第6章鉆進技術及壓力控制6.1技術措施6.2井斜6.3地層壓力6.4井內壓力平衡鉆進技術包括的內容很多，如設備、工具性能，人員素質及管理水平，技術措施等。評價技術措施好壞的的標準可以不同：完成鉆井目的的好壞：井身質量鉆進速度的快慢：機械鉆速鉆井成本高低：每米成本要求：優質、快速、高效重點介紹兩部分：以提高機械鉆速為目的的技術措施井身質量方面井斜的概念及原因

6.1技術措施一、影響鉆速的因素：

分為可控因素與不可控因素

可控因素很多，主要包括鉆壓、轉速、水力因素、牙齒磨損、泥漿性能等。為研究各影響因素的作用，一般采用單因素實驗的方法來研究。6.1技術措施鉆壓(最活躍的參數)oa段：鉆頭切削刃不能吃入巖石(研磨)。ab段：鉆頭切削刃逐步吃入巖石。b點：幾乎全部吃入巖石。若水力作用跟得上，沿1線；若水力作用跟不上則沿2線。w0—門限鉆壓(大小隨巖石而變)(目前通用鉆壓范圍內)：6.1技術措施轉速鉆速增長率低于轉速增長率，原因有：轉速增加牙齒作用巖石的時間縮短牙齒吃入與破碎巖石的效率下降轉一周破碎深度減少。井底清潔情況隨巖屑量增加而變差。6.1技術措施轉速與鉆速的關系水力因素射流作用：凈化井底。保持和擴大預破碎帶裂縫。直接水力破巖。井底凈化過程：巖屑離開母體。推離井底。環空舉升。6.1技術措施鉆速與水力參數關系曲線離開母體：壓持效應(靜壓力或循環壓力>地層孔隙壓力)，射流沖擊力克服壓持效應。推離井底：漫流速度。鉆頭水功率增加沖擊力和漫流速度增加(

)另外，Nb增加，破碎帶裂縫擴大，水力破巖。

噴射鉆進技術(高泵壓，高排量)。6.1技術措施鉆井液性能的影響包括：密度，粘度，固相含量等。密度：主要是壓差(壓持效應)，壓差增加，鉆速下降。平衡壓力鉆井技術粘度：粘度鉆速原因：粘度循環壓耗鉆頭水功率增加壓持效應6.1技術措施固相含量影響增大粘度增大鉆頭磨損泥漿泵的磨損結果：鉆速下降(采用低固相泥漿，固相<4%)6.1技術措施6.1技術措施二、鉆頭磨損1.鉆頭牙齒的磨損鉆壓越大牙齒磨損增加轉速增加牙齒磨損增加結果：鉆速下降。2.軸承磨損(關系同上)多數情況下，軸承先于牙齒磨損6.1技術措施三、鉆進技術參數優選

按某種最優原則，選配各種鉆井技術參數，一般是優選鉆頭類型、鉆壓、轉速、泵壓、排量、鉆頭噴咀直徑等。一般按每米鉆井成本最低為原則，優選參數。6.1技術措施一、井眼軌道與井眼軌跡井眼軌道：一口井開鉆之前，預先設計的井眼軸線形狀。

直井軌道：過井口的鉛垂線

定向井軌道：二維定向井：過井口和目標點的鉛錘面上的曲線。三維定向井：具有不同曲率的空間曲線。

軌道設計：定向井、水平井、側鉆井、大位移井等。井眼軌跡：一口井實際鉆成后的井眼軸線形狀。

軌跡控制：直井防斜打直；特殊工藝井控制井斜和方位，使軌道和軌跡相一致。6.2井眼軌道描述井眼狀態的幾個概念：井深：轉盤補心到井下一點的井眼軸線長度。井斜角：某深度井眼軸線切線與鉛垂線的夾角。方位角：某一井深處井眼軸線投影的切線與正北方向的夾角。井底水平位移：井口與井底在水平面上投影的直線距離。井斜角變化率：單位井身長度井斜角變化值。方位角變化率：指單位井身長度方位角變化值。6.2井眼軌道二、井斜的原因地質因素(地層)工程因素：鉆柱彎曲鉆頭傾向于沿阻力最小的方向鉆進。1.地質因素地層傾角(45-60°)層狀地層地層各向異性巖性軟硬交錯6.2井眼軌道地層軟硬交錯2.鉆柱彎曲6.2井眼軌道主要原因是鉆具的傾斜和彎曲：引起鉆頭傾斜，在井底形成不對稱切削；使鉆頭受側向力作用，產生側向切削。“底部鉆具組合”(BottomHoleAssembly)，簡稱BHA

導致鉆具傾斜和彎曲的原因：鉆具和井眼有一定的空隙；鉆壓的作用，鉆柱受壓靠近井壁或發生彎曲；鉆具本身的彎曲，轉盤安裝不平、井加安裝不正等。

地層中有油、氣、水，且有一定壓力。這些壓力的大小沿不同的井深，差別很大。正常情況這些壓力由泥漿柱壓力平衡著。若由于某種原因(如高壓層、抽吸、氣浸等)引起泥漿柱壓力小于地層壓力，則會發生井涌，井噴等事故；若泥漿柱壓力大于地層破裂壓力或遇到低壓層，則會發生井漏事故。6.3地層壓力靜液壓力：

上覆巖層壓力：該層以上巖石+孔隙流體總重產生的壓力。地層孔隙壓力：某地層的巖石孔隙或裂縫中含油氣水等流體所具有的壓力。地層破裂壓力：地層沿強度最弱處破裂形成裂縫時的壓力。某壓力的當量泥漿密度：若井眼內充滿了這種密度的泥漿，則它在該處所具有的靜壓力正好等于該壓力。

壓力梯度：單位深度壓力變化值。6.3地層壓力地下客觀存在的壓力：地層孔隙壓力：Pp地層破裂壓力：Pf井眼內可以調整控制的壓力：井內泥漿柱實際壓力：Pm平衡：Pp

<Pm<Pf失衡：Pm<Pp

發生溢流井涌井噴

Pm>Pf

發生地層破裂井漏6.4井內壓力平衡一、地層孔隙壓力的分類正常壓力(靜水壓力)：淡水1000～鹽水1070kg/m3異常高壓(大于靜水壓力)異常低壓(小于靜水壓力)異常壓力的預測是鉆井很重要的內容(略)。6.4井內壓力平衡二、井內泥漿壓力指井內地層受到的泥漿作用的壓力。有幾個方面：靜壓力起鉆抽吸壓力下鉆激動壓力環空壓降引起的壓力增量。開泵蹩壓引起的壓力增量。起鉆未灌泥漿引起液面降低，減少的壓力。

這些壓力不會同時出現，分別出現在不同的作業過程中，最基本的是靜液柱壓力，其值加減相應的增量即是泥漿實際壓力。6.4井內壓力平衡三、井內壓力平衡要維持壓力平衡狀態：必須準確地預測Pp和Pf。必須合理設計泥漿密度，一般是最低使：經驗值：(油層)

(氣層)在某些特殊地層很難保證平衡：Pp～Pf范圍很窄。6.4井內壓力平衡四、壓井溢流、井涌或井噴后，向井內打入一定密度的重泥漿以制止井噴的工藝過程叫壓井：重建井眼壓力平衡的過程。過程為：關井求壓；設計泥漿密度；循環重泥漿，替出輕泥漿。6.4井內壓力平衡◆射流的擴散角：射流縱剖面上周界母線的夾角，可表示射流的密集程度。◆初始速度：噴嘴出口斷面上的速度（基本相等）◆射流流速核：射流中心保持初始速度流動的流束。其長度主要受噴嘴直徑和噴嘴內流道的影響。◆射流的動能轉換成對井底的壓能，形成井底沖擊壓力波。◆井底漫流：射流在井底限制下沿井底方向流動返回射流的水力特性：(1)射流的沖擊壓力作用對巖屑的沖擊翻轉作用：作用在井底巖屑上的壓力極不均勻，使