石油工程导论.docx

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石油工程导论

石油工程导论

2010年6月5日

目录

1.石油工程概论总结3

绪论3

石油工程导论5

石油地质6

石油勘探7

钻井技术8

油气田开发技术10

完井与试油11

2.钻井工程术语15

3.石油术语的补充24

4．钻井液的概述30

钻井液的历史30

钻井液的定义31

钻井液的组成31

钻井液的使用与性能32

钻井液的分类32

钻井液辅助设备33

5．职业生涯规划34

目标34

能力标准34

证书规划34

简单实施计划34

获奖目标35

其他方面35

6．致谢37

1.石油工程概论总结

【绪论】

以蕴藏量分布的地区来看,根据BPStatisticalReviewofWorldEnergy（2004）调查结果指出,2003年世界原油蕴藏量约11.477亿桶,估计可开采41年,其中,依目前生产量估算,开采年限可超过100年的国家,包括阿拉伯联合大公国、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯、利比亚、委内瑞拉及亚塞拜然。

近年来，蕴藏量的增加主要来自第二种，新油田的发现越来越少，当技术进步遇到瓶颈时，石油短缺的情形将更为严重。

在70年代被发现的油田其平均蕴藏为3.53亿桶，至2000年新开发的油田平均蕴藏仅剩1.07亿桶，新增加的蕴藏量在80年代已低于生产量（如图

（2）所示），随着新增加的蕴藏量不如生产量，石油供给在未来终将加速耗竭，石油未来使用时的附加价值更加被重视。

在OECD欧洲地区，北海地区许多老油田遇到生产瓶颈,产量逐年遽减,许多大型国际油公司漫漫淡出这块地区的探勘工作.不过近年高涨的油价吸引了一些小型油公司开发此地区的兴趣,但碍于规模及技术的关系,预期未来OECD欧洲地区的北海石油产量还是会逐年遽减.OECD太平洋地区部分,澳洲在2000年达到产量的高峰,预期未来会逐年下降.

俄罗斯部分由于东西伯利亚地区探勘有成,预料俄罗斯地区的产量在近几年有大幅度增加,长期产量将趋向平稳.在中亚地区,在哈萨克斯坦由于东西伯利亚地区探勘有成，预料俄罗斯地区的产量在近几年会有大幅度增加,，长期产量趋向平稳。

在中亚地区，若哈萨克至乌克兰的管线完成，可增加产能至1mb/d，哈萨克计划将管线延伸至中国。

土库曼也拥有丰富的石油，预计至2030年产量会是现今的三倍。

中国新油田的产出量无法抵消老油田的减产,生产量稍稍下降,不过官方为降低进口石油依存度,大力投入海上油田的探勘.亚洲其他地区的石油产量将于未来十年保持平稳,之后则缓慢下降,包括越南、马来西亚、印度和泰国铲除都将缓慢下降。

石油使用趋势

根据IEA发布的2004年世界能源展望（WorldEnergyOutlook2004），如果世界各主要能源消费国家无法积极改变目前的能源消费方式与其能源政策，全球在2030年对能源的需求将较2004增长至少60％。

虽然全球化石能源蕴藏量足以应付2030年以前全世界人类的需求，石油能源固然如此，但关键在于是否所有国家都能承受得起由于不断高涨的能源开发资金与国际金融市场投机客所造成飙涨的能源价格

中国石油程技术大致经历了5个阶段：

（1）50～60年代初的探索、试验阶段

（2）60～70年代分层开采工艺配套技术发展阶段

（3）70～80年代多种油藏类型采油工艺技术发展阶段

（4）80～90年代采油工程新技术重点突破发展阶段

（5）90年代中期以来采油系统工程形成和发展阶段

中国油气资源状况：

少、分散

据评估，我国石油天然气可开采资源量为110～160×108t，按150×108t估算，人均为12t/人，而世界人均量为68t/人。

我国探明石油可采储量为63.4×108t，人均为4.8t/人，相当于世界人均量的12%。

【石油工程导论】

今天的中国石油工业

•2007年我国经济的高速增长推动了石油产量的攀升。

2007年我国生产原油18665.7万吨，同比增长1.6％。

由汽油、柴油、煤油三种油品构成的成品油产量为1.95亿吨，同比增长7.2％。

•与2006年相比，原油产量增速回落0.1个百分点，保持缓慢小幅增长的态势，但产量绝对值仍然达到历史高位。

成品油产量增速比2006年加快2.7个百分点，产量绝对值也创历史新高。

•根据海关总署发布的数字计算，2007年我国净进口原油15928万吨，同比增长14.7％。

•近几年东北老油田产量呈下降趋势，但西部和海上油田产量增长较快，在一定程度上抵消了主力油田的减产。

由于国内原油供应能力增长落后于需求增长，拉动了原油进口量的上升。

•原油加工量的增长更能体现中国石油需求的态势。

根据中国石油和化学工业协会的数字，2007年我国加工原油32679万吨，同比增长6.4％，与2006年6.3％的增速基本持平。

未来的中国石油工业

•中国充满爆发力的石油需求一直被视为近两年来国际油价大涨的关键因素。

目前中国已取代日本成为全球第二大石油消耗国（仅次于美国），预估10年内中国的石油需求将从目前的每日600万桶膨胀近一倍至1150万桶。

十年前中国进口石油占整体石油需求的比例才6%，现在已经提高到三分之一，到2020年预期将有60%的石油都必须来自进口。

汽车工业将是汽柴油消费最主要的生意推动力。

乙烯工业的发展将使化工用油进一步上升，中国需要进口更多的石脑油。

今后20年，国内原油产量虽然将继续呈上升趋势，但增幅有限，预计2010年和2020年产量将分别达到1.7亿吨和1.8亿吨左右。

我国油气开发体系

涵盖了石油地质、物探、测井、录井、钻井、采油、井下作业、油气集输和储运等多学科，以基本生产过程为主线，集石油工业上游主产业多学科、多专业的核心内容于一体。

【石油地质】

地质：

是叙述地球历史、构造及其生命形成，尤其是记载岩石形成的学科

油藏：

由许多具有微小通道或孔隙的固体所组成的岩层，其内饱含着流体

生油过程

有机质向石油转化的整个过程是在地壳不断下降，上覆沉积物不断加厚的地质背景下发生的。

整个转化过程大致可分为3个阶段，即：

初期生气阶段——生物化学生气阶段；主要生油生气阶段——热催化生油生气阶段；热裂解生气阶段——热裂解生成凝析气阶段。

地质学家工作：

一是要研究大区域的地址，以找到是有可能聚集的位置；另一方面就是当找到某一含油为知时，他需要对找到的油藏进行评价，以确定其是否具有工业生产的潜在能力。

【石油勘探】

地球物理勘探：

地球物理勘探是基于研究地球物理条件的若干基本变化，如地球中的重力变化、磁场的异常及电性的变化等，它涉及到地球的组成和物理现象以及它的液体和气体的环境

地球化学勘探：

地球化学勘探提供直接的、确实的地下石油聚集的信息。

指纹法：

通过收集、测定和分析已知的地下聚集的烃类，来判别烃类聚集的区域范围。

测井：

1.电缆测井

2.自然电位测井

3.声波测井

4.电阻率测井

5.井温测井

6.放射性测井

【钻井技术】

钻井方法的发展及评价

·旋转钻井系统

·常规的钻井作业

·旋转钻井系统海上钻井

·井控

·特殊钻井工艺过程

1．石油钻井的概念

所谓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。

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、边探井

⏹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、调整井、救援井等。

目前较新的钻井技术：

定向井、水平井、大位移井技术

分枝井技术

深井（4500～6000m）、超深井（6000m以上）

深海钻井

欠平衡钻井技术

小井眼钻井技术

地质导向钻井技术

挠性连续管钻井技术

钻井的发展史

⏹2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。

⏹1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。

⏹1835年在四川钻成了一口天然气井——兴海井，井深达1200m，是当时世界上最深的井

⏹到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，中国第一口油井在陕西延长油矿。

目前日产量还有200公斤

⏹1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；

前苏联在1863年才打出20m深的井。

【油气田开发技术】

油气田开发的总方针是：

少投入，多产出，最大限度地提高经济效益。

其主要方法是打详探井、取岩心、取油气样进行分析。

依据所获资料进行综合判断，以取得对油气藏的全面认识。

在此基础上进行油气藏开发的可行性评价和经济评价，确认可行后才进行油气藏开发。

整个油气田的开发过程也就是一个不断重新认识和不断调整的过程。

油藏工程师的任务：

油藏工程师除了与地质、地球物理、钻井、采油、储运、

经济等工程师密切合作共同进行油气田的早期评价，开发

设计、调整方案及三、四次采油设计外，更经常的工作是：

1、加强各种信息的收集、处理及分析，提出各种开发措施及建议；

2、要求有关单位进行油气天的监测工作。

除对油气水井进行日常常规测试外，

还需对某些井、某些项目作专门测试。

例如生产测井、开发地震测试、试井等；

3、进行开发试验，包括三、四次采油试验，并进行总结，以次作为未来采油技

术的储备；

4、注采井、生产层位的调整，如配产配注，堵水、射开新层、补孔等；

5、不断地进行地质研究及动态分析工作；

6、密切注视世界油气田开发技术的发展，并及时地在本矿推广应用

油藏驱动：

1.溶解气驱

2.气顶驱

3.水驱（底水驱和半水驱动）

4.复合是式驱

5.重力驱

【完井与试油】

完井工程：

是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。

完井工程设计的任务：

对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；

通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。

完井的定义：

●完井（WellCompletion），油气井的完成方式，即根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。

●一口井钻成之后，主要的工作就是在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是完井。

●在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。

完井方式要求：

●

（1）保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；

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（2）应具有尽可能大的渗流面积，入井的阻力最小

●（3）有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；

●4）有效防止油层出砂和井壁坍塌，确保油井长期生产

●5）应具备便于人工举升和井下作业等条件；

●施工工艺简便，成本低。

完井方式：

裸眼完井

套管或尾管射孔完井

割缝衬管完井

裸眼或套管内砾石充填完井

射孔完井方式：

射孔完井是国内外使用最为广泛的一种完井方法，在直井、定向井、水平井中都可采用。

射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。

在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。

而且它要求有良好的固井质量和正确的射孔方法。

射孔应射穿套管壁和水泥环及一定深度的地层，使地层流体能畅通地经过孔眼流入井筒内

试油

根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中油气显示等资料，利用一套专用的设备和方法，对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。

主要任务：

（1）了解储层及流体性质，为附近同一地层的其它探井提供重要的地质资料；

（2）查明油、气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；

（3）了解储层产油气能力和验证测井资料解释的可靠程度；

（4）整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度，为制定油田开发方案时确定单井生产能力提供依据。

试油工艺：

注水泥塞试油

用封隔器分层试油

中途测试工具试油

试油工序：

（自喷井）

（1）通井——清除井地污物并探人工井地

（2）洗井——清洗井内赃物。

正洗、反洗

（3）射孔——沟通油气层与井地，为油流提供通道

（4）诱喷——降低井内液柱压力，引导油流入井。

（5）放喷——排除井地积液

（6）求产——安装油嘴、确定产能大小

（7）关井测压——测压力恢复曲线，确定井的完善程度和目前地层压力、K、C等参数。

2.钻井工程术语dvAvG.;U 

1、井：

以勘探开发石油和天然气为目的的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。

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2、井口：

井的开口端。

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3、井底：

井的底端。

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4、裸眼：

未下套管部分的井段。

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5、井深：

从转盘补心面至井底的深度。

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6、井壁：

井眼的圆柱形表面。

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7、环空：

井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。

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8、井眼轴线：

井眼的中心线。

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9、井身结构：

指的是钻头钻深、相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径及深度、各层套管外的水泥返高以及人工井底等。

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10、人工井底：

设计的最下部油层下的阻流环或水泥塞面。

（注：

该定义不全面，人工井底是可变的）.#M' 

11、井的类别：

按一定依据划分的井的总类。

按钻井的目的可分为探井和开发井等；按完钻后的井深可分为浅井（<1200m）、中深井（1200～3000m）、深井（3000～5000m）和超深井（>5000m）；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。

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12、探井：

指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的，或在确定的有利圈闭上和已发现油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井。

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13、开发井：

指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。

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14、直井：

井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。

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15、定向井：

沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。

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16、丛式井：

在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井（可含一口直井）。

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17、救援井：

为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。

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18、多底井：

一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。

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19、大斜度井：

最大井斜角在60°～86°的定向井。

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20、水平井：

井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。

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21、钻井工序：

指钻井工艺过程的各个组成部分。

一般包括钻前准备、钻进、取心、中途测试、测井、固井和完井等。

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22、套补距：

套管头上端面与转盘补心面之间的距离。

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23、油补距：

油管头上端面与转盘补心面之间的距离。

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24、井场：

钻井施工必需的作业场地。

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25、圆井：

为便于安装井控装置开挖的圆或方形井。

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26、小鼠洞：

位于井口的正前方，用于预先放置钻杆单根的洞，以加快接单根操作。

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27、（大）鼠洞：

当不使用方钻杆而从大钩上卸下时，用于放置方钻杆和水龙头的洞，位于钻台左前方井架大腿与井口的连线上。

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28、钻台：

装于井架底座上，作为钻工作业的场所。

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29、钻具：

井下钻井工具的简称。

一般来说，它是指方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、井眼扩大器、减振器、钻头以及其它井下工具等。

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30、方钻杆：

用高级合金钢制成的，截面外形呈四方形或六方形而内为圆孔的厚壁管子。

两端有连接螺纹。

主要用于传递扭矩和承受钻柱的重量。

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31、钻杆：

用高级合金钢制成的无缝钢管。

两端有接头。

用于加深井眼，传递扭矩，并形成钻井液循环的通道。

可分为内平钻杆、管眼钻杆和正规钻杆。

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32、钻铤：

用高级合金钢制成的厚壁无缝钢管。

两端有连接螺纹，其壁厚一般为钻杆的4～6倍。

主要用作给钻头施加钻压，传递扭矩，并形成钻井液循环的通道。

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33、接头：

用以连接、保护钻具的短节。

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34、钻具组合（钻具配合）：

指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。

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35、下部钻具组合：

指最下部一段钻柱的组成。

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36、钻柱：

是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。

由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器等钻具所组成。

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37、（刚性）满眼钻具：

由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。

用于防斜稳斜。

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38、塔式钻具：

由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。

用于防止井斜。

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39、钟摆钻具：

在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。

运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。

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40、井下三器：

指稳定器、减振器和震击器。

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41、稳定器：

一种中间局部外径加大、具有控制稳定钻具轴线作用的下部钻具组合的工具。

结构上分为直、螺旋和辊子三种形式。

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42、减振器：

一种安装在钻柱上的，能吸收来自井底产生的垂直和旋转振动的工具。

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43、震击器：

能产生向上或向下冲击震动的工具。

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44、井口工具：

钻台上用于井口操作的工具。

包括大钳（吊钳）、吊卡、卡瓦、安全卡瓦、提升短节、钻头装卸器、旋接器等。

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45、指重表：

反映大钩上载荷变化情况的仪表，它可显示悬重、钻重和钻压。

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46、钻进：

使用一定的破岩工具，不断地破碎井底岩石，加深井眼的过程。

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47、钻进参数：

是指钻进过程中可控制的参数，主要包括钻压、转速、钻井液性能、流量、泵压及其他水力参数。

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48、钻压：

钻进时施加于钻头上的沿井眼前进方向上的力。

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49、悬重和钻重：

在充满钻井液的井内，钻柱在悬吊状态下指重表所指轴向载荷称为悬重（即钻柱重力减去浮力）；钻柱在钻进状态下指重表所指的轴向载荷称为钻重。

悬重与钻重的差值即钻压。

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50、转速：

指钻头的旋转速度，通常以转每分钟为单位。

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51、流量（排量）：

单位时间内通过泵的排出口的液体量。

通常以升每秒为单位。

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52、开钻：

指下入导管或各层套管后第一只钻头开始钻进的统称，并依次称为第一次开钻，第二次开钻……。

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53、完钻：

指全井钻进阶段的结束。

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54、送钻：

钻进时，随着井眼不断加深，钻柱不断下放，始终保持给钻头施加一定的钻压的过程。

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55、方入和方余：

在钻进过程中，方钻杆在转盘补心面以下的长度称为方入；在补心面以上的方钻杆有效长度称为方余。

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56、进尺：

钻头钻进的累计长度。

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57、机械钻速：

钻头在单位时间内钻进的长度。

通常以米每小时为单位。

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58、钻时：

钻进单位进尺所用的时间。

通常以分钟每米为单位。

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59、划眼：

在已钻井眼内为了修整井壁，清除附在井壁上的杂物，使井眼畅通无阻，边循环边旋转下放或上提钻柱的过程。

分正划眼和倒划眼。

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60、扩眼：

用扩眼钻头扩大井眼直径的过程。

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61、蹩钻：

在钻进中钻头所受力矩不均，转盘转动异常的现象。

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62、跳钻：

钻进中钻头在井底工作不平稳使钻柱产生明显纵向振动的现象。

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63、停钻：

停止钻进。

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64、顿钻：

钻柱失控顿到井底或其它受阻位置的现象。

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65、溜钻：

钻进中送钻不均或失控而使钻柱下滑，出现瞬时过大钻压的现象。

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66、打倒车：

蹩钻严重时转盘发生倒转的现象。

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67、通井：

向井内下入带有通井接头或钻头的钻柱，使井眼保持畅通的作业。

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68、放空：

钻进中钻柱能无阻地送入一定长度的现象。

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69、吊打：

在钻头上施加很小的钻压钻进的过程。

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70、纠斜：

当井斜超过规定的限度时，采取措施使井斜角纠正到规定限度内的过程。

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71、钻水泥塞：

将注水泥或打水泥塞后留在套管或井眼内的凝固水泥钻掉的过程。

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72、缩径：

井眼因井壁岩石膨胀等而使井径变小的现象。

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73、井径扩大：

井眼因井壁岩石坍塌等而使井径变大的现象。

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74、单根：

指一根钻杆。

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75、双根：

指连成一体的两根钻杆。

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76、立根（立柱）：

起钻时卸成一定长度，能立在钻台的钻杆盒上的一柱钻柱。

一般为三根钻杆。

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77、吊单根：

将钻杆单根吊起放入小鼠洞内的操作。

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78、接单根：

当钻完方钻杆的有效长度时，将一根钻杆接到井内钻柱上使之加长的操作。

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79、起下钻：

将井下的钻柱从井眼内起出来，称为起钻。

将钻具下到井眼内称为下钻。

整个过程称为起下钻。

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80、短起下钻：

在钻进过程中，起出若干立柱钻杆，再将它们下入井内的作业。

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81、活动钻具：

在钻井作业中，有时上提、下放或旋转钻柱的过程。

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82、甩钻具：

将钻柱卸开成单根拉下钻台。

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83、换钻头：

通过起下钻更换钻头的作业。

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84、灌钻井液：

在起钻、下套管或井漏时向井内或套管内泵入钻井液，以保持井内充满。

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85、钻头行程：

一只钻头从下入井内到起出为一行程。

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86、循环钻井液：

开泵将钻井液通过循环系统进行循环。

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87、循环周：

钻井液从井口泵入至井口返出所需的时间。

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88、靶心：

由地质设计确定的定向井地下坐标点。

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89、靶区：

允许实钻井眼轴线进入目的层时偏离设计靶心的规定范围。

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90、靶区半径：

靶区圆的半径。

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91、造斜点：

定向造斜起始的井深处。

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92、造斜：

利用造斜工具钻出一定方位的斜井段的工艺过程。

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93、增斜：

使井斜角不断增加的工艺过程。

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