钻探工程复习2题 (1)
1. 根据目前的钻探工艺，钻探设备包括哪几部分组成？
钻机，泵，动力机，钻塔及其附属设备
2. 钻探工艺对钻机的要求有哪些？
（1）提供使钻杆柱及碎岩钻具回转的动力（2）具有能使钻杆柱及碎岩钻头继续前进的能力，且能调整对岩层破碎岩石的压力，以达到不断破碎岩石，连续钻进的目的（3）当钻头磨钝后，需要提取岩心及处理井内有关事宜时，钻机具有使钻杆柱及钻进工具提出孔口及再下入孔内继续下一回次的钻进能力。
3. 岩心钻机的类型有几种，其能力参数包括哪些？
根据钻机回转器的结构形式可以分为立轴式、转盘式和移动回转器式三大类。
（1）钻进深度：表示的公称钻进深度（2）钻孔直径：包括终孔直径和开孔直径（3）钻杆直径：选择与主要与孔深孔径和转速有关（4）钻孔倾角：指钻机所能完成的钻孔角度范围4. 解释：钻机最大起重量、最大给进行程、可拆性。
最大起重量：指液压在立轴给进油缸活塞底部产生向上作用的轴向力，单位以千克和吨表示
最大给进行程：立轴可能上下运动的最大距离，以毫米为单位
可拆性：
5. 钻机油路系统包括几个组成部分。
（1）动力部分（2）控制部分（3）辅助部分（4）显示部分（5）执行部分
6. 钻机摩擦离合器的功用是什么？
（1）接通或切断动力机传来的动力（2）钻机换挡或完成孔内特殊工序时，进行微动操作（3）利用摩擦片间打滑起过载保护作用
7. 泥浆泵的功用有哪些？
（1）清除岩屑：使冲洗液循环，保持孔底清洁冷却，润滑钻头和钻具，保护井壁
（2）供给钻具能量：泵可将具有能量的液体输送给涡轮钻具，螺杆钻具，液动冲击钻具及其他水冲击钻机提供动力
（3）输送特种物质：利用泵向孔内灌注特种物质—水泥浆或其他堵漏物质（4）判断孔内情况：利用水泵的仪表在地面及时了解孔内的一些情况
8. 钻探对泥浆泵的要求有几个方面？
（1）流量均匀且能在较大范围内调整流量
（2）具有一定的强制压力及较大的调压范围
（3）排量要稳定即不能随泵的排出压力的变化而发生较大的变化
（4）具有超载承受能力和保护措施
（5）要适应钻探工作在野外施工的恶劣条件
（6）运移性好
9. 岩石的强度与哪些因素有关？
（1）一般情况下，造岩矿物强度越高，岩石的强度也越高。沉积岩的强度取决于胶结矿物所占的比例及其矿物成分，细粒岩石的强度大于同一矿物组成的粗粒岩石
（2）岩石孔隙度增加，密度减小，强度也降低，因此，一般岩石的强度随埋深的增大而增大
（3）岩石的强度往往具有各向异性。垂直于层理方向的抗压强度最大，平行于层理的抗压强度最小，与层理斜交方向的抗压强度介于两者之间
（4）岩石的受载方式导致岩石的强度值差异很大，岩石的抗压强度最大，抗剪强度约为抗压强度的10%，因此，钻掘过程中，破岩工具主要以剪切方式破碎岩石
（5）多向应变状态下的岩石强度比单应力状态下的强度高出许多倍
（6）加载速度的影响：加载速度增加，岩石的强度提高；加载速度对塑性岩石的强度影响大，对脆性岩石强度影响小
10. 试述岩石硬度与岩石强度的区别和联系，影响岩石硬度的因素有哪些？（1）岩石的硬度与抗压强度一般存在正比例关系
（2）抗压强度是物体抵抗整体破坏时的阻力，而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或者侵入时的阻力
（3）硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况
因素：（1）岩石中坚硬矿物越多，胶结物的硬度越大，岩石颗粒越细，结构越致密岩石硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将会降低
（2）岩石的硬度具有明显的各项异性，层理对岩石的硬度的影响与对岩石强度的影响相反，垂着与层理方向，硬度值最小，平行于层理方向，硬度最大，两者之间可相差1.05-1.8倍
（3）在各向均匀压力的条件下，岩石的硬度增加，在常压下硬度越低的岩石，随着围压增大，其硬度值增长越快
（4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加，但当冲击速度小于10m/s时，硬度变化不大，加载速度对低速度，高塑性及多孔隙度岩石硬度的影响更显著
11. 根据岩石在外载作用下的变形特征，图示说明岩石破坏的形式
（1）脆性破坏：破坏前不存在塑性变形。呈脆性破坏的岩石称为脆性岩石（2）塑性破坏：破坏前发生大量的塑性变形，呈塑性破坏的岩石称为塑性岩石（3）塑脆性破坏：先经历弹性变形，然后塑性变形，最终导致破坏，呈塑脆性破坏的岩石称为塑脆性岩石
12. 试述岩石的研磨性及其影响岩石研磨性的因素，岩石对切削工具的磨损有
哪些形式？
岩石研磨性：岩石磨损工具的能力
因素（1）岩石颗粒的硬度越大，研磨性越强石英岩具有强研磨性
（2）岩石胶结物的粘结强度越低，岩石研磨性越强
（3）岩石颗粒形状越尖锐，颗粒尺寸越大，岩石研磨性越强
（4）岩石表面粗糙，局部接触易产生应力集中，研磨性增强
（5）硬度相同时，单矿物的研磨性越低，非均匀和多矿物岩石研磨性高
（6）介质的影响，湿润和含水的岩石硬度和研磨性都会降低
磨损形式：（1）摩擦磨损：岩石与切削工具相对滑动而产生磨损，与所钻岩石的研磨性，切削工具的耐磨性，钻进规程参数有关
（2）磨粒磨损：孔底破碎岩屑对切削工具的磨损，与岩屑的硬度和研磨性，岩屑的数量，钻孔清洗的程度有关
13. 何谓岩石的可钻性？划分岩石的可钻性有何意义。
概念：表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。在钻探生产中通常用机械钻速作为衡量岩石可钻性的指标，单位m/h
意义：可钻性及可钻性分级是决定钻进效率的基本因素，也是确定岩石破碎的难易程度的综合指标，对钻探生产非常重要，他是合理选择钻进方法，钻头类型和结构，钻进规程参数的依据，也是制定钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据
14. 试述硬质合金钻进的基本概念与特点，钻探用硬质合金有何特性？
利用镶焊在钻头钢体上的硬质合金切削具作为碎岩工具，称为硬质合金钻进
特点：（1）切削具固定在钻头体上，它可以钻进任意倾角的钻孔，不受孔向，孔深，孔径的限制
（2）钻出的孔壁及岩心直径比较一致，表面比较光滑，有利于安全钻进和保证取芯
（3）可以根据不同的炎性要求，合理得设计和选择钻头的结构以便在不同的岩层中取得较优的效果
（4）钻进中操作简便，容易掌握
（5）钻孔质量容易保证，岩心采取率较高，孔斜较小
特性：（1）钻探用的钨-钴合金主要是碳化钨-钴系硬质合金。它以碳化钨粉末为骨架金属，钴粉为粘接剂，用粉末冶金方法制成。这类硬质合金称为Yg 类硬质合金
（2）合金中含钴量增加，相对密度下降，硬度，耐磨性降低，而抗弯强度，冲击韧性增加，wc的颗粒越细，硬度越大，耐磨性越强，反之，则抗弯强度，韧性增强
15. 试述硬质合金钻进的碎岩机理及其在塑性岩石和弹-塑性岩石碎岩过程
16. 何谓硬质合金钻头的出刃？其有何作用？钻进中如何选择确定出刃？(1)镶焊在钻头体上的切削具必须突出钻头体一定量，此突出部分称为切削具的
刃包裹内出刃，外出刃，底出刃
（2）作用：保证钻头体与孔壁，岩心之间有一定的间隙，避免钻头体摩擦孔壁和岩心为循环冲洗提供通道
（3）主要取决于岩层，一般为1-3毫米。岩层较硬，孔壁稳固，钻速较低，取小值；反之，取较大值。再遇水膨胀或有大量岩粉的软地层钻进时，必须加焊肋骨，增大内，外环状空间，一般取内外出刃3-6mm，底出刃4-5毫米17. 试述硬质合金切削具的镶焊方式及其特点？如何根据岩石特征选择？
镶焊方式：正斜镶，直镶。负斜镶
特点：（1）β=45度-50度，用于1—四级非裂隙性岩石
（2）β=65度，用于五-七级岩石
（3）β=90度的小切削具，用于自磨式钻头
（4）钻进软岩，选择切削性较好的正斜镶，α=70度-80度
（5）脆性和较硬硬性，应选择入岩较锋利的直镶，负斜镶，α=90度-105度
18. 硬质合金钻头的结构要素有哪些？
钻头体，切削具出刃，切削具的镶焊角度，切削具在钻头体上的数目及布置方式19. 何谓金刚石钻进？其有何特点？
概念：金刚石钻进是一种比较先进的钻进方法，它是将金刚石材料采用一定的方法包裹于胎体中并与钻头钢体固结为一体形成金刚石钻头，用于回转碎岩的一种方法
特点：（1）主要用于硬岩和坚硬岩石，也可钻进软-中硬岩石
（2）钻进效率高
（3）钻孔质量好
（4）施工劳动强度比较轻
（5）钻探成本比较低
20. 金刚石钻头有哪些种类？
天然，人造；电镀，热压；单管，双管；绳索取心，定向钻进；取心，全面；矿山，油井。
根据碎岩特点：表镶金刚石钻头，孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体金刚石钻头21. 试述金刚石钻进的孔底碎岩过程
（1）压碎剪切与疲劳破碎
（2）犁掘作用原理
（3）多刃研磨切削
（4）微动载碎岩
22. 金刚石钻头的胎体有何作用？对其性能有何要求？
金刚石钻头胎体用于包裹金刚石，并与钻头钢体牢固链接
对胎体性能的要求是：（1）胎体能牢固的包裹金刚石
（2）胎体应有足够的强度和抗冲击性能
（3）胎体的硬度，耐磨性要与所钻岩石的硬度，研磨性相适应。孕镶钻头对这些性能要求更加严格
23. 什么是孕镶金刚石钻头胎体的浓度？如何选择？
孕镶钻头使用浓度来表示金刚石在胎体中的含量，钻头胎体工作层中金刚石体积的百分含量“400%浓度制”
孕镶钻头中的金刚石浓度一般为70-120%。浓度过高，端面金刚石与岩石的接触面积增大，单粒金刚石上的压力较小，压入岩石的深度减小。当小于岩石抗压强度时，其为表面破碎和疲劳破碎，钻速很低，甚至不进尺；浓度过低，在端面上出露的金刚石太少，不能满足全断面切削孔底岩石，同时还造成单粒金刚石上的压强太大，出露的金刚石就过早地磨钝或崩刃，脱粒
24. 如何确定金刚石钻头上的金刚石粒度与出刃？
金刚石的粒度主要是由岩性来决定，岩石越硬粒度越小能；岩石越致密，粒度越细小，表镶钻头的出刃，一般不应超过金刚石直径的1/3-1/4.软至中硬岩层用大出刃，硬而中等研磨性地层用较小出刃，破碎裂隙发育的岩层用最小的出刃，金刚石的出刃应力求一致。
当用人选金刚石孕镶钻头时，对中硬岩层，硬的岩层金刚石粒度一般选用36-60目，对于硬，坚硬岩层，一般选用60-120目。孕镶钻头有一定的自锐作用，他的出刃由胎体的性能来保证
25. 金刚石扩孔器在钻具中的作用？
（1）修扩孔壁，保证钻孔直径符合要求
（2）保持孔内钻具的稳定性，使钻具在高转速回转条件下保持良好的动平衡状态
（3）延长钻头寿命，减小新钻头下孔的扩孔量，防止钻头早期磨损
26. 解释：岩石的孔隙率、透水性、强度、硬度、研磨性、塑性、脆性、可钻性、
钻进规程、钻孔顶角、钻孔方位角、钻孔弯曲强度
27. 试述钻压、转速、水力因素和冲洗液对钻进速度的影响。
1钻压：（1）在很大的变化范围内（ab段）钻压与钻速近似呈线性关系（2）a 点之前，钻压太低，钻速很慢（3）b点之后，钻压过大，岩屑量过多甚至切削具完全压入岩层，孔底冷却和排粉条件恶化，钻头磨损也加剧，钻进效果变差
：
2转速：（1）在软，塑性大研磨性小的粘土岩层钻进时（曲线一）钻速与转速呈现线性关系
（2）在中等硬度，研磨性较小的岩层中钻进时（曲线二）钻速与转速关系开始呈现直线关系，单转速越高，钻速增长越慢
（3）在中硬，研磨性强的岩层钻进时（曲线三）开始类似与曲线二，而后钻速随着转速增大二增大的速率缓慢，当到达某个极限值时，钻速有下降的趋势
水力因素：一定钻速条件下，单位时间内钻出的岩屑总量一定，而该数量的岩屑需要一定的水功率才能完全清除，低于这个水功率值，孔底净化不完善，则钻速降低，对于软岩，高于这个水功率值，水力参加破岩，使机械钻速可能升高，但此时，水力浮力的增加，对钻速的提高会造成不利的影响，尤其是在硬岩层中
28. 自磨式硬质合金钻头与磨锐式硬质合金钻头有何区别？其钻进规程有何特
点？
29. 何谓冲击回转钻进？这种钻进方法有何优点？
碎岩石的形式与特点？
31. 简述冲击回转钻进用钻头有何特点？
32. 简述冲击回转钻进用取心金刚石钻头有何特点？
33. 何谓岩心采取率？钻进中影响岩矿心采取质量的因素主要有哪些？、
34. 分析说明提高岩矿心采取质量的方法与途径。
35. 什么是反循环钻进？其对提高岩矿心采取质量有何作用？
36. 何谓钻孔弯曲？钻孔弯曲有何危害？
37. 钻孔弯曲的根本原因及其充分必要条件是什么？
38. 一般情况下，钻孔弯曲表现有哪些规律或趋势？
39. 顶角与方位角测量一般可利用那些原理？
顶角
方位角
40. 钻孔冲洗液的作用包括哪些？
（1）清洗孔底和携带岩粉
（2）冷却钻头与润滑钻具
（3）护壁与堵漏
（4）其他功用
41. 钻探工作对冲洗液的要求有哪些？
（1）冲洗液类型与性能符合地层要求
（2）冲洗液在使用时应能抵挡各种外界干扰其性能基本稳定
（3）冲洗液不产生污染，或污染很小应不腐蚀钻具和设备
（4）在施工地区使用品种稳定，材料来源方便，经济合理，配制方法与工艺简单的冲洗液
42. 岩心钻探质量指标
钻孔布置；
岩、矿心采取率与整理；
钻孔弯曲度与测量、孔深误差测量与校正；
简易水文观测和工程地质编录；
原始班报表；
终孔与封孔
43. 水文水井钻探的任务有哪些
研究地质剖面，确定含水层的层数，厚度，深度。查明岩石的成分岩性及构造；测定各含水层的地下水位；确定含水层的水力参数及彼此间的关系；采取水样进行水质分析，并测定含水层的岩石物理性质和颗粒组成；利用钻孔进行水动态观测和监测，以便了解地下水动态变化规律和趋势，开采利用地下水
44. 水文水井钻探有哪些特点
钻进大多在松散，胶结性差的卵砾石层，砂砾层及各种土层中，易塌，漏失，取心困难，事故多，效率低；钻孔直径大，深度小，孔身结构复杂，钻进方法多，
设备能力大，施工周期短，搬迁频繁，劳动强度大
45.试论述如何确定水井的结构要素。
(1)井（孔）深井钻进的深度，是由水文地质勘探和开发地下水目的层的埋藏深度决定的。水文地质孔以最底下含水层作为钻孔的深度。长期观测孔、探采结合孔、供水井，需要考虑含水层深度和保证井的寿命的沉沙管长度确定孔深(2)井（孔）径井径包括开孔直径、中间变径和终孔直径。特别是终孔直径必须考虑以下因素：
①岩心直径为了满足获得准确水文地质资料，进行必要的岩心分析、试验，地质部门规定终孔直径不小110mm
②过滤管直径和抽水泵的外径供水井中需要考虑水泵直径，一般比水泵外径大2倍
46. 水井的完井工艺包括哪些工序。
（1）井管安装前的准备工作（2）井管的安放方法（3）填砾（4）止水（5）洗井
47. 对水井滤水管的要求是什么
（1）具有最大进水面积，以减少地下水流经它时的阻力
（2）具有最大限度的机械强度，保证井管安装时的负荷或抗地层压力的能力（3）具有最大限度的耐腐蚀能力和不因滤水管被腐蚀而影响水质卫生条件（4）具有良好的滤水挡沙能力。
（5）具有安装方便，成本低，易取材的特点
48. 井管安装前的准备工作包括什么内容
（1）冲孔换浆（2）校正井深（3）探井（4）检查起重设备，工具和管材
49. 井管的安装方法有几种
（1）机械提吊安装（2）浮板安装（3）托盘安装（4）二次安装（5）综合下管50. 试论述如何选择水井填砾用砾料。
（1）砾料的均匀度：选择砾料的的均匀度应从增大地层渗透性，提高挡沙效果和经济实用方面考虑。每一层的砾料有一个标准的直径，但要规定误差范围，即过两次筛推荐误差范围8%
（2）砾料的质量;砾料应该是干净的，滚圆的，光滑的砂砾。砾料应该是由硅质组成，其他的石灰岩，页岩和石膏颗粒含量最多不应超过15%在深井和热水井中的砾料如果杂质较多，进行酸处理后再填砾
（3）砾料的直径：正确的选择砾料的直径是填砾成功的基本条件，砾石直径与砂直径的比值在4-8的范围，以6为佳，才能形成好的滤层
51. 水文水井止水的目的
隔离各含水层和漏失带，防止各含水层之间互相串通干扰，以便正确的评价水文地质和工程地质条件
52. 洗井的目的
清除井壁上的泥皮，并把深入到含水层的泥浆抽吸上来，恢复含水层的孔隙，进而抽洗出含水层一部分细粒颗粒，扩大含水层的孔隙而形成一个人工过滤层53. 叙述洗井的基本原理
利用水在滤水管通向含水层部位产生反复流动，同洗衣机洗掉污垢的原理相似，如果水仅向一个方向流动，细沙在粗砂之间架起了沙桥，影响进一步的清除和滤层的稳定，因此，有效地洗井活动需要使水在滤水孔中流进流出
54. 二氧化碳洗井原理
液态二氧化碳是在常温时将净化后的二氧化碳气体，施加压力达7MPA后所变成的液态物质，它被装在专用的钢瓶中，将瓶装的二氧化碳通过高压管道，向井内输送，液态的二氧化碳在井内由于物相的变化，释放强大的压强，产生高压混合流，以激浪冲击裂隙，冲刷破坏泥皮和岩粉，并随即以井喷的形式携带被清洗的堵塞物喷出井外。与此同时，井内出现低压区，在外部压力差作用下，含水层的水涌向井内，这种水的正向流动和反向流动，在液态二氧化碳注入期间会反复多次，以致将堵塞物冲洗的干干净净
《钻井工程》学习指南
《钻井工程》学习指南 一、课程性质与任务 课程名称 钻井工程 课程性质 《钻井工程》是石油工程专业三大主干专业课之一，是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程。 课程简介 《钻井工程》从钻井工程地质环境、钻进工具、钻井液、现代钻井技术、钻井控制技术、固井完井、钻井工程设计、特殊钻井作业及技术等多方面，系统讲述钻井工程涉及到的基本理论、基本计算、基本设计和现代主要钻井技术的基本工艺过程。 课程教学目的 培养创新型高素质石油工程专门人才，紧密结合专业特点，以传授现代钻井工程的基本理论与方法为主线，理论联系实际，与多种教学和训练方式相结合，通过整个《钻井工程》课程中的生产实习、课堂教学和实验、课程综合设计三个教学环节，再与最后的毕业设计相结合，使学生准确理解钻井工程中的基本概念，掌握钻井的基础知识、基本理论和主要工艺技术，并能够运用所学知识进行基本的计算、设计和综合性分析。达到能够运用所学知识从事工程施工、工程规划和设计、解决工程实际问题、从事科学研究的能力。使学生在工程实践能力方面达到“认识专业--有能力从事生产--有能力进行工程设计和规划生产--有能力进行科研攻关、解决工程或生产中存在的问题”四个层次的提高。 课程学习特点 课程学习主要通过课堂教学、室内实验、专题讲座、网络课件、生产实习、教具战士、网络录像片观看、现场专家讲座及自学多种途径完成。让学生认识钻井对象（地层和岩石）的特征及掌握特征描述的理论及方法、掌握钻井工程及工艺设计的理论基础及基本方法、掌握现代钻井技术的基本原理。利用网络等现代
教育技术的教学方法和教学手段，理论与实际工程相结合，注重突出钻井工程的基础理论以及实用技术讲授，形成实践课堂教学和创新型人才培养体系，从多视角传授知识，使课堂教学与现场参观相结合，便于学生理解和掌握。 课程学时 本课程的整体知识模块分为三个部分，按教学实施顺序分别为：生产实习-课堂教学及实验-综合课程设计。其中：认识实习3天；生产实习2周，主要在油田现场的实践教学基地进行；“课堂教学及实验”56学时（课堂教学50学时，实验4学时，上机2学时）；“综合课程设计”2周，主要在学校进行。 其中，课堂教学内容的知识讲授顺序及学时分配如下： 第一章钻井的工程地质条件（6学时，其中岩石力学实验2学时） 第二章钻进工具（6学时） 第三章钻井液（4学时） 第四章钻进参数优选（10学时，其中上机1学时） 第五章井眼轨道设计及轨迹控制（11学时，其中上机1学时） 第六章油气井压力控制（6学时） 第七章固井与完井（10学时，其中水泥实验2学时） 第八章其它钻井技术及作业（3学时） 二、各章学习指南 本课程是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程，用于培养学生走向工作岗位必需的基本能力。 第一章钻井的工程地质条件 内容简介 本章内容包括地下压力特性及岩石的工程力学性质两部分。 地下压力特性：地下各种压力的概念、异常高压地层成因、地层压力评价方法、地层破裂压力及预测方法； 岩石的工程力学性质：岩石的类型及结构特点、力学性质及影响因素分析、可钻性和研磨性等。 学习目标与要求 掌握地下各种压力的概念，包括静液压力、上覆岩层压力、基岩应力、地层
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 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 1、磨锐式硬质合金钻头：指具有刃尖角的硬质合金切削具在钻进过程中被岩层不断磨钝,接触面增加,再次使用时需要重新修磨变锐,这类钻头称为磨锐式钻头。 2、自磨式硬质合金钻头：是指硬质合金切削具在钻进过程中虽经磨损,而接触面保持不变的钻头。 3、钻进规程：为提高钻进效率、降低成本、保证质量所采取的技术措施，通常指可由操作者人为改变的参数组合。 4、优质钻进规程：（最优规程）当地质技术条件和钻进方法已确定时，在保证钻孔质量指标（钻孔方向、岩矿心采取率等）的前提下，为获取最高钻速或最低每米钻进成本而选择的钻进参数搭配叫做最优规程。 5、强力钻进规程：（合理钻进规程）在给定的技术装备条件下，当钻进规程参数的选择受到某种制约时（例如设备功率不足，钻机的转速达不到要求，钻具强度不够，冲洗液泵量不足等），在保证钻孔质量指标的同时争取最大钻速的钻进参数组合叫做合理规程。 6、专用规程：为完成特种取心，矫正孔斜，进行定向钻进等任务所采用的参数搭配称之。 7、表镶金刚石钻头：将较大颗粒金刚石以一定的排列形式单层固嵌在钻头工作表面上的钻头。 8、孕镶金刚石钻头：较小颗粒金刚石埋藏于胎体中能实现“自锐”（自磨出刃）的钻头。 9、孕镶金刚石钻头的100%浓度：当金刚石的体积占胎体工作层体积的1/4时，其浓度即为100%浓度。 10、阀式正作用液动冲击器：它以液体压力推动冲锤下行进行冲击，而以弹簧力作用恢复其原位，故称之为正作用液动冲击器。 11、阀式反作用液动冲击器：它是利用高压液流的压力推动冲锤活塞上行，并压缩工作弹簧储存能量，经弹簧释能而作功。 12、阀式双作用冲击器：它的冲锤活塞正冲程和反冲程均由液体压力推动。 无阀射流式冲击器（无阀的还有射吸冲击器）：射流式冲击器是我国独创的一种采用双稳射流元件作为控制机构的新型钻具。 13、最优冲击间隔：使两次冲击间的岩脊能被全部剪崩或切削掉的最大间隔，一个回次：从往孔内下放钻具到钻进到从孔内提起钻具称之为生产循环中的一个回次。 14、岩石的研磨性：指在岩石与钻头接触的表面上，岩石和岩屑对钻头的磨损作用。（岩石磨损工具的能力） 15、岩石的各向异性：指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形特性等各方面。 16、岩石的塑性：岩石破碎前呈现永久变形的性质叫岩石的塑性。 17、岩石的硬度：岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。 18、岩石破碎的三种方式：表层破碎、疲劳破碎、体积破碎 19、岩石的强度：固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。 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 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 目录：石油世界 浏览字体：大中小1钻井知识 钻头 钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。 钻机八大件 钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。 钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。 钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井；4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力。 常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。 钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。 钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。 预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法，d、dc指数法，页岩密度法； 钻探高级工复习题与答 案 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 钻探高级工复习题 一．选择题 1、扩孔钻进时，为了减少施工程序，应该（ A ）。 Ａ、减少扩孔级数、增大扩孔级差 Ｂ、增多扩孔级数、减少扩孔级差 Ｃ、增多扩孔级数、增大扩孔级差 2、标准贯入器预贯入深度是（ A ）。 Ａ、15厘米Ｂ、20厘米Ｃ、30厘米 3、就岩石而言，对切削具的研磨主要取决于（ C ）。 A、岩石的强度 B、岩石的矿物硬度 C、岩石的组合硬度 4、冲击钻进方法可以钻进（ A）孔。 Ａ、垂直Ｂ、倾斜Ｃ、任意角度 5、泵吸反循环是依靠（ C ）来保持冲洗液的循环的。 Ａ、压缩空气Ｂ、射流的卷吸作用Ｃ、砂石泵的抽吸作用 6、对钻探影响最大的构造运动是（ C ）。 Ａ、产状Ｂ、层理Ｃ、断裂 7、安装泥浆泵时，要求泥浆泵皮带轮与动力机皮带轮（ B ）。 A、平行 B、在一条直线上下班 C、垂直 8、泥浆压力平衡钻进的目的是（ B ）。 A、平衡钻具压力 B、平衡地层压力 C、平衡地层水压力 9、岩石受水侵后强度降低的性能称为岩石的（）。 A、吸水性 B、软化性 C、液化性 10、属于断裂构造的是（ A ）。 A、节理 B、褶皱 C、褶曲 11、硬质合金破碎岩石主要靠轴向压力和回转力的作用，二者的关系为（ A ）。 A、轴向压力> 回转力 B、回转力>轴向压力 C、回转力=轴向压力 12、孕镶金刚石钻头破碎岩石属于（C ）。 A、剪切切削 B、压裂压碎 C、表面破碎 13、为预防和治理地质灾害，在工程上常用锚杆预先对不良地质体或建筑施加预应力进行加固，提高其稳定性，这种施工方法称（ A ）。 A、锚固工程施工 B、地下连续墙施工 C、灌注桩施工 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 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。 《钻井工程》期末复习题 一、判断题。 1.随着岩石围压的增大，岩石表现为由塑性向脆性转变。 ( ) 2.对塑性岩石，塑性系数等于１。 ( ) 3.金刚石材料钻头抗冲击性能好。 ( ) 4.方钻杆上端与水龙头连接部位的丝扣为正扣。 ( ) 5.钻井液密度不能过高，也不能过低。为提高钻速，在地层许可的情况下，应尽可能使用低密度钻井液。 ( ) 6.滤饼渗透性是影响钻井液静滤失量的主要因素。 ( ) 7.转速提高，钻头工作刃与岩石接触时间缩短，每次接触时的岩石破碎深度增加。 ( ) 8.目前在油田使用的磁性测斜仪以地球的地理北极为基准。 ( ) 9.一般来说，垂直地层层面方向可钻性高，平行于层面方向可钻性低。 ( ) 10.气侵关井后，关井套压不一定大于关井立压。 ( ) 11.井斜角越小方位越不稳定。 ( ) 12.所谓井眼轨道就是指实钻井眼轴线形状。 ( ) 13.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。 ( ) 14.钻井液密度的确定要根据地层压力并考虑井眼的稳定附加一定的安全值。( ) 15.泵压是克服循环系统中摩擦损失所需的压力。 ( ) 16.抽吸压力使井底压力减小。 ( ) 17.静液压力的大小与井眼的尺寸有关。 ( ) 18.声波测井是较普遍用于评价地层压力的一种电阻率测井方法。 ( ) 19.在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该流动阻力，因此，井底压力增加。 ( ) 20.钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大；反之，则环空流动阻力越小。 ( ) 21.若能尽早地发现溢流，则硬关井产生的“水击效应”就较弱，也可以使用硬关井。( ) 22.欠平衡钻井不仅能解决复杂的勘探开发问题，而且能及时发现和有效地保护油气层，是解决高压、高渗、高产能油气资源的一种有效的技术，也是提高产量，降低成本，提高勘探开发综合效益的技术。 ( ) 23.起钻不按规定及时灌注钻井液是造成井喷的直接原因之一。 ( ) 24.多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（一级井眼），不能再从一级井眼中钻出子井眼的钻井方式。（）25.小井眼井可以定义为为了降低钻井成本，钻井时90%以上的井段用小于Φ177.8钻头钻成所形成的比常规井径更小的井眼。（） 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。 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） 石油钻井的一些基本概念1钻井知识 钻头 钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质 合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械 钻速。 钻机八大件 钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。 钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专 用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压； (3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井 下事故等。 钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬 浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井； 4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力。 常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛 孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的 颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。 钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→ 钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液 净化设备→钻井液罐。 钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道； (2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离 子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气 流动阻力。 预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法， d、dc指数法，页岩密度法；(3)完井后，采用密度测井，声波时差 测井，试油测试等方法。中石油钻井工程相关试题
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