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(kāi)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(kāi)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。
中國(guó)是世界上早進(jìn)行石油鉆井的國(guó)家。早在西漢宣帝時(shí)(公元前60—70年),在現(xiàn)在的四川省和陜西省掘鑿鹽井發(fā)現(xiàn)天然氣,并用于煮鹽。到宋仁宗慶歷年間(1041—1048),在四川省自貢地區(qū)用人力頓鉆設(shè)備鉆出了“卓筒井”(小口徑井),英國(guó)科技史專家李約瑟博士(1900—1995)認(rèn)為頓鉆鉆井是中國(guó)的重大發(fā)明。世界旋轉(zhuǎn)鉆井始于1900年,中國(guó)到1936年開(kāi)始引進(jìn)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在新疆獨(dú)山子地區(qū)鉆了一批淺油井。1949年后,中國(guó)石油鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)期:1949—1959年為初創(chuàng)時(shí)期,在這個(gè)時(shí)期主要是引進(jìn)和學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國(guó)家的鉆井裝備和技術(shù),旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)得到初步發(fā)展;1960—1978年是發(fā)展時(shí)期,通過(guò)自主攻關(guān),形成了淺井和中深井的鉆井配套技術(shù);1979—1998年是提高時(shí)期,廣泛吸收了國(guó)外先進(jìn)鉆井技術(shù),同時(shí)通過(guò)攻關(guān),形成了深井鉆井和多種功能定向井鉆井的配套技術(shù),并發(fā)展了保護(hù)油氣層技術(shù);1998年以后是走向市場(chǎng)化的時(shí)期,在這時(shí)期主要發(fā)展了小井眼鉆井、大位移井鉆井、水平井鉆井、分支井鉆井、欠平衡鉆井、連續(xù)管鉆井和套管鉆井等鉆井新工藝技術(shù)。
21世紀(jì)石油鉆井技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向是實(shí)現(xiàn)鉆井的信息化、自動(dòng)化和智能化。中國(guó)石油鉆井要進(jìn)一步提高技術(shù)發(fā)展速度,縮短與世界先進(jìn)水平的差距,并努力實(shí)現(xiàn)鉆井工程的、優(yōu)質(zhì)、、環(huán)保和低成本。
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(kāi)鉆、二次開(kāi)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。