一口井從開鉆到完成,要經(jīng)過(guò)很多道工序,可分為鉆前、鉆進(jìn)和完井三個(gè)不同階段。
鉆前 開鉆前的準(zhǔn)備工作主要包括(見鉆前工程):
(1)定井位。地質(zhì)師根據(jù)地質(zhì)上或生產(chǎn)上的需要確定井底位置。當(dāng)井身軸線按鉛垂線設(shè)計(jì)時(shí),井口中心與井底中心位置在同一鉛垂線上,這就是直井。如果井身軸線定向偏離鉛垂線,井口位置不與井底在同一鉛垂線上,這就是定向井。
(2)修路。為了將各種設(shè)備與物資運(yùn)入井場(chǎng),需要修路。因有時(shí)滿載車總重可達(dá)30~40t或更多,公路應(yīng)能通行重載車。對(duì)于海上鉆井,人員、設(shè)備與物資由專門的補(bǔ)給船或直升機(jī)運(yùn)送。
(3)修井場(chǎng)。在井口周圍平整并適當(dāng)壓實(shí)鋪墊出一塊場(chǎng)地以供施工之用。井場(chǎng)面積因鉆機(jī)而異,大型鉆機(jī)約需120m×90m,中型鉆機(jī)約為100m×60m,形狀大致呈長(zhǎng)方形,可因地制宜。
(4)打基礎(chǔ)。為了保證設(shè)備在鉆井過(guò)程中不會(huì)下陷,要打基礎(chǔ)(或稱基墩)。基礎(chǔ)可用方木、水泥預(yù)制塊或在現(xiàn)場(chǎng)用混凝土澆灌。
(5)安(裝)設(shè)備。立井架,安裝鉆機(jī)、鉆井泵及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)等(見鉆機(jī)拆遷安裝)。
鉆進(jìn)包括如下作業(yè):
(1)接單根。在鉆進(jìn)過(guò)程中,由于井在不斷加深,鉆柱也要及時(shí)接長(zhǎng),每次接入一根鉆桿叫做接單根。通常每根單根長(zhǎng)近10m,打一口井要接很多次單根。用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置時(shí)接立根(一般由三個(gè)單根組成)。
(2)起下鉆。在井底破碎巖石的鉆頭會(huì)逐漸磨損,當(dāng)鉆頭磨損到一定程度后,破巖速度就會(huì)很慢,需要更換新鉆頭。為此,需將鉆柱從井中取出(起鉆),更換新鉆頭后再將新鉆頭及鉆柱下入井內(nèi)(下鉆)。這一過(guò)程稱為起下鉆。一口井一般要用多只鉆頭才能鉆成,可能需多次起下鉆。有時(shí)為了處理井下復(fù)雜情況和事故,進(jìn)行測(cè)井、取心等作業(yè),也需要起下鉆作業(yè)。
(3)固井。一口井在鉆鑿過(guò)程所形成的井(筒)壁應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的,才能保證繼續(xù)向下鉆進(jìn)。實(shí)際上,井眼所要穿過(guò)的地層性質(zhì)各異:有的地層巖石堅(jiān)硬,井眼形成以后可以維持較長(zhǎng)時(shí)間而不致坍塌;有的地層則很松軟、破碎,巖石極易坍塌落入井內(nèi);有的地層內(nèi)含高壓油、氣、水等流體;有的地層強(qiáng)度不高,易被壓裂,造成鉆井液漏失;有的地層含有鹽、石膏、芒硝等成分,對(duì)鉆井液產(chǎn)生不良影響等。盡管地層復(fù)雜多變,還是得設(shè)法將這些地層鉆穿。當(dāng)這些地層被鉆穿以后,上述的各種復(fù)雜情況有的可能消失,對(duì)以后的鉆井不再危害,有的則繼續(xù)給鉆井工作造成麻煩,也許會(huì)形成隱患。為了保護(hù)已鉆成的井眼和使以后的鉆井工作順利進(jìn)行,或?yàn)樯a(chǎn)造成通路,防止各層間竄通,需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)圻M(jìn)行加固,稱為固井。固井的方法是將套管下入井中,并在井眼與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)灌注水泥漿(在套管的下段部分或全部環(huán)空)從而將套管和地層固結(jié)在一起,隔開某些地層。然后用較小的鉆頭繼續(xù)鉆出新的井段。一口井從開始到完成,常需下入多層套管并注水泥,即需進(jìn)行數(shù)次固井作業(yè)。
(4)處理事故。如物件落入井內(nèi),需進(jìn)行打撈;鉆桿斷在井內(nèi)也要打撈;鉆柱被卡在井內(nèi)時(shí)則要設(shè)法解除卡鉆。井噴失控著火是鉆井的災(zāi)難性事故,處理這種事故難度。
(5)其他作業(yè)。在鉆井過(guò)程中要進(jìn)行巖屑錄井、氣測(cè)等錄井工作,必要時(shí)還要鉆取巖心、進(jìn)行電法測(cè)井等。探井在鉆遇好的油氣顯示時(shí)要進(jìn)行地層測(cè)試等。
鉆井工程是建設(shè)地下石油天然氣開采通道的隱蔽性工程,即采用大型鉆井設(shè)備和一系列高精密測(cè)量?jī)x器,按一定的方向向地下鉆進(jìn)一定的深度,采集地層巖性、物性和石油、天然氣、水等資料,并且建立石油天然氣生產(chǎn)的通道。
鉆井是一項(xiàng)系統(tǒng)工程 [2] ,是多專業(yè)、多工種利用多種設(shè)備、工具、材料進(jìn)行的聯(lián)合作業(yè)。同時(shí)它又是多程序緊密銜接,多環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的連續(xù)作業(yè)。施工的全過(guò)程都具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。
每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進(jìn)工程和完井作業(yè)三個(gè)階段。每一項(xiàng)工程
階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括:定井位、道路勘測(cè)、基礎(chǔ)施工、安裝井架、搬家、安裝設(shè)備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進(jìn)、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測(cè)、下套管、固井作業(yè)等。