中国石油大学钻井工程复习题终极版答案

一、名词解释

1、岩心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与本次取心钻进

进尺的百分比。

2、装置角：在井底平面上，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。

3、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

柱的最大允许静拉力应小于其最大安全拉伸力的一定值（拉力余量）的设计方法。

4、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，造成钻头重复破碎而导致钻进效率下降的现象。

5、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。

6、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。

7、上覆岩层压力：指该层以上岩石基质和岩石孔隙内流体的总重力造成的

压力。

8、先期裸眼完井：钻至油气层上部下套管固井，然后钻开生产层的完井方法。

9、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。

10、钻柱中和点：指钻柱上轴向力为零的点。

11、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。

12、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。

13、岩石可钻性：岩石被钻头破碎的难易性，反映了岩石的抗钻能力。

14、水锁效应：钻井液中的水侵入油层，封锁孔喉，使油流阻力增大的效应。

15、井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。

16、气窜

17井斜角：指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。

18、牙齿磨损量：钻头牙齿磨损掉的高度与牙齿原始高度之比。

19、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。

20、地层破裂压力：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，这个液体压力叫地层破裂压力。

21、表观粘度：在某一流速梯度下，剪切应力与相应流速梯度的比值。

22、卡钻：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。

23、岩石硬度：岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。

24、当量密度：对于某种压力用等高度或深度的钻井液液柱压力等效所需要的钻井液密度值称为当量密度。

25、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。

26、地层压力：岩石孔隙中流体所具有的压力。

27、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

全系数等于或大于规定的安全系数的设计方法。

28、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

29、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。

二、简答题

1、简述司钻法压井的生产过程。

司钻法压井又称为二次循环法压井。发现溢流关井后，第一周循环用原钻井液循环排出井内被污染的钻井液，等压井用的重钻井液配制好后，进行第二周的循环。

第一循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井套压。增加泵速到压井泵速，调节节流阀使使循环立管总压力保持初始循环立管总压力不变，直到循环一周后关井，此时关井套压等于关井立管压力。

第二循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井立管压力，直到达到压井泵速，压井过程中，循环立管总压力逐渐减小，当重钻井液到达钻头时，循

环立管总压力等于终了循环立管总压力，即P

Tf = P

Ti

；继续循环，当重钻井液从

井口返出时，完成第二周循环，此时套压为0。

压井结束，套压和立管压力均为0。

2、在倾斜层状地层中钻进时，井眼一般向什么方向倾斜？为什么？

3、简述异常高压地层形成的原因。

4、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。

5、简述地层流体侵入井眼的主要检测方法。

答：（1）钻井液池液面检测方法

（2）翻出钻井液流量检测方法。

（3）声波气侵早起检测方法。

6、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。

7、简述钻井液的主要功用。

要点：（1）从井底清楚岩屑；（2）冷却和润滑钻头及钻柱（3）造壁性能；

（4）控制地层压力；；（5）循环停止时悬浮钻屑和家中材料，防止下沉（6）从所钻地层获得资料（7）传递水力功率

8、简述钻柱的功用。

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。

9、简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。

要点：（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”。

10、固井中常见的主要问题有哪些？提高固井质量的主要措施。

常见的问题：

② 井口有冒油、气、水的现象。

②不能有效地封隔各种层位，开采时各种压力互窜，影响井的生产

③因固结质量不良在生产中引起套管变形，影响井的生产。

提高固井质量主要从两个方面入手，即提高顶替效率和防止窜槽。

（1）提高顶替效率的措施有：

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”。

（2）防止窜槽的措施有

①采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；

②注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；

③使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；

④使用刮泥器，清除井壁泥饼。

11、简述常见的卡钻有哪些类型？各有什么现象？

答：（1）沉砂卡钻开泵循环时，泵压很高或憋泵；钻具上提遇卡、下放遇阻，且上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。

（2）井塌卡钻大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；钻进中突然发生蹩钻，上提遇阻，泵压上升，憋泵甚至钻具不能转动等现象。

（3）压差卡钻（泥饼粘附卡钻）

当井下钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻柱的一部分会贴于井壁，与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积越大，由此而产生的卡钻称为压差卡钻，也称为粘附卡钻或泥饼卡钻。

钻具无法上下活动或转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。

（4）键槽卡钻

钻进正常，泵压正常；钻杆接头偏磨严重；下钻不遇阻，但起钻到狗腿处常遇卡；能下放但不能上提，严重时可卡死。

（5）缩径卡钻

遇阻的位置固定；循环时泵压增大；上提困难，下放容易；起出的钻杆接头的上部经常有松软泥饼。

（6）落物卡钻

12、试解释钻柱中中性点及其重要意义。

钻柱上轴向力为零的点称为中性点。

意义：中性点是钻柱受拉与受压的分界点，在钻柱设计中，我们希望中性点始终落在刚度大，抗弯能力强的钻铤上而不是落在强度较弱的钻杆上，使钻杆一直处于受拉伸的直线稳定状态，以免钻杆受压弯曲和受交变应力的作用。

13、简述井斜的原因和主要的防斜方法及原理。

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。

主要的防斜方法：满眼钻具组合，钟摆钻具组合

原理：

14、PDC钻头是怎样破碎岩石的？适合钻什么样的地层？

要点：（1）剪切作用或切削作用；（2）软到中硬均质地层

主要是通过挤压，碰撞和剪切来破碎岩石。

其破碎过程大致可分为以下三个过程：一是刃前岩石破碎，切削刃前

进并碰撞刃前岩石，扭力逐渐减小；二是刃前岩石碰撞破碎后切削刃前进，

产生小剪切，扭力逐渐增大；三是扭力增大到极值后，刃前岩石产生大剪

切。（2分）

PDC钻头主要适合于软到中等硬度的均质地层。（2分）

15、满眼钻具的原理及使用特点。

答：在下部钻具适当位置上安装3～4个扶正器，增大下部钻具组合的

尺寸和刚度，近似“填满井眼”，防止钻柱弯曲和倾斜。（2分）使用特点如下：（1分/条）

(1).只能控制井眼曲率，不能控制井斜角的大小。不能纠斜。

(2).“以快保满，以满保直”。间隙对满眼钻具组合性能影响显著。当间

隙Δd达到或超过两倍的设计值时，应及时更换或修复扶正器。在井径扩

大井段不适用。要抢在井径扩大以前钻出新的井眼。

(3).不宜在井眼曲率大的井段使用,防止卡钻。

(4).在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，勤

划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。

16、钟摆钻具的原理及使用特点。

原理：在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。

此钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜。

特点：(1).钟摆钻具组合多数用于对井斜角已经较大的井进行纠斜。

(2).钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。

(3).在井斜角较小的，要求较严的直井中使用吊打。

(4).扶正器与井眼间的间隙对钟摆钻具组合性能的影响特别明显。

(5)使用钟摆钻具组合要进行较复杂的设计和计算。

17、简述钻井和固井过程中保护油气层的主要技术措施。

答：(1).采用平衡或近平衡压力钻井和固井技术。

(2).减小钻井液或水泥浆的失水量。

(3).钻井液或水泥浆绿叶性能与地层流体配伍，防止产生沉淀。

(4).尽可能缩短浸泡时间

(5).采用屏蔽暂堵技术。

18、简述对油气井注水泥的基本要求。

（1）水泥浆返高和套管内水泥浆高度必须符合设计要求。

（2）注水泥井段环形空间内的钻井液全部被水泥浆替走，不存在残留现象（3）水泥石与套管及井壁岩石有足够的胶结强度，能够经受住酸化压裂及下管柱的冲击。

（4）水泥凝固后管外不冒油、气、水，环空内各种压力体系不能互窜。

（5）水泥石能经受油、气、水的长期侵蚀。

19、简述钻头的主要类型及破岩原理。

牙轮钻头，刮刀钻头，金刚石材料钻头。

···

20、简述沉积型异常高压的成因。

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。

21、钻柱受压弯曲会将对钻井工作造成哪两方面的影响？

（1）导致井斜。下部钻柱弯曲，使钻头前进方向偏移井眼方向，一方面侧向切削井壁；另一方面，钻压的横向分力把钻头推向井壁一侧，从而导致井斜。

（2）家具钻柱的损坏。弯曲钻柱自转时，受交变应力的作用，容易产生疲劳破坏；弯曲钻柱公转时，偏磨严重。

22、简述钻井泵的两种工作状态，并简要说明怎样才能充分发挥泵的能力？

额定功率工作状态和额定泵压工作状态。

当泵排量Q小于额定功率排量时，泵压受到缸套允许压力的限制，最大只能等于额定泵压。此时泵功率要小于额定功率，泵的这种工作状态称为额定泵压工作状态。

当Q大于额定排量时，泵功率受到泵的额定功率的限制，最大只能等额定功率，此时泵压P要小于额定泵压。泵的这种工作状态称为额定功率工

作状态。

只有Q等于额定排量时，钻井泵才有可能同时达到额定功率和额定泵压，因此在选择缸套时，应尽量选用额定排量与实用排量Q相等或者相近的缸套，这样才能充分发挥泵的能力。

23、简述溢流的原因。

答：（1）地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低。

（2）地层流体侵入井内，使钻井液密度降低

（3）起钻时未按规定灌满泥浆，或发生井漏，使井筒液面降低

（4）起钻抽汲作用，使井底压力降低。

24、司钻法压井与工程师法压井的主要区别是什么？

（1）在司钻法压井中，循环排出井内受污染的钻井液和泵入压井钻井液重建压力平衡分为两个循环周期完成；而工程师法压井是在一次循环内同时完成排出受污染钻井液和泵入压井钻井液建立压力平衡两个过程

（2）司钻法压井关井等待时间短，但压井作业周期长；工程师法压井的关井等待时间长，而压井周期短。

25、试分析水平井及大斜度井固井比直井固井难度大的原因。

（1）套管与井壁的摩擦阻力大，难以下达预定井深。

（2）弯曲套管受力较大，套管的丝扣密封容易失效。

（3）套管在斜井段和水平井段严重偏心，水泥浆顶替效率低。

（4）水平井段岩屑极难清除，容易形成岩屑床，使水泥难以将套管和井壁岩石牢固地胶结在一起

26、井斜的原因及控制技术。

27、造斜工具装置角对井眼斜度和方位变化的影响。

28、油气层损害的主要原因及保护措施。

（1）外来流体中的固体颗粒对储层的损害

（2）储层背部威力运移造成的损害

（3）储层内粘土水化膨胀，引起孔隙堵塞

（4）流体的不配伍性对储层的损害

（5）水锁效应

措施：

29、简述利用DC指数法检测地层压力的方法。

30、简述压卡卡钻的原因及处理方法。

答：压差卡钻的原因主要是钻井液性能不好，密度过高造成井内压差太大，失水量大，泥饼厚，粘滞系数大。一旦停止循环，不活动钻具，钻具有一部分就会贴到井壁上与泥饼接触，时间增加则会使接触的面积和深度增大，泥饼对钻具的粘滞里增大，导致钻具无法上下活动和转动。

压差卡钻的预防措施主要是调节好钻井液性能，尽可能降低钻井液的密度，提高钻井液的润滑性能，降低泥饼的粘滞系数，并要加强活动钻具或采用加扶正器的方法使钻具居中。

31、随着埋深的增加，岩石的强度和塑性都呈增大的趋势，这种说法对不对？为什么？

要点：正确。因为：（1）围压越大，岩石强度越大；（2）围压越大，破坏前变形量越大。

32、简述裸眼完井法的优点。

（1）排除了上部地层的干扰，为选用符合打开生产层特点的洗净液提供了

最充足的条件，可以在受污染最小的情况下打开储集层。

（2）在打开储集层的阶段如遇到复杂情况，可及时提起钻具到套管内进行

处理，避免事故进一步复杂化。

（3）缩短了储集层在洗井液中的浸泡时间，减少了储集层的受伤害程度

（4）由于是在产层以上固井，消除了高压油气对风骨地层的影响，提高了

固井质量。储集层段无固井中的污染。

33、简述井深结构设计的主要指导思想和依据。

井身结构设计的指导思想是：

（1）有效地保护油气层，使不同地层压力的油气层免受损害；

（2）避免漏、喷、塌、卡等复杂情况的产生，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，不致压裂上层套管鞋处最薄弱

的裸露地层；

（4）下套管过程中，井内钻井液柱压力与地层压力之间的压差，不致产生压差卡套

管现象。

井身结构设计的依据是：地层压力剖面、地层破裂压力剖面以及必封

点位置。

34、司钻法压井的方法和步骤。

司钻法压井又称为二次循环法压井。发现溢流关井后，第一周循环用原钻井液循环排出井内被污染的钻井液，等压井用的重钻井液配制好后，进行第二周的循环。

第一循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井套压。增加泵速到压井泵速，调节节流阀使使循环立管总压力保持初始循环立管总压力不变，直到循环一周后关井，此时关井套压等于关井立管压力。

第二循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井立管压力，直到达到压井泵速，压井过程中，循环立管总压力逐渐减小，当重钻井液到达钻头时，循环立管总压力等于终了循环立管总压力，即P Tf = P Ti ；继续循环，当重钻井液从井口返出时，完成第二

周循环，此时套压为0。

压井结束，套压和立管压力均为0。

三、计算题

四、论述题