為了尋找油氣儲(chǔ)藏，除了采用地球物理勘探方法進(jìn)行勘探外，還必須鉆各種探井，為制定開發(fā)方案提供詳細(xì)的資料。為了開采石油和天然氣，要按照油氣田的開發(fā)方案鉆一批生產(chǎn)井和注水井。在油田的生產(chǎn)過(guò)程中，還要鉆一些觀察井和加密井。鉆井工程是指在初步探明油、氣、水儲(chǔ)藏情況后，通過(guò)鉆具(鉆頭、鉆桿、鉆鋌等)對(duì)地層鉆孔，然后用套管聯(lián)接并向下延伸到油、氣、水層的過(guò)程。鉆井按照施工目的的不同，分為探井和開發(fā)井。探井包括地質(zhì)井、參數(shù)井、預(yù)探井、評(píng)價(jià)井等；開發(fā)井包括采油井、采氣井、注水(氣)井以及調(diào)整井、檢查研究井、擴(kuò)邊井等。

　　最古老的鉆井方法是沖擊鉆井法，簡(jiǎn)稱頓鉆。由于這種鉆井方法的效率極低，現(xiàn)在已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)鉆井所代替。旋轉(zhuǎn)鉆井法是用金屬鉆桿帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)來(lái)破碎巖石的一種鉆井方法。它通常使用轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)，由轉(zhuǎn)盤通過(guò)方鉆桿來(lái)帶動(dòng)鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)。目前世界上絕大部分鉆井工作量是由旋轉(zhuǎn)鉆井法完成的。現(xiàn)在，也有部分鉆機(jī)已經(jīng)開始使用井底動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(主要有渦輪鉆具和螺桿鉆具兩種)，又稱井底動(dòng)力機(jī)鉆井法。另外，世界上還有井底發(fā)動(dòng)機(jī)與柔性鉆桿配合鉆井法，但使用極少。

　　我國(guó)石油鉆井從1949年建國(guó)開始到現(xiàn)在50多年間，經(jīng)歷了組建(1949～1957年)、發(fā)展(1958～1977年)和提高(1978年到現(xiàn)在，也叫做鉆井提高時(shí)期)三個(gè)時(shí)期。目前，已經(jīng)具備了較高的鉆井技術(shù)水平。21世紀(jì)世界鉆井發(fā)展的趨勢(shì)是向自動(dòng)化、智能化鉆井發(fā)展，我國(guó)將重點(diǎn)發(fā)展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、超深井鉆井技術(shù)、大位移鉆井技術(shù)、提高老油田產(chǎn)量的各類型鉆井技術(shù)和加強(qiáng)鉆井基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)鉆井裝備的更新改造技術(shù)，并在推廣和應(yīng)用先進(jìn)的企業(yè)管理方法方面做出努力。

 

　　一、鉆井設(shè)計(jì)與井場(chǎng)布置

 

　　(一)鉆井設(shè)計(jì)

 

　　所有的井都要進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)。鉆井設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括地質(zhì)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、進(jìn)度設(shè)計(jì)和費(fèi)用預(yù)算四個(gè)部分。

　　鉆井設(shè)計(jì)要本著“科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保”的原則來(lái)進(jìn)行。地質(zhì)設(shè)計(jì)應(yīng)提供鉆探目的和要求、地層孔隙壓力、破裂壓力、巖性特征、地層剖面、故障提示等資料，并提供鄰井的油、氣、水顯示和復(fù)雜情況資料，注明含硫化氫地層深度和估計(jì)含量。工程設(shè)計(jì)以此為依據(jù)，包括編制合理的井身結(jié)構(gòu)和套管程序，確定鉆井液的類型和指標(biāo)要求等。進(jìn)度設(shè)計(jì)和費(fèi)用預(yù)算要建立在本地區(qū)切實(shí)可靠的定額基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行。在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)，要正確處理好安全、質(zhì)量、速度、效益以及對(duì)社會(huì)、公眾、環(huán)境的影響的關(guān)系，確保安全、環(huán)境與健康費(fèi)用的投入，避免出現(xiàn)片面追求效益、危及安全、損害環(huán)境與職工健康的情況。鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)要嚴(yán)格執(zhí)行審批手續(xù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，甲乙都要雙方執(zhí)行設(shè)計(jì)。如果發(fā)現(xiàn)新的情況需要更改設(shè)計(jì)時(shí)，也要嚴(yán)格按照相應(yīng)的審批程序和制度來(lái)執(zhí)行。

 　在生產(chǎn)實(shí)踐中，鉆井工程設(shè)計(jì)一般包括以下主要內(nèi)容。

（1）         井位的選擇。

（2）         的選擇和井身結(jié)構(gòu)的確定。

（3）         鉆頭尺寸類型的選擇與數(shù)量的確定。

（4）         鉆柱設(shè)計(jì)與下部鉆具組合。

（5）         鉆井參數(shù)與水力參數(shù)設(shè)計(jì)。

（6）         鉆井洲設(shè)計(jì)，包括防腐要求。

（7）         固井設(shè)計(jì)，包括套管柱設(shè)計(jì)、套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)、注水泥設(shè)計(jì)及固井施工技術(shù)措施。

（8）         油氣井井控設(shè)備及工藝技術(shù)要求。

（9）         油氣井固控設(shè)備要求。

（10）      地層孔隙壓力檢測(cè)。

（11）      地層漏失試驗(yàn)要求（新控區(qū)第一口井必須進(jìn)行地層試驗(yàn)）。

（12）      防止油氣層損害的措施與井身質(zhì)量要求。

（13）      環(huán)境保護(hù)要求。

（14）      安全生產(chǎn)要求，重點(diǎn)防止井噴失控。

（15）      鉆井施工進(jìn)度計(jì)劃。

（16）      全井成本計(jì)劃。

　　(二)井場(chǎng)布置

 

　　井場(chǎng)定位必須符合鉆井設(shè)計(jì)的要求，并充分考慮水源、道路、鉆井液池井場(chǎng)施工條件等因素。井場(chǎng)大小應(yīng)能容納所有的鉆井設(shè)備和房屋、庫(kù)房、工房等。井場(chǎng)布置應(yīng)以井架為中心，對(duì)鉆井設(shè)備、設(shè)施和輔助設(shè)施按照施工的要求，進(jìn)行合理的布局。井場(chǎng)布置以有利于鉆井施工，有利于設(shè)備、設(shè)施和輔助設(shè)施的安裝運(yùn)行，有利于節(jié)約土地，有利于服務(wù)車輛的通行，有利于搶險(xiǎn)，有利于防洪、排澇、防凍等為原則。鉆井各設(shè)備之間的空間，應(yīng)符合作業(yè)區(qū)和鉆機(jī)危險(xiǎn)區(qū)現(xiàn)有的有關(guān)規(guī)定。井場(chǎng)布局要考慮風(fēng)頻、風(fēng)向，使井架大門方向盡量朝南或朝東。井場(chǎng)邊緣距離鐵路、高壓線及其他永久性設(shè)施不應(yīng)少于50m。井口距離民房應(yīng)大于100m。在草原、葦塘、林區(qū)鉆井時(shí)，井場(chǎng)周圍應(yīng)有防火隔離墻或者隔離帶。

 

　　二、設(shè)備安裝

 

　　(一)設(shè)備安裝的基本條件

 

　　鉆機(jī)應(yīng)有制造廠或者修理廠的出廠質(zhì)量合格證等技術(shù)文件，并符合鉆井工程設(shè)計(jì)對(duì)鉆井主要設(shè)備選用的要求。安裝鉆機(jī)的井場(chǎng)和基礎(chǔ)應(yīng)符合按照規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件的要求。安裝所使用的各類工具或設(shè)備應(yīng)齊備并有良好的使用性能。在用計(jì)量器具應(yīng)檢定合格。

　　井場(chǎng)的有效面積應(yīng)符合鉆井施工設(shè)計(jì)所選定類型鉆機(jī)的占地面積需要。井口至邊緣要有一定的坡度，方井底部應(yīng)有排水設(shè)施，使井場(chǎng)具備良好的排水條件。鉆機(jī)主要設(shè)備的基坑應(yīng)設(shè)在挖方上，如設(shè)置在填方上時(shí)，要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理，使基坑的強(qiáng)度達(dá)到要求。安裝鉆井泵的基礎(chǔ)應(yīng)符合抗振技術(shù)要求。基礎(chǔ)混凝土要按照設(shè)計(jì)要求配制。基礎(chǔ)要有合格的平面度，四周用混凝土封閉。

 

　　(二)搬遷

 

　　鉆機(jī)搬遷有分組搬運(yùn)和整體拖運(yùn)兩種方式。組織搬遷時(shí)，若運(yùn)載、吊裝能力允許，一般盡可能采用整體拖遷的方式。分組搬運(yùn)時(shí)，要有一個(gè)詳細(xì)的鉆機(jī)搬遷計(jì)劃，其中要有人員、設(shè)備、運(yùn)輸?shù)呢?zé)任規(guī)定和偶發(fā)事件的應(yīng)急計(jì)劃。在鉆機(jī)搬遷過(guò)程中，新、老井場(chǎng)都要指定一名最高負(fù)責(zé)人員來(lái)組織設(shè)備的裝卸。在運(yùn)輸過(guò)程中，要服從交通管制。通過(guò)人口稠密的地區(qū)時(shí)，要遵守當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)條例的規(guī)定。

　　水上鉆機(jī)搬遷時(shí)，要制定搬遷計(jì)劃和應(yīng)急計(jì)劃，明確各個(gè)協(xié)作方的責(zé)任和義務(wù)，清晰的掌握天氣預(yù)報(bào)情況，做好水下地面情況的勘察，明確勘察方法、新鉆機(jī)的定位、錨定方法、測(cè)試張緊力、鏈環(huán)的連接、通訊責(zé)任和起拋錨拖船的選擇等事宜。

 

　　(三)安裝

 

　　1．塔型井架鉆機(jī)主要設(shè)備的安裝順序

　　塔型井架鉆機(jī)主要設(shè)備之間的安裝順序有兩種，現(xiàn)用方框圖(圖2—1)表示：

 

圖2—1

 

　　2．整體起升井架鉆機(jī)主要設(shè)備的安裝順序

　　整體起升井架鉆機(jī)主要設(shè)備之間的安裝順序也有兩種，其順序方框圖(圖2—2)為：

 

圖2—2

 

　　3．輔助設(shè)備和設(shè)施的安裝

　　在場(chǎng)地允許、保證安全的情況下，對(duì)鉆機(jī)主要設(shè)備之間的安裝順序方框圖以外的輔助設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行交叉安裝。

 

　　(四)安裝質(zhì)量驗(yàn)收

 

　　一口井的設(shè)備安裝完畢并經(jīng)整機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)合格后，由質(zhì)量檢驗(yàn)部門和安全監(jiān)督部門組織人員，按照安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備說(shuō)明書和安全檢查驗(yàn)收規(guī)定，進(jìn)行嚴(yán)細(xì)認(rèn)真的檢查檢驗(yàn)。鉆機(jī)安裝質(zhì)量和安全使用條件經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，方可準(zhǔn)許開鉆。

 

　　三、鉆進(jìn)施工

 

　　(一)首次鉆進(jìn)

 

　　鉆進(jìn)是破巖和加深井眼的過(guò)程。首次鉆進(jìn)是指埋設(shè)導(dǎo)管后(導(dǎo)管在首次開鉆時(shí)起引導(dǎo)鉆頭下鉆和作為鉆井液出口作用)、下表層套管前的第一次鉆進(jìn)。

　　首次鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)使鼠洞的位置、鼠洞管的斜度與露出鉆臺(tái)的高度應(yīng)有利于方鉆桿的起放和摘掛水龍頭操作方便；要按設(shè)計(jì)選擇好人井鉆具；使鉆井液性能及其使用管理應(yīng)符合鉆井設(shè)計(jì)要求。

　　第一次鉆進(jìn)對(duì)井眼一般要求要直。鉆進(jìn)開始要控制鉆壓。在鉆進(jìn)過(guò)程中，要執(zhí)行定深測(cè)斜制度，對(duì)易斜地層應(yīng)采取滿眼鉆具或鐘擺鉆具組合等控制井斜措施。可使用減振器以減輕跳鉆的危害，提高鉆頭和鉆具的使用壽命。

　　鉆達(dá)下表層套管深度后，及時(shí)進(jìn)行下人表層套管、固井和高壓試運(yùn)轉(zhuǎn)等作業(yè)。

 

　　(二)再次鉆進(jìn)

 

　　再次鉆進(jìn)指封表層套管固井后的各次鉆進(jìn)。

　　再次鉆進(jìn)前，必須先安裝好井口裝置，并找正天車、轉(zhuǎn)盤和井口中心，固定牢靠。鉆完固井水泥塞后，再次恢復(fù)鉆進(jìn)。除非是定向井、水平井等特殊工藝井施工，鉆具組合應(yīng)滿足噴射鉆井和防斜打直井技術(shù)要求。在施工過(guò)程中，要選擇和使用優(yōu)質(zhì)鉆井液，并及時(shí)進(jìn)行鉆井液的性能調(diào)整和凈化處理，使之符合鉆井設(shè)計(jì)要求和有關(guān)規(guī)定。鉆進(jìn)中，應(yīng)根據(jù)井內(nèi)情況變化(鉆速、鉆井液性能、鉆屑性能、鉆井液體積和進(jìn)出口流量等)和地面設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、儀表信息變化，判斷分析異常情況，及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。鉆開油氣層前，要按照鉆井設(shè)計(jì)要求、井控規(guī)定和防火防爆的有關(guān)要求逐項(xiàng)檢查合格。

　　安全鉆達(dá)下技術(shù)套管(或油層套管)深度后，應(yīng)根據(jù)鉆井設(shè)計(jì)要求，及時(shí)進(jìn)行測(cè)井、下人技術(shù)套管(或油層套管)、固井等其他作業(yè)。

 

　　(三)地質(zhì)錄井

 

　　在鉆進(jìn)過(guò)程中，同時(shí)伴有地質(zhì)錄井作業(yè)。地質(zhì)錄井的任務(wù)主要是取全取準(zhǔn)各項(xiàng)地質(zhì)資料及其有關(guān)的鉆井施工資料。鉆進(jìn)過(guò)程中的地質(zhì)錄井工作包括鉆時(shí)錄井、氣測(cè)錄井、鉆井液錄井、巖屑錄井、巖心錄井、壓力錄井。

 

　　四、測(cè)井

 

　　測(cè)井是認(rèn)識(shí)油氣層和評(píng)價(jià)油氣層的重要手段。測(cè)井在鉆達(dá)預(yù)定井深或鉆過(guò)油氣層后進(jìn)行。鉆井隊(duì)要為測(cè)井施工做好準(zhǔn)備并配合好工作。具體內(nèi)容見第三章。

 

　　五、地層測(cè)試與原鉆機(jī)試油

 

　　(一)地層測(cè)試

 

　　在鉆井過(guò)程中鉆開油氣層或完井以后，為了及時(shí)了解有關(guān)生產(chǎn)層性能及其中所含油、氣、水等具體情況，并取得有關(guān)資料，利用鉆桿或油管柱將地層測(cè)試器和取樣器下至待測(cè)試層段，進(jìn)行不穩(wěn)定試井，取得該地層的產(chǎn)量、溫度、壓力以及井底開關(guān)井時(shí)間與壓力關(guān)系曲線等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，并取得流體樣品。通過(guò)分析解釋，獲得在動(dòng)態(tài)條件下地層和流體的各項(xiàng)特性參數(shù)，及時(shí)評(píng)價(jià)油、氣、水層，為勘探、開發(fā)決策提供可靠的依據(jù)。

　　地層測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)施工一般經(jīng)過(guò)井眼準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與測(cè)試工具準(zhǔn)備、組織協(xié)調(diào)施工隊(duì)伍或人員落實(shí)、下鉆、封隔器座封和開關(guān)井、解封封隔器、反循環(huán)、起鉆等幾個(gè)過(guò)程。

 

　　(二)原鉆機(jī)試油

 

　　原鉆機(jī)試油就是由原鉆井隊(duì)人員用其原有設(shè)備，在有關(guān)單位的指導(dǎo)下，按試油施工設(shè)計(jì)進(jìn)行試油作業(yè)。其一般程序?yàn)椋喊惭b井口及地面裝置；下油管探底及調(diào)整鉆井液；射孔；引導(dǎo)油氣流。

　　區(qū)域探井、重點(diǎn)預(yù)探井、超深井等鉆達(dá)油氣層(完井)后一般應(yīng)安排原鉆機(jī)試油。

 

　　六、完井作業(yè)

 

（一）      下套管

下套管作業(yè)的主要環(huán)節(jié)有：

（1）對(duì)套管在下井以前進(jìn)行無(wú)損檢查。無(wú)損檢查一般采用半自動(dòng)化無(wú)損檢

測(cè)儀來(lái)進(jìn)行。

（2）正確使用套管螺紋密封脂，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的上扣扭矩和合格的耐壓密封。

（3）使套管準(zhǔn)確對(duì)扣并上扣至合格扭矩。

（4）連續(xù)進(jìn)行下套管。

（5）套管下至設(shè)計(jì)深度后，將套管載荷通過(guò)聯(lián)項(xiàng)節(jié)及吊卡交付給轉(zhuǎn)盤（或通過(guò)套管瞳盤坐在轉(zhuǎn)在盤上）。

　　(二)固井

 

　　下套管完畢，向套管周圍注入水泥漿，使套管串與井壁牢固的連成一體，封隔疏松、易漏、易塌等復(fù)雜地層和油、氣、水層，防止油氣互竄。這項(xiàng)作業(yè)稱為固井。固井是整個(gè)鉆井工程的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞，直接影響著這口井能否順利的進(jìn)行生產(chǎn)。固井的過(guò)程一般為：

　　1．進(jìn)行固井設(shè)計(jì)并按規(guī)定程序進(jìn)行審批。

　　2．進(jìn)行固井準(zhǔn)備，包括召開固井協(xié)作會(huì)，做好水泥及添加劑準(zhǔn)備、固井施工裝備準(zhǔn)備、供水系統(tǒng)準(zhǔn)備等。

　　3．進(jìn)行注水泥施工：通過(guò)套管將配制好的水泥漿注入井內(nèi)，并上返至一定高度。

　　4．注水泥漿碰壓后，實(shí)行敞壓候凝，使水泥膠結(jié)。

 

　　(三)井口裝定

 

　　固井后，對(duì)固井質(zhì)量進(jìn)行檢查(試壓和測(cè)井)。檢查合格后，將懸掛在轉(zhuǎn)盤上的套管載荷移交到井口(指最上一層套管)上進(jìn)行井口裝定。井口裝定一般通過(guò)套管頭懸掛器卡瓦來(lái)固定。對(duì)于經(jīng)檢查固井質(zhì)量不合格的井，應(yīng)采取擠水泥、注水泥和鉆水泥塞等補(bǔ)救措施。

 

　　(四)拆卸設(shè)備

 

　　一口井施工完畢后拆卸設(shè)備，轉(zhuǎn)入下一口井的施工。

 

　　七、水上鉆井

 

　　在海洋和湖泊上的鉆井稱為水上鉆井。水上鉆井需要根據(jù)氣象學(xué)和海洋學(xué)等理論和資料，來(lái)確定最合適的鉆井平臺(tái)類型。自升式平臺(tái)需要包括海(湖、河)床巖樣等更加詳細(xì)的井場(chǎng)勘察，以取得有關(guān)樁深數(shù)據(jù)和合適的表層資料來(lái)建立平臺(tái)。水上鉆井與陸地鉆井在工藝上基本相同，其主要特點(diǎn)在于：

　　(1)有一套水上鉆井裝置，即水上鉆井平臺(tái)。

　　(2)有一套特殊的通向水底的導(dǎo)引系統(tǒng)和井口裝置，即隔水系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、防噴系統(tǒng)和套管懸掛系統(tǒng)。

　　(3)有一套平臺(tái)定位裝置和升降補(bǔ)償裝置。

　　(4)有一套防腐設(shè)備和措施。