中国是世界上早进行石油钻井的国家。早在西汉宣帝时(公元前60—70年),在现在的四川省和陕西省掘凿盐井发现天然气,并用于煮盐。到宋仁宗庆历年间(1041—1048),在四川省自贡地区用人力顿钻设备钻出了“卓筒井”(小口径井),英国科技史专家李约瑟博士(1900—1995)认为顿钻钻井是中国的重大发明。世界旋转钻井始于1900年,中国到1936年开始引进旋转钻机在新疆独山子地区钻了一批浅油井。1949年后,中国石油钻井的发展经历了四个时期:1949—1959年为初创时期,在这个时期主要是引进和学习苏联、罗马尼亚等国家的钻井装备和技术,旋转钻井技术得到初步发展;1960—1978年是发展时期,通过自主攻关,形成了浅井和中深井的钻井配套技术;1979—1998年是提高时期,广泛吸收了国外先进钻井技术,同时通过攻关,形成了深井钻井和多种功能定向井钻井的配套技术,并发展了保护油气层技术;1998年以后是走向市场化的时期,在这时期主要发展了小井眼钻井、大位移井钻井、水平井钻井、分支井钻井、欠平衡钻井、连续管钻井和套管钻井等钻井新工艺技术。
利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼的工作称为钻井。通常指勘探或开发石油、天然气等液态和气态矿产而钻凿井眼及大直径供水井的工程。钻井在国民经济建设中的应用极为广泛。
目前我国油 (气) 田广泛使用转盘钻钻井。主要设备有井架、操作平台、柴 油机、钻机、钻具、泥浆泵、发电机和测试 装备以及燃料油罐、锅炉等。
钻井直径和深度大小,取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为:①获取地下实物资料,即从钻井中采取岩心
钻探取得的岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。②作为地球物理测井通道,获取岩矿层各种地球物理场的资料。③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。④用作探、采结合,开发地下水、油气、地热等的钻井。
钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等 。一口井从开钻到完成,需进行以下三项主要工作:1. 破碎井底岩石;2. 将破碎的岩石(即岩屑)运移至地面;3. 巩固井壁(简称固井)。
旋转钻
利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前通用的钻井方法。比顿钻钻速快,并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式,旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种:转盘钻在钻台的井口处装置转盘,转盘中心部分有方孔,钻柱上端的方钻杆穿过该方孔,方钻杆下接钻柱和钻头,动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转,破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石,钻进时钻柱不转动,磨损小、特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。
井下动力钻具钻井是利用涡轮钻具、螺杆钻具以及冲击旋转钻具靠钻井液驱动的方法钻井。特点是进尺快、钻压小、泵压高。适合钻定向井或特殊硬底层井段。
钻井设备按功能分为旋转系统、提升系统、泥浆循环系统。动力与传动系统和控制系统等。