1
主 讲：黄根炉工作单位：石油工程学院油气井工程系办公地点：工科实验楼 B303
联系电话,7807532
海洋钻井工程
2
石油钻井概念,石油钻井是指为了勘探和开发地下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地下油气层直径很小的井眼的工作 。
钻井目的：
确切地了解地下地质情况,正确判断储油构造,为油田开发方案提供第一手资料 。 钻井过程中,可以通过岩屑录井,取心,电测得到地层分层,岩性,岩石的物理化学性质,含油气情况 。
开采油气,提高油气采收率
形成油气到地面通道 。
油田开采后期钻注水或注气井 。
绪 论
3
一、井的种类二、钻井方法三、钻井工艺过程四、海洋石油钻井绪 论
4
1,把钻井按钻井的目的进行分类：
区域普查井,基准井,剖面井,
参数井,构造井
探 井：预探井,详探井,探边井
开 发 井：生产井 （ 油井,气井 ）,
注入井 （ 注水井,注气井 ）
特殊用途井：检查井,观察井,救援井等 。
一、井的种类
5
2．把钻井按井斜角不同分类,直井、定向井、水平井直 井,设计井口与井底在同一条铅垂线上定向井,沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口与井底不在同一条铅垂线上。
水平井,井眼进入目的层时井斜角接近,等于或大于 90?并在目的层中延伸一定长度的定向井 。
3,把钻井按井深不同分类,浅井,中深井,深井,超深井浅井,H<2500m，
中深井,2500m<H<4500m，
深井,4500m<H<6000m，
超深井,H>6000m。
一、井的种类
6
1,顿钻（冲击）钻井法二、钻井方法西方钢绳钻机
7
1,顿钻（冲击）钻井法
,蜀中广记,,国朝（明）
正德末年，嘉州开盐井，偶得油水，可以照夜，其光加倍，沃之以水，则焰俞甚，
扑之以灰则灭 ……,
1521年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击 钻钻出第一口油井。
1835年在四川自贡钻成世界上第一口超千米深井（ 1001.42米） — 兴海井，到 1997，
累计开采天然气 14000万 m3。
1859年，美国 E.H.Drake 在宾夕法尼亚用钢绳冲击钻钻出第一口石油井（ 21.64m)。
1878年，福建巡抚丁日昌从美国购买一部 钻机，在台湾苗栗油矿钻成第一口油井。 钻到 120米，石油“滚滚而出”，日产油 1.5T。
1907年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在 陕北延长钻成延 1井，井深 81米，
日产油 1T。
二、钻井方法
8
2,旋转钻井法
1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。
1923年，前苏联研制出涡轮钻具（井下动力钻）。
二、钻井方法
9
2,旋转钻井法
（ 1）概念时期（ 1901~1920）
● 钻井和洗井相结合，自然造浆洗井液
● 刮刀钻头、牙轮钻头
● 袋装水泥固井 （ 1910，双塞注水泥）
（ 2）发展时期（ 1920~1948）
● 钻井液添加剂
● 牙轮钻头
● 散装水泥 +水泥浆外加剂
● 钻井设备与工具改进二、钻井方法
10
（ 3）科学化钻井（ 1948~1969）
● 低固相、无固相、防塌等钻井液
● 四合一牙轮钻头
● 高压喷射钻井
● 平衡压力钻井
● 优选参数钻井
● 地层压力检测与井控技术
● 平衡压力固井
● 定向井
2,旋转钻井法二、钻井方法
11
2,旋转钻井法
（ 4）自动化钻井（ 1969~ ）
● 自动化钻机
● 随钻测量
● 综合录井
● 地质和几何导向自动钻井系统
● 垂直钻井系统
● 膨胀管技术
● 小井眼钻井技术
● 欠平衡压力钻井
● 水平井和分枝井
● 连续管钻井
● 大位移井二、钻井方法
12
设 计钻前准备一开二开三开完井与测试油井完成地质设计、工程设计修路、平井场、打基础、
设备搬运及安装、准备井口钻进、（测斜）、（测井）、
下表套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、
（测井）、下技套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、
（中途测试）、下油套固井、安装井口一开二开三开钻进三、钻井工艺过程
13
全世界的海底石油主要富集于 四个区域,
一个是中美洲海域,包括墨西哥湾，加勒比海，马拉开波湖，
以及巴西海域，其中墨西哥湾和马拉开波湖 是全世界勘探、开发最早的海上油田；
第二是北欧、北美大陆架,包括北海，阿拉斯加，以及加拿大北部等，此区域自然条件最为恶劣，但自 20世纪 60年代以来，
勘探、开发最为迅速；
第三是中东的波斯湾,这里的特点是 得天独厚，储量最高；
第四是东亚、东南亚海域,包括我国的四海，印尼海域，以及澳大利亚的海域等,这是到目前为止，勘探、开发最不充分的海区。
四、海洋石油钻井
14
四、海洋石油钻井
15
我国近海油气田分布图：
四、海洋石油钻井
16
1、海洋石油钻井的发展
1887年,世界上最早的海上石油勘探 ───20世纪 40
年代末，海上石油工程发生了巨大的变化和发展。
50年前,全世界只有 三个国家 进行海上石油开发；
所有平台都是固定平台；
可钻井的水深只有 几十米 。
目前,已有 100多个国家和地区 进行海上石油工程作业；
海上石油产量约占全世界总产量的 35％ 左右；
全世界有近 700台移动式钻井平台 在工作；
已超过 2000米 。
四、海洋石油钻井
17
2、海洋钻井需要多学科知识
必须深入地研究海水深度、海底地形、海底坡度及地质分布和承载能力等因素。
不仅要对海底的各种因素有所了解，更应对海洋气象、
水文条件等进行周密的深入调查研究，以保证海上钻井装置能在一定的风、浪、潮、流、冰等外界自然荷载作用下安全作业。
必须配备升沉补偿装置、锚泊系统、定位系统等。
四、海洋石油钻井
18
3、我国海洋石油的发展
1．早期自营阶段 (1960～ 1978)
第一口海上钻井,1960年在渤海进行海上地震和莺歌海近岸钻 英冲 1井 。
2．对外开放勘探开发阶段 (1979～至今 )
1978年 3月 26日，国务院做出在坚持独立自主和平等互利的原则下，直接和外国石油公司建立商务关系，加速勘探开发我国海上石油资源的战略决策。
1982年 2月 15日、国务院批准 中国海洋石油总公司在北京成立,
原中国石油天然气勘探开发公司与外国公司签订的海上石油合同、
协议，归口由中国海洋石油总公司执行。
(1)对外合作勘探为主的时期 (1979～ 1984)
(2)合作勘探和自营并举时期 (1985～至今 )
四、海洋石油钻井
19
3、我国海洋石油的发展现已形成了五大海上石油基地和海洋石油公司：
(1)以塘沽为基地的渤海石油公司；
(2)以胜利油田为基地的浅海石油公司；
(3)以上海为基地的东海石油公司；
(4)以广州和深圳为基地的南海东部石油公司；
(5)以湛江和三亚为基地的南海西部石油公司。
我国海上石油工业现正处于一个新的发展时期。
四、海洋石油钻井
20
4、我国海洋石油装备的发展历程我国海洋石油从 60年代初开始勘探。
1966年建造了第一座 固定式钻井平台 ；
1972年制造第一座 自升式钻井平台,渤海一号,；
1974年我国第一条 钻井船,勘探一号,在南黄海试验成功；
1978年第一艘 浅海坐底式钻井船,胜利一号,在莱州湾投入使用，第一座 半潜式钻井平台,勘探三号,于 1984年建成交付使用；
1980年后开始了真正的海洋石油装备工业的大发展。
四、海洋石油钻井
21
5、海洋石油钻井的类型海上钻井,海底钻井 和 深海科研钻井 三类
海底钻井 是利用 直接降到海底的机械设备进行钻井作业 。如多种类型的无人深潜船和海底作业船。通过海底电缆、超声波装置或无线电系统进行控制，使用抓臂和机械手做各种操作。
利用 深海科研钻井 获取岩芯,对地质构造理论，深海地质等科研究工作具有重大意义。尤其是提供了探索宇宙起源物质和地球形成与演化以及生命形成、形态、
演化发育过程的重要科学资料 。
重点是海上钻井。
四、海洋石油钻井
22
6、海洋石油钻井的特点
要有坚不可摧的井场。
要有隔水、引导、防喷系统、套管头。
要有定位系统和升沉补偿装置。
先进的交通、通讯及良好的生活保障。
有一套防腐措施和设备。
普遍采用丛式井 (定向井 )技术。
井身结构复杂，套管尺寸大，层次多。
注意安全。
遵守海洋法、环境法。
四、海洋石油钻井
23
第一章 钻井的工程地质条件,地层力学特性和压力特性第二章 钻进工具,钻头,钻柱第三章 钻井液,组成,类型,性能,防塌和保护油气层第四章 钻进参数优选,钻压,转速,钻进方程,水力参数第五章 井眼轨道设计及轨迹控制,轨道设计,防斜理论与技术,
定向钻井工艺与技术第六章 油气井压力控制,地层压力的平衡与控制第七章 固井与完井,井身结构,套管柱,油井水泥,完井技术第八章 其他钻井技术及作业,事故处理,取心,套管开窗侧钻第九章 海上钻井工艺技术,海上钻井平台的分类及特点,海上钻井井口装置,海上钻井套管程序等海洋钻井工程的主要内容
24
海洋钻井工程主要参考资料：
1.,钻井工艺原理,(上 \中 \下 ),石油工业出版社,刘希圣主编 。
2.,钻井工艺技术基础,石油大学出版社,王瑞和教授编著 。
3.,实用钻井工程,中石油情报研究所,徐云英主编 。
4.,海上石油工程,石油工程学院,韩志勇,陈建民 编写
5,,海上钻井,,海洋出版社 。
6,,海上开发钻井与采油,,石油工业出版社 。
7,中国钻井网,www.china-drilling.com
主 讲：黄根炉工作单位：石油工程学院油气井工程系办公地点：工科实验楼 B303
联系电话,7807532
海洋钻井工程
2
石油钻井概念,石油钻井是指为了勘探和开发地下石油和天然气而在地表钻凿一个通往地下油气层直径很小的井眼的工作 。
钻井目的：
确切地了解地下地质情况,正确判断储油构造,为油田开发方案提供第一手资料 。 钻井过程中,可以通过岩屑录井,取心,电测得到地层分层,岩性,岩石的物理化学性质,含油气情况 。
开采油气,提高油气采收率
形成油气到地面通道 。
油田开采后期钻注水或注气井 。
绪 论
3
一、井的种类二、钻井方法三、钻井工艺过程四、海洋石油钻井绪 论
4
1,把钻井按钻井的目的进行分类：
区域普查井,基准井,剖面井,
参数井,构造井
探 井：预探井,详探井,探边井
开 发 井：生产井 （ 油井,气井 ）,
注入井 （ 注水井,注气井 ）
特殊用途井：检查井,观察井,救援井等 。
一、井的种类
5
2．把钻井按井斜角不同分类,直井、定向井、水平井直 井,设计井口与井底在同一条铅垂线上定向井,沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口与井底不在同一条铅垂线上。
水平井,井眼进入目的层时井斜角接近,等于或大于 90?并在目的层中延伸一定长度的定向井 。
3,把钻井按井深不同分类,浅井,中深井,深井,超深井浅井,H<2500m，
中深井,2500m<H<4500m，
深井,4500m<H<6000m，
超深井,H>6000m。
一、井的种类
6
1,顿钻（冲击）钻井法二、钻井方法西方钢绳钻机
7
1,顿钻（冲击）钻井法
,蜀中广记,,国朝（明）
正德末年，嘉州开盐井，偶得油水，可以照夜，其光加倍，沃之以水，则焰俞甚，
扑之以灰则灭 ……,
1521年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击 钻钻出第一口油井。
1835年在四川自贡钻成世界上第一口超千米深井（ 1001.42米） — 兴海井，到 1997，
累计开采天然气 14000万 m3。
1859年，美国 E.H.Drake 在宾夕法尼亚用钢绳冲击钻钻出第一口石油井（ 21.64m)。
1878年，福建巡抚丁日昌从美国购买一部 钻机，在台湾苗栗油矿钻成第一口油井。 钻到 120米，石油“滚滚而出”，日产油 1.5T。
1907年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在 陕北延长钻成延 1井，井深 81米，
日产油 1T。
二、钻井方法
8
2,旋转钻井法
1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。
1923年，前苏联研制出涡轮钻具（井下动力钻）。
二、钻井方法
9
2,旋转钻井法
（ 1）概念时期（ 1901~1920）
● 钻井和洗井相结合，自然造浆洗井液
● 刮刀钻头、牙轮钻头
● 袋装水泥固井 （ 1910，双塞注水泥）
（ 2）发展时期（ 1920~1948）
● 钻井液添加剂
● 牙轮钻头
● 散装水泥 +水泥浆外加剂
● 钻井设备与工具改进二、钻井方法
10
（ 3）科学化钻井（ 1948~1969）
● 低固相、无固相、防塌等钻井液
● 四合一牙轮钻头
● 高压喷射钻井
● 平衡压力钻井
● 优选参数钻井
● 地层压力检测与井控技术
● 平衡压力固井
● 定向井
2,旋转钻井法二、钻井方法
11
2,旋转钻井法
（ 4）自动化钻井（ 1969~ ）
● 自动化钻机
● 随钻测量
● 综合录井
● 地质和几何导向自动钻井系统
● 垂直钻井系统
● 膨胀管技术
● 小井眼钻井技术
● 欠平衡压力钻井
● 水平井和分枝井
● 连续管钻井
● 大位移井二、钻井方法
12
设 计钻前准备一开二开三开完井与测试油井完成地质设计、工程设计修路、平井场、打基础、
设备搬运及安装、准备井口钻进、（测斜）、（测井）、
下表套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、
（测井）、下技套固井、安装井口钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、
（中途测试）、下油套固井、安装井口一开二开三开钻进三、钻井工艺过程
13
全世界的海底石油主要富集于 四个区域,
一个是中美洲海域,包括墨西哥湾，加勒比海，马拉开波湖，
以及巴西海域，其中墨西哥湾和马拉开波湖 是全世界勘探、开发最早的海上油田；
第二是北欧、北美大陆架,包括北海，阿拉斯加，以及加拿大北部等，此区域自然条件最为恶劣，但自 20世纪 60年代以来，
勘探、开发最为迅速；
第三是中东的波斯湾,这里的特点是 得天独厚，储量最高；
第四是东亚、东南亚海域,包括我国的四海，印尼海域，以及澳大利亚的海域等,这是到目前为止，勘探、开发最不充分的海区。
四、海洋石油钻井
14
四、海洋石油钻井
15
我国近海油气田分布图：
四、海洋石油钻井
16
1、海洋石油钻井的发展
1887年,世界上最早的海上石油勘探 ───20世纪 40
年代末，海上石油工程发生了巨大的变化和发展。
50年前,全世界只有 三个国家 进行海上石油开发；
所有平台都是固定平台；
可钻井的水深只有 几十米 。
目前,已有 100多个国家和地区 进行海上石油工程作业；
海上石油产量约占全世界总产量的 35％ 左右；
全世界有近 700台移动式钻井平台 在工作；
已超过 2000米 。
四、海洋石油钻井
17
2、海洋钻井需要多学科知识
必须深入地研究海水深度、海底地形、海底坡度及地质分布和承载能力等因素。
不仅要对海底的各种因素有所了解，更应对海洋气象、
水文条件等进行周密的深入调查研究，以保证海上钻井装置能在一定的风、浪、潮、流、冰等外界自然荷载作用下安全作业。
必须配备升沉补偿装置、锚泊系统、定位系统等。
四、海洋石油钻井
18
3、我国海洋石油的发展
1．早期自营阶段 (1960～ 1978)
第一口海上钻井,1960年在渤海进行海上地震和莺歌海近岸钻 英冲 1井 。
2．对外开放勘探开发阶段 (1979～至今 )
1978年 3月 26日，国务院做出在坚持独立自主和平等互利的原则下，直接和外国石油公司建立商务关系，加速勘探开发我国海上石油资源的战略决策。
1982年 2月 15日、国务院批准 中国海洋石油总公司在北京成立,
原中国石油天然气勘探开发公司与外国公司签订的海上石油合同、
协议，归口由中国海洋石油总公司执行。
(1)对外合作勘探为主的时期 (1979～ 1984)
(2)合作勘探和自营并举时期 (1985～至今 )
四、海洋石油钻井
19
3、我国海洋石油的发展现已形成了五大海上石油基地和海洋石油公司：
(1)以塘沽为基地的渤海石油公司；
(2)以胜利油田为基地的浅海石油公司；
(3)以上海为基地的东海石油公司；
(4)以广州和深圳为基地的南海东部石油公司；
(5)以湛江和三亚为基地的南海西部石油公司。
我国海上石油工业现正处于一个新的发展时期。
四、海洋石油钻井
20
4、我国海洋石油装备的发展历程我国海洋石油从 60年代初开始勘探。
1966年建造了第一座 固定式钻井平台 ；
1972年制造第一座 自升式钻井平台,渤海一号,；
1974年我国第一条 钻井船,勘探一号,在南黄海试验成功；
1978年第一艘 浅海坐底式钻井船,胜利一号,在莱州湾投入使用，第一座 半潜式钻井平台,勘探三号,于 1984年建成交付使用；
1980年后开始了真正的海洋石油装备工业的大发展。
四、海洋石油钻井
21
5、海洋石油钻井的类型海上钻井,海底钻井 和 深海科研钻井 三类
海底钻井 是利用 直接降到海底的机械设备进行钻井作业 。如多种类型的无人深潜船和海底作业船。通过海底电缆、超声波装置或无线电系统进行控制，使用抓臂和机械手做各种操作。
利用 深海科研钻井 获取岩芯,对地质构造理论，深海地质等科研究工作具有重大意义。尤其是提供了探索宇宙起源物质和地球形成与演化以及生命形成、形态、
演化发育过程的重要科学资料 。
重点是海上钻井。
四、海洋石油钻井
22
6、海洋石油钻井的特点
要有坚不可摧的井场。
要有隔水、引导、防喷系统、套管头。
要有定位系统和升沉补偿装置。
先进的交通、通讯及良好的生活保障。
有一套防腐措施和设备。
普遍采用丛式井 (定向井 )技术。
井身结构复杂，套管尺寸大，层次多。
注意安全。
遵守海洋法、环境法。
四、海洋石油钻井
23
第一章 钻井的工程地质条件,地层力学特性和压力特性第二章 钻进工具,钻头,钻柱第三章 钻井液,组成,类型,性能,防塌和保护油气层第四章 钻进参数优选,钻压,转速,钻进方程,水力参数第五章 井眼轨道设计及轨迹控制,轨道设计,防斜理论与技术,
定向钻井工艺与技术第六章 油气井压力控制,地层压力的平衡与控制第七章 固井与完井,井身结构,套管柱,油井水泥,完井技术第八章 其他钻井技术及作业,事故处理,取心,套管开窗侧钻第九章 海上钻井工艺技术,海上钻井平台的分类及特点,海上钻井井口装置,海上钻井套管程序等海洋钻井工程的主要内容
24
海洋钻井工程主要参考资料：
1.,钻井工艺原理,(上 \中 \下 ),石油工业出版社,刘希圣主编 。
2.,钻井工艺技术基础,石油大学出版社,王瑞和教授编著 。
3.,实用钻井工程,中石油情报研究所,徐云英主编 。
4.,海上石油工程,石油工程学院,韩志勇,陈建民 编写
5,,海上钻井,,海洋出版社 。
6,,海上开发钻井与采油,,石油工业出版社 。
7,中国钻井网,www.china-drilling.com
