钻井工程是利用机械设备,采用专业的技术,在预先选定的地表处,将地层向下或一侧钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按用途可钻井工程通常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。按岩石破碎方式和所用工具类型,又可分为顿钻和旋转钻。
在地质工作中,利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔,又称钻孔。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。
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。
按钻井方式所用工具类型可分为顿钻和旋转钻。
1、顿钻
顿钻,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,不能适应井深日益增加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。2、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井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、使用寿命短,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。
钻井工程是石油工程专业本科生的一门必修课程。主要内容:第一章 钻井的工程地质条件;第二章 钻进工具;第三章 钻井液;第四章 钻进参数优选;第五章 井眼轨道设计及轨迹控制;第六章 油气井压力控制;第七章 固井与完井;第八章 其它钻井技术及作业。推荐陈庭根、管志川主编《钻井工程理论与技术》,中国石油大学出版社,2000年。