1.概述
鉆井設(shè)備(簡稱鉆機(jī))是指石油天然氣鉆井過程中所需各種機(jī)械設(shè)備的總稱。鉆機(jī)主要部件必須相互配合才能完成鉆機(jī)起升、循環(huán)和旋轉(zhuǎn)的3項(xiàng)主要工作。按按動(dòng)力設(shè)備的不同通常可分為機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)、電動(dòng)鉆機(jī)和復(fù)合鉆機(jī)三種。主要包括以下系統(tǒng):
(1)提升系統(tǒng):主要作用是用來起、下鉆柱(或下套管),以實(shí)現(xiàn)鉆頭的鉆進(jìn)送鉆等工作。
(2)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng):主要作用是由動(dòng)力機(jī)組驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤,通過轉(zhuǎn)盤方補(bǔ)心帶動(dòng)方鉆桿(鉆桿和鉆鋌)、方鉆桿再帶著鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆井。
(3)循環(huán)系統(tǒng):主要作用是鉆井過程中,通過動(dòng)力機(jī)組帶動(dòng)泥漿泵來循環(huán)鉆井流體,經(jīng)過立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿和鉆鋌,將泥漿池的泥漿送到鉆頭處,以實(shí)現(xiàn)鉆井流體將井底的鉆屑帶到地面。
(4)動(dòng)力設(shè)備:主要作用是為驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵等工作機(jī)工作提供動(dòng)力。
(5)傳動(dòng)系統(tǒng):主要作用是把發(fā)動(dòng)機(jī)的能量傳遞或分配給各工作機(jī)。
(6)控制系統(tǒng):為了指揮各系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作,在整套鉆機(jī)中安裝有各種控制設(shè)備。
(7)底座:包括鉆臺(tái)底座、機(jī)房底座和泥漿底座等。
(8)輔助設(shè)備:主要功能是為了正常鉆井作業(yè)提供配套支撐。
鉆機(jī)所必須具有的主要設(shè)備共7大部件:絞車、井架、天車、游車、水龍頭、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵。
2.鉆機(jī)輔助設(shè)備及工具
(1) 發(fā)電機(jī)。目前,幾乎所有電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的發(fā)電機(jī)都用柴油機(jī)作動(dòng)力。
(2) 空氣壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣瓶組。幾乎所有鉆機(jī)的聯(lián)動(dòng)機(jī)上都配有小型空氣壓縮機(jī)和帶儲(chǔ)氣設(shè)備的電動(dòng)空氣壓縮機(jī),以便給氣控制裝置、氣離合器、氣動(dòng)馬達(dá)、氣動(dòng)工具等提供氣源和動(dòng)力。
(3) 泥漿儲(chǔ)存設(shè)備。完整的泥漿循環(huán)系統(tǒng)通常都有一套泥漿儲(chǔ)存設(shè)備:如沉淀罐(或池)、吸入罐(或池)、儲(chǔ)存罐(或池)。
(4) 鉆井儀表。鉆井儀表系統(tǒng)可單指一個(gè)指示表,也可以包括各種儀器。如鉆井(多)參數(shù)儀、泥漿液面記錄(報(bào)警)儀、大鉗扭矩表、泥漿泵壓力表和記錄儀等。
(5) 剎車機(jī)構(gòu):機(jī)械剎車、輔助剎車、其他設(shè)施。
3.井控裝置
井控裝置指實(shí)施油氣井壓力控制所需的設(shè)備、管匯和專用工具儀表。井控裝置是在鉆井過程中,確保安全生產(chǎn)的重要裝備。
1.噴射鉆井技術(shù)
利用鉆井液流經(jīng)鉆頭噴嘴所形成的高壓射流充分地清洗井底,使巖屑免于重復(fù)切削,并與機(jī)械作用(鉆頭破巖)聯(lián)合破巖,從而提高鉆速的鉆井技術(shù)叫噴射鉆井技術(shù)。從鉆頭噴嘴噴出的射流具有很高的噴射速度,井底能得到很大的沖擊力和水功率,從而有效地凈化清潔井底,同時(shí)借助于射流的沖擊壓力作用和漫流橫推作用,使機(jī)械鉆速大大提高。
2.防斜打直技術(shù)
井斜是指井眼軸線偏離了鉛垂線。滿眼鉆具可以有效地預(yù)防井斜。井斜后需要糾斜,糾斜方法有兩種,一種是鐘擺法糾斜:是利用“鐘擺”原理糾斜的一種方法,通過使用專用的防斜鉆具組合及相應(yīng)的技術(shù)措施來增大鐘擺減斜力,以平衡和克服促使井斜的地層力。另一種方法利用動(dòng)力鉆具加彎接頭或彎鉆桿組合的鉆具組合向原井斜的相反方面造斜,以達(dá)到糾斜的目的。
3.定向鉆井技術(shù)
借助于某種造斜工具,在一定的工藝技術(shù)措施配合下,使井眼沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌跡鉆達(dá)目的層的鉆井方法叫定向鉆井。定向井的造斜方法有井底動(dòng)力鉆具造斜,轉(zhuǎn)盤鉆造斜以及斜井鉆機(jī)造斜。
4.取芯鉆井技術(shù)
利用專門的取芯工具和一定技術(shù)措施,將地下的巖石取到地面上來的一種鉆井工藝。取芯工具包括取芯鉆頭、巖芯筒、巖芯爪、止回閥、扶正器和懸掛軸承等輔助部件。
5.完井技術(shù)
完井方法一般分為套管完井和裸眼完井兩大類,共有6種方式:套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、后期裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井。
6.鉆井井控技術(shù)
在鉆井作業(yè)中,一旦發(fā)生井噴,就會(huì)使井下情況復(fù)雜化,無法正常鉆井,被迫進(jìn)行壓井作業(yè),對(duì)油氣層造成不同程度的損害。同時(shí),井噴后極易導(dǎo)致失控,井噴失控后,將使油氣資源受到嚴(yán)重破壞,還易釀成火災(zāi),造成人員傷亡,設(shè)備毀壞,油氣井報(bào)廢,自然環(huán)境受到污染。所以,井噴失控是鉆井工程中性質(zhì)嚴(yán)重,損失巨大的災(zāi)難性事故。