[科普中国]-钻井

简介

钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为：①获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。②作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。④用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。

钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等1。

一口井从开钻到完成，需进行以下三项主要工作：1. 破碎井底岩石；2. 将破碎的岩石(即岩屑)运移至地面；3. 巩固井壁(简称固井)。

分类顿钻顿钻2，又称冲击钻。用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力驱动游梁机构，使游梁一端上下运动，并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用，使岩石破碎。顿钻钻速慢，效率低，不能适应日益增加的井深和复杂地层的钻探要求，逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单，成本低，不污染油层等优点，可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。

旋转钻利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻速快，并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式，旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种：转盘钻在钻台的井口处装置转盘，转盘中心部分有方孔，钻柱上端的方钻杆穿过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头，动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石，钻进时钻柱不转动，磨损小、特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。

井下动力钻具钻井是利用涡轮钻具、螺杆钻具以及冲击旋转钻具靠钻井液驱动的方法钻井。特点是进尺快、钻压小、泵压高。适合钻定向井或特殊硬底层井段。

钻井设备按功能分为旋转系统、提升系统、泥浆循环系统。动力与传动系统和控制系统等。

钻井工序钻井是一项系统工程2，是多专业、多工种利用多种设备、工具、材料进行的联合作业。同时它又是多程序紧密衔接，多环节环环相扣的连续作业。施工的全过程都具有相当的复杂性。
每一口井的完成包括钻前工程、钻进工程和完井作业三个阶段。每一项工程阶段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下套管、固井作业等。

发展现状近年来全球钻井工作量持续增加，2012年全球钻井数超过11万口。目前中国的钻井规模已经稳居世界第二。
仅中石油的钻井工作量2007年就已经超越加拿大和俄罗斯。值得指出的是，目前美国水平井钻井工作量已经超过直井钻井量。随着页岩气的大规模开发，美国水平井钻井数快速增长，2012年增至17721口，占当年美国钻井总数的36. 7 %。预计2013年美国水平井钻井数将接近20 000口。当前美国新钻的水平井大部分用于开发页岩气、致密油、致密气等非常规资源。2011年仅harnett页岩气产区就钻水平井近10 000口。有些公司和部分地区新钻的页岩气井几乎全是水平井。同样随着页岩气的大规模开发，美国水平井钻井进尺数快速增长，2012年增至6 980 X 10000m，占当年美国钻井总进尺的60%。美国用于钻水平井的在用旋转钻机数快速增加，从2000年的55台增至2012年的1 151台，占比从2000年的6%增至2012年的60%。随着技术的进步，水平井钻井效率还将持续提升，钻井周期、建井周期有望进一步缩短，单位进尺钻井成本有望进一步降低，同时推动其他井钻井效率的提升。

近年来随着勘探开发工作量的持续增加，钻井工作量呈现大幅度上升趋势。仅中石油年钻井数就己突破20 000口，进尺突破4 000 X 10000m。工作量的增加确保了中国油气探明储量和产量的持续提高。3