钻井工程师成长之路(定向井基础)

钻井工程师成长之路(定向井基础)（精选4篇）

篇1：钻井工程师成长之路(定向井基础)

钻井工程师成长之路(定向井基础)

一．井口操作

我们经常碰见的井大都是定向井，就算有直井，也会打偏而定向纠偏。

那么在打一口定向井，或者水平井时，对直井段的要特别注意，必须要加以控制。参看资料1中30度的井有水平位移的要求，一般可以通过单点测斜来获得当前井斜，方位的数据。在起钻前把多然后在起钻过程中利用每起一个立柱静止卸口的时间进行测量和记录。也就是说每上提一柱，司钻钻完后将一起把记录本和仪器送到定向服务中心做数据分析来了解当前井的轨迹，如果需要提前下联络什么时候上定向的仪器和人员。

井下定向法是先用正常下钻法将造斜工具下到井底，然后从钻柱内下入仪器测量工具面在井下的实定方位不符，亦可在地面上通过转盘将工具面扭到预定的定向方位上。在定向组合钻具入井时，我口量角差。这个角差是有螺杆上的高边方向线和定向接头上的定向键组成。

上图中的红圈里的线就是螺杆的高边线，它是弯螺在井下定向时所钻进的方向。

上图为定向仪器乘载的定向接头的结构图。

上图的上面的钻具为螺杆，下图将定向接头的定向键和高边方向线平移到同一个平面来计算角差。从高边顺时针旋转到顶直接头键的位置，用直尺量是多少，在量出一圈的周长，则可以算出角差是多少度，在司钻显示器和轨迹控制软件上所显示的出的工具面是已经把角差带入后计算好的。

上图是司钻读出器，读出当前的井段数据。图中象雷达一样的就是工具面，详细作用可以参考资料2，书中有详细的叙述。那么这个雷达一样的工具面有什么作用呢？把它用360度来划分，那么当红线指零度时是增斜，指180度时是降斜，90度时是增方位，270度是降方位。在特殊井轨道设计这个软件中，这四个度指起着非常重要的作用，我们在下面一节的内容里会介绍它是如何重要的。

某时刻，我们测的工具面如上图所示的位置，我们这时候需要全力增井斜，应该怎么办？所给的钻进参数是120KN，根据经验10KN=10度，当我们加了120KN钻压时，红线是否能摆到0度的位置上呢？不一定，我们要考虑反扭角。

动力钻具在工作中，液流作用于转子并产生扭矩，传给钻头去破碎岩石。液体同时也作用于定子，使定子受到一反扭矩。此反扭矩将有使钻柱旋转的趋势，但由于钻柱在井口处是被锁住的，所以只能扭转一定的角度，此角称为反扭角。

现场中，我们在转盘做一道记号，调整工具面，在加压使红线到0度位置。另外一种方法是，接完单根，定向工程师不做要求，让司钻加压到120KN直接打，看工具面前后的变化，知道120KN下反扭角有多少(在工具面稳定的状况下，这几分钟的忙打不会有多少进尺，也不会影响到定向作业)。然后准确的调整工具面。二．软件操作

先来介绍下，一般下井的定向仪器的结构与功能。

仪器是将传感器测得的井下参数按照一定的方式进行编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制伺服阀阀头的运动，利用循环的泥浆使主阀阀头产生同步的运动，这样就控制了主阀阀头与下面的限流环之间的泥浆流通面积。在主阀阀头提起状态下，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在主阀阀头压下状态时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。定向探管产生的脉冲信号控制着主阀阀头提起或压下状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。主阀阀头与限流环之间的泥浆流通面积决定着信号的强弱，我们可以通过选择主阀阀头的外径和限流环的内径尺寸来控制信号强弱，使之适用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作环境。实际上，整个过程涉及到如何在井下获得参数以及如何将这些数据输送到地面，这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完成。定向探管

这种测斜仪是利用当地已知的重力场和地磁场做为基准定义方向参数的，并利用定向探管坐标系与基准的相互关系计算出方向参数，因此需要建立探管测量头坐标系是很自然的。

X、Y、Z、O直角坐标系的XOZ平面与T形槽定位面平行，而Z轴平行于测量头轴向。三个加速度计Gx、Gy、Gz和三个磁通门Bx、By、Bz的敏感轴分别平行于OX、OY、OZ。因此，前者可以感受重力场的重力加速度在三个方向上的分量，后者感受地磁场在三个方向上的分量。当这些传感器感受输入量时，与其伺服电路一起将输入量变换成与之对应的输出电压。温度敏感头及其电路，将温度变换成输出电压（VT）。这7个输出电压和一个基准电压（VR）及电源电压（VD）共9个电压经多路开关依次输入到V/T变换器，经8次采样平均之后形成一组输出脉冲串（P8），这一脉冲串和同步脉冲（PS）在电压时间变换器内部通过与门形成P0，并输入到CPU处理单元，CPU把这一脉冲串的各脉冲间隔变成数字量，并可以解算出工具面、井斜、方位等参数的值。CPU进一步将这些参数进行编码，形成脉冲串，驱动后续电路工作。伽马探管 伽马探管是综合测量地壳岩层自然放射性强度的仪器。由于地壳岩层中存在自然放射性核素（主要是铀（U238）、钍（TH232）、钾（K40）），在自然衰变时放射出γ射线，测井时用γ射线探测器沿井眼实时进行地壳岩层的测量，得到地层剖面的自然伽马记录。

根据地球化学和地球物理学知识可知，地壳岩层的岩性（如：岩层的种类、生成方式、沉积环境、形成年代等）与其自然放射性γ射线强度有着一定的联系，结合其它测井方法的测量结果即可有效的推测生油岩层，这也是自然伽马测井应用的主要目的。

无线伽马与有线伽马测井相比，除有效的完成自然伽马测井记录外，还具有众多突出优点，首先，无线伽马测井记录具有更高的可信度，因为在地层被钻开很短的时间内即进行测量，地层暴露时间较短，受泥浆冲洗较少，记录更真实可靠；其次是测量数据对钻井施工具有较好的指导作用，可以优选钻井参数，提高钻井功效，降低钻井成本；再有，可以有效回避风险，降低钻井事故的发生率；还有，在水平钻井作业中，可以根据测量数据有效的调整钻井方位，使井眼有效的穿越储集层，提高矿藏的采收率和经济效率；另外，还可以有效的在钻井事故发生时获得第一手有效的测井数据，避免宝贵数据的丢失。泥浆发生器

泥浆脉冲随钻测斜仪是通过电磁机构控制阀门头与限流环之间的流通面积，进而引起在钻杆内流动的泥浆压力产生变化，达到传输信号的目的。由电磁机构直接带动阀门头需要相当大的功率，在井下实现是不现实的，在设计中，采用了利用流动的泥浆由伺服阀阀头带动主阀阀头的方式。如下图所示，没有信号时，伺服阀阀头处于压下状态，在无磁钻铤内高速流动的泥浆在限流环处产生反向的压力，使主阀阀头提起，弹簧被压缩，主阀阀头与限流环之间的流通面积较大，泥浆可以快速通过，钻杆内泥浆的压力较小。当有信号时，如图4所示，伺服阀阀头被提起，泥浆可以从伺服阀阀头处流入，仪器内外的压力平衡，原来被压紧的弹簧将释放，主阀阀头与限流环之间的流通面积减小，钻杆内泥浆的压力将升高，信号被传输出去。

远程数据处理操作

远程数据处理器（司显）具有显示随钻测量数据、脉冲波形、简短文字消息和为立管压力传感器提供电气接口的功能。通过该设备，操作者可以将立管压力信号传送到井台下的专用数据处理仪，并实时获取地面解码数据。对于屏幕上显示的内容，用户既可以通过键盘在井台上调整，也可以通过通信联系在计算机软件上做远程调整。

1． 度盘/消息区

该区域用于显示定向度盘或来自于计算机的短消息（用1键切换）。作为度盘显示时，用户可以指定其显示的内容（即从井斜、方位、工具面中选择一个作为度盘指针所指示的数据）。度盘上显示的指针共有五段，从内圈到外圈依次代表从最新到最旧五个不同时间的解码数据；每一段的指针是等腰三角形（空心三角形指针代表重力工具面，否则为磁性工具面），其顶角所指即是其代表的角度。作为短消息显示时，该区域的左上方显示消息的序号（最多16条，用↑，↓键可翻阅），其余部分显示消息内容；若文字较长，会自动折行显示；若在新消息到来之前已经设置了自动显示消息（用3键切换），则新消息在收到后会自动出现在屏幕上，否则需要用户手动显示消息（即通过切换度盘/消息或前后翻阅来显示新收到的消息）。2． 数据区

该区域位于屏幕的右上方，主要用于显示各种数据的数值。在该区域最上方显示当前工作状况：工作/空闲（当远程数据处理仪连接到系统中，并且计算机一侧正在处于解码工作状态时，显示为工作，否则为空闲），以及当前的日期/时间（该时间在计算机与远程数据处理仪建立通信联系时自动校准，也可由用户在计算机软件中的“司显设置”窗口中校准，校准用的时间基准取自计算机时钟）。接下来的部分用较大字体显示主要的测量数据（井斜、方位、工具面、立管压力等），用较小的字体显示相对次要的测量数据（定向传感器采样值、电压、温度等）。数据显示格式为数据名称+数据值。数据值均来自于计算机的解码输出，并且与计算机同时更新。在井斜、方位、工具面三个数据前，由一个“?0?9”状的标志来指出当前度盘指针所指示的数据内容（即度盘指示的是井斜、方位，还是工具面）；在度盘显示方式下，通过“↑，↓”键可以移动该标志的位置，从而选择度盘显示内容。最新解码的数据其数据名称会高亮（即反白）显示；磁性工具面的数据值会高亮（即反白）显示。3． 波形区

波形区位于屏幕的下方，用于描绘当前立管压力的波形。波形显示的横坐标轴为时间，纵坐标轴为压力（以千帕为单位），随计算机一侧同步调节。4．状态区

该区域位于屏幕的最下方，用于显示一些提示信息。是否自动显示消息的状态即显示在该区域的最右侧，反复按3键，即可看到该状态显示在变化。浅层测试

仪器装入套管后，即可开泵进行浅层测试。观察脉冲信号的波形，并可继续测出一组数据，以判断仪器是否工作正常。若出现异常需要取出仪器进行检查、采取相应措施，必要时也可以更换有关部件。

软件的主窗口被分成了多个区域，用于显示不同种类的数据，它们分别是：立管压力值显示区、度盘显示区、数据显示区及波形显示区，下面分别加以介绍。立管压力值显示区

以柱状图和数值方式显示立管压力值，单位为MPa。柱状图上又分成了三个区：蓝色的欠压区，绿色的正常区和红色的过压区。当压力值处于某个区域之内时，用于表示压力值的柱状图会以该区的颜色显示。这些区的分界点是随压力传感器标定数据一同保存的，可以在压力传感器标定窗口中修改。波形图显示区

以波形的形式显示立管压力的变化。另外用一条绿色虚线显示当前设定的脉冲检测门限值。度盘显示区

度盘中显示的内容包括：当前井斜、方位、工具面的数值和图示，度盘的最外圈表示的是井斜，次外圈是方位，内部的五圈表示的是工具面，从内到外分别显示着五段不同时刻的工具面值，最内圈的是最新值。磁性工具面和重力工具面以不同颜色区分，重力工具面以纯灰色显示，磁性工具面以蓝灰色显示。随度盘一同用大字体显示的数值都是最新的值，除数据本身外还显示该数据的到达时刻，供现场人员判断数据的新旧程度和有效性。数据显示区

该区域位于窗口最右侧。仪器数据列表中以数值方式显示来自探管的测量数据，包括采样测试时以有线方式读出的和下井工作时通过脉冲解码得到的数据。解码得到的数据显示方式与有线方式读出的数据略有不同，除了基本的数据名称和解码值以外，还会同时从左到右依次显示传输精度（由编码信息量限制造成的最大误差），不确定性（以百分比表示，此值越小越好，达到或超过50%意味着数据可能是无效的），校验结果（对或错，只有在选用了校验的数据后面才有显示）和脉冲错误（多脉冲或丢脉冲）。在显示过程中，软件还会判断数据的有效性，如果发现可疑数据，会以红色显示，以提示操作人员，此数据可能是无效的。

表中的数据依新旧次序自下向上排列，最多可以容纳22 个数据。数据量超过22 个之后，旧的数据向上滚动，新数据追加在最下面一行。工具面的性质（磁／重）以文字形式标注于数据之后，如上图所示。数据校正

对于工具面测量，由于安装上的原因，会出现“IMO－探管内部安装偏差”和“DAO－钻具组合偏差”两个角度偏差。软件中使用如下方式对这两项偏差进行补偿：

补偿工具面 = 测量工具面－（IMO + DAO）

对于方位测量，由于仪器测量的是磁方位，而磁北与地理北之间存在磁偏角，因此需要用户给出当地当年的磁偏角才能换算到地理北。软件中使用的是东磁偏角(即以东为正方向得到的磁偏角。例如：若某地磁北在地理北以东5°，则东磁偏角为+5°；若磁北在地理北以西5°，则东磁偏角为-5°)，换算公式如下：

地理方位 ＝ 磁方位（由仪器测得）+ 东磁偏角 在讲常用的定向设计软件前，先讲几个概念吧。

1）井深：指井口（转盘面）至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。国外称为测量深度（Measure Depth）。

2）测深：测点的井深，是以测量装置的中点所在井深为准。3）井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

4）井斜方位角：是以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。

5）磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。•进行磁偏角校正时按以下公式计算： 真方位角＝磁方位角＋东偏磁偏角

真方位角=磁方位角－西偏磁偏角 6）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度。

7）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，•是指井斜方位角随井深变化的快慢程 度。

8）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度（两点处井眼前进方向线之间的夹角），•该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为全角变化值。《特殊工艺井轨道设计》这个软件，是本油田常用的软件，也是定向工程师(不是指仪器工程师)常用的软件。虽然它不够全面，但已经满足油田定向井施工要求。这款软件自带有使用说明《特殊井轨迹设计说明.doc》，里面有最基本的操作，如数据的录入，读入，读出，打印等。

新建，删除，更新操作是定向工程师在一口井开始定向时，进行分析轨迹而使用的。其产生的操作地方在AB两个区中。数据设计完了，需要点旁边计算器一样的图标进行计算。一般第一行在B区的方位栏填入本口井的自然地层倾角方位。然后生成，后面根据造斜率和造斜的段长来逐步设计轨迹。

一般我们看某段是否在定向钻井还是复合钻井，及定向钻具的造斜率都可以参看全角率,K井斜，K方位。这三栏是钻具在实际地层的真实值很有指导意义。比如某种钻具组合稳斜钻进增斜会是多少或者，复合钻能有多少的增斜等。一般小数点后面第二位有值，且值很小被认为是复合钻进，而第一位就有值被认为定向钻进。三．LWD介绍

CGDS-Ⅰ近钻头地质导向钻井系统是我国具有独立知识产权的钻井装备，由中国石油集团钻井工程技术研究院、北京石油机械厂和中国石油集团测井有限公司测井仪器厂共同研发完成。地质导向钻井技术是国际钻井界公认的21世纪钻井高新技术，它集钻井技术、测井技术及油藏工程技术为一体，用近钻头地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置，根据随钻监测到的地层特性信息实时调整和控制井眼轨道，使钻头闻着“油味”走，具有随钻识别油气层、导向功能强等特点。

下面介绍下，近钻头地质导向的结构组成。CGDS-Ⅰ近钻头地质导向钻井系统由测传马达（CAIMS）、无线接收系统（WLRS）、正脉冲无线随钻测量系统（CGMWD）和地面信息处理与导向决策软件系统（CFDS）组成。

CAIMS测传马达结构见图2，自上而下由旁通阀、螺杆马达(i=5/6)、万向轴总成、近钻头测传短节、地面可调弯壳体总成(α=0～2°)和带近钻头稳定器的传动轴总成组成。近钻头测传短节由电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、电磁波发射天线和减振装置、控制电路、电池组组成。该短节可测量钻头电阻率、方位电阻率、方位自然伽马、井斜、温度等参数。用无线短传方式把各近钻头测量参数传至位于旁通阀上方的无线短传接收系统。

WLRS无线接收系统主要由上数据连接总成、稳定器、电池与控制电路舱体、短传接收线圈和下接头组成，如图3所示。上与CGMWD连接，下与马达连接。接收由马达下方无线短传发射线圈发射的电磁波信号，由上数据连接总成将短传数据融入CGMWD系统。

CGMWD正脉冲无线随钻测量系统包括CGMWD－MD井下仪器(图4)和CGMWD－MS地面装备(图5)。二者通过钻柱内泥浆通道中的压力脉冲信号进行通信，并协调工作，实现钻井过程中井下工具的状态、井下工况及有关测量参数（包括井斜、方位、工具面等定向参数，伽马、电阻率等地质参数，及钻压等其他工程参数）的实时监测。地面装备部分由地面传感器(压力传感器、深度传感器、泵冲传感器等)、仪器房、前端接收机及地面信号处理装置、主机及外围设备与相关软件组成，具有较强的信号处理和识别能力，可传深度4500m以上。地下仪器部分由无磁钻铤和装在无磁钻铤中的正脉冲发生器、驱动器短节、电池筒短节、定向仪短节、下数据连接总成组成。上接普通(或无磁)钻铤，下接无线短传接收系统。由于采用开放式总线设计，该仪器可兼容其它型号的脉冲发生器正常工作。除用于CGDS-Ⅰ近钻头地质导向钻井系统作为信息传输通道外，还可用于其他钻井作业。

CFDS地面应用软件子系统主要由数据处理分析、钻井轨道设计与导向决策等软件组成，另外还有效果评价、数据管理和图表输出等模块。应用该软件系统可对钻井过程中实时上传的近钻头电阻率、自然伽马等地质参数进行处理和分析，从而对新钻地层性质作出解释和判断，并对待钻地层(钻头下方某一深度内)进行前导模拟；再根据实时上传的工程参数，对井眼轨道作出必要的调整设计，进行决策和随钻控制。由此可提高探井、开发井对油层的钻遇率和成功率，大幅度提高进入油层的准确性和在油层内的进尺。

CGDS-Ⅰ近钻头地质导向钻井系统具有测量、传输和导向三大功能：

1)测量在近钻头测传短节中装有电阻率传感器、自然伽马传感器和井斜传感器，在无线短传接收短节中装有接收线圈。近钻头测传短节可测量钻头电阻率、方位电阻率、自然伽马和近钻头井斜角、工具面角，这些参数由无线短传发射线圈以电磁波方式，越过导向螺杆马达，分时传送至无线接收短节中的接收线圈。2)传输无线接收线圈接收到马达下方的信息后，由数据连接系统融入位于其上方的CGMWD正脉冲随钻测量系统，CGMWD通过正脉冲发生器在钻柱内泥浆通道中产生的压力脉冲信号，把所测的近钻头信息(部分)传至地面处理系统，同时还上传CGMWD自身测量信息，包括井斜、方位、工具面和井下温度等参数。3)导向地面处理系统接收和采集井下仪器上传的泥浆压力脉冲信号后，进行滤波降噪、检测识别、解码及显示和存储等处理，将解码后的数据送向司钻显示器供定向工程师阅读；同时由CFDS导向决策软件系统进行判断、决策，以井下导向马达(或转盘钻具组合)作为导向执行工具，指挥导向工具准确钻入油气目的层或在油气储层中继续钻进

地质导向在本井中的使用情况。由于本井的标志层不明显，所以在特定的垂深处使用地质导向。使用LWD获得大量地质参数，如地层电阻率，自然伽马值等，总结这些参数在砂岩和泥岩，水层和油气层中的变化特征，并在实践中结合录井各类参数及岩样检测资料综合评价和应用。

在水平井的着陆阶段，钻头是以一定的角度由泥岩接近储集层，由于储集层电阻率很高，进一步钻进，电阻率曲线会明显升高

上图为在无磁钻铤中的仪器

由于地层物性影响电测曲线及钻时曲线的过程比较缓慢，在录井过程中，当发现钻时开始下降而随钻测井电阻率有抬升的趋势，就应当注意是否已经钻入储集层，并结合地质设计和邻井资料综合判断岩性界面，及时调整井眼轨迹，使钻头保持在油层中穿行。

识别地层界面的方法，可以使用极化角，它的产生是由于仪器的原因引起的，当随钻测井仪器在井眼轨迹与地层界面夹角小于30度进入另一个地层，并且地层界面两侧电阻率由差别时，在目的层就会产生一个电流激增来干扰仪器发出的传播波，仪器接收到被干扰的电流后引起电阻率测量值的激增，然后迅速回到正常值。界面两侧电阻率差别越大，这种激增就越大：并且一般浅电阻率比深电阻率更容易产生这种现象

使用方位伽马同样可以判断地层界面：方位伽马探测器在旋转状态下，可以测量不同方位的地层伽马值，根据接近界面的先后顺序而依次探测到新地层的出现。泥岩层的伽马值为高值，由于伽马对泥岩敏感，依据方位伽马预测泥岩的存在会有很高的准确性。

水平井要求井眼轨迹保持在储集层中上部距盖层一定距离处，这时由于探测范围的不同，深电阻率比浅电阻率曲线要低；进入水层深电阻率将会降低，若井眼轨迹向下部水层靠近的话，深电阻率将脱离上部泥岩的影响，并受下部水层的影响；考虑到井眼轨迹距离泥岩及水层的距离，电阻率曲线有可能会先升高再降低。在现场录井过程中必须结合工程参数，岩屑变化等综合考虑分析。附加内容

常有朋友和同学说自己无法用肉眼去分辨配合接头的型号及大小，其实作为工程人员的我们有专门用的尺子。当然也由朋友会用直尺去量后除以25.4得到英制尺寸。

如上图，我用下面的直尺量出的扣型大小并不准确，不信你可以去试试。而用上面专用的接头尺量，不但可以量出扣型也可以量出大小。非常的准确。大家可以放大图中的红圈的地方仔细读数，此为5寸钻杆的母扣，时410的扣型。

篇2：钻井工程师成长之路(定向井基础)

四级工程师专业理论知识

1.1 了解钻井工艺的主要环节（如钻进、下套管、注水泥、电测等）及其实现方法；

1.2 能看懂定向井工程设计书内容；

1.3 熟知各种常规钻具和套管的技术规范和机型；

1.4 了解钻井设计的基本原则、设计程序、设计内容；

1.5 掌握井眼轨迹计算参数和计算方法；

1.6 掌握定向井专用工具的工作原理及其技术规范；

1.7 掌握单点、电子多点、地面记录陀螺的工作原理和技术规范；

1.8 掌握井下动力钻具的工作原理、内部结构和技术规范；

1.9 了解海洋钻井平台主要设备及其技术性能规范；

1.10 了解海洋钻井平台主要仪器、仪表的用途及其技术性能；

1.11 掌握海洋常用的钻井工具及其技术规范；

1.12 了解钻井取芯基本原理；

1.13 了解海洋钻井作业的基本安全常识。操作知识

2.1 掌握单点、电子多点和地面记录陀螺操作技能，能独立地进行井眼轨迹参数测量和计算；

2.2 会正确选用定向井专用工具，并能正确组合；

2.3 会正确选用动力钻具，掌握其正确操作要领；

2.4 能正确判断钻井指重表、泵压表、扭矩表、流量表，并根据以上仪表读数判断井下情况（如钻压、遇卡、遇阻等）；

2.5 会正确选用配合接头及其上扣扭矩；

2.6 能正确选用各种钻井工具，并掌握其操作要领；

2.7 会看懂较复杂的钻井工具装配图，并能绘制简单零配件的机加工图；

2.8 会记录钻井班报表、日报表以及定向井测量数据记录；

2.9 能进行日常定向井专业英语交流；

2.10能识别各种型号取芯工具、取芯钻头基本类型和应用范围、性能参数，以及组装、保养取芯工具的技能。

2.11油田常用单位（英制）和公制单位熟练换算；

2.12能用英语进行作业技术交流。

定向井钻井工程师技术等级晋升标准

三级工程师专业理论知识

1.1 熟悉钻井工艺的全过程及其实现方法；

1.2 掌握钻井设计的基本原则、设计程序、设计方法和设计内容；

1.3 掌握定向井井眼轨迹设计方位和计算（二维、三维）；

1.4 掌握定向井井眼轨迹方位控制计算方法；

1.5 掌握井眼轨迹控制技术原理；

1.6 掌握随钻井眼轨迹测量技术的工作原理、内部结构、技术性能及操作要领；

1.7 了解井下动力钻具选型与总体设计的原则和方法；

1.8 掌握钻柱组合设计及其计算方法；

1.9 掌握定向井井身质量标准与资料要求；

1.10了解钻井参数设计的基本内容和设计方法；

1.11掌握定向井施工安全措施；

1.12了解钻井液主要技术性能及其应用知识；

1.13了解地层压力、地层破裂压力、地层应力等知识及其压力监测、计算；

1.14掌握钻井取习理论知识；

1.15了解钻井的主要事帮类型及处理方法。操作技能

2.1 能独立地进行一口中深井的井身结构设计；

2.2 能独立地进行井眼轨迹设计（二维、三维设计）；

2.3 掌握定向井造斜、稳斜、降斜等作业技术，能独立地完成作业任务，符合质量要求；

2.4 掌握井眼轨迹控制技术，能独立地进行稳斜扭方位、增斜扭方位、降斜扭方位等作业设计和施工；

2.5 能操作使用井下动力钻具；

2.6 能操作使用随钻井眼轨迹测量系统；

2.7 能根据钻井仪表、钻井性能变化判断井下情况，预防钻井复杂情况或事故发生；

2.8 能绘制较复杂的钻井工具装配图；

2.9 能正确编写定向井施工技术报告；

2.10能熟练地翻译定向井专业技术文献，现场能用英语进行专业技术交流，并能提供英文施工报告；

2.11能独立完成常规的取芯作业并达到质量标准。

定向钻井工程师技术等级晋升标准

二级工程师专业理论知识

1.1 掌握钻井力学理论知识；

1.2 掌握钻井液基本理论知识及其水力学计算；

1.3 掌握地层压力、地层破裂压力、地应力基本理论知识及其预测和计算方法；

1.4 掌握测井的基本理论知识；

1.5 掌握固井基本理论知识；

1.6 掌握钻井参数优选的理论知识；

1.7 掌握钻井事故与复杂情况产生的原因、预防和处理知识；

1.8 掌握复杂地层钻井的知识；

1.9 掌握钻井取芯地层评价技术；

1.10掌握公司目前最新技术装备的工作原理、结构和应用知识；

1.11掌握二次开发的基本知识；

1.12了解连续油管的基本知识。操作技能

2.1 能独立地进行深井（井深>4500米）和超深井（井深>6000）的钻井工程设计；

2.2 能独立地进行丛式井、大斜度井、水平井的钻井工程设计；

2.3 能独立地承担丛式井、大斜度井、水平井的定向钻井的技术工作；

2.4 能独立完成开窗侧钻井的技术工作；

2.5 能独立完成各种类型的钻井取芯作业；

2.6 能操作使用公司目前最新的技术装备作业；

2.7 能及时判断、预防各种钻井复杂情况；

2.8 熟练地使用各种钻井技术软件，会用软件进行文档处理；

2.9 会编制技术软件；

2.10熟练地查阅各种技术文献、专利资料；

2.11有技术论文发表。

定向井工程师技术等级晋升标准

一级工程师专业理论知识

1.1 掌握井壁稳定的理论知识；

1.2 掌握漏失地层控制的理论知识；

1.3 掌握井控的理论知识；

1.4 掌握油气层保护的基本理论；

1.5 了解完井技术基本理论知识；

1.6 了解经济合同法的基本知识；

1.7 掌握海洋高温高压钻井技术理论知识；

1.8 了解海洋石油安全管理政策、法规；

1.9 了解本行业最新技术动态。操作技能

2.1 能组织大位移井、水平井、分枝井的钻井工程设计；

2.2 能负责大位移井、水平井、分枝井的施工技术作业；

2.3 具有组织钻井综合技术作业的管理能力；

2.4 具有开发新技术的能力或组织技术开发的管理能力；

2.5 具有解决钻井复杂情况或事故等技术能力；

2.6 具有新技术、新工艺的技术能力；

2.7 有提高水准的技术论文发表；

篇3：钻井工程师成长之路(定向井基础)

非开挖水平定向钻进工艺是从石油钻井领域发展演变过来的一项适用于地下管线铺设的施工技术。它是利用水平定向钻机, 以可控钻孔轨迹的方式, 在地下不同地层和深度进行钻进, 并通过专用的控向仪使钻孔沿设计轨迹前进最后抵达设计位置, 然后进行回扩、回拖, 从而达到铺设地下管线目的的施工方法。

水平定向钻进铺管一般分三步进行, 原理图如图1所示。

2 钻孔回扩时钻井液的作用

钻孔回扩时钻井液的作用是非常关键的, 其作用可概括为以下几点: (1) 喷射钻进。钻井液在钻进的过程中, 自钻机通过钻杆输送到扩孔器, 在扩孔器的喷嘴中喷出, 通过调节泵量可以控制钻井液喷出时的射流速度和作用于土体上的作用力, 从而辅助切削土体。增加钻进速度, 同时清洁扩孔器, 防止糊钻现象的发生。 (2) 悬浮和携带岩屑。将钻头破碎下来的岩屑从钻孔内带出, 保持钻孔的清洁。当临时停止钻井液循环时。钻井液又能把钻孔内的钻屑悬浮在泥浆中, 不至于下沉, 同时, 提高钻头的工作效率, 从而提高钻进速度。 (3) 润滑和冷却钻具。在扩孔过程中, 回扩器一直在高速与土体摩擦旋转, 产生大量热量, 温度很高, 这些热量很难通过土层传递出去, 但可以通过钻井液循环吸收并带走热量, 从而起到冷却钻头和钻具的作用, 延长了钻具的使用寿命。 (4) 稳定孔壁。孔壁稳定, 良好的钻井液能借助钻井液中水的流失在孔壁上形成一层很好的泥皮, 以巩固孔壁及地层, 阻止液体流入地层, 减少土中泥页岩的水化膨胀和分散。 (5) 平衡地层压力。在钻进施工中遇到压力系统复杂的地层时, 可在较大范围内调节钻井液的比重, 平衡地层压力, 防止塌孔、缩径及泥浆漏失等现象的发生。

2.1 钻井液的组成

组成钻井液的基本物质是水和粘土, 而粘土主要是膨润土。膨润土晶胞间联系松散, 可交换的阳离子数目多, 水分子易进入晶胞间, 所以易膨胀水化, 分散性好, 造浆率高。由于一般膨润土均为钙质膨涨土, 为了提高钙质膨润土的造浆性能, 须对其进行碱化处理, 在用钙质膨润土配浆时, 加入适量纯碱, 改变土的性能, 使其成为钠质膨润土。一般地加入纯碱碳酸钠的比重约为粘土重量的5%~8%即可。配浆用水一般是就地取水, 但要求水质干净、无杂质、无污染的水源。

2.2 钻井液的基本性能

钻井液的基本性能是钻井液质量的基本参数。钻井液的性能及变化, 直接影响钻进速度、钻头、钻杆寿命、孔壁稳定性、孔内清洁及回拖铺管等一系列钻进工艺问题。钻井液的主要性能有: (1) 密度。是测定钻井液静水压力的标准。它的大小主要决定于钻井液中的固相含量和固相比重。固相含量是指固体颗粒的重量百分比。粘土及重晶石为有用固相, 造浆率高。钻井液的固相含量控制在4%左右为宜。 (2) 粘度。粘度是指钻井液颗粒之间摩擦力的总和, 是测量钻井液的流变性能。一般用漏斗测量, 用每流出1 L钻井液所需的时间来衡量。在水平定向钻进时, 粘度升高则钻进效率降低, 但从携带钻屑和维护孔壁角度来看, 粘度增加是有益的, 所以要配制适当粘度的钻井液。 (3) 钻井液的切力。适当的静切力可以悬浮岩屑, 过高的钻井液静切力却易造成泵压过高, 开泵困难, 压裂地层等, 可以通过添加回稀释剂来降低钻井液切力, 清除钻井液的无用固相, 同时加入无机盐和膨润土可用来提高切力。 (4) 钻井液的失水和造壁性。这是钻井液的重要性能, 它对松散、破碎和遇水失稳的地层孔壁的稳定起重要影响。钻井液失水是指钻井液中的自由水在压差作用下向孔壁土层中的裂隙中渗透, 从而失去水分。钻井液中的自由水进入地层, 钻井液中的固相颗粒附着在孔壁上形成泥皮, 便称为钻井液的造壁性。钻井液中细粘土颗粒多, 则形成泥皮薄而密, 钻井液失水大。反之粗颗粒多而细颗粒少则形成的泥皮厚而松, 钻井液失水大, 造壁性能差, 易产生泥皮跨塌或钻井液循环阻力大。 (5) 泥皮的摩擦力。主要是指泥皮表面的粘滞性能。摩擦力大, 对钻具和管线磨损大, 可加入润滑剂改变摩擦力。 (6) 钻井液的p H值。钻井液的p H值对钻井液性能影响很大, 固相颗粒带负电荷, 它必须在碱性条件下才能维持稳定。因此, 钻井液必须维持在碱性范围, p H值应维持在8~10, 过高的p H值, 钻井液对孔壁的分散性增强, 腐蚀性增大。

3 上海长兴岛新开河穿越工程施工实例

3.1 工程概况

上海长兴岛新开河穿越工程是凤丰东路上水DN700、DN500、DN300排管工程一部分, 穿越水平长度146 m, 铺管直径为700 mm的PE管。

对本工程来说, 由于穿越的是河流, 根据勘察报告显示, 穿越的水平段都处于中砂、粗砂 (含少量砾石) 层中。施工难度大、技术要求高。

根据地层特点, 施工时钻井液将起到举足轻重的作用, 可以说是工程成败的关键之一。针对可能出现的问题, 做了如下的钻井液方案设计: (1) 地钻膨润土, 为钠基膨润土, 造浆率高, 滤失量低, 粘性高。 (2) 钻液宝聚合物添加剂, 为钻孔稳定剂和钻井液漏失控制剂, 可抑制钻井液在砂、砾石层中的漏失。 (3) 雷膨聚合物添加剂, 为液体增粘剂和粘土页岩抑制剂, 可迅速提升钻井液粘度, 使钻井液具有良好的润滑作用。通过钻井液循环将钻屑 (中、粗砂) 携带出钻孔, 保持孔内清洁。稳定孔壁, 支撑钻孔, 防止塌孔。

3.2 钻井液配比设计

在中砂、粗砂 (含少量砾石) 层中施工, 钻井液需要有较高的粘度来支撑钻孔, 悬浮输送钻屑。根据现场地层情况及土样实验分析, 设计的钻井液粘度为50~60 s (马氏漏斗粘度) 。根据设定的钻井液粘度, 每立方米钻井液加入配浆材料为:地钻膨润土28~35 kg;钻液宝聚合物0.8~1.0 L;雷膨聚合物0.7~1.1 L。

3.3 钻井液用量计算

总钻井液用量=钻孔容积×地层系数

地层系数:中、粗砂层取3~4。

经计算总钻井液用量为77.1 m3。

根据钻井液设计配比, 可计算得:地钻用量2.3~2.8 t;钻液宝用量3~4桶 (1 819 L/桶) ;雷膨用量1~2箱 (1 000 kg/箱) , 纯碱50 kg, 降失水剂20 kg, 防塌剂10 kg, 羟甲基纤维素钠盐15 kg。

3.4 施工情况

3.4.1 导向孔施工

于2007年11月16日开始导向孔施工, 由于地层为中砂、粗砂地层, 导向头向前推进速度较慢, 直至20日才完成了导向孔施工。导向孔直径127 mm, 入土角度控制在10°, 出土角度7°。埋置深度为地表以下7 m左右。

3.4.2 分级扩孔

设计分6级扩孔。现场配浆, 钻井液配方为 (1.8 m3泥浆用量) :35 kg彭润土加1.0 L钻液宝, 雷膨2 kg, 纯碱3 kg, 羟甲基纤维素钠盐0.5 kg。配浆使用自来水, p H值为7, 配得泥浆粘度为50 s左右。

第一级到第三级扩孔分别采用φ450 mm、φ550 mm及φ650 mm切削式扩孔器。3挡泵量 (165 L/min) , 回扩拉力<40 k N, 扭矩<3 k N·m。有大量的钻井液从返浆坑返出, 但是携带的砂较少。

第四级到第五级扩孔分别采用φ750 mm、φ850 mm挤扩式扩孔器, 回扩的速度变慢, 返浆情况与之前的三级扩孔有明显的区别, 返浆成灰青色, 返浆中携带大量的砂。钻井液表现非常出色, 返浆坑中钻井液液面下降速度极为缓慢, 仅为10 cm, 钻液宝, 降失水剂羟甲基纤维素钠盐, 很好的控制了钻井液在粗砂层中的漏失。

在第六级φ950 mm回扩过程中, 出现了一个新的情况, 在水平段近出土造斜段处有20 m的地层中含有砾石, 当即调整钻井液配比, 地钻膨润土用量提高至50 kg/m3, 钻液宝用量提高至2.5 L/m3, 羟甲基纤维素钠盐2 kg, 以提高钻井液悬浮输送钻屑的能力, 降低钻井液在高松散度地层中的漏失。现场钻井液粘度调整至65 s左右, 同时调高钻机泥浆泵档位, 降低回扩速度。调整钻井液配合比后, 出土点返浆情况良好。

3.4.3 清孔

清孔使用φ950 mm挤扩式扩孔器, 钻机泥浆泵用3挡, 速度维持在2~3 min/m左右, 钻机扭矩基本小于2 k N·m、拉力小于30 k N。在砂砾石地层段速度较慢为5 min/m, 扭矩和拉力分别小于315 k N·m和5 215 k N。清孔2遍后, 扭矩和拉力基本稳定在1 176 k N·m和2 215 k N左右, 决定拉管施工。

3.4.4 拉管

拉管使用φ850 mm挤扩式扩孔器带管, 前20 m较为顺利。但在通过砂砾石段地层时, 拉力增大, 拉管速度放慢。通过此段地层后, 情况好转, 扭矩、拉力稳定。整个拉管过程用时2 h左右。

4 结论与建议

钻井液粘度应适合地层需要, 并非粘度越高越好。施工过程中, 针对不同的地层情况, 设计了不同粘度的钻井液。钻井液粘度过高不利于泵送, 同时流动性变差、不利于返浆流动, 钻井液静止后需要大的压力才能重新让返浆流动。

钻井液配置过程中应使用储浆罐。施工单位在钻井液配置过程中使用了储浆罐, 取得了明显的效果。

在纯砂地层中施工, 应尽量选用挤扩式扩孔器。

摘要：从理论和实践两方面对非开挖水平定向钻钻井液在地下管线施工中进行了系统的分析和研究, 从工程实施的角度出发, 着重对钻井液的配备在砂层施工中的应用进行了阐述。

篇4：钻井工程师成长之路(定向井基础)

序言

经过前三集的介绍，我们对技术员的工作生活内容有了个入门级别的了解。总体来说，技术员要负责井队中的方方面面，领导问你的问题总是全局的，所以我们也要对井队各个方面有所了解，方能面对领导时很从容。

在《实习技术员的基本功》系列中，我们对技术员的关键技能没有叙述，技术员的最基本，最关键的就是会喝白的，常抽好的，关键时会说会表现。正文

在一口井从开钻到完，离不开泥浆，虽然我们不是泥浆技术员，或者没有实习过泥浆工的岗位，也许我们对化学一窍不通。但是我们还是要记住一些关键的地方。如每天的泥浆密度，粘度，失水，固相含量，泥饼厚度和PH值。

曾经有位老技术员对我说过，一个技术员的早上起来和晚上睡觉前的巡回路线应该是这样的。先到跑道上看当前挂起的单根号，接着去远程控制房看储能器的压力是否正常，再上罐看看振动筛振出的岩屑，是否有棱角或者很小(钻头重复破岩)，上部地层是否有掉落(广华寺掉黄色的泥巴)，表套或者技术套是否有掉水泥块。紧接着看看各个罐的液面是否正常，如果出现了憋漏，液面下降的非常快，除此之外也要注意下除泥器是否正常，离心机是否在使用。下罐看看使用泵的泵压和皂化水箱是否有水，再去机房询问柴油机转数(当然你也可以自己看)。最后上钻台，看看司控房的钻压，悬重及立管压力，鼠洞内是否有单根。一切都心理有数了，就可以去做自己的事了。一.钻井液的基本特点

钻井液的基本功用是通过其本身的循环，将井底被破碎的岩屑携至地面，保持井眼清洁，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持安全快速钻进。在接单根，起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉沙卡钻等情况的发生。

上图为常用的6个罐，循环顺序按升序标示出来了。一开钻井液体是由膨润土(钠土和钙土均可)及清水配成，或利用清水在易造浆地层钻进而成自然钻井液。一般都是正电胶钠土浆。密度粘度都很低。具体可以从施工设计中可以看出来，这里不在详细说明。

在三开后期，也就是聚合物饱和盐水钻井液，在这里强调个概念(在与甲方技术交底时别人经常问起的参数)。当氯化钠达到饱和，氯根离子浓度为189000mg/L，这就是饱和盐水钻井液。甲方要听取氯根浓度的汇报，18W表示为饱和盐水。在6000~189000mg/L之间，为盐水钻井液，低于6000mg/L为咸水或海水钻井液。

饱和盐水有4个特点：抑制泥，页岩造浆和有一定的防塌能力；可抗较高的盐类污染；可减缓岩盐溶解速度；腐蚀性强。

下面就一口井个人实习泥浆工的一些体会，这些内容只代表个人观点。

首先配一开浆先加入钠土，待循环好后再加入正电胶。在实际打钻的过程中，粘土水化分散，越打泥浆越稠。用一开马达抽取后，再加入清水。这是由于地层粘土水化分散引起的。二开泥浆的配方就不做介绍了。实际情况是：打水泥塞时，预先加入纯碱，而后生成碳酸钙沉淀。这样做相当于除钙。盐转换前的泥浆与一开泥浆相似。二开时，要掏罐重新配药品，也有防止罐中未清理出的小砾石堵水眼。如果振动筛上出现跑浆现象，可以直接把它从钻屑坑里抽回。视粘度的不同加如不同配方的药品。

三开要求：保证钻井液的悬浮携带，抑制，防塌，润滑等性能，把钻井液转化为聚合物饱和盐水钻井液。盐转换是用一定量的工业用盐(氯化钠)形成饱和盐水泥浆。加盐前期，如果粘度不够，干加抗盐增粘剂。如果没有抗盐增粘剂，就直接干加高粘和大钾。提多高的粘度就加多少。同样钻井液密度也会升高。再测盐含量。如果要配高效复合离子，则直接用高粘。

特殊工况下的处理：起下钻之前不补胶液。定向时，慢补，不干加。每次配胶液加片碱时，使泥浆成碱性PH在8~9。这样对泥浆的性能有好处。干加加快了容易跑浆，让场地工盯好筛子。密度高就开离心机，低密度就不用。大量加盐，则停离心机。因为盐未充分溶解，等化开后再开离心机。

二．给指重表和泵压表打压

泵压表和指重表也会出现不准的时候，比如悬重偏低，泵压不回零或者泵压表偏低(主要和立管压力不相等)。所以实习技术员就得去给这两个仪器加45号液压油。

上图为指重表的工作示意图。死绳固定器是将钻机的死绳拉力转化为液体压力的机构。

上图是手压泵的管线接入处，如红圈所示。传感器将死绳的拉力通过膜片挤压液体而转换为压力信号，传递给重量指示仪和记录仪。这是给指重表打压的地方。检查传感器内液体是否足够(观察传感器的法兰与扶圈的间隙予以判断)，及时用手压泵进行补充。

手压泵是指重表的附件，其作用是在必要时对仪器进行液体补充。使用前先连接油路管线,查看泵内油箱有无液体并及时补充,然后关紧回油阀,上下施力与加力杆即可注油。注油时应观察二次表的显示或传感器的间隙，使用重量指示仪上的排气阀，排净空气，当二次表指针偏离“0”位或传感器的间隙的达到正常值并超过少许后停止注油。使用重量指示仪上的排气阀或手压泵回油阀可放掉仪器内多余液体，使二次表指针或传感器的间隙的达到正常值。针对上面的操作，我谈谈个人体会。曾经有一次我没有把手压泵的回油阀打开，结果在拆下接头时，把打入的油又喷射出来了，所以同学，朋友在操作的时候，特别是在断开连接的时候一定要把回油阀打开在开始拆。

如上图所示，就是司控房的气路管线。A点为泵的排气阀，B为指重表的排气阀(用开口扳手轻拧，边拧边观察两只表)。

一般不是非要放的两只表都回零，比如指重表，当手压泵打入油压使表指针到100KN左右，那么排气排油使它降到10KN左右，泵压表略高于零，留有余地吧。同时，我要强调一点，所有打油操作必须是在指针为零时操作，换句话说，给泵打压，就必须停泵，给指重表打压，指重表悬重就要为零。如果指重表有悬重，你打油，上提钻具时，悬重偏高容易爆管线，正确的操作是在补充液体时，应将游车系统放置在钻台面上(或者指针无悬重，悬重非常小)，使指重表处于无载荷的情况下补充液体，并将重量指示仪上的排气阀打开，排尽空气。在这里另外说下记录仪，它由传感器产生的液体压力通过连接管线作用于记录仪弹簧管，管端产生的位移通过连动机构带动记录笔偏转，同时记录时钟带动记录纸旋转，从而记录钻井过程的工作曲线。

钻进时灵敏指针(钻压指针)逆时针偏转，其指示值即为钻压值。

在接入单根，提升游车并至井下井上钻具全部悬起，则指重表示值为最大悬重。此时，将调零旋钮将灵敏表盘”0”点与灵敏表针对准。

在排气时，扭送排气阀要使排出的液压油流顺畅了，没有喷了就算空气排尽了。三.本油田打井套路的基础介绍

如果你运气不好，在实习技术员岗位没多久就把你师傅调走了，让你单独顶岗，又是一口新井，你怎么办？

当我们拿到一口井的设计时，不难发现，施工设计和钻井设计(甲方要求)都已经把施工步骤写的很详细了，我们只需要照着做就行了。

先从牙轮钻头开始。是用合金经过模锻而制成的锥体，牙轮锥面或铣出牙齿(铣齿钻头)，或者镶装硬质合金(镶齿钻头)。铣齿牙轮的钻头的牙齿是由牙轮毛坯经铣削加工而成的，主要是契形齿。一般软地层牙轮钻头的齿高，齿宽，齿距都较大，而硬地层则相反。

上图是HJ517牙轮钻头，每只钻头都是有钢号的。

上图是复锥牙轮的几个锥的分布。

牙轮上的牙齿在破碎地层的同时受到地层的反作用力，造成牙轮沿轴线方向产生高频振动，造成轴承腔内外的压差，使轴承腔内产生抽吸和排液作用。

钻头工作时，牙轮滚动，牙齿与井底的接触是单齿，双齿交错进行的。单齿接触井底时，牙轮的中心处于最高位置；双齿接触井底时则牙齿的中心下降。牙轮在滚动的过程中，牙轮的中心位置不断上下交换，使钻头沿轴向作上下往复运动，这就是钻头的纵向振动。在实际情况下，井底振动除有单双齿交错接触井底所引起的较高频率的振动外，在纵向上还有低频率，振幅较大的振动，这是由于井底不平和有凸台引起的。

钻头在井底的纵向振动，使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性的弹性变形能通过钻头牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石，与静载压入力一起形成了钻头对地层岩石的冲击，压碎作用，这种作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。除了压碎，冲击作用外，还有对地层岩石产生剪切作用。

上图由于钻头进尺慢，起出发现1号轮旷动，有点脱轴，这可以让厂家赔偿。顺便说下如何区分钻头的压轮，口诀：一尖二凸三凹陷。

这是某钻头厂的马达钻头，通过上图，不难认清123号牙轮。下井前，牙轮都是表面光滑的平整的。

上图为2800m左右出井后的某一牙轮的照片，请同学和朋友们仔细看，会发现牙轮上有很多凹陷，不象刚入井时那么平整。什么原因？是水力冲蚀。这是官方说法。在牙轮钻进时射出去的水也会反射回来(硬地层)加上牙轮吃入地层，牙掌和地层留有缝隙，钻井液体高速刺出，久而久之就行成了这种情况，同学及朋友可以参考相关的资料做更深入的了解。

上图的红圈内是PDC的二级齿，当主齿磨完，二级齿就开始起作用。所以PDC是经搞，特别是在上部地层钻进时。与螺杆相配效果极佳，但是PDC不能用于定向钻进，这是因为PDC不好调整工具面。PDC几个刀翼是固定的，可是别人压轮的三个轮是可以在井内狭窄空间里转动的。

好了，钻头我们谈完了。我们该来谈谈喷嘴了。

在钻井设计中给出的喷嘴参数，是多少就是多少毫米，比如上图如果把尺子放入到喷嘴中，正好是16，则表示喷嘴的大小为16毫米，如果你不信可以拿直尺量。

引一段话，射流撞击井底后，射流的动能转换成对井底的压能，形成井底冲击压力波，且射流流体在井底限制下沿井底方向流动，形成一层沿井底的高速流动的漫流。

射流撞击井底后形成的井底的冲击压力波和井底漫流是射流对井底清洗的两个主要形式。射流的冲击压力，就整个井底而言，射流作用的面积内压力较高，而射流作用面积以外的压力较低。极不均匀的冲击压力使岩屑产生一个翻转力矩，从而离开井底。这就是射流对井底岩屑的冲击翻转作用。漫流的横推作用。喷嘴出口距井底越近，井底漫流速度越高。正是这层具有很高速度的井底漫流，对井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位置，而处于被钻井液携带并随钻井液一起运动的状态。因而，井底漫流对井底清洗有非常重要的作用。

通过上面的几段文字，我们对喷嘴射出的流体在井底的作用有了更形象的了解，结合实际，这也是为什么我们在上部地层使用牙轮钻头时只装2只不一样大的喷嘴，而另一个水眼将它堵住的原因。无非是加强水力破岩，再就是改变井底流道，使岩屑翻滚带出，避免重复破岩。此方法已经证实，有很强的疗效。

请翻到参考资料的146页，我们看看钻头水力参数这节。在钻头压力降和钻头水功率的公式中出现了一个C。书上说这个C是喷嘴流量系数，无因次，与喷嘴的阻力系数有关，C的值总小于1。那么在实际的运算中如何计算出钻头的压力降呢？

是啊，这个C是挺复杂的。先来说几个概念：

钻头喷嘴压力降，作用是加大对井底的冲击以利于将牙轮破碎形式的岩石碎块冲离井底。对PDC来说就是保证各流道按设计合理分配各流道的流量。其本质是钻井液体通过钻头喷嘴后产生的压力。

钻井循环泵压：它等于钻井液通过地面高压管汇，水龙带，方钻杆，井下钻柱，钻头喷嘴，经环空返到地面系统及其他所有经过的物体，因磨擦而引起的压力损失，而这个损失大部分发生在钻井液通过钻头喷嘴的时候。

(能力提高)结合上面两个概念及一位老技术员的经验，我们可以试想一下，当使用牙轮在打上部地层时，比如PY组，GHS组和JHZ组时，我们应该如何设计钻头的压力降呢？一般我们采用2个不同大小的喷嘴，当钻柱在这几个层位时，不带钻头泵压也就9MPa了不起了，而我们的地面设备可以承受18个MPa左右的压力，那么这时应该把钻头压降设计的大点，比如6~7个MPa，一起加起来不过17个MPa，设备是可以承受住的，这样做有什么好处呢？一是上部地层软，水力破岩起到了作用(就象冲大，小鼠洞一样，不需要钻进，直接冲出个鼠洞)。二是长期的经验告诉我们，利用水利破岩更容易打直。请同学们，朋友们参看参考资料3的91页，公式中的喷嘴截面积就是三个喷嘴的表面积之和。通过这个公式可以在实际工作中指导我们配喷嘴。截面积越小，钻头喷嘴压力降就越大，所以也印证在打上部地层时一般选用两个大小不一样的喷嘴(一般是11~14之间选配)。那么在打深井或者是硬地层时，就要尽量使钻头喷嘴压力降在1~3个MPa,因为此时的水力破岩对我们没有多大作用，我们利用漫流将岩屑带出，同时如果我们把压力降搞大了，综合压耗过大，地面设备会受不了的。所以在深井一般是三个大尺寸的喷嘴来将底压耗。

特别强调下资料3中的公式最具实际工作中的指导意义。通过上面的介绍，我们大概了解了工程上的”潜规则”。接着进入正题吧。一口井的基本套路 1.一开

不管是打水平井还是定向井都有直井段。那么自然要注意本井的自然方位和设计方位之间的关系。同向就可以适当放开钻压打，因为就算斜了也是向靶点漂移，而反向就麻烦了，要控制，不然反向纠斜。

钻具组合为：SKG124+730*410+7寸DC*6根+5寸钻杆+方钻杆。基本上每口井在打表层时，是这样的钻具组合。其参考钻进参数为：喷嘴18*3，钻压30~50KN，转盘速67r/min,排量60L/S(双泵保排量)，泵压一般是5MPa左右。

所要注意的是，如果钻遇砾石发育带，砾石层采用低钻压，低转速钻进。控制转数，目的是为了充分带出破碎砾石，防止卡钻。2．二开 一般是采用塔式钻具组合，主要是保直。如果是水平井，则会出现8英寸的钻铤。

钻具组合为：SKG124钻头+7寸DC*6根+411*4A10+6.2寸DC*6根+4A10*410+5寸DP+方钻杆(视管子站送的钻铤多少决定6寸2的钻铤下入多少，一般6-9根)。也有的井队在GHS组用塔式钻具使用3根7寸DC+6.2寸DC12根再加9根HWDP。其实并没有固定的什么模式只要保证塔式钻具在上部地层打直就行，那么是全下7寸的也行。钻进参数：喷嘴12*13*0或者11*13*0或者12*14*0，钻压50~80KN，转盘转数170r/min,排量30L/S，泵压11~12MPa.这里需要考虑的是本地层是否易斜，所以托盘应放在离钻头最进的位置，这样测斜才会准，换句话说就是钻头与7寸无磁钻铤的配合接头里。

上图为托盘，这是为了承载测斜杆所用，一定要放对位置。

二开完，或者固表套或者技套，都会钻塞，唯一不同的是技术套管有附件。所以要知道几个参数，水泥塞的塞面，与塞厚。坐了防喷器也要用清水进行试压12MPa，并稳压10min压降要为0。钻塞的钻进参数为：钻压20~30KN，转盘转67r/min，排量30L/S钻穿水泥塞后待7寸钻铤全部出表套后，再用60KN-80KN，转盘转调到170r/min进行快速钻进，推荐喷嘴：12*14*0或者12*13*0。钻附件时要注意：钻进时必须反复划眼，直至无阻卡现象方可继续钻进，套管附件未全部钻穿前不允许停泵上提钻具，防止硬卡。之所以在未出套管前用低转速是为了避免破坏水泥环和损坏套管。表套技套固完水泥后井口必须找正。切记！3．三开 215.9的小井眼进行三开。是穿过GHS组后起钻，换螺杆复合钻进，抢进尺。钻具组合为：PDC+172(1度)单弯螺杆+431*4A10+STB214+6.2寸钻铤*9根+127HWDP*9根+钻杆+方钻杆。钻进参数：钻压20~40KN，转盘转数170r/min,排量30L/S，泵压13~16MPa,推荐喷嘴:10.32*2+11.1*2。注意加强测斜，PDC的原则就是轻钻压高转数，吊打防斜，如果是地层自然方向和设计方向一至则可放开钻压60KN加压打，后面在定向纠斜。

上图为二开铣齿钻头(注意牙齿的特点)。

当打到了造斜点，就要起钻更换钻具，并放入定向仪器。定向的简单介绍会在其后的文章中介绍。这里就不累赘了。复合快速钻进是普遍都是用的214mm的扶正器，而定向钻进时却是210mm扶正器，这两者的不同，在实钻中打出的效果也不同，前面有对欠扶正器的介绍，所以这里也不做解释。简单的说：大钟摆是扶正器下有两根钻铤，小钟摆是扶正器下有一根钻铤，钻压对它影响不大。如果读者想深究可以参考一些关于扶正器的文献。问题：

1.PDC钻压最高能加多少？我曾经见过我们队加过60KN再打？

答：首先施加的钻压不能光看钻铤。要优化钻井参数，对应当前的地层用什么样的钻压最合适。如果低钻压可以打快为什么非要加高呢。PDC加到80KN有可能是当时方位正处于正向，加压打防止钻头掉头变成反向。一般很少加到80KN(上部地层)。即使这样钻速也提高不了多少，对螺杆的损坏也比较大，泵压同时也升高了，地面设备也会有损耗。再就是80KN不一定能加到钻头上。

2．常规钻具的牙轮跑合与动力钻具的跑合有什么不同？

答：新旧牙轮都需要跑合，可以用低速跑，PDC也要在井底”造型”。常规钻具跑合同20KN,40KN一层层上加钻压每隔十几分钟。最高160KN~180KN，因为常规钻具是低转盘转数，所以要高钻压。而动力钻具是高钻速，所以钻压稍低，一般跑合1小时，用20KN~40KN的钻压。等跑合好后，再加到120KN打一段时间，就可以加到140KN。跑合钻头的好处是使钻头的寿命增加，不易发生井下复杂事故。水平井跑合牙轮，时间一定要大于1个小时，由于最后水平段是平躺的，沉沙特别多，一般下钻划眼到最后未必已经到井底，轻钻压慢慢循环，待井底沉沙循环出才能真正跑合牙轮钻头。总结：

在此声明下，文章所有图片归本人所有，请勿乱用，造成后果自己承担。在本集中，我们只是简单的介绍了下一口井三开的钻具特点，文中并没有涉及到固井和计算套管长度及联入。这些将在以后介绍。其实实习技术员的基本功远不止这四集，还有关于软件上的钻具长度如何排，每一次变更钻具组合如何精确计算入井钻具长度，这就需要有规范的EXCEL文件来记载每根钻具长度。还有常用的工程软件的使用，最重要的是《特殊工艺井轨道设计》，它是于定向设计相辅相承的。文档方面如上交的周报和月报如何规范制作等，别小看这些，如果后勤的人员夸你日报，周报，月报做的好，上面的领导就会认识你，提拔你。好了，本文旨在提高同学们和朋友对技术员岗位生活的认识。文中某些观点只是个人见解，读者要有自己认识与判断，如果有不对的地方请可以交流指正。为本油田的新一代技术力量的提高奉献点微薄之力。在这里感谢一下我的周师傅和定向的岳师傅。也感谢下亲爱的读者。参考资料： 1．《指重表介绍》