一口井从开钻到完成,要经过很多道工序,可分为钻前、钻进和完井三个不同阶段。
钻前 开钻前的准备工作主要包括(见钻前工程):
(1)定井位。地质师根据地质上或生产上的需要确定井底位置。当井身轴线按铅垂线设计时,井口中心与井底中心位置在同一铅垂线上,这就是直井。如果井身轴线定向偏离铅垂线,井口位置不与井底在同一铅垂线上,这就是定向井。
(2)修路。为了将各种设备与物资运入井场,需要修路。因有时满载车总重可达30~40t或更多,公路应能通行重载车。对于海上钻井,人员、设备与物资由专门的补给船或直升机运送。
(3)修井场。在井口周围平整并适当压实铺垫出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异,大型钻机约需120m×90m,中型钻机约为100m×60m,形状大致呈长方形,可因地制宜。
(4)打基础。为了保证设备在钻井过程中不会下陷,要打基础(或称基墩)。基础可用方木、水泥预制块或在现场用混凝土浇灌。
(5)安(装)设备。立井架,安装钻机、钻井泵及钻井液循环系统等(见钻机拆迁安装)。
从次开钻起到钻完全部井深这一阶段的工作。以一定压力作用在钻头上,使钻头的刃部吃入岩石,并用接在钻头上部的钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石,所产生的岩屑通过钻井流体循环到地面上来,井就会逐渐加深。钻头加到地层上的压力叫钻压,是靠钻柱在钻井流体中的自重的一部分产生的。钻柱从地面一直延伸到井底,井有多深,钻柱就有多长。随着井的加深,钻柱也逐渐增长,其重量也逐渐加大。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备过早的损坏,所以必须将大于所要求钻压的那部分钻柱重量吊悬起来,不使其作用到钻头上。下部形成钻压的那部分钻柱处于压应力状态,上部被吊悬部分处于拉应力状态。
完井 从钻完全部井深起到交井或弃井这一阶段的工作。完井阶段的工艺包括测井、确定完井方式、下生产套管固井、下油管、射孔、装油管头和采油树,然后进行替喷、诱导油气进入井筒,进而便可进行采油生产。钻井意义上的完井是从钻完全部井深起到下生产套管(如需要)固井并测完声幅验收合格为止。
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。