旋转钻井

旋转钻井

旋转钻井的理念是通过将流体从空心管的末端循环出来，将岩屑冲回地面，从而在地层中形成一个孔。这一原理非常有效，直到遇到的地层开始吸收或吸收比钻杆泵入的水更多的水。这带来了循环损失的问题。人们尝试了许多克服这个问题的方法，作为一般解决方案，使用粘土和水的混合物来密封地层并防止水流失。在早期施工中，钻井工人会找到一个粘土堆，从中获取足够的粘土来制作泥浆，以防止钻井液流失（图 3）。在目前的旋转钻井方法建立之前，一直采用这一原理。它由一台钻机组成，该钻机有一个通常有两个滚筒的提升装置。这种钻井的原理涉及使用空心钻头，钻井液（由精制粘土和水的混合物组成）通过该钻头循环。

如前所述，主要目的是将岩屑移除或浮到表面。一旦流体到达表面，其速度就会降低，以使岩屑沉淀在泥沟中，从而允许流体反向流动以进一步移除岩屑。因此，我们得出了旋转钻井的一般原理。现在我们必须开始探索使我们能够通过这种方式成功建造井的原理。

首先要做的是拥有一台能够钻到预期深度和直径的机器。然后，重要的是我们要调平机器，以便钻出一个垂直孔，我们可以在其中设置套管和工作。机器将允许操作员执行此功能。我们必须意识到，如果机器不平整，那么我们往往会得到一个不会沿着铅垂线和垂直线的钻孔。在开始设置后，我们必须立即开始准备钻井液。这一点非常重要，因为现代流体需要一定的膨胀时间。如果在必要时间之前使用它们，我们往往会将未开发的流体泵送或放置在地层对面——从而创造一种允许它们在原地膨胀的情况。用于钻井的现代粘土需要固化时间，因此如果忽略它们，它们往往会在原地固化。如果发生这种情况，我们可以看看当我们试图开发地层时会发生什么。我只提到这一点，并试图在开始时强调在使用前准备这种钻井液的重要性。

下一个原则是实际钻孔。我们首先让钻柱穿透地层，这包括钻具的旋转或转动，并通过空心柱同心地泵送钻井液。这允许流体从钻头排出并循环到地面。由于速度的原因，钻井液的粘度或厚度将把岩屑带到地面。地面上泥沟的构造降低了速度，从而使岩屑沉淀下来。这使我们能够反复重复使用流体。让沙子或岩屑沉淀在泥浆坑中非常重要，这样可以防止泵循环大量岩屑，从而导致泵过度磨损。

如前所述，旋转钻井包括通过一串空心工具泵送钻井液来去除地层，从而去除钻头遇到的地层。水井钻井的原理是构造一个垂直或笔直的孔。在旋转钻井中，这是通过不放松弛的线来实现的。换句话说，我们不能让钻杆的全部重量都施加在钻头上。如果发生这种情况，我们将导致工具线弯曲，从而导致钻头偏离或移动到非垂直方向。保持井眼笔直或垂直的正确方法是在深孔中使用钻铤。钻铤是一段非常厚的壁管，由大量钢材制成，可以将重量直接施加在钻头上，并使钻杆拉紧或垂直。为了从使用的钻头获得设计的穿透力，我们必须对每平方英尺的钻孔面积施加一定的力或磅。换句话说，需要一定的力才能穿透地层。

从钻井手册中我们可以看到，压力会根据遇到的地层而变化。

在脑海中想象遇到的地层非常重要。这必须通过钻井或机器本身的反应来实现。这是从观察机器在各种地层中的操作而获得的经验问题。例如，沙子会引起颤动，钻得相当快；而粘土会导致机器运行相当平稳，钻得慢。除此之外，我们发现钻井过程是各种钻井条件的组合。这种通过经验得出的钻井速度与机器操作的变化将使钻井工能够确定所钻的地层。

近年来，电子测井的使用使我们能够比以前更大程度地确认所钻的各种地层。钻井中使用的泵类型取决于钻井的地层和深度。离心泵可让我们将大量流体输送到相对较浅的深度，但当钻杆长度较长或尺寸较小导致摩擦损失较大时，离心泵的作用会受到限制。当钻到较深的深度时，必须使用高压活塞泵。它们确实需要精心设计泥浆池并进行良好的泥浆控制，以防止流体中含有大量沙子。这种泵中的大量沙子会导致活塞和衬套快速磨损。