课程名称：《钻井工程》第6周第1讲摘要授课题目（章、节）第一章绪论本讲目的要求及重点难点【目的要求】通过了解钻井工程的定义及其在石油工业中的地位，明确学习本门功课的重要性：通过教学使学生掌握石油钻井的概念、钻井的种类、钻井的方法：了解钻井的发展史以及钻井的技术现状：熟悉钻井的工艺工序：给学生一个宏观的钻井的概念。[重点】石油钻井的概念、钻井的种类、钻井的方法、钻井的工艺工序[难点】钻井的工艺工序内容[本讲课程的引入]：钻井是石油、天然气勘探与开发的重要手段。要直接了解地下的地质情况，证实以探明的构造含油气情况极其储量，要把地下的石油、天然气开采出来，都是要通过钻井来实现。钻井工程就是利用机械设备和一定的工具将地层钻成孔眼的工程。钻井工程质量的好坏和钻井速度的快慢，直接关系到钻并的成本的高低、油气勘探开发的综合经济效益及石油工业发展的速度。[本讲课程的内容]：第一章绪论第一节钻井与完井工程及其在石油工业中的地位一、石油、天然气在国民经济中的地位二、石油天然气勘探、开发、生产的主要环节三、钻井与完井工程在石油工业中的作用和地位（勘探、开发、提高采收率）1、石油钻井的概念所谓石油钻井是指为了勘探和开发地下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地下油气层直径很小的井眼的工作。2、石油钻井的种类A.把钻井按钻井的目的进行分类区域普查井：基准井、剖面井、参数井、构造井探井：预探井、详探井、边探井。1
1 课程名称：《钻井工程》 第 6 周 第 1 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第一章 绪论 本讲目的要求及重点难点： [目的要求] 通过了解钻井工程的定义及其在石油工业中的地位，明确学习本门功课的重要 性；通过教学使学生掌握石油钻井的概念、钻井的种类、钻井的方法；了解钻井的发展史以及 钻井的技术现状；熟悉钻井的工艺工序；给学生一个宏观的钻井的概念。 [重点] 石油钻井的概念、钻井的种类、钻井的方法、钻井的工艺工序 [难点] 钻井的工艺工序 内 容 [本讲课程的引入]：钻井是石油、天然气勘探与开发的重要手段。要直接了解地下 的地质情况，证实以探明的构造含油气情况极其储量，要把地下的石油、天然气开采 出来，都是要通过钻井来实现。钻井工程就是利用机械设备和一定的工具将地层钻成 孔眼的工程。钻井工程质量的好坏和钻井速度的快慢，直接关系到钻井的成本的高低、 油气勘探开发的综合经济效益及石油工业发展的速度。 [本讲课程的内容]： 第一章 绪论 第一节 钻井与完井工程及其在石油工业中的地位 一、石油、天然气在国民经济中的地位 二、石油天然气勘探、开发、生产的主要环节 三、钻井与完井工程在石油工业中的作用和地位（勘探、开发、提高采收率） 1、石油钻井的概念 所谓石油钻井是指为了勘探和开发地下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地下 油气层直径很小的井眼的工作。 2、石油钻井的种类 A．把钻井按钻井的目的进行分类 区域普查井：基准井、剖面井、参数井、构造井。 探井：预探井、详探井、边探井
开发井：生产井（油井、气井）、注入井（注水井、注气井）。特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等。基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况、验证物探成果而钻的井。剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油气构造而钻的井。参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编制地下某一标准层的构造图。探并：为了确定油气藏是否存在及其理藏位置（预探井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量（边探井）。生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的并。检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况：剩余油饱和度的分布和变化情况所钻的井。观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井。调整并：油由开发中后期，为进一步提高开发效果和最终采收率，而调整原有开发井网所钻的井。救援井：为了救援而钻的井。B.把钻井按井斜角不同分类：直井、定向井、水平井直并：并口与并底在同一条铅垂线上。定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，并口与并底不在同一条铅垂线上。水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角>85°的角度进入目的层，并在水平段延伸油层厚度的六倍的距离。C.把钻并按并深不同分类：浅井H<2500m，中深井2500<H<4500，深井4500<H<6000，超深井H>6000m。第二节钻井与完井工程的内容一、一口井的钻井流程：钻前工程、钻井工程、完井工程二、钻井工程设计：地质设计、工程设计三、钻井工程设计所包含的内容：并身结构设计、钻机性能、钻井液设计、钻头设2
2 开发井： 生产井（油井、气井）、注入井（注水井、注气井）。 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等。 基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况、验证物探成果 而钻的井。 剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油气构造而钻的井。 参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。 构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编制地下某一标准层的构造图。 探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探井），对油气藏进行工业评价 及取得油气开发所需的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量（边探井）。 生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。 注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对油田进行注水注气以补充和合 理利用地层能量所钻的井。 检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况， 剩余油饱和度的分布和变化情况所钻的井。 观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井。 调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和最终采收率，而调整原有开发 井网所钻的井。 救援井：为了救援而钻的井。 B．把钻井按井斜角不同分类：直井、定向井、水平井 直井：井口与井底在同一条铅垂线上。 定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口与井底不在同一条铅垂线上。 水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角>85°的角度进入目的层，并在水平段 延伸油层厚度的六倍的距离。 C．把钻井按井深不同分类： 浅井 H<2500m，中深井 2500<H<4500， 深井 4500<H<6000，超深井 H>6000m。 第二节 钻井与完井工程的内容 一、一口井的钻井流程：钻前工程、钻井工程、完井工程 二、钻井工程设计：地质设计、工程设计 三、钻井工程设计所包含的内容：井身结构设计、钻机性能、钻井液设计、钻头设
计、水力参数和钻井参数设计、钻具组合设计、固井完井设计四、钻井过程：旋转钻井系统简介、固井过程、完井方法简介五、井史整理第三节钻井与完井工程技术的发展一、钻井技术的发展1、钻井的发展史2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。1835年在四川钻成了一口天然气井一—兴海井，井深达1200m，是当时世界上最深的井。到1820年，即鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，中国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有200公斤。1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；前苏联在1863年才打出20m深的井。2、钻井方法的发展（1）人工掘井：1521年之前。（2）人力冲击钻：1521～1835年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击作用来钻井的。（3）机械顿钻（冲击钻）：1859～1901年优点：设备简单；起下钻方便。缺点：靠冲击作用破岩，钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢，（4）旋转钻：1901年发展起来的。旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井。特点是：①破岩与清岩相接进行。②旋转动力大，转速高，破碎效率高。③设备复杂，起下钻繁琐。3、旋转钻井技术的发展3
3 计、水力参数和钻井参数设计、钻具组合设计、固井完井设计 四、钻井过程：旋转钻井系统简介、固井过程、完井方法简介 五、井史整理 第三节 钻井与完井工程技术的发展 一、钻井技术的发展 1、钻井的发展史 2100 多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，这是在四川自贡，目 的是为了获得地下的盐。1521 年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。1835 年在 四川钻成了一口天然气井——兴海井，井深达 1200m，是当时世界上最深的井。到 1820 年，即鸦片战争前夕，钻井深度突破 1000 米，中国第一口油井在陕西延长油矿。目前 日产量还有 200 公斤。1859 年 8 月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口 20m 深 的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；前苏联在 1863 年才打出 20m 深的井。 2、钻井方法的发展 （1）人工掘井：1521 年之前。 （2）人力冲击钻：1521～1835 年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等 来完成的。 实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击作用来钻井的。 （3）机械顿钻（冲击钻）：1859～1901 年 优点：设备简单；起下钻方便。 缺点：靠冲击作用破岩，钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢。 （4）旋转钻：1901 年发展起来的。 旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环 钻井液以清洁井底的钻井方法。旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱 动旋转钻井。 特点是： ① 破岩与清岩相接进行。 ② 旋转动力大，转速高，破碎效率高。 ③ 设备复杂，起下钻繁琐。 3、旋转钻井技术的发展
（1）概念时期（1901～1920年）：这个时期内开始将钻井和洗井结合在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。（2）发展时期（19201948年）：这个时期牙轮钻头、固井工艺、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。（3）科学化钻井时期（1948～1968年）：这个时期钻井技术有了迅速发展。采用了喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低固相、无固相不分散体系钻井液及固相控制技术，总结出了影响机械钻速的有关因素，采用了地层压力检测、井控技术及平衡压力钻井技术。（4）自动化钻井时期（1968～现在）：发展了钻井参数自动检测、综合录井、随钻测量技术等计算机技术在钻井工程中的应用；发展了优化钻井、井口机械化自动化工具、自动化钻机、井眼轨迹遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备。二、钻井施工工序1.定井位8.二次开钻9.钻进2.道路勘察3.基础施工10.起钻4.安装井架（塔型井架）11.换钻头5.搬家12.下钻6.安装设备13.完井电测7.一次开钻14.下套管固井三、钻井技术现状1、钻井范围井眼直径：100mm~500mm井的垂直深度：12262米（前苏联科拉半岛上的SC3井），我国在江苏省东海县毛北镇正在打一口预计井深5000米的科探井。井的水平位移：一万米以上（正在准备12000米、14000米水平位移的井）2、新的钻井技术（1）定向井、水平井、大位移井技术分枝井技术（2）深井（4500~6000m）、超深井（6000m以上）（4）深海钻井4
4 （1）概念时期（1901～1920 年）：这个时期内开始将钻井和洗井结合在一起，并 使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。 （2）发展时期（1920～1948 年）：这个时期牙轮钻头、固井工艺、钻井液等得到 进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。 （3）科学化钻井时期（1948～1968 年）：这个时期钻井技术有了迅速发展。采用 了喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低固相、无固相不分散体系钻井液及固相控制 技术，总结出了影响机械钻速的有关因素，采用了地层压力检测、井控技术及平衡压力 钻井技术。 （4）自动化钻井时期（1968～现在）：发展了钻井参数自动检测、综合录井、随钻 测量技术等计算机技术在钻井工程中的应用；发展了优化钻井、井口机械化自动化工具、 自动化钻机、井眼轨迹遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备。 二、钻井施工工序 1. 定井位 8. 二次开钻 2. 道路勘察 9. 钻进 3. 基础施工 10. 起钻 4. 安装井架（塔型井架） 11. 换钻头 5. 搬家 12. 下钻 6. 安装设备 13. 完井电测 7. 一次开钻 14. 下套管固井 三、钻井技术现状 1、钻井范围 井眼直径：100mm～500mm 井的垂直深度：12262 米（前苏联科拉半岛上的 SC3 井），我国在江苏省东海县毛 北镇正在打一口预计井深 5000 米的科探井。 井的水平位移：一万米以上（正在准备 12000 米、14000 米水平位移的井） 2、新的钻井技术 （1）定向井、水平井、大位移井技术分枝井技术 （2）深井（4500～6000m）、超深井(6000m 以上) （4）深海钻井
（5）欠平衡钻井技术（6）小井眼钻井技术（7）地质导向钻井技术（8）挠性连续管钻井技术[本讲课程的小结】要求大家掌握钻井的概念、钻井的方法：熟悉钻井工艺工序过程；给大家一个宏观的概念，对钻井有一定的了解。【本讲课程的作业】1、钻井的概念及钻井方法？2、钻井工艺工序过程？课程名称：《钻井工程》第6周第2讲摘要授课题目（章、节）第二章井身结构设计第一节地层孔隙压力预测方法本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过学习使学生掌握套管的分类及作用，掌握井身结构设计的原则及其中地层孔隙压力的预测方法，【重点】套管的分类及作用，地层孔隙压力的预测方法[难点]地层孔隙压力的预测方法内容[本讲课程的内容]：第二章井身结构设计一、并身结构主要包括套管层次和每层套管的下深，各层套管外水泥返高，以及套管和井眼尺寸的配合。二、井身结构设计的原则：1、能有效地保护储集层；2、避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故，为安全、优质、高速和经济钻井创造条件；3、当实际地层压力超过预测值而发生溢流时，在一定范围内，应具有处理溢流的能力。三、套管的分类及作用1、表层套管5
5 （5）欠平衡钻井技术 （6）小井眼钻井技术 （7）地质导向钻井技术 （8）挠性连续管钻井技术 [本讲课程的小结] 要求大家掌握钻井的概念、钻井的方法；熟悉钻井工艺工序过程； 给大家一个宏观的概念，对钻井有一定的了解。 [本讲课程的作业] 1、钻井的概念及钻井方法？2、钻井工艺工序过程？ 课程名称：《钻井工程》 第 6 周 第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第二章 井身结构设计 第一节 地层孔隙压力预测方法 本讲目的要求及重点难点： [目的要求] 通过学习使学生掌握套管的分类及作用，掌握井身结构设计的原则及其中地层 孔隙压力的预测方法。 [重点] 套管的分类及作用，地层孔隙压力的预测方法 [难点] 地层孔隙压力的预测方法 内 容 [本讲课程的内容]： 第二章 井身结构设计 一、井身结构主要包括套管层次和每层套管的下深，各层套管外水泥返高，以及 套管和井眼尺寸的配合。 二、井身结构设计的原则： 1、能有效地保护储集层； 2、避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故，为安全、优质、高 速和经济钻井创造条件； 3、当实际地层压力超过预测值而发生溢流时，在一定范围内，应具有处理溢流的 能力。 三、套管的分类及作用 1、表层套管