④打基礎 為了保證設備在打井過程中不會因下陷不均勻而歪斜,要打基礎(或稱基墩)。小些的基礎可用方木或預製件,大型的基礎則在現場用混凝土澆灌。
⑤安裝 立井架,安裝鑽井設備、泥漿泵,安放或挖掘泥漿池、泥漿槽等。
圖 2 鑽井設備布置情況
a-地面以上;b-鑽台以下;1-天車台及天車;2-鋼絲繩;3-遊動滑車;4-大鉤;5-水龍頭;6-方鑽桿;7-水龍帶;8-鑽台;9-轉盤;10-井架;11-二層台;12-洗井液返出管線;13-司鑽工作位置;14-滾動篩;15-絞車;16-發動機;17-底座;18-轉盤驅動鏈條;19-動力機到絞車和泵的傳動件;20-泥漿泵;21-泵上水池;22-轉盤驅動鏈條;23-防噴器;24-水泥環;25-鑽桿;26-鑽頭;27-方鑽桿;29-轉盤;29-接鑽台;30-洗井液返出管線;31-振動篩;32-防噴器;33-接節流管匯;34-表層套管;35-鑽鋌;36洗井液返出管線
(2)鑽進
當前世界各地普遍使用的鑽井方法是鏇轉鑽井法(或稱轉盤鑽法),此法始於19XX年。
①鑽進 直接破碎岩石的工具叫鑽頭。鑽進時用足夠的壓力把鑽頭壓到井底岩石上,使鑽頭的刃部吃入岩石中。鑽頭上邊接鑽柱,用鑽柱帶動鑽頭鏇轉以破碎井底岩石,井就會逐漸加深。加到鑽頭上的壓力叫鑽壓,是靠鑽柱在洗井液中的重量(即鑽柱在空氣中的重量減去在洗井液中的浮力後的重量)的一部分產生的。
鑽柱把地面上的動力傳給鑽頭,所以,鑽柱是從地面一直延伸到井底的,井有多深,鑽柱就有多長。隨著井的加深,鑽柱也逐漸增長,其重量也逐漸加大,以致於會超過鑽壓的需要。過大的鑽壓將會引起鑽頭、鑽柱、設備的損壞,所以必需將大於鑽壓的那部分鑽柱重量吊懸起來,不使作用到鑽頭上,如圖3所示。形成鑽壓的部分鑽柱處於受壓縮應力狀態,被吊懸部分受拉伸應力。當井剛開鑽時,由於井很淺,鑽柱重量小於鑽壓,所以井內鑽柱全部受壓;當井變深,鑽柱重量超過鑽壓需要時。上部鑽柱被吊懸而處於受拉狀態,下部仍處於受壓狀態。
鑽柱在洗井液中的重量稱為懸重,大幹鑽壓需要而吊懸起來的那部分重量稱為鑽重,亦即:
鑽壓=懸重-鑽重
井加深的快慢,即鑽進的速度,用機械鑽速或鑽時表示。機械鑽速是每小時破碎井底岩石的米數,即每小時進尺數,通常簡稱鑽速。鑽時是每進尺lm所需分鐘數。
(1)
圖3 洗井液循環圖
1-鑽柱;2-鑽頭;3-洗井液
式中 ──鑽速,m/h;h──為時間t內的鑽頭進尺數,m,t單位為h。
(2)
式中,tm──鑽時,min/m;
h──t時間內的進尺數,m;
t──鑽進h所用時間,min。
③接單根 在鑽進過程中,由於井在不斷加深,鑽柱也要及時接長,每次接入一根鑽桿叫做接單根。打一口井要接很多次單根。
④起下鑽 為了更換磨損了的鑽頭,需將全部鑽柱從井中取出,換了新鑽頭以後再重新下入井中,叫起鑽和下鑽。一口井要用很多隻鑽頭才能鑽成,所以起下鑽的次數是很多的。為了提高效率,節省時間,起下鑽時不是以單根鑽桿為單位進行接卸,而是以二或三根鑽桿為一接卸單位,稱為立根。立根長度一般為24~28m。為了配合這么長的立根,井架高度一般為41m左右。
也可能是其它原因,如打撈落入井中的物件,解決卡鑽等工作也需要進行起下鑽的操作。