（一）鉆井設(shè)備簡介

　　1．概述

　　鉆井設(shè)備（簡稱鉆機(jī)）是指石油天然氣鉆井過程中所需各種機(jī)械設(shè)備的總稱。鉆機(jī)主要部件必須相互配合才能完成鉆機(jī)起升、循環(huán)和旋轉(zhuǎn)的3項(xiàng)主要工作。按按動力設(shè)備的不同通?？煞譃闄C(jī)械傳動鉆機(jī)、電動鉆機(jī)和復(fù)合鉆機(jī)三種。主要包括以下系統(tǒng)：

　?。?）提升系統(tǒng)：主要作用是用來起、下鉆柱（或下套管），以實(shí)現(xiàn)鉆頭的鉆進(jìn)送鉆等工作。

　　（2）旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：主要作用是由動力機(jī)組驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，通過轉(zhuǎn)盤方補(bǔ)心帶動方鉆桿（鉆桿和鉆鋌）、方鉆桿再帶著鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆井。

　　（3）循環(huán)系統(tǒng)：主要作用是鉆井過程中，通過動力機(jī)組帶動泥漿泵來循環(huán)鉆井流體，經(jīng)過立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿和鉆鋌，將泥漿池的泥漿送到鉆頭處，以實(shí)現(xiàn)鉆井流體將井底的鉆屑帶到地面。

　?。?）動力設(shè)備：主要作用是為驅(qū)動絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵等工作機(jī)工作提供動力。

　?。?）傳動系統(tǒng)：主要作用是把發(fā)動機(jī)的能量傳遞或分配給各工作機(jī)。

　?。?）控制系統(tǒng)：為了指揮各系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作，在整套鉆機(jī)中安裝有各種控制設(shè)備。

　　（7）底座：包括鉆臺底座、機(jī)房底座和泥漿底座等。

　?。?）輔助設(shè)備：主要功能是為了正常鉆井作業(yè)提供配套支撐。

　　鉆機(jī)所必須具有的主要設(shè)備共7大部件：絞車、井架、天車、游車、水龍頭、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵。

　　2．鉆機(jī)輔助設(shè)備及工具

　　（1）?發(fā)電機(jī)。目前，幾乎所有電驅(qū)動鉆機(jī)的發(fā)電機(jī)都用柴油機(jī)作動力。

　?。?）?空氣壓縮機(jī)及儲氣瓶組。幾乎所有鉆機(jī)的聯(lián)動機(jī)上都配有小型空氣壓縮機(jī)和帶儲氣設(shè)備的電動空氣壓縮機(jī)，以便給氣控制裝置、氣離合器、氣動馬達(dá)、氣動工具等提供氣源和動力。

　?。?）?泥漿儲存設(shè)備。完整的泥漿循環(huán)系統(tǒng)通常都有一套泥漿儲存設(shè)備：如沉淀罐（或池）、吸入罐（或池）、儲存罐（或池）。

　?。?）?鉆井儀表。鉆井儀表系統(tǒng)可單指一個(gè)指示表，也可以包括各種儀器。如鉆井（多）參數(shù)儀、泥漿液面記錄（報(bào)警）儀、大鉗扭矩表、泥漿泵壓力表和記錄儀等。

　　（5）?剎車機(jī)構(gòu)：機(jī)械剎車、輔助剎車、其他設(shè)施。

　　3．井控裝置

　　井控裝置指實(shí)施油氣井壓力控制所需的設(shè)備、管匯和專用工具儀表。井控裝置是在鉆井過程中，確保安全生產(chǎn)的重要裝備。

　　（二）鉆井工藝技術(shù)

　　1．噴射鉆井技術(shù)

　　利用鉆井液流經(jīng)鉆頭噴嘴所形成的高壓射流充分地清洗井底，使巖屑免于重復(fù)切削，并與機(jī)械作用（鉆頭破巖）聯(lián)合破巖，從而提高鉆速的鉆井技術(shù)叫噴射鉆井技術(shù)。從鉆頭噴嘴噴出的射流具有很高的噴射速度，井底能得到很大的沖擊力和水功率，從而有效地凈化清潔井底，同時(shí)借助于射流的沖擊壓力作用和漫流橫推作用，使機(jī)械鉆速大大提高。

　　2．防斜打直技術(shù)

　　井斜是指井眼軸線偏離了鉛垂線。滿眼鉆具可以有效地預(yù)防井斜。井斜后需要糾斜，糾斜方法有兩種，一種是鐘擺法糾斜：是利用“鐘擺”原理糾斜的一種方法，通過使用專用的防斜鉆具組合及相應(yīng)的技術(shù)措施來增大鐘擺減斜力，以平衡和克服促使井斜的地層力。另一種方法利用動力鉆具加彎接頭或彎鉆桿組合的鉆具組合向原井斜的相反方面造斜，以達(dá)到糾斜的目的。

　　3．定向鉆井技術(shù)

　　借助于某種造斜工具，在一定的工藝技術(shù)措施配合下，使井眼沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌跡鉆達(dá)目的層的鉆井方法叫定向鉆井。定向井的造斜方法有井底動力鉆具造斜，轉(zhuǎn)盤鉆造斜以及斜井鉆機(jī)造斜。

　　4．取芯鉆井技術(shù)

　　利用專門的取芯工具和一定技術(shù)措施，將地下的巖石取到地面上來的一種鉆井工藝。取芯工具包括取芯鉆頭、巖芯筒、巖芯爪、止回閥、扶正器和懸掛軸承等輔助部件。

　　5.完井技術(shù)

　　完井方法一般分為套管完井和裸眼完井兩大類，共有6種方式：套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、后期裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井。

　　6．鉆井井控技術(shù)

　　在鉆井作業(yè)中，一旦發(fā)生井噴，就會使井下情況復(fù)雜化，無法正常鉆井，被迫進(jìn)行壓井作業(yè)，對油氣層造成不同程度的損害。同時(shí)，井噴后極易導(dǎo)致失控，井噴失控后，將使油氣資源受到嚴(yán)重破壞，還易釀成火災(zāi)，造成人員傷亡，設(shè)備毀壞，油氣井報(bào)廢，自然環(huán)境受到污染。所以，井噴失控是鉆井工程中性質(zhì)嚴(yán)重，損失巨大的災(zāi)難性事故。

　　（三）鉆井施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理

　　1．鉆井作業(yè)?HSE危害和影響的確定

　　1）?鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識別的特征

　?。?）?差異性；

　?。?）?嚴(yán)重性；

　?。?）?多樣性；

　　（4）?時(shí)間性；

　?。?）?隱蔽性；

　　（6）?變化性。

　　2）鉆井及相關(guān)作業(yè)的主要風(fēng)險(xiǎn)

　?。?）?共同作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)：井噴及井噴失控可能造成地層碳?xì)浠衔锏囊绯?；火?zāi)及爆炸：地層碳?xì)浠衔锏囊绯?，特別是輕質(zhì)油、硫化氫等可燃（劇毒）氣體溢出，汽油及柴油、潤滑油、機(jī)油等泄漏造成火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)事故等；

　?。?）?相關(guān)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)：測井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；錄井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；定向井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；固井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；試油作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；相關(guān)作業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣對環(huán)境的污染。

　　3）鉆井作業(yè)中的主要特定危害和影響

　　鉆井作業(yè)中主要的特定危害和影響見表3-1。

表3-1 鉆井作業(yè)中主要的特定危害和影響

　　井噴失控是鉆井工程中性質(zhì)最嚴(yán)重的災(zāi)難性事故，對健康、安全與環(huán)境的危害和影響是巨大的，造成井噴失控的直接原因主要有：

　?。?）起鉆抽吸，造成誘噴；