯突出，礦井突水，沖擊地壓和大面積冒頂被稱為煤礦5大災(zāi)害，這些災(zāi)害發(fā)生時往往具有突發(fā)性、災(zāi)難性、破壞性、繼發(fā)性的特點，一旦事故發(fā)生，就會使礦井系統(tǒng)遭受嚴重的破壞，它不但使生產(chǎn)中斷、井巷工程和生產(chǎn)設(shè)備損毀，同時，安全通道堵塞、通風(fēng)系統(tǒng)破壞、有毒氣體擴散、嚴重缺氧，會造成更多人員的傷亡 [1]。所以在搶險救災(zāi)時，工作人員被困在災(zāi)區(qū)而救援人員又無法靠近災(zāi)區(qū)時，設(shè)法盡快下井，通過井上救援鉆孔建立直達災(zāi)區(qū)的通道進行施救是處理此類事故的常用且有效地方法。目前在煤礦救援的快速鉆井技術(shù)方面有部分專家學(xué)者已經(jīng)開始研究，他們主要集中在鉆井機具方面，但在整個救援井系統(tǒng)研究方面相當匱乏，筆者在此文中將主要就此方面作系統(tǒng)研究。救援井的施工的主要要求

救援井在施工的技術(shù)的主要要求主要有三點：快速、準確、安全。

（1）較高的鉆進速度。在進行煤礦的救援時時間是最寶貴的因素，盡可能快的建立井上與井下被困人員的聯(lián)系是鉆孔救援的最主要任務(wù)，用時越短越意味著營救的可能性越大，所以我們進行救援第一項就要考慮時間因素。

（2）較準確的中靶率。在進行鉆井救援時要考慮另一個重要的因素就是中靶率，即要保證鉆孔能夠較為準確的打到預(yù)定位置，救出被困人員。目前在這方面主要采取了隨鉆測量技術(shù)，是的鉆孔的準確率得到顯著提高。（3）安全鉆進。在進行救援井的鉆探施工時，一方面要保證不發(fā)生鉆孔事故，使鉆進正常進行；另一方面要保證成孔不會漏水掉渣，對井下被控人員造成二次傷害。煤礦救援井技術(shù)系統(tǒng)

煤礦救援井技術(shù)系統(tǒng)是多種技術(shù)綜合利用的結(jié)果，主要有快速鉆井技術(shù)、隨鉆測量技術(shù)和下套管技術(shù)三大核心技術(shù)。在快速鉆井技術(shù)中有氣動潛孔錘沖擊鉆進技術(shù)，復(fù)合鉆進技術(shù)；隨鉆測量技術(shù)主要有LWD／MWD技術(shù)；下套管技術(shù)在救援井方面主要就是跟管鉆進技術(shù)。具體見圖1：

救援井快速鉆

井系統(tǒng)

快速鉆井技術(shù)

隨鉆測量技術(shù)

跟管鉆進技術(shù)

潛孔錘沖擊鉆進技術(shù) 復(fù)合鉆進技術(shù) LWD／MWD技

術(shù)

擴孔技術(shù) 根管技術(shù)

圖1 煤礦救援井快速鉆井系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)圖

Fig.1

Structure diagram of quick drilling system technology in mine rescue

2.1 快速鉆井技術(shù)

最快的鉆進速度應(yīng)該是救援井快速鉆井技術(shù)的核心。在目前鉆井技術(shù)方面以沖擊回轉(zhuǎn)鉆進和復(fù)合鉆井技術(shù)的鉆進速度最高。

2.1.1 氣動潛孔錘沖擊鉆進技術(shù)

因為救援井要求鉆孔要安全，不能對井下被困人員造成次生的傷害，所以在鉆井液選擇上主要選擇氣體沖洗液，潛孔錘鉆進技術(shù)屬于沖擊鉆進中較為成熟的技術(shù)，在工程鉆進中已得到較為有效地應(yīng)用。

潛孔錘鉆進工藝，是利用壓縮空氣驅(qū)動潛孔沖擊器活塞，以較大的沖擊功和高頻沖擊潛孔錘鉆頭，同時在鉆機轉(zhuǎn)盤的帶動下，鉆頭低速回轉(zhuǎn)，使巖石破碎，所產(chǎn)生的巖屑被高壓氣流攜帶返至地表[2] [3]。潛孔錘具有鉆井鑿巖效率高，鉆頭壽命長，鉆井質(zhì)量好的特點。是一種高效鉆井手段，在鉆進中硬一硬巖層時，更有效。

由于潛孔錘結(jié)構(gòu)性能不斷改進和配套設(shè)施逐步完善，機械鉆速大為提高，鉆頭和沖擊器壽命延長，鉆探成本顯著降低。例如美國英格索蘭公司的DHD系列潛孔錘，鉆速最高可達40.84m／h(風(fēng)壓2.11MPa，風(fēng)量24.92m／min，鉆頭直徑152.4mm)[2]；大直徑的DHD112型潛孔錘平均時效可達17.98m／h。2.2.2復(fù)合鉆進技術(shù)

復(fù)合鉆進就是轉(zhuǎn)盤和井下動力鉆具同時驅(qū)動鉆頭工作的一種鉆井方式[4]。

據(jù)有關(guān)的資料顯示，復(fù)合鉆進用于油井的鉆進的鉆速可達15-25m/h，像這么快的鉆進速率在煤礦救援井的鉆井施工中是必須的，但目前復(fù)合鉆進技術(shù)主要應(yīng)用于油井的鉆進，主要鉆進一些孔徑較小但較深的孔，這一點在進行較深礦井救援時將具有優(yōu)勢，所以加強對復(fù)合鉆井的研究將更有利于深井的救援。06年塔河油田Φ311.2mm的TK1106大尺寸井眼應(yīng)用快速鉆進技術(shù)的鉆探成功，使得復(fù)合鉆進技術(shù)鉆進成孔的孔徑上邁進了一大步。這也使得復(fù)合鉆進技術(shù)在煤礦救援快速鉆井技術(shù)系統(tǒng)中更具更具研究價值。

并且近年有部分學(xué)者對渦輪復(fù)合鉆進進行了研究，渦輪鉆具的最大優(yōu)點是不含橡膠件、耐高溫(工作溫度可達250~300℃),適用于深井、超深井和高溫高壓井的鉆井作業(yè)[6]。2.2 隨鉆測量技術(shù)

[5]

所謂隨鉆測量技術(shù)，就是在正常的鉆井條件下用儀器自動、連續(xù)、及時地測量井底附近的有關(guān)參數(shù)，并把這些參數(shù)傳輸?shù)降孛孢M行儀表顯示、記錄、打印的一種遙測技術(shù)。

利用實時采集的井下工程參數(shù)，如：鉆壓、扭矩、環(huán)空壓力等，可以對井下復(fù)雜情況提前預(yù)測，并提醒鉆井人員及時采取有效的補救措施，避免事態(tài)的進一步擴大，避免鉆井事故的發(fā)生，從而達到節(jié)省鉆井時間，提高鉆井效率的目的。

隨鉆測井發(fā)展到今天，已經(jīng)發(fā)展到了系列化、成套化的隨鉆測井裝備，有隨鉆電法測井系列、隨鉆聲波測井系列、隨鉆核測井系列，隨鉆地層壓力、隨鉆核磁共振測井以及隨鉆地震等等。斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓、威得福等大的油田技術(shù)服務(wù)公司都已經(jīng)開發(fā)出成套隨鉆測井裝備。集成化的程度進一步提高，根據(jù)地層評價的需要可以選用不同的儀器組合力式，并坦能夠滿足各種不同的井眼尺寸[8] [9]。

2.3 跟管鉆進技術(shù)

煤礦救援井的特點要求救援井一般必須下套管，以保證成孔后鉆孔不會涌水掉渣而對井下被困人員造成二次傷害，加上一些救援井的地質(zhì)狀況較為破碎，在目前應(yīng)用的主要是傳統(tǒng)的下套管技術(shù)，例如在鄭煤集團超化礦的救援施工中,鉆孔純鉆進時間24小時52分鐘,輔助時間(下套管、固井、上下鉆具、安裝設(shè)備等)8小時15分鐘,事故處理(粘鉆和二次封固表土層套管)16小時50分鐘,從鉆進效率上講并不十分理想。所以加強對快速下套管技術(shù)的研究就相當重要。目前跟管鉆井技術(shù)是最節(jié)省時間的一種技術(shù)，這正好是救援井所必須的。所以加強跟管鉆進技術(shù)在救援井的研究和應(yīng)用有十分重要的意義。

跟管鉆進技術(shù)即為一種邊鉆進邊下套管的技術(shù)，具體是在鉆桿底部安裝擴孔鉆頭，鉆成的孔徑比套管外徑稍大,使套管同步隨鉆頭下入孔內(nèi)。套管無獨立的驅(qū)動裝置,為使套管能順利跟進,在套管靴和鉆具上安裝上一種迫使套管跟鉆頭同步跟進的裝置,跟進的套管具有穩(wěn)定孔壁和保護孔口的作用,而且鉆進、排渣和護壁3個工序同時進行,使鉆孔工作得以順利進行。這樣大大節(jié)省了下套管的時間，目前跟管鉆進技術(shù)這要與上面介紹的潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進技術(shù)結(jié)合使用。主要結(jié)構(gòu)組成見圖2。

[10]

[7]

圖2偏心跟管鉆具結(jié)構(gòu)組成圖

Fig.2

Diagram of Pipe Drilling structure 主要有跟管套管、潛孔沖擊器、跟管套靴、跟管鉆頭組成，跟管鉆頭一般為擴孔鉆頭，擴孔鉆頭的種類目前主要有偏心擴孔鉆頭、正反轉(zhuǎn)擴孔鉆頭、可調(diào)式的擴孔鉆頭，因為偏心擴孔鉆頭耐沖擊強度較高，所以目前在跟管鉆進中應(yīng)用較多，也取得了不錯的效果。比如像07年都勻市的筑勻大廈塔樓的幾個百米的勘探鉆孔采用潛孔錘偏心跟管鉆進技術(shù)節(jié)約施工工期30%左右。08年小浪底水利觀測孔，上覆有50m左右的渣石層，在施工中對上覆渣石層采用潛孔錘跟管鉆進技術(shù)，工期有原來的6-7天，縮短至一天。07年跟管鉆進技術(shù)在龍灘電站應(yīng)急支護工程中得到很好的應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，目前根管技術(shù)主要應(yīng)用于一些較淺的鉆孔或深孔的淺部，應(yīng)用于像救援井這種幾百米的井孔技術(shù)還不太成熟，所以跟管技術(shù)在救援井的應(yīng)用還處于研究階段。2.4 技術(shù)系統(tǒng)研究

[11]像上面筆者提到的三大技術(shù)應(yīng)該是目前在快速鉆井方面最先進的技術(shù)，加強三種技術(shù)之間的融合，使之成為一個系統(tǒng)，最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)的作用將是我們最重要的任務(wù)。例如現(xiàn)在跟管鉆進技術(shù)已經(jīng)與擴孔技術(shù)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)很好的結(jié)合，隨著煤礦開采深度的加深研究復(fù)合鉆進技術(shù)與擴孔沖擊回轉(zhuǎn)技術(shù)的結(jié)合將同樣重要，這本身就要加強研究根管技術(shù)的深部適用性。相比上兩項技術(shù)，隨鉆測量技術(shù)相對獨立，但要加強隨鉆測量技術(shù)與上述技術(shù)的鏈接鉆具的研究，使之盡可能的靠近鉆頭，這樣將更有效準確的反映井下狀況，增加鉆孔的中靶比例，節(jié)省鉆孔時間。

另外，在具體的煤礦救援井實施時，并不意味著應(yīng)用越多的先進準確快鉆技術(shù)越有利。因為現(xiàn)在的這些準確快鉆技術(shù)相對都不太成熟，特別是它們之間的協(xié)同性上，應(yīng)用的越多越是意味著越大的風(fēng)險。在工作中，我們應(yīng)該根據(jù)救援煤礦的實際情況，比如災(zāi)害區(qū)域較淺，我們就可以在保證救援時間的情況下，主要應(yīng)用一些較成熟的技術(shù)，保證整個救援過程的順利進行。

06年美國油氣雜志(OIL&GAS)發(fā)表編輯文章，介紹美國埃克森公司近期實施的快速鉆井方法。該方法特別強調(diào)將近年來力學(xué)研究成果，綜合性地應(yīng)用到鉆井實踐中去。中心內(nèi)容為，強調(diào)從設(shè)計上提高鉆井速度，而非從工作進度上加快鉆井速度。目前，這一技術(shù)使公司鉆井速度提高50％～100％，鉆井時間減少35％。近期又裝置井底扭矩監(jiān)測儀，以及隨鉆壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以進一步提高了鉆井速度

[12]

。救援鉆機

煤礦救援鉆機除上述的要求具有較高的鉆進成井速度外，還要求有較高的機動能力和場地適應(yīng)性，即要最短的時間開赴現(xiàn)場進行鉆孔救援，目前還沒有煤礦鉆井救援的專用鉆機，在救援中主要是選擇一些機動性和技術(shù)較為先進的鉆機進行。

在目前我國自主生產(chǎn)的最先進的鉆機是石家莊煤礦機械公司2008年底研制生產(chǎn)的SMJ5510TZJ15/800Y型鉆機，此鉆機為液壓頂驅(qū)動力頭鉆機，達到了世界先進水平，且相比引進的鉆機價格也相對便宜。但目前在煤礦救援中應(yīng)用的主要為國內(nèi)公司引進的先進鉆機。這些鉆機基本都參與了救援經(jīng)歷，且都取得了不錯的效果，比如在近期發(fā)生的內(nèi)蒙古駱駝山煤礦透水事故中從德國寶峨公司引進RB50鉆機，美國引進的T685WS鉆機和T200XD都參與了鉆井救援。表1為我國自主生產(chǎn)及引進的一些先進鉆機技術(shù)統(tǒng)計：

表1 我國自主生產(chǎn)及引進的一些先進鉆機技術(shù)統(tǒng)計

Table 2 Statistics of advanced drilling technology demestic or introduced from abroad

鉆機 型號平均 鉆速（m/h）鉆進能力(m)

鉆孔直徑(mm)

運移形式

運移 速度（km/h）

生產(chǎn) 單位

國內(nèi)引 進單位 中煤大地、中煤地質(zhì)總局、河南礦山救災(zāi)中心、魯煤二隊-------河南省煤田地質(zhì)局、中煤地質(zhì)

總局 中煤地質(zhì)總局、山西煤田地質(zhì)

局

救援實踐（舉例）

美國T685WS[13]

鄭煤超化煤礦透水、金牛能源東龐煤礦突水-------20 400 190-500 車載 100 Schramm公司

SMJ5510TZJ15/800Y RB50 15-25 1000 <711 車載 70

石家莊煤機廠 德國寶峨公司 美國35 1500 91-1200 車載 120

2010神化駱駝山煤礦透水 2010神化駱駝山煤礦透水 T200XD >20 >1000 <768 車載 100 Schramm公司

4結(jié)論及建議

（1）要加強采煤安全理論及實踐方面的研究，使盡可能的少發(fā)生煤礦安全事故。（2）在礦井災(zāi)害的救援中，通過井上救援鉆孔建立直達災(zāi)區(qū)的通道進行施救是處理此類事故的常用且有效地方法。

（3）加強快速鉆井系統(tǒng)技術(shù)的研究，就是加強快速鉆井技術(shù)的快速鉆進、隨鉆測量和跟管鉆進三大核心技術(shù)的系統(tǒng)研究。

（4）要認真的學(xué)習(xí)和大量的引進國際先進的快速鉆井機具。同時努力的加快加強國內(nèi)的快速鉆井工具的研究。

參考文獻

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作者簡介 錢自衛(wèi)（1986-），安徽蒙城人，現(xiàn)為中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院碩士研究生，地質(zhì)工程專業(yè)，從事煤礦災(zāi)害治理方面的研究。ziweidav@163.com

第四篇：現(xiàn)代鉆井技術(shù)

中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育2012年春季學(xué)期課程補考《現(xiàn)代鉆井技術(shù)》大作業(yè)

《現(xiàn)代鉆井技術(shù)》大作業(yè)

注意事項：題目是在某一個學(xué)生工作室下載的，不知道題目是否一樣。另外，答案是本人在網(wǎng)上找的，不知道是不是準確，僅供參考。

1、正考學(xué)員、08秋及以后重修學(xué)員要通過網(wǎng)絡(luò)在線提交的方式上交大作業(yè)，不接收和批閱書面材料；

2、08春及以前重修學(xué)員要以書面（紙張大小為A4紙）形式上交大作業(yè)；

3、抄襲、雷同作業(yè)一律按零分處理。

一、回答下列問題（每小題12分，共60分）

1、欠平衡壓力鉆井的優(yōu)越性？為什么？

答：優(yōu)越性：欠平衡鉆井的主要優(yōu)點是對油層表皮的損害小。在枯竭油層鉆加密井對產(chǎn)量的影響很小或沒有影響；在高滲地層和裂縫性地層采用欠平衡鉆井，可以限制鉆井液侵入地層，防止?jié)B透率下降；在硬地層采用欠平衡鉆井可以大幅度提高機械鉆速，降低鉆井風(fēng)險，節(jié)約鉆井成本。

原因：

1、由于井筒內(nèi)鉆井液液柱壓力低于地層壓力可以減輕鉆井液向地層中的滲透；鉆井過程中地層流體可以進入井眼，在井口監(jiān)測返出液可以及時提供良好的產(chǎn)層信息；欠平衡鉆井是在關(guān)井導(dǎo)流狀態(tài)下進行，從而降低井噴失控的危險；采用負壓鉆進，有利于鉆頭對巖石的破碎，提高鉆速，降低綜合鉆井成本。

2、欠平衡壓力鉆井確定負壓差的依據(jù)？

答：欠平衡壓力鉆井主要根據(jù)以下幾個方面確定負壓差：

（1）地層孔隙壓力；

（2）井壁穩(wěn)定性；

（3）地層流體流動性；

（4）底層流體的地面處理及控制能力。

3、鉆井過程中地層傷害的主要形式？

答：鉆井過程中地層傷害的主要形式有：

（1）固相顆粒及泥餅杜塞油氣通道；

（2）濾失液是地層中粘土礦物膨脹而杜塞地層孔隙；

（3）鉆井液濾液中離子與地層離子作用產(chǎn)生沉淀杜塞通道；

（4）產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，增加油氣流動阻力。

4、大位移井的特點及關(guān)鍵技術(shù)？

答：特點：與常規(guī)中半徑相比，大位移井具有高難度、高投入、高風(fēng)險的特點，但是一口成功的大位移井，能實現(xiàn)遠距離的開發(fā)目的，既節(jié)約投資，又能獲得好的效益。

關(guān)鍵技術(shù)：（1）管柱的摩阻和扭矩；（2）管柱設(shè)計技術(shù)；（3）軌道設(shè)計技術(shù)；

（4）井壁穩(wěn)定技術(shù)；（5）井眼清洗技術(shù)；（6）固井完井技術(shù)；（7）軌道控制技術(shù)。

5、試述特殊工藝井在油氣開發(fā)中的作用。

答：隨著老油田后期開發(fā)難度的增加，提高油藏采收率成為油田進一步發(fā)展的關(guān)鍵。因此，利用分支井、側(cè)鉆水平井、徑向水平井、大位移水平井等特殊工藝井技術(shù)，可以有效地開發(fā)傳統(tǒng)鉆井工藝“束手無策”的小油藏、低滲透油藏、枯竭油藏以及剩余油資源。同時，可以減少布井數(shù)量，降低開發(fā)成本；少占土地，減小環(huán)保壓力。

二、論述題（每題20分，共40分）

1、科學(xué)化鉆井的總體目標是什么？如何達到？

答：總體目標：

（1）向信息化、智能化方向發(fā)展；

（2）向多學(xué)科緊密結(jié)合、提高油井產(chǎn)量和油田采收率方向發(fā)展；

（3）向有效開采特殊油氣藏方向發(fā)展。

如何達到：

（1）能引進的采取引進一消化一創(chuàng)新的技術(shù)路線來跟蹤前沿，不能引進的國內(nèi)自主開發(fā)；

（2）在水平井鉆井技術(shù)、多分支鉆井技術(shù)和欠平衡壓力鉆井技術(shù)三大新鉆井技術(shù)方面，我國目前還有許多基礎(chǔ)工作要做，建議有計劃地組織攻關(guān)；

（3）鉆井科研工作者在觀念上應(yīng)有新的轉(zhuǎn)變。目前石油工程技術(shù)的發(fā)展要求鉆井工程不僅要建油流通道，而且要擔(dān)負提高單井產(chǎn)量和油田采收率部分任務(wù)以及

開發(fā)開采特殊油氣藏的任務(wù)，因此鉆井科技人員應(yīng)熟悉和了解采油工程和油藏工程有關(guān)理論和技術(shù)。

2、結(jié)合本油田油氣藏的特點，談?wù)勅绾斡勉@井的手段提高采收率。

答：大港油田所在的黃驊坳陷在構(gòu)造性質(zhì)上為一中新生代的斷陷盆地，二、三級斷層十分發(fā)育，油氣藏總體上是以復(fù)雜的斷塊型油氣藏為主要特征，單個儲油構(gòu)造規(guī)模小，油藏之間相互獨立、連通性差，給油田開發(fā)、特別是后期開發(fā)帶來很大難度，大港油田充分利用鉆井新技術(shù)，以定向鉆井、水平井、側(cè)鉆井等技術(shù)手段來提高老油田的采收率。例如：

大港油田作業(yè)一區(qū)已投產(chǎn)側(cè)鉆井２１口，初期日產(chǎn)油量４２４．４３噸，平均單井日產(chǎn)油達到２０．２噸，大于１０噸的井數(shù)占５２．４％，目前日產(chǎn)油穩(wěn)定在７噸左右，已累計采油２．７萬噸。

該區(qū)在總結(jié)歷年側(cè)鉆井實施效果的基礎(chǔ)上，將側(cè)鉆井選井目標鎖定在油藏構(gòu)造清楚、油砂體分布落實、能量充足、單層厚度大、剩余油密集的井區(qū)，并選擇構(gòu)造砂體有利的部位定向側(cè)鉆，以提高側(cè)鉆井的成功率。

側(cè)鉆井技術(shù)的應(yīng)用，是大港油田作業(yè)一區(qū)研究思路、研究方法和地質(zhì)認識上的創(chuàng)新，實現(xiàn)了當年投產(chǎn)側(cè)鉆井、當年收回全部投資，當年創(chuàng)效９８１．６萬元。同時，也對大港油田公司開拓應(yīng)用側(cè)鉆井技術(shù)，實施復(fù)雜結(jié)構(gòu)井挖潛技術(shù)提供了很好的借鑒，為作業(yè)一區(qū)的原油增產(chǎn)找到了新的亮點。

第五篇：鉆井技術(shù)基礎(chǔ)

鉆井技術(shù)基礎(chǔ)（知識量巨大、燒腦、慎入）

概述

經(jīng)過石油工作者的勘探會發(fā)現(xiàn)儲油區(qū)塊 , 利用專用設(shè)備和技術(shù)，在預(yù)先選定的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一定直徑的圓柱孔眼，并鉆達地下油氣層的工作，稱為鉆井。

在石油勘探和油田開發(fā)的各項任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用。諸如尋找和證實含油氣構(gòu)造、獲得工業(yè)油流、探明已證實的含油氣構(gòu)造的含油氣面積和儲量，取得有關(guān)油田的地質(zhì)資料和開發(fā)數(shù)據(jù)，最后將原油從地下取到地面上來等等，無一不是通過鉆井來完成的。鉆井是勘探與開采石油及天然氣資源的一個重要環(huán)節(jié)，是勘探和開發(fā)石油的重要手段。

石油勘探和開發(fā)過程是由許多不同性質(zhì)、不同任務(wù)的階段組成的。在不同的階段中，鉆井的目的和任務(wù)也不一樣。一些是為了探明儲油構(gòu)造，另一些是為了開發(fā)油田、開采原油。為了適應(yīng)不同階段、不同任務(wù)的需要，鉆井的種類可分為以下幾種。

基準井：在區(qū)域普查階段，為了了解地層的沉積特征和含油氣情況，驗證物探成果，提供地球物理參數(shù)而鉆的井。一般鉆到基巖并要求全井取心。

剖面井：在覆蓋區(qū)沿區(qū)域性大剖面所鉆的井。目的是為了揭露區(qū)域地質(zhì)剖面，研究地層巖性、巖相變化并尋找構(gòu)造。主要用于區(qū)域普查階段。

參數(shù)井：在含油盆地內(nèi)，為了解區(qū)域構(gòu)造，提供巖石物性參數(shù)所鉆的井。參數(shù)井主要用于綜合詳查階段。

構(gòu)造井：為了編制地下某一標準層的構(gòu)造圖，了解其地質(zhì)構(gòu)造特征，驗證物探成果所鉆的井。探井：在有利的集油氣構(gòu)造或油氣田范圍內(nèi)，為確定油氣藏是否存在，圈定油氣藏的邊界，并對油氣藏進行工業(yè)評價及取得油氣開發(fā)所需的地質(zhì)資料而鉆的井。各勘探階段所鉆的井，又可分為預(yù)探井，初探井，詳探井等。

資料井：為了編制油氣田開發(fā)方案，或在開發(fā)過程中為某些專題研究取得資料數(shù)據(jù)而鉆的井。生產(chǎn)井：在進行油田開發(fā)時，為開采石油和天然氣而鉆的井。生產(chǎn)井又可分為產(chǎn)油井和產(chǎn)氣井。注水(氣)井:為了提高采收率及開發(fā)速度,而對油田進行注水注氣以補充和合理利用地層能量所鉆的井。專為注水注氣而鉆的井叫注水井或注氣井，有時統(tǒng)稱注入井。

檢查井：油田開發(fā)到某一含水階段，為了搞清各油層的壓力和油、氣、水分布狀況，剩余油飽和度的分布和變化情況，以及了解各項調(diào)整挖潛措施的效果而鉆的井。

觀察井：油田開發(fā)過程中，專門用來了解油田地下動態(tài)的井。如觀察各類油層的壓力、含水變化規(guī)律和單層水淹規(guī)律等!它一般不負擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)。

調(diào)整井：油田開發(fā)中、后期，為進一步提高開發(fā)效果和最終采收率而調(diào)整原有開發(fā)井網(wǎng)所鉆的井（包括生產(chǎn)井、注入井、觀察井等）。這類井的生產(chǎn)層壓力或因采油后期呈現(xiàn)低壓，或因注入井保持能量而呈現(xiàn)高壓。在整個油田的開發(fā)中，有勘探、建設(shè)、生產(chǎn)幾個階段，各階段彼此互有聯(lián)系，而且都需要進行大量鉆井工作!高質(zhì)量、快速和高效率地鉆井是開發(fā)油田的重要手段!

==鉆機八大系統(tǒng)==

鉆機是在石油鉆井過程中，帶動鉆具向地層鉆進的一系列機械設(shè)備的總稱，又叫鉆探機。大家常見在聳立在大地上巍峨的井架，只是鉆機一部分，下邊大家一起來學(xué)習(xí)鉆機八大系統(tǒng)！

石油鉆機概念

鉆機是在石油鉆井過程中，帶動鉆具向地層鉆進的一系列機械設(shè)備的總稱，又叫鉆探機。主要作用是帶動鉆具破碎井底巖石，下入或提出在井內(nèi)的鉆具等。

鉆機八大系統(tǒng)

鉆機一般有八大系統(tǒng)（起升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和監(jiān)測顯示儀表、動力驅(qū)動系統(tǒng)、鉆機底座、鉆機輔助設(shè)備系統(tǒng)），要具備起下鉆能力、旋轉(zhuǎn)鉆進能力、循環(huán)洗井能力。其主要設(shè)備有：井架、天車、絞車、游動滑車、大鉤、轉(zhuǎn)盤、水龍頭（動力水龍頭）及鉆井泵（現(xiàn)場習(xí)慣上叫鉆機八大件）、動力機（柴油機、電動機、燃氣輪機）、聯(lián)動機、固控設(shè)備、井控設(shè)備等。

起升系統(tǒng)

為了起升和下放鉆具、下套管以及控制鉆壓、送進鉆具，鉆具配備有起升系統(tǒng)。起升系統(tǒng)包括絞車、輔助剎車、天車、游車、大鉤、鋼絲繩以及吊環(huán)、吊卡、吊鉗、卡瓦等各種工具。起升時，絞車滾筒纏繞鋼絲繩，天車和游車構(gòu)成副滑輪組，大鉤上升通過吊環(huán)、吊卡等工具實現(xiàn)鉆具的提升。下放時，鉆具或套管柱靠自重下降，借助絞車的剎車機構(gòu)和輔助剎車控制大鉤的下放速度。在正常鉆進時，通過剎車機構(gòu)控制鉆具的送進速度，將鉆具重量的一部分作為鉆壓施加到鉆頭上實現(xiàn)破碎巖層。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是轉(zhuǎn)盤鉆機的典型系統(tǒng)，其作用是驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)以破碎巖層，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆具。根據(jù)所鉆井的不同，鉆具的組成也有所差異，一般包括方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭，此外還有扶正器、減震器以及配合接頭等。其中鉆頭是直接破碎巖石的工具，有刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭等類型。鉆鋌的重量和壁厚都很大，用來向鉆頭施加鉆壓，鉆桿將地面設(shè)備和井底設(shè)備聯(lián)系起來，并傳遞扭矩。方鉆桿的截面一般為正方形，轉(zhuǎn)盤通過方鉆桿帶動整個鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)，水龍頭是旋轉(zhuǎn)鉆機的典型部件，它既要承受鉆具的重量，又要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，同時還提供高壓泥漿的通道。循環(huán)系統(tǒng)

為了將井底鉆頭破碎的巖屑及時攜帶到地面上來以便繼續(xù)鉆進，同時為了冷卻鉆頭保護井壁，防止井塌井漏等鉆井事故的發(fā)生，旋轉(zhuǎn)鉆機配備有循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)系統(tǒng)包括鉆井泵，地面管匯、泥漿罐、泥漿凈化設(shè)備等，其中地面管匯包括高壓管匯、立管、水龍帶，泥漿凈化設(shè)備包括震動篩、除砂器、除泥器、離心機等。

鉆井泵將泥漿從泥漿罐中吸入，經(jīng)鉆井泵加壓后的泥漿，經(jīng)過高壓管匯、立管、水龍帶，進入水龍頭，通過空心的鉆具下到井底，從鉆頭的水眼噴出，經(jīng)井眼和鉆具之間的環(huán)行空間攜帶巖屑返回地面，從井底返回的泥漿經(jīng)各級泥漿凈化設(shè)備，除去固相含量，然后重復(fù)使用。

動力設(shè)備

起升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是鉆機的三大工作機組，它們協(xié)調(diào)工作即可完成鉆井作業(yè)，為了向這些工作機組提供動力，鉆機需要配備動力設(shè)備。鉆機的動力設(shè)備有柴油機、交流電機、直流電機。柴油機適應(yīng)于在沒有電網(wǎng)的偏遠地區(qū)打井，交流電機依賴于工業(yè)電網(wǎng)或者是需要柴油機發(fā)出交流電，直流電機需要柴油機帶動直流發(fā)電機發(fā)出直流電，目前更常用的情況是柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)出交流電，再經(jīng)可控硅整流，將交流電變成直流電。

傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)將動力設(shè)備提供的力和運動進行變換，然后傳遞和分配給各工作機組，以滿足各工作機組對動力的不同需求。傳動系統(tǒng)一般包括減速機構(gòu)、變速機構(gòu)、正倒車機構(gòu)以及多動力機之間的并車機構(gòu)等。由柴油機直接驅(qū)動的鉆機多采用統(tǒng)一驅(qū)動的形式，傳動系統(tǒng)相對復(fù)雜，由交直流電動機驅(qū)動的鉆機多采用各機組單獨或分組驅(qū)動的形式，傳動系統(tǒng)得到了很大的簡化。

控制系統(tǒng)

為了保證鉆機的三大工作機組協(xié)調(diào)的工作，以滿足鉆井工藝的要求，鉆機配備有控制系統(tǒng)?？刂品绞接袡C械控制、氣控制、電控制和液控制等。目前，鉆機上常用的控制方式是集中氣控制。司鉆通過鉆機上司鉆控制臺可以完成幾乎所有的鉆機控制：如總離合器的離合；各動力機的并車；絞車、轉(zhuǎn)盤和鉆井泵的起、停；絞車的高低速控制等。

井架和底座

井架和底座用來支撐和安裝各鉆井設(shè)備和工具、提供鉆井操作場所。井架用來安裝天車、懸掛游車、大鉤、水龍頭和鉆具，承受鉆井工作載荷，排放立根；底座用來安裝動力機組、絞車、轉(zhuǎn)盤、支撐井架，借助轉(zhuǎn)盤懸持鉆具，提供轉(zhuǎn)盤和地面之間的高度空間，以安裝必要的防噴器和便于泥漿循環(huán)。

輔助設(shè)備

為了保證鉆井的安全和正常進行，鉆機還包括其他的輔助設(shè)備，如防噴器組，為鉆井提供照明和輔助用電的發(fā)電機組，提供壓縮空氣的空氣壓縮設(shè)備以及供水、供油設(shè)備等。

==鉆頭==

鉆頭是石油鉆井中，用來破碎巖石形成井眼的工具，其工作性能的好壞將直接影響鉆井質(zhì)量、鉆井效率和鉆井成本。

鉆頭分類

按類型可分為刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭和PDC鉆頭等四種；

按功用分為全面鉆進鉆頭、取心鉆頭和特殊工藝用鉆頭（比如擴眼鉆頭、定向造斜鉆頭等）。

刮刀鉆頭

刮刀鉆頭是旋轉(zhuǎn)鉆井使用最早的一種鉆頭，從十九世紀開始采用旋轉(zhuǎn)鉆井方法的時候就開始使用這 種鉆頭，而且直到現(xiàn)在某些油田仍在使用。這種鉆頭主要用在軟地層和粘軟地層，具有很高的機械鉆速和鉆頭進尺。刮刀鉆頭最大的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，各油田可自行設(shè)計和制造。

1）刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)

刮刀鉆頭由鉆頭體、刮刀片、分水帽和噴嘴四部分組成。鉆頭體是刮刀鉆頭焊接刮刀片和分水帽的 本體，采用中碳鋼材料 加工而成。下端焊接 刮刀片和分水帽，上端車有絲扣和鉆柱連接。刮刀片又稱刀翼，是刮刀鉆頭主要工作部 件。2）刮刀鉆頭工作原理

刮刀鉆頭以切削方式破碎巖石。刮刀鉆頭在 軟的塑性地層工作時，其切削過程類似于刀具切削軟金屬。刀片在鉆壓的作用下吃入地層，與此同時刀刃前面的巖石在扭轉(zhuǎn)力的作用下不斷產(chǎn)生塑性流動，井底巖石被層層剝起。刮刀鉆頭鉆進脆性較大的地層時，破碎巖石的過程則分為碰撞、壓碎及小剪切和大剪切三個階段： ? ? ? 碰撞:刃前巖石破碎后，巖石對刀片的扭轉(zhuǎn) 阻力減小，刀片向前推進，碰撞刃前巖石； 壓碎及小剪切:刀片在扭轉(zhuǎn) 力作用下壓碎前方的巖石，使其產(chǎn)生小剪切破碎；

扭轉(zhuǎn)力增大:刀片繼續(xù) 擠壓前方巖石，當扭轉(zhuǎn)力增大到極限值時，巖石沿剪切面產(chǎn)生大剪切破碎，然后扭轉(zhuǎn)力突然減小。

碰撞、壓碎及小剪切、大剪切這三個過程反復(fù)進行，形成刮刀鉆頭破碎塑脆性巖石的全過程。3）刮刀鉆頭的正確使用

刮刀鉆頭適用于軟地層和粘軟地層。鉆進時需要適當控制鉆壓與轉(zhuǎn)速，注意防斜、防蹩、防止刀翼斷裂。由于刮 刀鉆頭在軟地層中的機鉆速較快，巖屑量較大，宜采用 大排量鉆進，充分清洗井底和冷卻鉆頭。刮刀鉆頭鉆進時，刀翼外側(cè)線速度較高，磨損速度較快，鉆頭容易磨損成錐形，此時要特別注意防斜和防止井徑縮小。 牙輪鉆頭

從1909年第一只牙輪鉆頭問世后，牙輪鉆頭便在全世界范圍內(nèi)得到了最廣泛的應(yīng)用。三牙輪鉆頭是目前旋轉(zhuǎn)鉆井作業(yè)中使用地最普遍的鉆頭。這種類型的鉆頭具有不同的牙齒設(shè)計和軸承結(jié)類型，因此能夠適應(yīng)各種類型地層。在鉆井作業(yè)中，根據(jù)所鉆地層性質(zhì)正確選用合適結(jié)構(gòu)的牙輪鉆頭，就可獲得令滿意的鉆進速度和鉆頭進尺。?

1）三牙輪鉆頭的基本結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 鉆頭本體：有三 片牙掌組裝焊接在一起,上部有連接絲扣。

牙輪：由牙輪體和牙齒組成 錐形的 金屬體。牙齒分銑齒和鑲齒兩種類型 軸承及其儲油密封裝置

噴嘴

2）牙輪鉆頭的工作原理

牙輪鉆頭在井底工作時，鉆頭整體圍繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)稱之為公轉(zhuǎn)，三個牙輪則依其自己的軸線在井底滾動稱之為自轉(zhuǎn)。鉆頭承受的鉆壓通過牙齒作用在巖石上，使巖石破碎（壓碎作用）。牙輪在滾動過程中，以單齒、雙齒交替接觸井底，牙輪中心的位置忽高忽低，使鉆頭產(chǎn)生縱向振動。這種縱向振動使鉆柱不斷壓縮與伸張，下部鉆柱把這種周期性變化的彈性變形能通過牙齒轉(zhuǎn)化為對地層的沖擊作用力用以破碎巖石。這種沖擊、壓碎作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。 

牙輪鉆頭除了對井底巖石產(chǎn)生沖擊、壓碎作用外，還對井底巖石產(chǎn)生剪切作用。牙輪在井底滾動的同時還產(chǎn)生牙齒對井底的滑動，牙齒的滑動對井底巖石形成剪切作用，像刮刀鉆頭那樣刮削井底。牙齒的滑動主要是由牙輪的超頂、副錐和移軸布置引起的。牙輪的超頂布置復(fù)錐牙輪引起切線方向的滑動，牙輪的移軸布置則引起軸向方向的滑動。一般地，鉆軟到中硬地層的鉆頭兼有超頂、復(fù)錐和移軸；鉆中硬到硬地層的鉆頭在設(shè)計上有超頂和復(fù)錐；鉆極硬和研磨性較強地層的鉆頭常采用單錐牙輪，不超頂也不移軸。3）牙輪鉆頭的分類及選用

牙輪鉆頭生產(chǎn)廠商眾 多，這些鉆頭廠商提供了多種類型和結(jié)構(gòu)的鉆頭。為了便于牙輪鉆頭的選擇和使用，國際鉆井承包商學(xué)會(IADC)制定了全世界統(tǒng)一的牙輪鉆頭分類標準及編號方法。

IADC規(guī)定，每一類鉆頭用三位數(shù)字代表，個數(shù)字意義如下：

第一位數(shù)字表示牙齒 類型及適鉆地層： 1-銑齒，軟地層； 2-銑齒，中到中硬地層； 3-銑齒，硬、研 磨性或半研磨性地層； 4-備用； 5-鑲齒，軟到中等地層； 6-鑲齒，中硬地層； 7-鑲齒，硬、研磨性或半研磨性地層； 8-鑲齒，極硬、高研磨性地層。

第二位數(shù)字表示所鉆地層再細分為1，2，3，4四個硬度等級。

第三 位數(shù)字表示鉆頭的結(jié)構(gòu)特征： 1-無密封滾動軸承； 2-T型外排齒保徑；3-規(guī) 徑上有鑲齒保徑；4-密封滾動軸承； 5-密封滾動軸承，規(guī)徑上有鑲齒保徑； 6-密封滑動軸承； 7-密封滑動軸承，規(guī)徑上有鑲齒保徑；8-定向井造斜鉆頭； 9-其它。  金剛石鉆頭

金剛石鉆頭是指靠鑲嵌在鉆頭胎體上的金剛石顆粒破碎巖石的鉆頭。金剛石是目前人類所知材料中硬度最大、耐磨性最高的材料，因此金剛石鉆頭用于硬的、高研磨性地層，可獲得比較高的鉆頭進尺。雖然金剛石比較昂貴，但金剛石鉆頭磨損，單只鉆頭進尺高，在當今的石油鉆井仍有較強的競爭力。目前，金剛石鉆頭在普通的旋轉(zhuǎn)鉆井以及渦輪鉆井和取芯作業(yè)中都得到了廣泛的使用，其中熱穩(wěn)定聚晶金剛石齒（TSP），應(yīng)用尤其廣泛。

1）金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)特點

金剛石鉆頭屬一體式鉆頭，整個鉆頭無活動部件，主要有鉆頭體，冠部，水力結(jié)構(gòu)（包括水眼或噴嘴、水槽亦稱流道，排屑槽），保徑、切削刃（齒）五部分，金剛石鉆頭的冠部是鉆頭切削巖石的工作部分，其表面（工作面）鑲裝有金剛石材料切削齒，并布置有水力結(jié)構(gòu)，其側(cè)面為保徑部分（鑲裝保徑齒）它和鉆頭體相連，由碳化鎢胎體或鋼質(zhì)材料制成。鉆頭體是鋼質(zhì)材料體，上部是絲扣和鉆柱相連接，其下部與冠部胎體連結(jié)在一起（鋼質(zhì)的冠部則與鉆頭體成為一個整體）。

2）金剛石鉆頭的工作原理

金剛石鉆頭鉆進時，鉆頭表面上的多粒金剛石同時作用于巖石。金剛石破碎巖石的作用在不同性質(zhì)的巖石中表現(xiàn)出不同的特性。在塑性地層（或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層），金剛石在鉆壓的作用下吃入地層并在鉆頭扭矩的作用下使前方的巖石發(fā)生破碎或塑性流動，該破巖過程類似于“犁地”過程，故稱作“犁削”。

在脆性較大的地層中鉆進時，金剛石破碎巖石的作用主要是“壓碎”，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力可使刃下巖石沿最大剪應(yīng)力面開裂，在金剛石移動的后部形成被壓裂了溝槽，這種情況下巖石破碎的體積遠大于金剛石吃入后破碎的體積，巖石破碎具有體積破碎的性質(zhì)，破巖效率較高。

在堅硬地層（如燧石、硅質(zhì)白云巖等）中，一般采用將細顆粒金剛石包鑲在胎體內(nèi)部的孕鑲式金剛石鉆頭鉆進，其破巖過程同砂輪的磨削相似。鉆頭上每一個包孕的金剛石都是小刃齒，鉆頭可看作有無數(shù)個刃的刀具。鉆頭鉆進巖石時，鉆頭上出露的棱角鋒利的金剛石刃齒以微切削、刻劃等方式來破碎巖石。磨削破巖屬于表面破碎，破巖效率較低。3）金剛石鉆頭的正確使用

金剛石鉆頭適用鉆中到堅硬、研磨性地層和渦輪鉆井、深井超深井鉆井以及取芯作業(yè)。使用金剛石鉆頭前，井底要打撈干凈，保證沒有金屬落物。鉆頭剛下到井底時，要先用小鉆壓、低轉(zhuǎn)速跑合。然后采用相對較低的鉆壓（和牙輪鉆頭相比），較高的轉(zhuǎn)速和較大的排量鉆進。應(yīng)盡量避免劃眼。如果必須進行劃眼，應(yīng)采用低鉆壓和低轉(zhuǎn)速，操作要均勻，防止鉆頭規(guī)徑部分金剛石碎裂和過度磨損。

PDC鉆頭（Polycrystalline Diamond Compact Bit）

PDC鉆頭是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱，亦稱聚晶金剛石切削塊鉆頭或復(fù)合片齒鉆頭。從1973年美國通用電氣公司引入PDC切削塊，研制出第一個PDC鉆頭后，PDC鉆頭便以其鉆速快、壽命長、進尺高等優(yōu)勢，在石油鉆井中得到了廣泛的應(yīng)用。幾乎所有鉆頭制造商都采用了這一技術(shù)，開始生產(chǎn)自己的PDC鉆頭系列。1）PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)特點 和胎體兩大系列。

?

PDC鉆頭由鉆頭體、PDC切削齒和噴嘴等部分組成，按結(jié)構(gòu)與制造工藝的不同分為鋼體 剛體PDC鉆頭的整個鉆頭體都采用中碳鋼材料并采用機械 制造工藝加工成形。在鉆頭工作面上鉆孔，以壓入緊配合方式將PDC切削齒固緊在鉆頭冠部。鉆頭冠部采用表面硬化工藝（噴涂碳化鎢耐磨層、滲碳等）進行處理，以增強其耐沖蝕能力。這種鉆頭的主要優(yōu)點是制造工藝簡單；缺點是鉆頭體不耐沖蝕，切削齒難以固牢，目前應(yīng)用較少。

? 胎體PDC鉆頭的鉆頭體上部為鋼體，下部為碳化鎢耐磨合金 胎體，采用粉末冶金燒結(jié)工藝制造成型。用低溫焊料將PDC切削齒焊接在胎體預(yù)留窩槽上。碳化鎢胎體硬度高，耐沖蝕，因而胎體PDC鉆頭壽命長，進尺高，目前應(yīng)用比較廣泛。

2）PDC鉆頭的工作原理

PDC鉆頭是以切削方式破碎巖石。能自銳的切削齒在鉆壓的作用下很容易切入地層，在扭矩的作用下向前移動剪切巖石。多個PDC切削齒同時工作，井底巖石的自由面多，巖石在剪切作用下也容易破碎，因此破巖效率高，鉆進速度快。3）PDC鉆頭的正確使用

? PDC鉆頭在大段均質(zhì)的軟到中硬地層中使用效果最好。不適合鉆礫石層和軟硬交錯地層。? 采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量鉆進，鉆頭使用效果好。

? 鉆頭下井前，井底要清潔，確保無金屬落物。

? ? 鉆頭剛下井時，要采用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速跑和，待形成井底后恢復(fù)正常鉆進。PDC鉆頭屬于整體式鉆頭，無任何活動部件，適合高轉(zhuǎn)速的渦輪鉆井。

==定向井==

定向井概念

定向井就是使井眼軌跡沿著預(yù)先設(shè)計的井斜和方位鉆達目的層的鉆井方法。定向井技術(shù)是當今世界石油勘探開發(fā)領(lǐng)域最先進的鉆井技術(shù)之一，它是由特殊井下工具、測量儀器和工藝技術(shù)有效控制井眼軌跡，使鉆頭沿著特定方向鉆達地下預(yù)定目標的鉆井工藝技術(shù)。

采用定向井技術(shù)可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經(jīng)濟、有效的開發(fā)，能夠大幅度提高油氣產(chǎn)量和降低鉆井成本，有利于保護自然環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

定向井類型

定向井主要包括定向井、叢式井、水平井、大位移井、側(cè)鉆井、分支井、徑向水平井、小井眼井、柔性管鉆井及欠平衡壓力鉆井等。

定向井的優(yōu)勢

1、盡可能挖掘各種油氣藏潛能，提高采收率；

2、減少布井數(shù)量，減少開發(fā)投資；

3、避免或減少開采過程中的井下復(fù)雜情況；

4、少占用土地，減小環(huán)境保護的壓力，提高勘探開發(fā)的總體經(jīng)濟效益。

基本要素

描述定向井井身空間位置及形狀的方法 是對井眼進行測量，每個測點有 三個數(shù)據(jù)，即測深、井斜角、井斜方位角，我們稱這三項測量數(shù) 據(jù)為井身的基本要素。

1）測深(Measure depth)：井身軸線上任一點到井口的井身長度，稱為該點的測深，也稱為該點的測量斜深。通常用字母L表示，其測量單位是米或英尺。

2）井斜角(Hole inclination or Hole angle)：井測點處的井眼方向線（切線）與通過該點的重力線之間的夾角稱為該點處的井斜角。井眼方向線和重力線都是有向直線。通常用希臘字母α表示，其測量單位為度。3）井斜方位角(Hole Direction)：是以正北方位線為始邊，順時針旋轉(zhuǎn)至井斜方位線所轉(zhuǎn)過的角度。通常以?表示，單位度。它還可以用象限值表示，是指它與正方位線或與正南方位線之間的夾角，象限值在0-90°之間變化，并要注明象限。

井身參數(shù)

1）垂深：(Vertical Depth Or True Vertical Depth)即測點的垂直深度。通常用H表示，如A、B點的垂深分別表示為HA、HB。

2）水平長度：是指自井口至測點的井眼長度在水平面上的投影長度。用S表示，如A點的水平長度表示為SA。

3）水平位移：(Displacement or Closure Distance)即井眼軸線某一點在水平面上的投影至井口的距離，也稱閉合距。用A表示，如A點的水平位移表示為AA。

4）閉合方位角或總方位：(Closure Azimuth)是指以正北方位線為始邊順時針轉(zhuǎn)至閉合距方位線上所轉(zhuǎn)過的角度。用θ表示，如A點的閉合方位角表示為θA。

5）N(北)坐標和E(東)坐標：是指測點在以井口為原點的水平面坐標系里的坐標值。6）視平移：(Vertical Section)是井身上某點在某一垂直投影面上的水平位移，它不是真實的水平位移，所以稱之為視平移。AA為閉合位移，VA為視平移。視平移與水平位移越接近，說明井眼方位控制的越好。水平位移都是正值，而視平移可能是正值，也可能是負值。負值的視平移說明閉合方位線與設(shè)計方位線的差值已大于90度，這種情況常出現(xiàn)于造斜前的直井段。

專用名詞

1）造斜點(Kick Off Point)：在定向井中,開始定向造斜的位置叫 “造斜點”。通常以開始定向造斜的井深來表示。

2）井斜變化率：單位井段內(nèi)井斜角的改變速度稱為 “井斜變化率”。通常以兩測點間井斜角的變化量與兩測點間井段的長度的比值表示。常用單位是：°/10m，°/25m 和°/100 m。3）方位變化率：單位井段內(nèi)方位角的變化值，稱為方位變化率。通常以兩測點間方位角的變化量與兩測點間 井段長度的比值表示。常用單位有：°/10m，°/25m 和°/100m。

4）造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率。不等于井眼變化率。

5）增(降)斜率：指的是增(降)斜井段的井斜變化率。其井斜變化為正值時為增斜率。負值為降斜率。

6）全角變化率：(Dogleg Seventy)“全角變化 率 ”、“狗腿嚴重度 ”、“井眼曲率”，都是相同的意義。指的是在單位井段內(nèi)井眼前 進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它即包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。其計量單位為：°/25m或°/30m。7）增斜段：井斜角隨井深增加的井段，稱為增斜段。8）穩(wěn)斜段：井斜角保持不變的井段，稱為穩(wěn)斜段。

9）降斜段：井斜角隨著井深的增加而逐漸減小的井段稱為降斜段。

10）目標點：(Target)設(shè)計規(guī)定的、必須鉆達的地層位置，稱為目標點。通常是以地面井口為坐標原點的空間坐標系的坐標值來表示。

11）靶區(qū)半徑：允許實鉆井眼軌跡偏離設(shè)計目標點的水平距離，稱為靶區(qū)半徑。所謂靶區(qū)，就是在目標點所在的水平面上，以目標點為圓心，以靶區(qū)半徑為半徑的一個圓面積。靶區(qū)半徑的大小，根據(jù)勘探開發(fā)的需要或鉆井的目的而定。

12）靶心距：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標點之間的距離，稱為靶心距。

13）工具面：(Tool Face)在造斜鉆具組合中，由彎曲工具的兩個 軸線所決定的那個平面，稱為工具面。

14）反扭角：使用井底馬達帶彎接頭進行定向造斜或扭方位時，動力鉆具啟動前的工具面與啟動后且加壓鉆進時的工具面之間的夾角，稱為反扭角。反扭角總是使工具面逆時針轉(zhuǎn)動。

15）高邊：(High Side)定向井的井底是個呈傾斜狀態(tài)的圓平面。稱為井底圓。井底圓上的最高點稱為高邊。從井底圓心至高邊之間的連線所指的方向，稱為井底的“高邊方向”。高邊方向上的水平投影稱為高邊方位。即井底的方位。

16）工具面角：(Tool Face Angle)工具面角是表示造斜工具下到井底后，工具面所在的位置的參數(shù)。工具面角有兩種表示方法： 一種是以高邊為基準(High Side Mode)，另一種是以磁

(北為基準(Magnetic Mode）。高邊基準工具面角，簡稱高邊工具角。是指高邊方向線為始邊，順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底圓平面的交線上所轉(zhuǎn)過的角度。由于高邊方向線在水平面上的投影，即為井底方位線。所以，若以正北方位線為始邊，順 時針轉(zhuǎn)到井底方位線上所轉(zhuǎn)過的角度，即為井底方位角。磁北基準工具面角(簡稱磁北工具面角)等于高邊工具面角加上井底方位角。

小結(jié)

定向井就是使井眼軌跡沿著預(yù)先設(shè)計的井斜和方位鉆達目的層的鉆井方法，定向井技術(shù)可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經(jīng)濟、有效的開發(fā)，大幅度提高油氣產(chǎn)量、降低鉆井成本，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

==鉆井液==

鉆井液的概念

鉆井液(Dlilling Fluids)是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱做鉆井泥漿(Drilling Muds)，或簡稱為泥漿(Muds)。

鉆井液的分類 鉆井液由分散介質(zhì)、分散相和添加劑組成。鉆井液按分散介質(zhì)(連續(xù)相)可分為水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井流體等。鉆井液主要由液相、固相和化學(xué)處理劑組成。液相可以是水(淡水、鹽水)、油(原油、柴油)或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨潤土、加重材料)和無用固相(巖石)?；瘜W(xué)處理劑包括無機、有機及高分子化合物。1）水基鉆井液

水基鉆井液是一種以水為分散介質(zhì)，以粘土(膨潤土)、加重劑及各種化學(xué)處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。其主要組成是水、粘土、加重劑和各種化學(xué)處理劑等。2）油連續(xù)相鉆井液

油連續(xù)相鉆井液(習(xí)慣稱為油基泥漿)，是一種以油(主要是柴油或原油)為分散介質(zhì)，以加重劑、各種化學(xué)處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學(xué)處理劑和水等。3）氣體型鉆井流體

氣體鉆井液是以空氣或天然氣作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液，泡沫鉆井液是以泡沫作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩(wěn)定劑等。

鉆井液循環(huán)系統(tǒng)

鉆井液的循環(huán)是通過循環(huán)泥漿泵來維持的，泥漿泵排出的高壓鉆井液經(jīng)過地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁（或套管）形成的環(huán)形空間向上流動，在到達地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固控設(shè)備進行處理后返回上水池，最后進入泥漿泵循環(huán)再用。鉆井液流經(jīng)的各種管件、設(shè)備構(gòu)成了一整套鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。

鉆井液的功能

目前，鉆井液被公認為至少有以下十種作用：

1）清潔井底、攜帶巖屑。保持井底清潔，避免鉆頭重復(fù)切削，減少磨損，提高效率。2）冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度，減少鉆具磨損，提高鉆具的使用壽命。3）平衡井壁巖石側(cè)壓力，在井壁形成濾餅，封閉和穩(wěn)定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。

4）平衡(控制)地層壓力。防止井噴，井漏，防止地層流體對鉆井液的污染。5）懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度，避免沉沙卡鉆。

6）在地面能沉除砂子和巖屑。

7）有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。8）承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力，可減小起下鉆時起升系統(tǒng)的載荷。

9）供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進行電法測井，巖屑錄井等獲取井下資料。10）水力碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。

鉆井液的組成

1）水基鉆井液是由膨潤土(Bentonite)、水(或鹽水)、各種處理劑、加重材料以及鉆屑所組成的多項分散體系。其中膨潤土和鉆屑的平均密度均為2.6g/cm3，通常稱它們?yōu)榈兔芏裙滔?；而加重材料常被稱為高密度固相。

最常用的加重材料為API重晶石，其密度為4.2g/cm3。由于在水基鉆井液中膨潤土是最常用的配漿材料，在其中主要起提粘切、降濾失和造壁等作用，因而又將它和重晶石等加重材料稱做有用固相，而將鉆屑稱做無用固相。

在鉆井液中，應(yīng)通過各種固控措施盡量減少鉆屑的含量，膨潤土的用量也應(yīng)以夠用為度，不宜過大，否則會造成鉆井液粘切過高，還會嚴重影響機械鉆速，并對保護油氣層產(chǎn)生不利影響。

2）油基鉆井液是以水滴為分散相，油為連續(xù)相，并添加適量乳化劑、潤濕劑、親油的固體處理劑(有機土、氧化瀝青等)、石灰和加重材料等所形成的乳狀液體系。

鉆井液性能

按照API推薦的鉆井液性能測試標準，需檢測的鉆井液常規(guī)性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、動切力、靜切力、API濾失量、HTHP濾失量、PH值、堿度、含砂量、固相含量、膨潤土含量和濾液中各種離子的質(zhì)量濃度等。1）鉆井液密度

鉆井液的密度是指每單位體積鉆井液的重量，常用g/cm3（或kg/cm3）表示。在鉆井工程上，鉆井液密度和泥漿比重（Mud Weight）是兩個等同的術(shù)語。鉆井液密度是確保安全、快速鉆井和保護油氣層的一個十分重要的參數(shù)。通過鉆井液密度的變化，可調(diào)節(jié)鉆井液在井筒內(nèi)的靜液柱壓力，以平衡地層孔隙壓力。有時亦用于平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，以避免井塌的發(fā)生。如果密度過高，將引起鉆井液過度增稠、易漏失、鉆速下降、對油氣層損害加劇和鉆井液成本增加等一系列問題；而密度過低則容易發(fā)生井涌甚至井噴，還會造成井塌、井徑縮小和攜屑能力下降。

2）鉆井液的流變性

鉆井液的流變性(Rheological Properties of Drilling Flrids)是指鉆井液流動和變形的特性。該特性通常是由不同的流變模式及參數(shù)來表征的.此外，漏斗粘度(Funnel Viscosity)、表現(xiàn)粘度(Apparent Viscosity)和靜切力(Gel Strength)等也是鉆井液的重要流變參數(shù)。由于鉆井液的流變性與攜巖、井壁穩(wěn)定、提高機械鉆速和環(huán)空水力參數(shù)計算等一系列鉆井工作密切相關(guān)，因此它是鉆井液最重要的性能之一。3)鉆井液的濾失造壁性

在鉆井過程中，當鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力一般總是大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，這種特性常稱為鉆井液的濾失性(Filtration Properties Fluids)。在液體發(fā)生滲濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著并沉積在井壁上形成一層泥餅(Mud Cake)。隨著泥餅的逐漸加重以及在壓差作用下被壓實，針對裸眼井壁有效地起到穩(wěn)定和保護作用，這就是鉆井液的所謂造壁性。

由于泥餅的滲透率遠遠小于地層的滲透率，因而形成的泥餅還可以有效地阻止鉆井液中的固相和濾液繼續(xù)侵入地層。在鉆井液工藝中，通常用一個重要參數(shù)—濾失量(Water Loss or Foltration Rate)來表征鉆井油液的滲濾速率。

鉆井液的選用標準

鉆井液是鉆井的“血液”，在鉆井作業(yè)中起著非常重要的作用。因此對鉆井液要求很高，主要有四個方面：

1）鉆井循環(huán)的要求

鉆井循環(huán)對鉆井液的要求是泵壓低(粘度低)，攜砂能力強(動切力高)，啟動泵壓低(靜切力低)，潤滑性能好，摩擦力低，磨損小(固體顆粒少)。

2）要保持井眼的穩(wěn)定

鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩(wěn)定；鉆井油氣層時要靠鉆井液的壓力柱來平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當。要求鉆井液有克服不穩(wěn)定地層的性能，例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌，鹽巖遇水而形成溶洞等，即要求有不同性質(zhì)的鉆井液。3）要求鉆井液保護油氣層

鉆開油氣層后，鉆井液與油氣層接觸，為防止鉆井液損害油氣層，要求鉆井液的失水小、泥餅薄(鉆井液失水后，固壓差固體顆粒在井壁上形成泥餅環(huán))、固相含量低、濾液的水化作用低(濾液進入地層后與地層中的液體發(fā)生的化學(xué)作用)等。

4）保護環(huán)境和生態(tài)

鉆井液中常含有原油、柴油和各種油類以及含有大量的化學(xué)處理劑，為防止鉆井液對環(huán)境和生態(tài)可能造成的影響，要求使用無害、無毒的鉆井液。

? 三維動畫 | 鉆井液

==鉆井事故及預(yù)防==

鉆井是一項隱蔽的地下工程，存在著大量的模糊性、隨機性和不確定問題。由于對客觀情況的認識不清或主觀意識的決策失誤，往往會產(chǎn)生許多復(fù)雜情況甚至造成嚴重的事故，輕者耗費大量人力、物力和時間，重者導(dǎo)致全井的廢棄。

常見的鉆井事故

鉆井過程中最容易發(fā)生的井下工程事故主要有：鉆頭事故(斷刮刀片、掉牙輪和掉鉆頭等)、鉆具事故鉆具刺壞、斷鉆具等)、套管事故(卡套管、斷套管等)、井下落物事故(小工具等落入井內(nèi))、卡鉆事故(鉆具在井內(nèi)不能上下活動或轉(zhuǎn)動)、測井事故(測井電纜遇卡、遇阻或測井儀器落井等)、注水泥事故(固井時水泥漿在鉆具內(nèi)未替出、水泥漿返高不夠，或?qū)⑺酀{全部替出環(huán)形空間等)和井噴失控事故(不能人為控制的鉆井井噴)等。

鉆井事故發(fā)生的原因

1）地質(zhì)因素

鉆井的對象是地層，而地層結(jié)構(gòu)有硬有軟，壓力系統(tǒng)有高有低，孔隙有大有小，如果對這些情況沒有足夠的了解，就難免要發(fā)生難以預(yù)料的問題。

首先我們應(yīng)該了解設(shè)計井的地層孔隙壓力、地層破裂壓力、地層坍塌壓力及一些特殊地層（鹽膏、軟泥巖）的蠕變應(yīng)力，作為井身結(jié)構(gòu)和鉆井液設(shè)計的主要依據(jù)。一般地說，在同一個裸眼井段內(nèi)不能讓噴、漏層同時存在，不能讓蠕變層與漏層同時存在。如果在井身結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)上述要求，而且高壓層和蠕變層在漏層的下部，那就應(yīng)對漏層進行預(yù)處理，不能盲目向深部鉆進。如果高壓層或蠕變層下部有低壓層或漏失層，那就只好把高壓層或蠕變層用套管封掉。

其次，對一些特殊地層如在一定溫度、壓力下發(fā)生蠕變的鹽巖層、膏鹽層、富含水的軟泥巖層、吸水膨脹的泥巖層、裂縫發(fā)育容易坍塌剝落的泥巖層、煤層及某些火成巖侵入層都應(yīng)有較詳細的了解，因為這些地層是造成井下復(fù)雜的主要原因。同時對一些地質(zhì)現(xiàn)象如斷層、裂縫、溶洞、特高滲透層的位置及硫化氫、二氧化碳的存在和含量也應(yīng)有所了解。以上這些資料對打成一口井來說至關(guān)重要。但地質(zhì)部門所提供的比較詳細的資料是油氣層資料，而對工程上所需要的重要資料則提供不多，或不夠詳細，甚至有些數(shù)據(jù)與實際情況相距甚遠，即使是已經(jīng)開發(fā)的油田，由于注水開發(fā)的結(jié)果，地下的壓力系統(tǒng)變化很大，也很難以鄰井的資料作為主要依據(jù)。這就使鉆井過程往往不得不打遭遇戰(zhàn)，因而復(fù)雜情且況屢屢發(fā)生。2）工程因素

鉆井作業(yè)具有隱蔽性、復(fù)雜性，由于地質(zhì)資料掌握不全不準，或者雖有可靠地質(zhì)資料而未嚴格地按科學(xué)方法進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計，使同一段裸眼中噴、漏層并存，治噴則漏，治漏則噴。雖然下了套管但不裝并控設(shè)備，或者雖然裝了井控設(shè)備但不講求質(zhì)量，一旦鉆遇高壓層，應(yīng)急使用時，到處刺漏，甚至造成井噴失控。鉆井液體系和性能與地層特性不相適應(yīng)，甚至片面強調(diào)節(jié)約鉆井液處理劑，使鉆井液性能惡化，造成裸眼井段中某些地層的縮徑或坍塌。

鉆井液密度不合適，也會造成井噴、井漏或井塌。操作不適當，下鉆速度過快會產(chǎn)生很大的激動壓力，易將地層憋漏。起鉆速度過快會產(chǎn)生很大的抽吸力，易將油氣層抽噴或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)松軟的地層抽塌，特別是在鉆頭或扶正器泥包的情況下更為嚴重。

鉆井設(shè)備發(fā)生故障，被迫停止鉆具的活動或鉆井液的循環(huán)，是發(fā)生井下事故的最普通最常見的因素。此外，管理工作薄弱，有章不循，有表（指重表、泵壓表、扭矩表）不看，遇事不思，盲目決斷，但求省力，不顧后果，起鉆猛提，下鉆猛壓，遇卡硬轉(zhuǎn)，遇漏硬憋，這是造成井下事故的常見原因。

常用處理方法

1)卡鉆事故原因及處理

卡鉆及造成原因：卡鉆就是在鉆井過程中因地質(zhì)因素、鉆井液性能不好、技術(shù)措施不當?shù)仍?，使鉆具在井內(nèi)長時間不能自由活動，這種現(xiàn)象叫卡鉆。主要有黏附卡鉆、沉砂卡鉆、砂橋卡鉆、井塌卡鉆、縮徑卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆及鉆具脫落下頓卡鉆等。

處理卡鉆事故的方法：(1)泡油解卡；(2)使用震擊器震擊解卡；(3)倒扣套銑；(4)爆炸松扣；(5)爆炸鉆具側(cè)鉆新眼等。2）井塌事故原因及處理

井塌是鉆井過程中井壁失穩(wěn)垮塌的現(xiàn)象。發(fā)生井塌的原因包括：井內(nèi)液柱壓力不能平衡地層壓力；地層受鉆井液浸泡，發(fā)生水敏膨脹、破碎、剝離；地層本身破碎、疏松，上提鉆具時造成抽汲現(xiàn)象使下部井筒壓力下降；在起鉆過程中，未及時回灌鉆井液造成井內(nèi)液柱壓力下降；停鉆時間過長，鉆井液性能發(fā)生變化；在裸眼井段長時間、大排量循環(huán)等。井塌嚴重時會導(dǎo)致井眼情況復(fù)雜，引起井內(nèi)事故。

? 延伸閱讀 | 井塌處理方法

(1)下鉆過程，如發(fā)現(xiàn)井口不返鉆井液,或者鉆桿內(nèi)反噴鉆井液，這是井塌的象征，應(yīng)立即停止下鉆。開泵循環(huán)通井或劃眼,待井下情況正常后，再恢復(fù)下鉆工作。

(2)起鉆過程,如發(fā)現(xiàn)井口液面不降，或鉆桿內(nèi)反噴鉆井液，這是井塌的象征，應(yīng)立即停止起鉆。開泵循環(huán)鉆井液,?待泵壓正常，井下暢通無阻,管柱內(nèi)外壓力平衡后，再恢復(fù)起鉆工作。(3)無論任何時候，如發(fā)現(xiàn)有井塌現(xiàn)象，開泵時均須用小排量頂通。然后逐漸漸增加排量，中間不可停泵。如果小排量頂不通,泵壓上升，井口不返鉆井液，證明地層漏失，不可繼續(xù)擠入鉆井液。

3）鉆頭事故及預(yù)防措施

在鉆進過程中所發(fā)生的鉆頭事故，包括牙輪鉆頭掉牙爪，牙輪、蹩斷牙爪、牙齒、牙輪；刮刀鉆頭蹩斷刀片、接頭，PDC鉆頭脫落;或人造聚晶金剛石、天然金剛石脫落等，統(tǒng)稱鉆頭事故。

預(yù)防鉆頭事故，應(yīng)該采取以下措施：

(1)選用質(zhì)量合格的鉆頭，出廠使用說明書要求正確使用鉆頭(2)精心操作，均勻送鉆，嚴防溜鉆、頓鉆事故發(fā)生。

(3)正確操作，按設(shè)計施工，根據(jù)鉆具組合和地層井深按要求加壓。4）井漏事故及處理

井漏是鉆井過程中，井筒內(nèi)鉆井液或其他介質(zhì)(固井水泥漿等)漏入地層孔隙、裂縫等空間的現(xiàn)象。井漏是鉆井工程中常見的井內(nèi)復(fù)雜情況，多數(shù)鉆井過程都有不同程度的漏失。嚴重的井漏會導(dǎo)致井內(nèi)壓力下降，影響正常鉆井、引起井壁失穩(wěn)、誘發(fā)地層流體涌入井筒并井噴。

井漏的處理措施：

(1)對井下壓力系統(tǒng)和地層比較復(fù)雜的井只能采取堵漏的辦法進行處理；

(2)而對于井下壓力系統(tǒng)單

一、地層結(jié)構(gòu)強度較大的井則可以采用降低鉆井液密度的辦法處理。(3)可在鉆井液中加入堵漏材料，如鋸末，馬糞，貝殼粉、粘土等。

(4)裂縫漏失需采用稠鉆井液加堵漏物的如鋸屑，棉子殼等，在處理井漏上和工藝措施配合，下鉆速度要慢，泵壓排量要適當。5）井噴事故及處理

井噴，是一種地層中流體噴出地面或流入井內(nèi)其它地層的現(xiàn)象，大多發(fā)生在開采石油天然氣的現(xiàn)場。引起井噴的原因有多種：地層壓力掌握不準、泥漿密度偏低、井內(nèi)泥漿液柱高度降低；起鉆抽吸，以及其他不當措施等。

井噴發(fā)生后對其控制的方法叫壓井，壓井主要有司鉆壓井法和工程師壓井法，司鉆壓井法是先把井里的氣或油排出來，再用重泥漿替換原來太輕的泥漿，這種方法需要時間較長，在加重設(shè)備不足的時候時常使用。工程師壓井法是在計算好需要泥漿的量以后一次性打入井筒中的方法，井噴事故處理在前邊已經(jīng)有介紹此處不在贅述。