中國(guó)是世界上早進(jìn)行石油鉆井的國(guó)家。早在西漢宣帝時(shí)(公元前60—70年),在現(xiàn)在的四川省和陜西省掘鑿鹽井發(fā)現(xiàn)天然氣,并用于煮鹽。到宋仁宗慶歷年間(1041—1048),在四川省自貢地區(qū)用人力頓鉆設(shè)備鉆出了“卓筒井”(小口徑井),英國(guó)科技史專家李約瑟博士(1900—1995)認(rèn)為頓鉆鉆井是中國(guó)的重大發(fā)明。世界旋轉(zhuǎn)鉆井始于1900年,中國(guó)到1936年開(kāi)始引進(jìn)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在新疆獨(dú)山子地區(qū)鉆了一批淺油井。1949年后,中國(guó)石油鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)期:1949—1959年為初創(chuàng)時(shí)期,在這個(gè)時(shí)期主要是引進(jìn)和學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國(guó)家的鉆井裝備和技術(shù),旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)得到初步發(fā)展;1960—1978年是發(fā)展時(shí)期,通過(guò)自主攻關(guān),形成了淺井和中深井的鉆井配套技術(shù);1979—1998年是提高時(shí)期,廣泛吸收了國(guó)外先進(jìn)鉆井技術(shù),同時(shí)通過(guò)攻關(guān),形成了深井鉆井和多種功能定向井鉆井的配套技術(shù),并發(fā)展了保護(hù)油氣層技術(shù);1998年以后是走向市場(chǎng)化的時(shí)期,在這時(shí)期主要發(fā)展了小井眼鉆井、大位移井鉆井、水平井鉆井、分支井鉆井、欠平衡鉆井、連續(xù)管鉆井和套管鉆井等鉆井新工藝技術(shù)。
利用機(jī)械設(shè)備或人力從地面將地層鉆成孔眼的工作稱為鉆井。通常指勘探或開(kāi)發(fā)石油、天然氣等液態(tài)和氣態(tài)礦產(chǎn)而鉆鑿井眼及大直徑供水井的工程。鉆井在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用極為廣泛。
目前我國(guó)油 (氣) 田廣泛使用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆井。主要設(shè)備有井架、操作平臺(tái)、柴 油機(jī)、鉆機(jī)、鉆具、泥漿泵、發(fā)電機(jī)和測(cè)試 裝備以及燃料油罐、鍋爐等。
鉆井直徑和深度大小,取決于鉆井用途及礦產(chǎn)埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。主要功用為:①獲取地下實(shí)物資料,即從鉆井中采取巖心
鉆探取得的巖心、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。②作為地球物理測(cè)井通道,獲取巖礦層各種地球物理場(chǎng)的資料。③作為人工通道觀測(cè)地下水層水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)情況。④用作探、采結(jié)合,開(kāi)發(fā)地下水、油氣、地?zé)岬鹊你@井。
鉆井通常按用途分為地質(zhì)普查或勘探鉆井、水文地質(zhì)鉆井、水井或工程地質(zhì)鉆井、地?zé)徙@井、石油鉆井、煤田鉆井、礦田鉆井、建筑地面鉆井等 。一口井從開(kāi)鉆到完成,需進(jìn)行以下三項(xiàng)主要工作:1. 破碎井底巖石;2. 將破碎的巖石(即巖屑)運(yùn)移至地面;3. 鞏固井壁(簡(jiǎn)稱固井)。
旋轉(zhuǎn)鉆
利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的切削或研磨作用破碎巖石。是當(dāng)前通用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快,并易于處理井塌、井噴等復(fù)雜情況。按動(dòng)力傳遞方式,旋轉(zhuǎn)鉆又可分為轉(zhuǎn)盤(pán)鉆和井下動(dòng)力鉆兩種:轉(zhuǎn)盤(pán)鉆在鉆臺(tái)的井口處裝置轉(zhuǎn)盤(pán),轉(zhuǎn)盤(pán)中心部分有方孔,鉆柱上端的方鉆桿穿過(guò)該方孔,方鉆桿下接鉆柱和鉆頭,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)帶動(dòng)鉆柱和鉆頭一起旋轉(zhuǎn),破碎巖石。井下動(dòng)力鉆是利用井下動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭破碎巖石,鉆進(jìn)時(shí)鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng),磨損小、特別適于打定向井。井下動(dòng)力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動(dòng)鉆等。
井下動(dòng)力鉆具鉆井是利用渦輪鉆具、螺桿鉆具以及沖擊旋轉(zhuǎn)鉆具靠鉆井液驅(qū)動(dòng)的方法鉆井。特點(diǎn)是進(jìn)尺快、鉆壓小、泵壓高。適合鉆定向井或特殊硬底層井段。
鉆井設(shè)備按功能分為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)。動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。