钻井工程复习题
1．牙齿磨损量：指牙齿的相对磨损高度，新钻头时为0，牙齿全部磨损时为1。
2．门限钻压：指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压，其值的大小主要取决于岩石的性质。3．水泥稠化时间：指水泥浆从配置开始到其稠度达到其规定值（API规定水泥浆稠度达100BC）所用的时间。
4．工具面：弯接头的轴线是一条折线，折线构成的平面称为弯接头的工具面。
5．地层破裂压力：在井下一定深度出露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
6．剪切稀释特性：指钻井液随着流速梯度的增加而表观粘度减小的现象。
7．卡钻：指在钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象。
8.平衡压力钻井：指保持钻井液液柱压力与地层压力相平衡条件下的钻井技术。
11. 固井：指在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥。
14．定向钻井：沿着预先设计好的井眼轨道钻达目的层的钻进方法。
15．地层压力：岩石孔隙中的流体所成具有的压力,也称地层孔隙压力。
17．等安全系数法：在套管柱强度设计过程中，使各个危险截面上的最小安全系数等于或小于规定的安全系数的设计方法。
21.井斜角：井眼轴线上某一点的井斜角是指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。
23. 固井：指在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥。
1．简述异常高压地层形成的原因。
答：地层在沉积压实过程中，能否保持压实平衡主要取决于四个因素：（1）上覆岩层沉积速度的大小，（2）地层渗透率的大小，（3）地层孔隙减小的速度，（4）排出孔隙流体的能力。
在地层的沉积过程中，如果沉积速度很快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒和颗粒之间的压力，即无法增加它对上覆岩层的
支撑能力。由于上覆岩层继续沉积，岩层压力增加，而下面的基岩的支撑能力并没有增加，孔隙流体必然开始部分地支撑本应有岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力。如果该地层的周围又有不渗透的地层圈闭，就造成了地层的欠压实，从而导致了异常高压的形成。
2. 简述牙轮钻头在井底的运动形式及破岩机理。
答：牙轮钻头在井底产生的运动形式主要有：（1）在钻柱的带动下产生的公转；（2）由于牙轮安装在牙轮轴上，在公转的同时产生自转；（3）单、双齿着地使得牙轮钻头的重心上下移动所形成的上下振动；（4）牙轮钻头的三种特殊结构——超顶、移轴、复锥使得牙轮在滚动的同时产生滑动。
牙轮钻头的破岩机理：（1）在钻压作用下形成的压碎作用；（2）牙轮的上下振动和滚动形成的冲击破碎作用；（3）三种特殊结构使得牙轮滚动的同时形成滑动所造成的剪切破碎。3．简述地层流体侵入井眼的主要检测方法。
答：检测地层流体侵入井眼的主要方法有：（1）在不改变任何钻进参数的条件下，钻速突然加快；（2）钻井液池液面上升；（3）钻井液返出流量增加；（4）返出的钻井液温度升高；（5）返出的钻井液密度降低；（6）返出的钻井液导电率变化，一般油气侵导电率变低，盐水侵变高；（7）返出的钻井液粘度有变化；（8）循环压力下降；（9）返出的钻井液有油气显示（即地面有油气显示）；（10）大钩负荷增大。
5. 简述井斜的主要原因。
答：井斜的主要原因有：（1）地质因素：1）地层可钻性的各向异性2）地层可钻性的纵向变化3）地层可钻性的横向变化（2）钻具的原因，即钻具的倾斜和弯曲，造成钻头在井底的不对称切削和侧向切削。1）钻具和井眼之间的间隙过大2）钻进过程中施加的钻压过大造成下部钻柱弯曲3）下井钻柱本身弯曲4）安装设备时，天车、游车、转盘三点不在同一条铅垂线上，或者转盘安装不水平（3）井眼扩大后，使得钻头左右移动靠向一侧，使得钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。
6. 简述钻井液的主要功用。
答：（1）从井底清除岩屑并把岩屑携带到地面上来；（2）冷却和润滑钻头和钻柱；（3）稳定井壁、保护井壁的作用；（4）利用钻井液的液柱压力控制地层压力；（5）循环停止时悬浮岩屑和加重材料，防止下沉；（6）利用循环的钻井液及所携带的岩屑获得地层资料；（7）传递水力功率；（8）减轻钻柱及下套管时的重量
1. 简要论述在一口井的设计和施工过程中如何降低总体建井成本。
答：（1）选用合适于岩石的钻头提高机械钻速以降低建井成本；（2）优选钻进参数，降低钻进过程中的每米钻井成本；（3）进行合理的钻进水力参数设计，提高钻速；（4）选用优质的钻井液体系，减少钻进过程中复杂事故的发生（如井壁坍塌、粘附卡钻、沉砂卡钻等）；
（5）进行合理的井深结构设计，避免复杂事故的发生；（6）进行合理的套管柱强度设计，达到既安全又经济的目的；（7）进行合理的水泥选择，并且准确计算水泥浆用量；（8）在钻进的过程中有效的进行井眼轨迹控制；（9）选用合理的完井方式；（10）采用先进的钻井技术，提高钻速。
2. 请你谈谈在整个钻井工程中如何有效保护油气层？
答:(1) 平衡（或欠平衡、近平衡）压力钻井；(2) 调整钻井液性能（低失水量、低或无固相、泥饼质量等等）；(3) 对固井水泥浆性能要求； (4) 合理的井身结构设计；(5) 完井方式和完井液性能要求；(6) 提出自己保护油气层的新观点。
1．某井用Φ127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，Φ184.20mm 钻铤(1737N/m )60m 、Φ158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及Φ216mm 钻头，钻井液密度1.2 g/cm3 。钻进时加钻压180kN ，套管钢材密度为7.8g/cm3，求中性点位置。
[解]：① 0.846
=-=s m f K ρρ1
② 88.17千牛<180千牛， 故中性点落在Φ158.8mm 的钻铤上
③设中性点高度（距井底距离）为LN 米
=60+81.736=141.736米 2．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa ，所用排量为30 l/s ，钻井液密度为1.3g/cm3。此时循环系统的循环压耗系数Kl=0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：时钻头上喷嘴直此径是多大?
[解]： ① =10.19MPa
②由 得： MPa
③ =1.1cm=11mm 由
得:
3．某井钻至2400m 井深时，测得井斜角30，井斜方位角100。使用具有一定造斜率的弯外壳马达继续钻进120m 后，测得井斜角35，井斜方位角75。现打算利用该造斜工具再继续钻进某一深度后使井斜角达到40，井斜方位角达到50。求此时造斜工具的装置角应该为多少（不考虑反扭角）？扭方位的井段长度为多少？
解：
=cos30cos35+sin30sin35cos(75-100)=0.969
1=14.23
=
11c c f L q K 2
1
11c f c c f c N q K L q K P L L -+=8.1Q
K P l l ?=l b S P P P +=81
.7=-=l s b P P P 422022081.005.0e b Cd Q A C Q P ρρ==4229081.0b
P C Q d ρ=?
ααααγ?+=cos sin sin cos cos cos 2121156.323.1430301=?==K C γ
(/30m)
=cos35cos40+sin35sin40cos(50-75)=0.962
= 15.92
=50-75=-25 =-arccos0.1397=-81.97
m
4．某井使用密度为1.3g/cm3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。（1）求压井用的钻井液密度；（2）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为1.98g/cm3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关井套压。（13分）
解：（1）压井所需要的钻井液密度：
g/cm3
（2）允许的关井套压
故
MPa
5．某井技术套管下深为1800m ，然后用8-1/2钻头、 1.20g/cm3的钻井液钻至井深2000m 处，发现井涌现象。关井后测得立关压力为 1.67103kPa ，套压为2.65103kPa ，在当前钻井液性能及钻具结构条件下，循环压力Pci=7.65
103kPa ， 求：（1）2000m 处的地层压力；
?
ααααγ?+=cos sin sin cos cos cos 212111397.0sin sin cos cos cos cos 121=-=γ
ααγαω16.13456.392.153030=?==
?C m K D γ407.1380000981.043.100981.01=?+=+=D p sp
d d ρρt
f t d i D D p ρρ00981.000981.0max ≤+()68.16)3.198.1(00981.000981.0max =-=-≤d f i p ρρ
（2）压井所需的钻井液密度（不加安全附加值）；（3）初始循环总压力；（4）终了循环总压力；（5）假设气侵钻井液还在套管鞋以下，求作用于套管鞋处的压力。
解： ① kPa
2. g/cm3
6.已知某井五点钻速法的实验结果如下表所示：
实验点
123456钻压
160190190140140160转速
80601101106080钻速22.524.632.222.116.823.6
试求该地区的门限钻压和转速指数。
解：（1） 8.44%15% 所以实验数据合格。
（2）求门限钻压M
由杨格钻速方程及实验的2、5点得
由杨格钻速方程及实验的3、4点得
故 (3)求转速指数
同理
2521481.9=+=H P P d d p ρ285.1200081.92521481.91=?==H P p
d ρ=?-=?-%1005.226.245.22%1001
61V V V 31.328.168.166.24140190140552min max
min 1=?---=---=V V V W W W M 59.301.221.222.32140190140443min max
min 2=?---=---=V V V W W W M 45.312
59.3031.32221=+=+=
M M M ()()()()527.010060lg 2.326.24lg lg lg max min 321===n n V V λ()()537.08.161.22lg lg 45===V V λ+λλ
故
一、判断题
1．随着围压的增大，岩石的强度增大、塑性也增大。（√）
2．用d指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。（√）
3．牙轮钻头牙轮超顶和复锥可以使牙轮产生周向滑动。（×）
4．钻柱设计时应使中性点落在钻杆上，以减少事故。（×）
5．钻速方程中得门限钻压主要反映了岩石的抗压入强度。（√）
6．在其它条件不变时，井底压差越大机械钻速越高。（×）
7．真方位角等于磁方位角加上西磁偏角。（×）
8．在倾斜的层状地层中钻进时，钻头一般有平行于地层前进的趋势。（×）
9．多压力层系共存于同一裸眼井段时，应以最高压力层为准设计钻井液密度。（√）10．压井时控制井底压力不变的途径是保持立管压力不变。（×）
11．下套管时一般将套管引鞋安装在套管鞋之下。（√）
12．满井眼钻具只能有效地控制井斜角的变化，不能降斜。（√）
13．钻具折断往往发生在钻杆本体或钻铤的丝扣。（√）
14．起下钻时发生井涌，应迅速将钻具全部起出，然后关井。（×）
15．钻柱设计中安全系数法是针对钻杆解卡时的安全考虑的。（×）
16．一般情况下，岩石的抗拉强度大于抗剪强度。（×）
17．地层空隙压力是指地层空隙中流体所具有的压力。（√）
18．一般，套管鞋处的地层是容易发生地层破裂的部位。（√）
19．牙轮钻头复锥的目的是为了是牙轮在滚动时产生对岩石的冲击作用。（×）20．PDC钻头是以切削方式破碎岩石的。（√）
21．转盘钻正常钻进时，在井底处钻柱所受的扭矩最小。（√）
22．井眼清洗的两过程，使岩屑离开井底比由环空携带至地面更困难。（√）
23．优选参数钻井的观点认为：钻头使用到牙齿为完全磨损时才是最经济的。（×）24．井斜角越大。井眼曲率也就越大。（×）
25．以装置角ω=75°安装造斜工具时，所钻井眼的井斜角增大，井斜方位角也增大。（√）26．钻进时，若井内泥浆液柱压力大于地层压力，就不可能发生气侵。（×）
27．气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层空隙压力在不断升高。（×）
28．套管在承受轴向拉应力的情况下，其抗外挤强度减小。（√）
29．水灰比是指水和干水泥的体积之比。（×）
30．先打开生产层后固井的方法称为先期裸眼完井法。（×）
二、填空题
1．在岩石的诸强度中，抗拉强度__最小。
2．切削型钻头破碎塑性岩石主要有_碰撞、压碎、剪切（大、小）_三个过程。
3．钻井泵在额定泵压工作状态时，获得最大钻头水功率的条件是_是泵压等于额定泵压_。4．平均角法是假设测段为直线，方向是上、下两测点的_井眼方向的“和方向”（矢量和）。5．射流对井底的清洗作用主要包括_射流的压力冲击作用_和_漫流的横推作用_。
6．API规定水泥浆的稠化时间是指从水泥将达到稠度100Bc时的时间。
7．起钻过程中遇卡，起出的钻具发现偏磨严重，推断为_键槽_ 卡钻
8．先期完井法是指先_固井_后_打开储集层_的完井方法。
9．井漏主要有_渗透性漏失_、裂缝性漏失和溶洞性漏失三种。
10．井眼轨迹的三个基本参数为井深、_井斜角__和_井斜方位角_。
11．钻具结构中钻铤的长度是根据钻井过程中钻压_的需要而确定的。
12．钻头牙齿的磨损速度随牙齿磨损的增大而_减慢_。
13．在三轴应力作用下，岩石的强度随围压的增大而_增大_；塑性随围压的减小而_减小_。14．牙轮钻头的寿命主要取决于_轴承_寿命和_牙齿_寿命。
15．射流对井底岩屑的清洗作用主要包括_射流的压力冲击作用_和_漫流的横推作用_。16．铣齿钻头的牙齿磨损量是指_磨损掉的高度_与_原始高度_之比。
17．满眼钻具组合中，钻具上至少要安置_3_个扶正器。
18．装置角ω=150°时，井斜角和方位角的变化为：井斜角_减小_，方位角_增大_。19．当钻遇压力过渡带或异常高压地层时，一般会出现机械钻速_加快_；Dc指数_减小_。20．注水泥浆井段的环空顶替效率为_环形水泥浆体积_和_环形空间体积_之比。
三、名词解释
1．装置角：以高边方向线为始边，顺时针旋转到装置方向线所转过的角度。
2．取心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与取心进尺的百分比。
3．压持效应：在钻井过程中，井内存在一定压差，在压差作用下井底的岩石碎屑难以离开井底，造成钻头重复破碎的现象。
4．窜槽：指在注水泥过程中，由于水泥浆不能将环空中的钻井液完全替走，使环形空间局部出现未被水泥浆封固的现象。
5．钻柱中和点：指井内钻柱上轴向力为零的点
6．岩屑运载比：岩屑在环空的实际上返速度与钻井液在环空上返速度之比。
7．上覆岩层压力：指该层以上岩石基质和岩石孔隙内流体造成的总重力。
8．欠平衡压力钻井：指在钻井过程中保持井内钻井液柱压力小于地层压力的钻井技术。9．拉力余量法：在钻柱设计过程中，考虑钻柱被卡时的上提解卡力，钻杆柱的最大安全静拉载荷应小于其最大允许拉伸载荷一定值（拉力余量）的设计方法。
四、简答题
1．简述井深结构设计得主要指导思想和依据。
（1）有效地保护油气层；
（2）避免漏、喷、塌、卡等井下复杂事故的发生，保证安全、快速钻进；
（3）钻下部高压层采用重钻井液所产生的井内压力，不致压裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层；
（4）下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压差不致于压差卡套管；
（5）当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一定压力范围内，具有压井处理溢流的能力。
设计依据：
（1）地层剖面及复杂层位
（2）两个压力剖面：地层压力和地层破裂压力
（3）工程数据：抽吸压力系数Sb：0.024 ～0.048 g/cm3
激动压力系数Sg：0.024 ～0.048 g/cm3
压裂安全系数Sf：0.03 ～0.06 g/cm3
井涌允量Sk ：0.05 ～0.08 g/cm3
压差允值p ：P N = 15～18MPa ，
P A = 21～23 MPa
2．司钻法压井的方法和步骤。
第一循环周：
1）缓慢启动泵，泵入原钻井液，调节节流阀，使套压等于关井套压。
2）在保持套压不变的条件下，调节泵速达到压井排量，此时立管压力等于或接近初始循环压力。保持立压不变，直到全部排除溢流。
3）停泵，关闭节流阀，记录新的套压，此时套压应等于关井立管压力。
第二循环周：
1）缓慢启动泵，调节节流阀保持新套压不变（等于关井立管压力），调整泵速达到压井排量，此时立管压力等于或接近初始循环立管压力 。
2）泵入压井液，调节节流阀使立管压力在压井液从地面到钻头的时间内，从初始循环立压 逐渐降低到终了循环立压 。
3）在压井液从井底到地面的时间内，保持立压不变，套压逐渐降至零。
3． 简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。
答：（1）采用套管扶正器，改善套管居中条件；（2）注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力；（3）调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液；（4）注水泥过程中使水泥浆在环空的流动形成紊流或塞流，有利于水泥浆的顶替；（5）在注水泥前，打入一定量的隔离液或清洗液，增加二者的密度差，形成有利的“漂浮”。
4． 钻柱的主要功用。
答：(1)提供钻井液流动通道;(2)给钻头提供钻压;(3)传递扭距；(4)起下钻头；(5)计量井深。
(6)观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）；(7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）；(8)钻杆测试,又称中途测试
五、计算题
1． 某井下套管至1000m 后固井做漏失试验，测得漏失压力为P L
=6.9MPa ，此时井内钻井液的密度为1.15g/cm 2
。再次开钻后继续钻进至深3000m 出发生井涌，此时井内钻井液密度为1.2g/cm 2
,关井立压为5MPa,套管压力为6.5MPa,设计此时环空钻井液密度均匀，求：（1）产层的地层压力P P
；（2）压井应该用的钻井液密度；（3）最大允许关井套压。
解：=???+=?+=--30002.1108.951081.933D p p p sp p ρ40.316MPa
=+?+=?++=06.030000098.052.100981.01ρρρD p sp
d d 1.43g/cm 3
3
1/85.1)100000981.0/(9.615.1)00981.0/(cm g D p l m f =?+=?+=ρρ=??=100085.100981.0f p 15.18MPa
MPa kPa D p p c d f a 4.663781000)2.181.915.18()81.9(max ==??-=-=ρ
2． A 井用动力钻具＋弯接头定向钻进，钻至1500m 测斜知道：α1=12°，Ф1
=80°。继续钻进至1800m ，测斜的：α2=16°,Ф2
=150°。现拟用该造斜工具在保持井斜角不变的情况下将方位扭转到Ф3
=120°，求装置角和扭方位井段长度。 解：m
K Dm cor m
D K cor c m c 6.150/304.1042494
.0)sin /(sin )cos cos (cos cos 18.898.0)cos(sin sin cos cos 100/43.5/1003.1696
.0)cos(sin sin cos cos 232233232122121==??
-=-=-=?
==-??+?=?=?=?
==-??+?=γωγααγαωγφφααααγγγφφααααγ 3． 某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻井到某一井深时的泵压为18MPa 所用排量为30L/s
钻井液密度为1.3g/cm 2
。已知钻头上使用3个11mm 的等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试求：此时循环系统的循环压耗系数K 1
。 解：0237.02.1080.7081.08
.1422
=?==?-=?==?Q P k MPa p p p MPa d C Q p L L b l ne
d b ρ
4． 某井用Ф127mm 钻杆（372.4N/M ）2200m ，Ф158.8mm 钻铤（1328N/m ）150m 及
Ф212mm 钻头，钻井液密度1.2kg/l 。钻井时加钻压180kN,求中性点位置。
解：kN kN l q K K c c B s d B 18052.168846
.08.7/2.11/1<==-=-=ρρ所以中性点落在钻杆上
m q K P W L L l B C C N 85.1853724
.086.052.168180150=?-+=-+= 5． 某井将套管下至1000m 固井后做漏失试验，测得漏失压力为P L =5.9MPa,井内泥浆密度
为1.15g/cm 3
。继续钻进至2000m 将钻遇油气层，预计油气层压力为35.0MPa 。若采用平衡压力钻井方法钻穿油气层，能否压漏地层？ 解：3
33
1/75.1/78.12000
00981.03500981.018.17100075.100981.0/75.1)100000981.0/(9.515.100981.0/cm g cm g D p P MPa P cm g D P p f L m f >=?===??==?+=+=ρρ
所以可以压漏地层
6． 某井在井深1300m 测得井斜角35°井斜方位角255°用动力钻具带2.5°弯接头定向钻进
至1500m ，测得井斜角为37°，井斜方位角为240°。求该造斜工具的实际造斜率。 解：
m k K Dm cor c c
30/353.1200/02.930/3002
.9987
.0333.0654.0)cos(sin sin cos cos 122121?=?=∴=?==+=-??+?=γγφφααααγ
7． 某井用216毫米钻头，177.8毫米外径，长100米的钻铤，127毫米外径钻杆钻进，泥
浆密度为1.20g/cm 3
。钻至井深1100米进行循环系统压耗试验，排量为20升/秒时的压耗为2.0兆帕，排量为30升/秒时的压耗为4.4兆帕。现用18兆帕的泵压继续钻进，要求环空泥浆返速不小于1.05米/秒，求井深1500米的钻头水功率和喷嘴直径（用流量系数为0.96的三个等经喷嘴）
解：∵8.1)(Q
n mL p L +=? ∴8.18.130)1200(4.420)1100(0.2?+?=?+?=n m n m 得8.18.138.18.16/10955.5),/(10
496.5L s MPa n L m s MPa m ??=???=-- )/(0291.005.1]127.0)05.1216.0[(4
1)(4122222min L m V d d Q a p h =?-??=-=
MPa
Q p P MPa p p P MPa
P b b L s b L 015.3501.29028.12028.12972.518972.51.29)10595.5150010496.5(36)1500(=?=?==-=?-=?=??+??=?--
mm cm p C Q d b d ne 122.1028.1296.01.292.1081.0081.0422428.1==???=?=
ρ mm d d ne i 73/2==
8． 某井完钻井深3100米，钻井液密度1.30g/cm 3
。已下入外径为139.7 mm ，单位重248.1N/m ，长度为2100米的套管柱。现场还剩下N －80、壁厚分别为7.72mm 和9.17mm 两种套管。要将套管下到井底，选用那种套管较合适？（安全系数：抗拉 1.8 ，抗挤1.0，抗内压1.1）
解：按抗拉设计进行校核：
选择壁厚7.72mm 的套管， kN
F F kN
L q F S i i ci 398.138411.7698.18.111.76910002481.021002481.00210=?=≥=?+?==∑=
∴选择的套管满足抗拉要求
校核其抗挤强度：
CC
d CO S m C CC s d m P MP D P MPa F F P P kN
F F <=??===?-?=-==?-=-=753.1210003.100981.000981.0371.46)9.1765/925.64074.003.1(9.60)/74.003.1(925.64011.769)8.7/3.11()/1(0ρρρ 抗挤强度也符合要求
中石油钻井工程相关试题
第一阶段在线作业 单项选择题 第1题目前对地层压力等级的划分尚未有统一的明确的标准。应用我国石油工业的习惯用语，一般将地层压力分为四个级别。超高压地层压力PP为 A、0.90≤PP＜1.20 B、1.20≤PP＜1.40 C、1.40≤PP＜1.80 D、PP＞1.80 A、某一深度 B、套管鞋深度 C、单位井深 D、单位垂直深度 A、钻柱长度 B、测量井深 C、垂直井深 D、设计井深 A、地层破裂压力 B、循环压力 C、地层压力 D、回压 第5题井深2800m，钻井液密度1.24g/cm3，下钻时存在一个1.76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力当量钻井液密度( )g/cm3。 A、1.3 B、1.24 C、1.18 D、0.064
第6题地层压力是确定钻井液（）的依据。 A、密度 B、粘度 C、失水 D、切力 第7题正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、不确定 第8题上覆岩层压力是指某深度以上的( )所形成的压力。 A、岩石的重力 B、孔隙流体 C、岩石骨架应力 D、岩石基质和孔隙内流体的总质量 第9题当孔隙压力等于上覆岩层压力时，骨架应力( )。 A、大于零 B、等于零 C、小于零 D、不确定 第10题地层破裂压力一般随着井深的增加而( )。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 第11题地层破裂压力是确定( )的重要依据之一。
A、地层压力 B、抽吸压力 C、坍塌压力 D、最大允许关井套压 第12题地层坍塌压力指的是液柱压力由大向小到一定程度时井壁岩石发生剪切破坏造成井眼坍塌时的（）。 A、地层压力 B、基岩应力 C、液柱压力 D、地面压力 第13题地层漏失压力是指某一深度的地层产生（）时的压力。 A、地层破裂 B、钻井液漏失 C、岩石变形 D、地层坍塌 第14题对于正常压力的高渗透性砂岩，往往地层漏失压力比（）小得多。 A、地层坍塌压力 B、地层压力 C、地层破裂压力 D、实际允许关井套压 第15题对钻井来说，（）检测关系到快速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。 A、地层温度 B、地层压力 C、地层倾角 D、地层水密度 第16题只有掌握地层压力、地层破裂压力和（）等参数，才能正确合理地选择钻井液密度，设计合理的井身结构和井控设备。 A、岩石应力
钻井工程理论与技术复习题3
钻井工程理论与技术复习题 1. 静液压力由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液体的密度与液柱的垂直高度或深度有关。 2. 静液压力梯度的大小与液体中溶解的矿物或气体的浓度有关。 3.液柱的静液压力随液柱垂直高度的增加而增加 4．上覆岩层压力地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。 5.上覆岩层压力随深度增加而增大。 6.地层压力指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层孔隙压力。 7.异常高压超过正常地层静液压力的地层压力(Pp >Ph)称为异常高压。 异常低压低于正常地层静液压力的地层压力(Pp 专业班级 姓名 考试日期 2008年 1 月 3 日 一、判断题（对的打“√”，错的打“ ”，每题1分，共20分） 1．在计量井深时，一般以转盘面作为基准面。（）2．对泥砂岩剖面，用dc指数监测地层压力时，砂岩段的dc指数不作为计算点。（）3．在三轴应力条件下岩石的塑性会减小，强度会增大。（）4．PDC钻头一般适用于高转速、低钻压下工作。（）5．中和点处的轴向力为零，因此钻具一般不会在此处发生破坏。（）6．门限钻压的大小与水力因素有关，因此门限钻压可以为负值。（）7．在钻速方程中，转速指数λ的值一般大于1。（）8．压井过程过立管压力的大小是通过调节节流阀的开启度来实现的。（）9．钻井泵在额定功率工作方式下，最优排量即为泵的额定排量，泵压为额定泵压。（）10．满眼钻具组合就是采用大尺寸钻铤填满井眼，防止井斜。（）11．所谓井深结构实际上就是指各层套管的下深。（）12．发现井涌时，可采用循环观察方法确定井内情况后再进行关井。（）13．钻井过程中发生了井漏，说明地层已被压破。（）14．发生键槽卡钻后，可大力上提和下放的方法活动钻具，以求解卡。( ) 15．弯接头属于转盘造斜工具。（） 二、填空题（每空1分，共20分） 1．沉积岩可分为沉积和沉积两大类。 2．当钻遇压力过渡带或异常高压地层时，一般会出现机械钻速，dc指数的现象。3．在套管强度设计时，下部套管一般按设计，上部一般按。 4．牙轮钻头的移轴会产生滑动；超顶会产生滑动。 5．目前常用的全面钻进钻头类型有、和。 6．常用的固相控制设备包括、、和。7．在第一临界井深前，最优喷嘴直径随井深的增大而，在第一和第二临界井深间，最优喷嘴直径随井深的增大而。 8．在确定井眼轨迹时，可直接测量的参数有、和。 钻井工程试题（选择）一、选择题(每题4个选项，其中只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内) 35、在正常压力地层，随着井深的增加，地层孔隙度减小，地震波传播速度（），当地震波到达油气层时，传播速度（）。 A、加快、变慢 B、变慢、加快 C、加快、加快 36、当地层软硬交错或地层倾角较大时易发生( )。 A、井喷 B、井斜 C、井漏 D、井径缩小 37、影响井斜的地质因素中起主要作用的是( )。 A、地层倾角 B、岩石的层状构造 C、岩石的软硬变化 D、岩石的各向异性38、地层倾角在( )之间时， 井眼轴线偏离不定。 A、10°～20° B、30°～40° C、45°～60° D、60°～70° 39、地层倾角小于( )时，井 眼轴线向地层上倾方向偏 斜。 A、60° B、70° C、45° D、10° 40、地层倾角大于( )时，井 眼轴线向地层下倾方向偏 斜。 A、40° B、60° C、80° D、90° 61、正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（）。A、增大B、不变 C、减小 D、不确定 62、地层破裂压力是确定（） 的最重要依据之一。 A、地层压力 B、抽吸压力 C、坍塌压力 D、最大允许关井套压 63、地层破裂压力与地层( )之比称为地层破裂梯度。 A、压力 B、温度 C、深度 D、温差 64、地层破裂压力一般随着井深的增加而（）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 70、所有作用在环形空间的压力总合，就是（）。 A、井底压力 B、环空静液压力 C、环空流动阻力。71、井底压力( )地层压力是导致溢流发生的根本原因。 A、小于 B、等于 C、大于 D、近似于 77、关井后，气柱自2500m的井底滑脱上升，气柱上升到( )处，井底压力最大。 A、2000m B、1500m C、1000m D、井口 78、井底压差越大，对油气层损害( )。 A、越轻 B、越不明显 C、越严重 D、越稳定 79、增大井底压差，会使机械钻速( )。 A、不变 B、减小 C、增大 D、增加很小 80、抽吸压力发生在井内（）时，其结果是降低有效的井底压力。 A、起钻 B、下钻 C、循环 D、空井 81、起钻速度越快，抽汲压力（）。 A、越小 B、越大 C、不变 D、不一定 82、在( )过程中不及时向井 钻井技术试题 一、选择题(每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内) 1.当地层软硬交错或地层倾角较大时易发生( B )。 (A)井喷(B)井斜(C)井漏(D)井径缩小 2.“钻时”通常用( C )来表示。 (A)m／min (B)s／m (C)min／m (D)h/m 3.钻井液密度的作用是对井底和井壁产生( A )。 (A)压力(B)摩擦力(C)润滑作用(D)润湿作用 4.井壁形成滤饼能( C )和阻止进一步滤失。 (A)保护钻具(B)提高钻速(C)巩固井壁(D)保护钻头 5.氢氧化钠是强碱，主要用来调节钻井液的( A )。 (A)pH值(B)密度(C)粘度(D)失水 6.钻井中要求钻井液含砂量( A )。 (A)越小越好(B)越大越好(C)适当高些(D)适当低点 7.钻井液密度升高，钻速将( B )。 (A)升高(B)下降(C)不变(D)加快 8.钻井液粘度的大小对钻井液携带岩屑的能力( A )。 (A)影响很大(B)影响很小(C)无影响(D)略有影响 9.通常在保证携带岩屑的前提下，粘度应尽量( B )。 (A)高(B)低(C)保持不变(D)提高 10.表示岩石渗透性大小的量，称为岩石的( C )。 (A)硬度(B)渗透量(C)渗透率(D)刚度 11.为降低钻井液对油气层的损害，浸泡时间( B )越好。 (A)越长(B)越短(C)越来(D)越大 12. 井身轴线的切线与( C )之间的夹角叫井斜角。 (A)井身轴线(B)正北(C)铅垂线(D)正南 13.填井打水泥塞的长度一般为( B )m。 (A)20～50 (B)100～150 (C)300～350 (D)200～300 14.填井打水泥塞，在打完水泥顶替水泥浆时，钻杆内水泥浆液面必须( C )钻杆外水泥浆液面。 (A)略低于(B)远低于(C)略高于(D)等于 15.钟摆段钻铤单位长度越重及井斜角越大，钟摆力( A )。 (A)越大(B)越小(C)越稳定(D)越不稳定 16.影响岩心收获率的因素一般有：①操作技术和取心工具：②长筒取心时外筒的稳定性；③( C )；④井下复杂情况。 (A)岩心爪(B)钻具(C)地层(D)井眼 17.取心钻进中，( A )不均匀，使岩心柱忽粗忽细，过细处断开，横卡内筒，造成“磨心”“卡心”。. (A)送钻(B)井径(C)井深(D)含砂 18.评价钻头的选型是否合理，最重要的衡量指标是( C )。 (A)钻进效果(B)进尺(C)钻井成本(D)磨损情况 19.键槽遇卡的主要现象是：能下放而不能上提；能循环而泵压( B )。 (A)升高或憋泵(B)正常(C)略有下降(D)略有升高 20.浴井解卡法是把( B )泵入井内，使其返到卡点部位浸泡，减小滤饼摩阻系数，边泡边活动钻具而解卡的一种方法。 (A)重钻井液(B)解卡剂(C)稠钻井液(D)隔离液 2006-2007 学年第二学期 《钻井工程》课程考试试卷（A卷）参考答案 一、名词解释（共20分，每题2分） 1、地层破裂压力（2分） 在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。 2、岩石硬度（2分） 岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力 3、TSP钻头（2分） 热稳定性聚晶金刚石钻头 4、水平投影长度（2分） 井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。 5、井斜方位角（2分） 在水平投影图上，以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。 6、中性点（2分） 钻柱上轴向力等于零的点。 7、钻井液的定义（2分） 钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液。 8、工程师法压井（2分） 关井等候配置压井重钻井液，然后开启节流阀并开泵注入压井液；在一个循环周内将原来的钻井液替出，恢复地层－井眼系统的压力平衡。 9、平衡压力钻井（2分） 在有效地控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目的。这种钻井方法称为平衡压力钻井。 10、岩石可钻性（2分） 岩石抗破碎的能力 二、填空题（共15分，每空1分） 1、岩石强度的大小取决于(岩石的)内聚力、(岩石颗粒间的)内摩擦力。 2、射流对井底清洗主要作用形式有两种：一是射流的冲击压力作用（或冲击翻转），二是漫流的横推作用（或漫流横推）。 3、关井的方式有硬关井、软关井、半软关井三种。 4、钻柱在井眼内的旋转运动可能的形式有自转、公转、公转与自转的结合、无规则的旋转运动四类。 5、随着围压的增大，岩石表现出从脆性向塑性的转变。 6、钻井时从普通喷嘴喷出的射流属于淹没非自由连续射流（或淹没非自由射流）。 7、用井下动力钻具钻井时，钻柱上部所受扭矩小于钻柱下部所受的扭矩。 三、是非题（共15分，每题1.5分） 1、地层孔隙压力越高，则岩石基岩应力越小。是（√），否（） 2、由于气侵发生溢流关井，压力稳定后，立管压力小于关井套压。是（√），否（） 3、对于塑性岩石，塑性系数等于1。是（），否（√） 4、一般说来，垂直地层层面方向可钻性高，平行层面方向可钻性低。是（√），否（） 5、滤饼的渗透性是影响钻井液滤失量的主要因素。是（√），否（） 6、使用满眼钻具组合能够控制井斜角的大小。是（），否（√） 7、地层流体侵入井眼后，钻井液的电导率必然降低。是（），否（√） 8、牙轮的超顶和复锥会引起轴向滑动，剪切掉齿圈之间的岩石。是（），否（√） 9、井眼轨迹是指一口井钻完之后的井眼轴线形状。是（√），否（） 10、在钻柱下放时，可使井底液柱压力减小。是（），否（√） 四、简答题（共20分，每题4分） 1、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理 在沉积过程中，建立正常静液压力环境的条件受到影响，如沉积速度过快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒间的压力。随着上覆岩层继续沉积，负荷增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒来支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致异常高压。（2分） 异常压力的形成，还需要一个密封结构。最常见的密封结构是一个低渗透的岩层，该封闭结构降低了正常流体的散逸，从而导致欠压实和异常的流体压力。（2分） 2、简述国产三牙轮钻头有哪几个系列？试解释215.9MPB4的含义 第三章钻井液 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．说明瞬时滤失、动滤失、静滤失各自的涵义。 答： 钻头刚破碎井底岩石形成井眼的一瞬间，钻井液便迅速向地层孔隙渗透。在滤饼尚未形成的一段时间内的滤失称为瞬时滤失。 钻井液在井内循环流动时的滤失过程称为动滤失。 钻井液在静止循环时的滤失称为静滤失。 四、简答题 2．钻井液与钻井工程关系如何？钻井液有哪些功用？ 答：钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。 钻井液具有以下功用： （1）从井底清除岩屑； （2）冷却和润滑钻头及钻柱 （3）造壁性能 （4）控制地层压力 （5）从所钻地层获得资料 3．说明钻井液的一般组成及钻井液的分类。 答： 钻井液的一般组成： （1）液相：是钻井液的连续相，可以是油或水。 （2）活性固相：包括人为加入的商业膨润土、地层进入的造浆粘土 和有机膨润土。 （3）惰性固相：包括钻屑和加重材料。 （4）各种钻井液添加剂：可以利用不同类型的添加剂配制性能各异 的钻井液，并对钻井液性能进行调整。 钻井液的分类： （1）不分散体系。包括开钻钻井液、天然钻井液及轻度处理的钻井液。 （2）分散体系。在可能出现难题的深井条件下，钻井液常被分散，特别使用铁铬木 质素磺酸盐或其他类似产品，这些类似产品属于有效的反絮凝剂和降失水剂。 另外，常加入特殊化学剂以维护特殊的钻井液性能。 （3）钙处理体系。双价离子如钙、镁等常被加入钻井液中以抑制地层中粘土和页岩的膨胀和分散。 （4）聚合物体系。在絮凝钻井液中，一般使用长链、高分子量化学剂能够有效的增加粘度，降低失水和稳定性能。 （5）低固相体系。属于此类体系的钻井液中，其所含固相的类型和数量都加以控制，这样可以明显的提高机械钻速。 （6）饱和盐水体系。 （7）完井修井液体系。用来最大限度的降低地层损害。它与酸有相容性，并可用作压裂液（酸溶），具有抑制粘土膨胀保护储层的作用。此体系由经高度处理的 钻井液（封隔液）和混合盐或清洁盐水组成。 （8）油基钻井液体系。常用于高温井、深井及易出现卡钻和井眼稳定性差的井以及许多特种地区。 （9）空气、雾、泡沫和气体体系。 4．大多数钻井液属什么流体类型，写出其流变方程。 答： 大多数钻井液属于塑形流型，其流变方程为： г-г0=μpv dv/dx г——切应力 г0——动切应力 μpv——塑形粘度 5．说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。怎样调整这些参数。 答： 静切力是使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。调整钻井液中粘土的含量及分散度，加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力，加降粘剂等措施可调整钻井液静切应力。 动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值，反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度。调整方法与静切力相同。 表观粘度又称视粘度或有效粘度，它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值。钻井液在不同流速下的表观粘度是不同的。表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法。 塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。它不随剪切力而变化，相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘度。塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定。体系中塑性粘度太高需要降低时，一般使用固控设备降低固相含量，增加体系的抑制性，降低活性固相的分散度；如急需降 第七章固井与完井 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．何谓双向应力椭圆？ 答： 在轴向上套管承受有下部套管的拉应力，在径向上存在有套管内的压力或管外液体的外挤力，套管处于双向应力的作用中。根据第四强度理论，列套管破坏的强度条件方程： 2 2 2 (T z+b t - (T t (T z= d s 改写为：( T z/ d s) -( d z d t )/ T s +( T t / T s) =1 得一椭圆方程。 用d z/ d s的百分比为横坐标，用 d t/ d s的百分比为纵坐标，绘出的应力图，称为双向应力 椭圆。 2．何谓前置液体系？ 答：前置液是注水泥过程中所用的各种前置液体的总称。前置液体系是用于在注水泥之前，向井中注入的各种专门液体。 四、简答题 1．简述套管的的种类及其功用。 答： (1)表层套管，表层套管是开始下入的最短最浅的一层套管，表层套管主要有两个作用：一是在其顶部安装套管头，并通过套管头悬挂和支承后续各层套管；二是隔离地表浅水层和浅部复杂地层，使淡水层不受钻井液污染。 (2)中间套管，亦称技术套管。介于表层套管和生产套管之间的套管都称中间套管，中间套管的作用是隔离不同地层孔隙压力的层系戒易塌易漏等复杂地层。 (3)生产套管。生产套管是钻达目的层后下入的最后一层套管，其作用是保护生产层，并给油气从产层流到地面提供通道。 (4)钻井衬管，亦称钻井尾管。钻井衬管常在已下入一层中间套管后采用，即只要裸眼井段下套管注水泥，套管柱不延伸至井口。采用钻井衬管可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头的负荷，同时又可节省大量套管和水泥，降低固井成本。 2．井身结构设计的原则是什么？ 答： 进行井身结构设计所遵循的原则主要有： （1）有效地保护油气层，使不同地层压力的油气层免受钻井液的损害。 （2）应避免漏、喷、塌、卡等井下复杂情况的发生，为全井顺利钻进创造条件，以获得最短建井周期。 （3）钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力不致压裂上层套管外最薄弱的裸露地层。 （4）下套管过程中，井内钻井液柱的压力和地层压力之间的压力差，不致产生压差卡套管现象。 3．套管柱设计包括哪些内容？设计原则是什么？答：套管柱设计包括套管的强度计算；有效外在计算；及套管柱强度设计。 套管柱设计原则： （ 1）应能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要； （ 2）在承受外载时应有一定的储备能力； （ 3）经济性要好。 4．套管柱在井下可能受到哪些力的作用？主要有哪几种力？答：套管柱在井下可能受到的力包括：（ 1）轴向拉力：套管本身自重产生的轴向拉力、套管弯曲引起的附加应力、套管内注入水泥引起的套管柱附加应力及动载和泵压变化等引起的附加应力。 （ 2）外挤压力：主要有套管外液柱的压力，地层中流体的压力、高塑性岩石的侧向挤压力及其他作业时产生的压力。 （ 3）内压力：主要来自地层流体（油、气、水）进入套管产生的压力及生产中特殊作业（压裂、酸化、注水）时的外来压力。 主要受：轴向拉力、外挤压力及内压力。 5．目前主要有几种套管柱的设计方法？各有何特点？ 答： （ 1）等安全系数法：它的设计思路是使各个危险截面上的最小安全系数等于或大于规定的安全系数。 （ 2）边界载荷法：它的优点是套管柱各段的边界载荷相等，使套管在受拉时，各段的拉力余量是相等的，这样可避免套管浪费。 （ 3）最大载荷法：其设计方法是先按内压力筛选套管，再按有效外挤力及拉应力进行强度设计。该方法对外载荷考虑细致，设计精确。 （4） AMOCO设计方法：该方法在抗挤设计中考虑拉力影响，按双轴应力设计，在计算外载时考虑到接箍处的受力，在计算内压力时也考虑拉应力的影响。 钻探工程考试重点 1.试叙述钻探方法的种类。 A根据钻进时取心的特点分类——岩心钻探和不取心(无岩心、无心、全面)钻探。 B根据钻孔用途分类——按钻探的应用范围分出相应类型。 C根据钻孔中心线的倾角和方位角分类——垂直孔(上、下垂)、下斜孔、上仰孔、 D。 (1) 图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类 G根据钻进使用的冲洗液分类 ◆清水钻进； ◆乳化液钻进； ◆泥浆钻进(含加重泥浆)； ◆饱和盐溶液钻进(钻盐井，以防溶解岩心和孔壁)； ◆空气钻进； 4.试回答定向钻孔的应用范围及实现钻孔造斜的工艺技术措施。（10分） 答：定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下 工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。 （一）定向井的应用 （4）螺杆钻具 5.平衡钻进、欠平衡钻进、过平衡钻进状态对钻进与矿产资源开发各有何影响？（15 分） 欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力。欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速,减少循环漏失和压差卡钻等优点，少和防止水平井钻井中钻 井液对地层的损害 6. 30°时， 30°，以利于提高岩 还有，就是操作人员的操作经验和技能对岩矿心采取率的影响。操作人员的操作经验和技能对如何判断钻进时是否堵钻或者钻头不适应岩层至关重要，当在较硬的完整岩层中钻进时，如果各规程参数正常，而进尺缓慢，甚至不进尺，且孔口返水很清，则可能是钻头不适应该岩层，应提钻更换合适的钻头。如果水压力参数较大而其它参数正常，且孔口返水有些浑浊，进尺缓慢，则可能是堵钻了，应提钻取心。 第一章 4 ?岩石的硬度也就是岩石的抗压强度（ f ）。 1?一般岩石的弹性常数随围压的增加而增大。（f ） 2 ?在动载作用下岩石呈现出的强度比静载作用下要大的多。（f ） 1 ?什么是井底压差？ 答：井内液柱压力与地层孔隙压力之差。 3. d e指数法预报异常地层压力的原理 答：d e指数法预报异常地层压力的原理是根据机械钻速在正常、异常地层压力的差别，通过计算取得。叙述主要公式及公式中d e指数与机械钻速之间的关系。 5 .岩石的硬度与抗压强度有何区别？ 答：硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。硬度只是固体表面的局部对另一物体压人或侵入时的阻力，而抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的阻力。 6 ?什么是各向压缩效应？ 答：在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或 者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作 用统称为“各向压缩效应”。 第二章7 3 ?牙轮钻头是以（a）作用为主破岩的钻头。 a.冲击 b. 切削e. 研磨 4. 已知钻具在泥浆中的总重量为100吨，钻进时需给钻头加压 20吨，钻进时大钩负荷应该是80 吨。 4.某井井深2000米，地层压力27.5Mpa,井内钻井液密度为1.18 g/cm3 ,井底压差为-4.35 Mpa。 1 ?阐述牙轮钻头的工作原理。 1）牙轮钻头依靠牙齿破碎演示，固定在牙轮上的牙齿随钻头一起绕钻头轴线作顺时针方向的旋转运动，成为公转。（3分） 2）同时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转成为自转。钻头在井底的纵向振动，与静载 压入力一起形成了钻头对地层演示的冲击、压碎作用。（2分） 3）剪切作用由牙轮钻头的超顶、复锥和移轴三种结构特点引起。（2分） 1. 某直井钻至井深L=1600m井底地层压力16.4MPa,泥浆密度p n=1.1g/cm 3，钻进钻压为 W=65kN钻柱组成为5”钻杆（外径为d op=127mm内径为d ip=110mm长L p=1500m） + 7” 钻铤 （外径为d oc=177.8mm内径为d ie = 75mm长L c=100m）组成，已知钻柱的密度为p 3 =7.85g/em 求解： 1）计算钻柱轴向力零点井深。（4分） 2）画出钻柱轴向力分布示意图。（2分） 3）钻进时井底压差为多少？（2分） 解： 1）计算钻柱轴向力零点井深 计算钻铤浮重： Le=S nWmax/qcKbco na p92 一、判断题 1.异常高压层段泥岩的声波时差值小于同深度正常压力层段泥岩的声波时差值。（） 2.井深2000m处的地层压力为25MPa，该地层为异常高压地层。（） 3.一般地讲，岩石的抗拉强度小于其抗压强度，大于其抗剪强度。（） 4.泥岩、砂岩和碳酸盐岩都属于碎屑岩。（） 5.牙轮的移轴布置是为了产生径向滑动剪切作用。（） 6.PDC钻头的切削齿向后倾斜一定角度，是为了更有效地破碎岩石。（） 7.深井钻杆柱由下而上，强度逐段增大。（） 8.粘土水化膨胀的强弱顺序为：蒙脱土﹥伊利地﹥高岭土。（） 9.转速越高，钻进速度越快，每米成本越低。（） 10.钻井泵的工作压力等于循环系统压耗和钻头压降之和。（） 11.定向井垂直剖面图上的纵坐标是垂深，横坐标是水平位移。（） 12.满眼钻具结合的主要功能是控制井眼曲率。（） 13.井内钻井液柱的压力对井底岩石的强度没有影响。（） 14.由井底钻头水眼喷出的射流是淹没自由射流。（） 15.气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层孔隙压力在不断升高。（） 16.发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器称为软关井。（） 17.采用司钻法压井时，在第一循环周应保持总立管压力不变。（） 18.套管柱在承受轴向拉应力时，其抗内压强度降低。（） ） 三、简答题（每题5分，共20分） 1.PDC钻头是怎样破碎岩石的？适合钻什么样的地层？ 2.简述钟摆钻具的纠斜原理信使用特点。 3.简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。 4.简述钻井液在钻井工程中的作用。 四、计算题（四道题，共50分） 1.某井“二开”拟采用121/4”钻头钻进，并用塔式钻具防斜，井斜角控制在3o以内。设计钻压160KN，钻井液密度为1.2 g/cm3。现在已选用钻铤：9”（q c1=2860N/m）27m，7”钻铤（q c1=1632N/m）54米，还需多长的61/4”钻铤（q c3=1362N/m）。（安全系数取1.20，钻铤钢材密度取7.8 g/cm3）。（12分） 2.某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时泵压为18MPa，所用排量为30L/s，钻井液密度为1.3。此时循环系统的循环压耗系数KL=0.0223MPa（L/ s）1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大？（12分） 3.某井钻至2600m井深时，测得井斜角35o，井斜方位角75o。现打算利用造作率为3.6o/30m 的弯外壳马达继续钻进某一深度后使井斜角达到40o，井斜方位角达到50o。求造斜工具的装置角应该为多少（不考虑反扭角）？扭方位的井段长度为多少？（13分） 第一章 试题及答案 一、名词解释 1. 岩石的塑性系数是怎样定义的？ 答： 岩石的塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。塑性系数为岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。 2. 什么是岩石的可钻性？ 答： 岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。 3. 什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？ 答： 在“各向压缩效应”试验中，如果岩石孔隙中含有流体且具有一定的孔隙压力，这种孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与内压之差称为有效应力。 上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力的差称为有效上覆岩层压力。 在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。 4. 简述地下各种压力的基本概念 答： 地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。 二、简答题 1． 简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关 系。 答： 地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。 上覆岩层的重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中的流体共同承担的，即上覆岩层压 井控检查试卷 试卷类型：A 考试时间：40分钟 单位：岗位：姓名：成绩：一、判断题：（每小题1分，共35分） （）1、井控就是采用一定的方法平衡地层孔隙压力，即油气井的压力控制技术。 （）2、井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，。 （）3、地层的埋藏深度越深，岩石的密度越大，孔隙度越小，上覆岩层压力越小。 （）4、地层漏失压力试验是指当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋3～5m），用水泥车进行试验。 （）5、井底压力是不随钻井作业工况而变化的。 （）6、油水井的钻井液静液压力安全附加值为：1.5～3.5MPa。 （）7、无论是在国内钻井还是在国外钻井，是在海上还是在陆上，是在热带丛林还是在严寒地区钻井，都要遵守中国的有关规定。 （）8、合理的钻井液密度应该略大于（平衡）地层压力，大于漏失压力，而小于坍塌压力、破裂压力。 （）9、起钻过程中井筒内钻井液液面下降最大不允许超过50m。 （）10、硬关井的主要特点是地层流体进入井筒的体积多，即溢流量大。 （）11、下尾管时发生溢流，如果尾管已快接近井底，应尽力强行下到预定的位置。（）12、关井后要及时组织压井，如果是天然气溢流，可允许长时间关井而不作处理。（）13、压井时，为了实现井底压力与地层压力的的平衡，可以通过调节节流阀来控制立管压力。 （）14、压井时可以利用正常钻进时排量快速循环排除溢流。 （）15、压井钻井液密度的大小与关井立管压力有直接的关系。 （）16、每次开井后必须检查环形防喷器是否全开，以防挂坏胶芯。 （）17、打开闸板防喷器前，必须先逆时针旋转闸板防喷器锁紧轴两侧操纵手轮到位解锁。（）18、手动平板阀可以当节流阀使用。 （）19、H2S防护演习应保证至少两人在一起工作，禁止任何人单独出入H2S污染区。 （）20、钻具浮阀在正常钻井情况下，钻井液冲开阀盖进行循环。当井下发生溢流或井喷时，阀盖关闭达到防喷的目的。 （）21、球形胶芯环形防喷器，当井内有钻具时不能用切割胶芯的办法进行更换胶芯。（）22、若井喷与漏失发生在同一裸眼井段中，应先压井，后处理井漏。 （）23、一般情况下，井底通常是裸眼井段最薄弱的部分。 （）24、SY/T 5053.1《防喷器及控制装置防喷器》中规定我国液压防喷器的公称通径共分为9种。 （）25、5″半封闸板对5″钻具才能实现封井，否则不能有效密封。 （）26、地层破裂压力是指某一深度地层发生破裂和裂缝时所能承受的压力。 （）27、地层漏失压力试验时，如果压力保持不变，则试验结束。 （）28、地面压力的变化会影响井底压力的变化。 （）29、按规定，井口装置的额定工作压力要与地层压力相匹配。 （）30．从天然气侵入井内的方式来看，当井底压力大于地层压力时，天然气不会侵入井内。 二、单项选择题：（每小题1分，共35分） 1、地层流体无控制地涌入井筒，喷出转盘面（）米以上的现象称为井喷。 A、0.5 B、1 C、1.5 D、2 2、压力梯度是指( )压力的增加值。 A、某一深度 B、套管鞋深度 C、单位井深 D、单位垂直深度 定向井工程师工程测试题 1、磁方位的概念及校正方法？ 答：用磁性测斜仪测得的方位角称为磁方位角。他是以磁北方位线为基准，由于地磁场随着地理位置和时间在不断变化，所以需要以地理真北方位为基准进行校正，这种校正称为磁方位校正。其校正计算方法：磁方位角值加上该地区的磁偏角。 2、简述工具面角及表示的方法？ 答：工具面角是表示造斜工具下到井底后，工具面所在的位置参数，指弯曲工具的两个轴线的夹角。两种表示方法为：一种是以高边为基准，一种是以磁北为基准。 3、什么是高边工具面角和磁性工具面角，两者之间的关 系？ 答：高边工具面角是指以井眼高边方向线为始边，顺时针旋转到工具面与井底圆平面的交线上所转过的弯角。磁性工具面角是指以现井眼的方位轴线为始边，顺时针旋转到工具面与井底圆平面的交线上所转过的弯角。磁性工具面=高边工具面+井底方位角。 4、定向井剖面设计的类型主要有哪几种？ 答：二段制、三段制、四段制、五段制、悬链线、二次抛物线等。 5、造斜点选着的基本原则是什么？ 答：（1）造斜点应选择在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失层、流砂层或易坍塌等复杂地层。 （2）应选在可钻性均匀、可钻性好的地层。避免在硬夹层和可钻性差的地层中定向造斜。 （3）造斜点的深度应根据设计井的垂直井深、水平位移、造斜率和剖面类型决定，并要利于钻井、完井、采油等工艺的作业。 （4）造斜点的位置应尽可能使斜井段避开地层的自然漂移影响大的层位。 6、简述影响轨迹控制的主要因素？ 答：（1）地质因素。包括：岩石可钻性、不均质性、各向异性、地应力、地层的倾角和倾向等。 （2）下部钻具组合和钻井参数。（3）钻头的类型及与地层的相互作用。（4）井眼的几何参数和钻具的结构参数。 7、一套双稳定器的转盘钻钻具组合，设第一稳定器离钻头 的距离为L1，第二稳定器与第一稳定器的距离为L2， 简述L2、L2对钻具性能的影响？ 答：（1）L2不变，随着L1的增加，钻具的增斜力减弱，当增斜力变为负值时，为降斜钻具组合。 （2）L1不变，随着L2的增加，钻具的增斜力增强，钻 具由稳斜变为增斜。 8、水平井依据曲率的不同分哪几类型？怎样划分的？ 答：水平井依据曲率分为：长曲率半径水平井、中曲率半径水平井、中短曲率半径水平井、短曲率半径水平井。 长曲率半径水平井曲率变化一般在8?/30m以内；中曲 率半径水平井曲率变化在8?/30m~20?/30m之间；中短 曲率半径水平井曲率变化在20?/30m~100?/30m之间； 短曲率半径水平井曲率变化在4?/1m~10?/m之间。 9、简述工具面角在坐标的不同象限时，对井眼井斜、方位 的影响？ 答；第一象限，0?＜ω＜90?时，增斜、增方位；第二象限，90?＜ω＜180?时，降斜、增方位 第三象限，1800?＜ω＜270?时，降斜、减方位第四 象限，270?＜ω＜360?时，增斜、减方位 10、依据测量仪器的结构特点和测量参数的传输方式可分为 哪几种测斜仪？分述有线随钻测斜仪和MWD的主要 组成部分？ 答：目前分为：有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪、陀螺测斜仪。 有线随钻测斜仪的主要组成：井下测量系统，地面信号的接受、转换、显示系统，信号传输电缆，密封装备 等。 MWD的主要组成：井下探测仪器总成，地面接受系统， 第二章钻进工具 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．“PDC”含义是什么？ 答： “PDC”是聚晶金刚石复合片钻头的简称，它是金刚石材料钻头的一种。 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分届点。 2．何谓钻柱的中性点？ 答： 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分界点。3．什么叫复合钻柱？ 答： 即采用不同尺寸（上打下小）、或不同壁厚（上后下薄）、不同钢号（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱。 4．什么叫最大安全静拉载荷？ 答： 指允许钻杆所承受的由钻柱重力（浮重）引起的最大载荷。 四、简答题 1．评价钻头性能的指标有那几项？ 答： 钻头进尺，钻头工作寿命，钻头平均机械钻速，钻头单位进尺成本。 2．简述刮刀钻头破岩原理。 答： 刮刀钻头刀翼在钻压W和扭转力T的作用下，一方面作向下的运动，一方面围绕钻头轴线旋转，刀翼以正螺旋面吃入并切削岩层，井底平面与水平面成?角。刮刀钻头主要以切削和挤压方式破碎地层，具体方式主要取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性。由于这几种破岩方式主要要克服岩石的抗剪强度，所以它比克服岩石的抗压强度的破岩方式要容易得多。 3．刮刀钻头其刀翼结构角有哪儿个？有什么影响？如何取值？ 答： 刃尖角、切削角、刃前角、刃后角。 刃尖角β、切削角α、刃前角φ、刃后角ψ；刃尖角表示刀翼的减为尖锐程度。从吃入岩石和提高钻速出发，刃尖角越小越好，但是强度不能保证。一般要根据上述因素及岩石性能确定角的大小。岩石软时，β角可以稍小，较硬时硬适当增大，夹层多，井较深时，β角应适当增大。切削角α刀以前刃和水平面之间的夹角，在其他情况一定时，α越大，吃入深度越深，但α过大时，刃前岩石剪切破碎困难，钻进憋劲大。一般情况下，松软地层α=70度；软地层α=70—80度；中硬地层，α=80—85度。刃后角ψ=α-β。刃后角必须大于井底角。刃前角与切削角互为补角，刃前角φ=90-α 4．铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同？ 答： 牙轮钻头按材料不同分为铣齿（钢齿）和镶齿（硬质合金齿）两大类。 铣齿牙轮钻头的牙齿石油牙轮毛胚铣削加工而成，主要是楔型齿，齿的结构参数要兼顾有利于破岩和齿的强度。一般软地层牙轮钻头的齿高、齿宽、齿距都较大，硬地层则相反。通常要在齿的工作面上敷焊硬质合金以提高齿的耐磨性，在背椎部位业要敷焊硬质合金层已达到保径的目的。镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后，将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。其齿型较多，如楔型齿、圆锥形齿、球型齿、勺型齿、主要依据岩石的性能和齿材料性能、强度、相撞工艺等。目前向齿牙轮钻头在软地层、中硬地层及坚硬地层中都得到了广泛应用。 5．牙轮钻头有哪几副轴承？按结构不同可分为几类？滑动轴承有什么特点？ 答： 有大、中、小和止推轴承。钻头轴承按结构分为滚动轴承和滑动轴承两大类。 6．牙轮钻头的储油滑密封系统包括几部分？其作用是什么？ 答： 储油囊、护膜杯、压盖、密封圈。 7．牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？ 答： 由于牙轮的超顶、移轴、复锥，使牙轮在滚动的同时在井底产生滑动。 超顶和复锥引起沿切线方向滑动，这种作用除了冲击、压碎作用破碎岩石外，还可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩脊；移轴产生轴向方向的滑动，可以剪切掉齿圈之间的岩脊。 8．国产三牙轮钻头有哪个系列？试解释81／2HP5的含义？ 答： 普通钻头、喷射式钻头、密封钻头、密封保径钻头、滑动轴承钻头、滑动保径钻头、乡齿密封钻头、镶齿滑动轴承钻头8个系列。表示用于中硬地层、直径为81/2英寸的铣齿滑 2018年集团公司井控检查试题-司钻1 姓名_____________单位_________________________________岗位_______________得分______ 一、单选题(第1题～第15题。选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题2.0分，满分30.0 分。) 1. 控制装置在待命工况时，电源开关合上，电控箱旋钮转至( )。 A、手动位 B、中位 C、自动位 D、关位 2. 对于含有硫化氢的井，当井下温度高于( )℃以深的井段，套管可不考虑其抗硫性能。 A、30 B、60 C、93 D、55 3. 液气分离器应接有( )和安全阀，安全阀出口背向钻台和钻井液罐。 A、卸荷阀 B、压力表 C、减压阀 D、真空压力表 4. 井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为( )。 A、井侵 B、溢流 C、井涌 D、井喷失控 5. 节流管汇一侧的放喷管线是( )。 A、主放喷管线 B、副放喷管线 C、主防喷管线 D、副防喷管线 6. 当现场硫化氢浓度达到15mg/m3（10ppm）时应启动应急程序，现场的( )人员撤入安全区。 A、非作业 B、非应急 C、作业 D、所有 7. 钻到油气层发生4m3井涌并关井，关井立压3.5MPa，关井套压5MPa，由于没有及时压井，溢流发生运移，立压和套压开始增加，如果通过节流阀释放井内钻井液，以控制套压保持在5MPa不变，则井底压力会( )。 A、增加 B、降低 C、保持不变 D、无法确定 8. 按照《中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控管理规定》规定，防喷器控制系统安装在面对井架大门左侧、距井口不少于( )m的专用活动房内。 A、100 B、50 C、25 D、15《钻井工程》试题-2007---2
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