一口井從開鉆到完成,要經(jīng)過很多道工序,可分為鉆前、鉆進和完井三個不同階段。
鉆前 開鉆前的準備工作主要包括(見鉆前工程):
(1)定井位。地質(zhì)師根據(jù)地質(zhì)上或生產(chǎn)上的需要確定井底位置。當井身軸線按鉛垂線設(shè)計時,井口中心與井底中心位置在同一鉛垂線上,這就是直井。如果井身軸線定向偏離鉛垂線,井口位置不與井底在同一鉛垂線上,這就是定向井。
(2)修路。為了將各種設(shè)備與物資運入井場,需要修路。因有時滿載車總重可達30~40t或更多,公路應(yīng)能通行重載車。對于海上鉆井,人員、設(shè)備與物資由專門的補給船或直升機運送。
(3)修井場。在井口周圍平整并適當壓實鋪墊出一塊場地以供施工之用。井場面積因鉆機而異,大型鉆機約需120m×90m,中型鉆機約為100m×60m,形狀大致呈長方形,可因地制宜。
(4)打基礎(chǔ)。為了保證設(shè)備在鉆井過程中不會下陷,要打基礎(chǔ)(或稱基墩)?;A(chǔ)可用方木、水泥預(yù)制塊或在現(xiàn)場用混凝土澆灌。
(5)安(裝)設(shè)備。立井架,安裝鉆機、鉆井泵及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)等(見鉆機拆遷安裝)。
從次開鉆起到鉆完全部井深這一階段的工作。以一定壓力作用在鉆頭上,使鉆頭的刃部吃入巖石,并用接在鉆頭上部的鉆柱帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)以破碎井底巖石,所產(chǎn)生的巖屑通過鉆井流體循環(huán)到地面上來,井就會逐漸加深。鉆頭加到地層上的壓力叫鉆壓,是靠鉆柱在鉆井流體中的自重的一部分產(chǎn)生的。鉆柱從地面一直延伸到井底,井有多深,鉆柱就有多長。隨著井的加深,鉆柱也逐漸增長,其重量也逐漸加大。過大的鉆壓將會引起鉆頭、鉆柱、設(shè)備過早的損壞,所以必須將大于所要求鉆壓的那部分鉆柱重量吊懸起來,不使其作用到鉆頭上。下部形成鉆壓的那部分鉆柱處于壓應(yīng)力狀態(tài),上部被吊懸部分處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
完井 從鉆完全部井深起到交井或棄井這一階段的工作。完井階段的工藝包括測井、確定完井方式、下生產(chǎn)套管固井、下油管、射孔、裝油管頭和采油樹,然后進行替噴、誘導(dǎo)油氣進入井筒,進而便可進行采油生產(chǎn)。鉆井意義上的完井是從鉆完全部井深起到下生產(chǎn)套管(如需要)固井并測完聲幅驗收合格為止。
旋轉(zhuǎn)鉆
利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的切削或研磨作用破碎巖石。是當前通用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快,并易于處理井塌、井噴等復(fù)雜情況。按動力傳遞方式,旋轉(zhuǎn)鉆又可分為轉(zhuǎn)盤鉆和井下動力鉆兩種:轉(zhuǎn)盤鉆在鉆臺的井口處裝置轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤中心部分有方孔,鉆柱上端的方鉆桿穿過該方孔,方鉆桿下接鉆柱和鉆頭,動力驅(qū)動轉(zhuǎn)盤時帶動鉆柱和鉆頭一起旋轉(zhuǎn),破碎巖石。井下動力鉆是利用井下動力鉆具帶動鉆頭破碎巖石,鉆進時鉆柱不轉(zhuǎn)動,磨損小、特別適于打定向井。井下動力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動鉆等。
井下動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)動的方法鉆井。特點是進尺快、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)。動力與傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。