井口工具
(3)吊环
井口工具
(3)安全卡瓦
(4)钻铤提升短节
第四节 钻井类型
井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的
1.探井
通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地层油气资源分布及相应 性质等方面资料的井
2.开发井
以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道，或为了采用各 种措施使油气被开采出来所钻的井。
大钩 水龙头 游动滑车
第三节 钻井工具
井下钻具
井口工具
一、井下钻具
水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。主要包括钻头和钻 柱。
1、钻头
直接破碎岩石形成井眼的工具。
影响钻井速度最直接的因素之一
衡量钻头破岩效率高低的主要指标
钻头寿命： 在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间(包括划眼——在已钻 出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h；
第五节 基本钻井工艺过程
3、固井
固井即是在已钻成的井眼 内下入套管，而后在套管与 井眼间的环形空间内注入水 泥浆，将套管和地层固结成 一体的工艺过程。
图6－15 固井后井眼 状况示意图
第五节 基本钻井工艺过程
（1）固井的目的
①安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层；
②巩固疏松井段，隔离复杂地层； ③封隔地下油气水层，防止上下串通； ④封隔暂不开采的油气层； ⑤钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层；
钻头进尺：
在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m；
机械钻速：
用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻进时间的钻头进尺，表 示钻头破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。
钻头的分类
按照钻切岩石面积及形状的不同：
全面钻进钻头
取芯钻头
特种钻头
按照结构特点和破岩机理的不同：
刮刀钻头
牙轮钻头
金刚石钻头
钻头的分类(刮刀钻头)
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
图1－11 大庆I－130型 钻机
钻机的组成及功能
2、旋转系统 (1)组成 水龙头、转盘
保证在洗井液循 环时钻柱能够旋
转
带动整个钻 柱及钻头旋
转
钻机的组成及功能
2、旋转系统 (2)功能
保证在洗井液高压循环的 情况下给井下钻具提供足够 的旋转扭矩和动力，以满足 破岩钻进和井下其它要求。
(1)清洗井底携带岩屑
(2)悬浮岩屑
洗
(3)阻止地层中油、气、水流入井内
井
(4)保护井壁，防止井壁坍塌
液
(5)冷却、润滑钻头和钻柱
功
(6)向井底传递水功率
能
(7)了解地层
(8)减轻钻柱或套管拄的悬重
钻机的组成及功能
4、驱动与传动系统
(1)组成 动力机、传动部分
(2)功能
柴油机或 联轴器电、动离机合器、 变速箱、皮带传动
6、井控系统
(1)组成：
防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井 管线以及液、气压控制机构组成。
(2)功能：
控制井内的压力，防止地层流体无控制 地流入井中。
图6－4 大庆I－130型 钻机
钻机的组成及功能
钻机的组成及功能
钻机的组成及功能
钻机的组成及功能
钻井现场“十大件”
井架 转盘 泥浆泵
天车 绞车 柴油机 传动装置
定子
分 螺杆钻具 中心轴
类
电动钻具
下方轴外向承壳轴 主轴
定子和转子
钻头
涡轮钻具 螺杆钻具
井底动力钻具旋转钻井法
特点
①转动钻头的动力由地面移到井下，直接接 在钻头之上；
②钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、 形成洗井液通路和承受井下动力钻具外壳的 反扭矩；
③井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆 泵提供的、通过钻柱内孔传递到井下的具有 一定动能和压力的洗井液流体或交流电。
②钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高 了破岩效率；
③在破岩的同时，井底岩屑被清除出来；
图1－5 转盘旋转钻井法
④提高了钻井速度和效益。
目前这种方法在世界各国被广泛使用。
井底动力钻具旋转钻井法
钻头 钻柱加压
吃入地层 动力钻具旋转
破碎岩石 循环洗井液
清洗井底
设计井深
井底动力钻具旋转钻井法
旁通阀
涡轮钻具 上轴转承子
探
井
地质浅井 地质探井
为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构 造，地层剖面和局部构造为目的的浅井
以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖层组合，并 为地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井
预探井
在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发 现油气藏为目的所钻的探井
详探井 资料井
在已发现油气的构造上，以探明含油气的面积和储量， 了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井
(1)刮刀钻头 切削型钻头
工作原理：工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪 切破碎岩石。
破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主 的方式
适用地层：松软地层
图6－6 刮刀钻头
钻头的分类(刮刀钻头)
分类
优点： 缺点：
刀翼数
两翼(鱼尾式)刮刀钻头 三翼刮刀钻头
四翼刮刀钻头
刀冀底刃的形状
平底式刮刀钻头 阶梯式刮刀钻头
钻机的组成及功能
3、循环系统
(1)组成
泥浆泵、泥浆净化 装置(固相控制设备) 和泥浆槽、罐等 (2)功能
①从井底清除岩屑； ②冷却钻头和润滑钻具。
钻机的组成及功能
3、循环示意图
泥浆泵 泥浆泵
⑥③
循
环
罐
②
井口高架槽Fra bibliotek振①动 筛
节流管汇
钻机的组成及功能
3、循环系统设备 (1)泥浆泵
(2)固控设备
钻机的组成及功能
图1－17 国产方钻杆
钻 柱 (钻杆与钻杆接头)
②钻杆与钻杆接头
钻 柱 (钻杆与钻杆接头)
②钻杆与钻杆接头
作用： 传递扭矩与输送洗井液
形状：
材料：无缝圆钢管制成的； 壁厚：一般为9～11mm； 钻杆单根： 两端分别接上带粗扣的钻杆接头各一只(合
称一副)； 立根(或立柱)：三根钻杆连接在一起做为一个单元；
钻 柱 (钻铤)
③钻铤
作用： 给钻头施加压力并保持自身处于不 弯曲状态以防止井斜。
形状：
壁厚而粗大，一般是38～53mm 单位长度重量大，相当于同尺寸钻杆的4～6倍。
井口工具
指在起下钻过程中井口所用的工具。主要 有吊钳、吊卡、吊环、卡瓦、安全卡瓦、提 升短节等。
液
(1)吊钳
压
大
钳
和
吊
钳
1-18
(2)吊卡
产生动力，及并链条把传动动等力装传置 递
给泥浆泵、绞车和转盘。
钻机的组成及功能
5、气控系统
(1)组成：
控制面板(控制机构)、传输管线和阀门、 执行机构以及压气机等。
(2)功能：
确保对整个钻机各个工作机构及其部件 的准确、迅速控制，使整机协调一致的工 作。
图1－15 大庆I－130型 钻机
钻机的组成及功能
机械钻速较高 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
图6－6 刮刀钻头
钻头的分类(牙轮钻头)
(2)牙轮钻头
组成：钻头体、水眼、巴掌、轴承和牙轮等。
图1－7 牙轮钻头
钻头的分类(牙轮钻头)
(2)牙轮钻头
工作原理：牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿 压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当 牙轮在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层， 这个作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动 带来的剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井 底岩石全面破碎，井眼得以延伸。
破岩形式： 具有冲击、压碎和剪切等多种形式。
适用地层： 从软到坚硬的各种地层。
钻头的分类(牙轮钻头)
特点
牙齿与井底接触面积小、比压高、工作扭矩小 等
分类 牙轮数目
单牙轮钻头 双牙轮钻头 三牙轮钻头 多牙轮钻头
最常用
钻头的分类(金刚石钻头)
(3)金刚石钻头 磨铣型钻头
组成： 钻头体、切削齿、水眼、水槽等。
3、循环系统 洗井: 清洗井底、运移岩屑出井的工艺过程。 洗井液功能及类型:
洗井液：在钻井过程中，能够完成洗井循环而达到清洗井眼目的的 流体。包括泥浆、清水、空气和天然气。
类型:
固相颗粒悬浮在水或油
中所形成的一种分散体
水基体系、油基体系和空气一天然气体系
系
用的最多
用的最少
钻机的组成及功能
3、循环系统
大型钻机
钻机的分类（钻井深度）
此外有ZJ50、ZJ40、ZJ32钻机
中型钻机
钻机的分类（钻井深度）
目前我油田有20D、ZJ15D、20车载钻机
轻型钻机
钻机的分类（钻井深度）
目前我油田有XJ550、XJ350、K61钻机
钻机的分类（动力设备）
柴油机驱动钻机 直流电驱动钻机
以柴油机为动力，通过机械传动或 液力传动的钻机
菱形钻头它的侧边和底部都具有刀刃，工作时 矛偏都形心加钻钻焊头头硬：梯用质在形于合换钻扩金小头大。钻是井头主当下之要井部前用眼分用途直井它是径段下由的套大直管变径前小或钻 打或进导用过眼来程，拨中起时井遇找,用底泥中来落饼和找物太领中使厚眼的其时作专居进用门中行。工，划具便眼于钻打进捞。。
钻柱
(1)定义
第五节 基本钻井工艺过程
三个阶段： 钻前淮备 钻进 固井与完井
1．钻前准 备修公路、平井场及打水泥基础、钻井设备的
搬运和安排、井口准备（打导管和钻鼠洞）、 备足钻井所需要的各种工具、器材等。