钻井工程试题及答案第八章.doc

第八章 试题及答案一、名词解释1 什么叫井下复杂情况？什么叫钻井事故？答：钻井中由于遇到特殊地层、钻井液的类型与性能性能不当、井身质量较差等原因，造成井下的遇阻遇卡、钻进时严重蹩跳、井漏、井涌等腰三角形不能维持正常的钻井和其他作业的现象，均称为井下复杂情况。由于操作失误、处理井下复杂情况的措施不当等都会造成钻具折断、顿钻、卡钻、井喷、失火等钻井事故。2什么现象称之为卡钻？答：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，称为卡钻。3什么是键槽卡钻？答：键槽卡钻多发生在硬地层中，井斜和方位变化大，形成了急弯（狗腿）的地方。钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条细槽（形如键槽），它比钻杆接头稍大但比钻头直径小，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住。二、简答题1造成井喷的原因有哪些？井喷前有哪些预兆？答：井喷的原因有：（1）地层压力掌握不准；（2）钻井液压油压油降低；（3）钻井液液柱高度降低；（4）起钻时的抽汲作用。井喷前的预兆：（1） 钻时加快；（2） 钻井液池液面升高；（3） 钻井液返出流量增加；（4） 返出钻井液温度升高；（5） 返出钻井液密度变低；（6） 返出钻井液密度变化；（7） 返出钻井液粘度变化；（8） 循环压力下降；（9） 地面油气显示；（10） 大钩负荷增大。2 井喷着火后有几种处理方法？答： 目前处理着火井喷的常用方法有两种，一是地面灭火，由原井口循环重钻井液压井；二是打定向救援井内向着火井输送重钻井液压井、灭火。3 井漏的原因有哪些？井漏一般发生哪种地层，井漏时会出现什么现象？答：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象即称为井漏。井漏是钻井中严重而又常见的井下复杂情况之一。钻井过程中，井内钻井液液柱压力大于地层破裂压力便会发生井漏。引起井漏的因素主要有两方面：一是井下地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等；另一方面是由于钻井工艺措施不当，如钻井液密度过大、压力过高，或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。井漏可能会发生在以下四种地层中：（1）松散的或高渗透率的地层；（2）天然裂缝性地层；（3）诱导的裂缝性地层；（4）洞穴性地层。井漏会造成钻井液池面下降，返出的钻井液量减小，严重的井漏则会使钻井液失去循环，只进不出，进而会导致井壁坍塌或井喷。4 根据漏层性质、漏速及发生井漏的原因简述井漏的类型。答：每小时钻井液的漏失量称为漏速，根据漏层性质、漏速及发生井漏的原因可将井漏分为三大类。（1）渗透性漏失。这种类型的井漏多发生在浅井段胶结疏松的砂、砾岩层中。由于这些地层的渗透性较好，在井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层的空隙里，但泥饼的形成又会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏失的漏速不大，一般在10m3/h以内。（2）裂缝性漏失。钻井中钻遇的各种类型的岩层均可能存在着自然裂缝，在自然裂缝发育的地层中钻井，都会发生不同程度的钻井液漏失。在破碎带地层中钻进时，常会随着井下蹩跳、钻速加快等现象的出现而发生井漏，其漏速一般为20100m3/h不等。（3）溶洞性漏失。在某些石灰岩地层中，经地下水长期溶蚀而形成大溶洞。当钻遇大溶洞时，会出现钻具放空，有时可达45m，随之循环失灵，钻井液只进不出。漏速一般在100m3/h以上，井漏后往往会造成井喷或井塌卡钻事故，属最严重的井漏。5 常用的堵漏方法和堵漏剂有哪些？答： （1）渗透性井漏的处理。轻微的漏失主要通过调整钻井液性能，降低井下压差及堵塞岩层空隙通道的办法，达到恢复正常钻井的目的，可降低钻井液密度，采用平衡钻井技术，同时适当提高钻井液的粘度和切力，以增大钻井液流入地层空隙的阻力。常用的提高粘度和切力的处理剂有CMC、烤胶、纯碱、水玻璃、芒硝等。若提高粘度后处理效果不明显，则可在钻井液中加入细云母片、坚果壳粉等细颗粒桥堵剂循环，直至堵住为止。（2）裂缝性漏失的处理。由于裂缝性漏失的具体条件不同，其漏速差别很大，在具体处理时要根据具体情况选择合适的方法，目前国内常用的有以下三种方法： 注谷壳、锯末稠钻井液堵漏。谷壳和锯末要细，加量为10%15%，粘度要适当高些，因锯末、谷壳易堵钻头水眼，可采用反循环注入。 在非油所层中发生裂缝性漏失时，可注入水泥或胶质水泥堵漏。胶质水泥的一种配方是：水泥5份，粘土1份，另加2%的氯化钙作为催凝剂。目前我国现场采用水泥堵漏的较多，水泥堵漏的关键在于掌握井内水泥浆的位置，使初凝时水泥浆大部分进入地层剩下少量留作水泥塞。 在油、气层中发生裂缝性漏失时，可采用注石灰乳钻井液对裂缝性油、气层进行暂时性封堵，其配方为石灰乳（密度1.3g/cm3）和钻井液（密度1.25g/cm3以上）相混合，比例为11或12，具体要根据井下温度施工要求的时间来确定；另一种是速凝石灰乳钻井液，即在普通石灰乳钻井液中加水玻璃配制而成，用水玻璃的含量来调节初凝时间，水玻璃含量越大，初凝时间越短，适用于较大的裂缝漏失。（3）溶洞性漏失的处理。溶有洞性漏失是最严重的漏失，常采取直接从井口投入石子泥球、长纤维物捆（稻草、树枝等）来填堵井下洞穴，或架起“桥”来再用水泥浆等方法封堵。近年来又发展起了使用一种以钻井液和水泥浆携带形状不同、大小不一、数量不等腰三角形的多边角坚硬果壳及云母、赛璐璐和各种植物纤维等惰性物质配成的复合堵漏液，利用这些物质的边锋与溶洞、裂缝、孔穴的腔壁产生较大的摩擦、阻挂和滞流作用形成网状桥架，进而利用云母等薄而光滑的、曲张变形的特点造成无孔不入，滑而流动的环境，再以植物纤维的密集堆砌达到填缝堵漏，消除漏失而恢复循环钻进之目的，实践中已取得了较好的效果。6 什么现象称之为卡钻？常见的卡钻有几种类型？答：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，称为卡钻。卡钻的类型有：（1）沉砂卡钻；（2）井塌卡钻；（3）压差卡钻（泥饼粘附卡钻）；（4）键槽卡钻；（5）缩径卡钻；（6）落物卡钻。此外，现场上发现的还有泥包卡钻、砂桥卡钻等类型。7 压差卡钻（泥饼粘附卡钻）是如何造成的？如何判断及预防？答：压差卡钻（泥饼粘附卡钻）：钻井中由于井眼不可能完全垂直，当井下钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻柱的一些部位会贴于井壁，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，也称之为粘附卡钻或泥饼卡钻。产生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面积和深度增大，泥饼对钻具的粘滞力增加，导致钻具无法上下活动和转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。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。8 什么是键槽卡钻？如何判断及预防？答：键槽卡钻多发生在硬地层中，井斜和方位变化大，形成了急弯（狗腿）的地方。钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条细槽（形如键槽），它比钻杆接头稍大但比钻头直径小，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住。键槽卡钻发生前即可发现钻杆接头偏磨严重，下钻不遇阻，钻进正常，泵压也正常，但起钻到狗腿处常遇卡。随着井深的增加而愈加严重；能下放但不能上提，严重时可卡死。为了防止键槽卡钻的发生，必须首先要保证井眼质量，避免出现狗腿段；起钻时或再次下钻时应在键槽井段反复划眼，及时破坏键槽的形成，并在起钻到键槽井段时要低速慢起，严禁使用高速提升。9 有几种处理卡钻的方法？各适用于哪些类型的卡钻？答：卡钻事故发生后，首先要根据上提、下放、转动、开泵循环情况，以及了解到的井眼情况和卡钻前的各种现象进行分析，准确判断出卡钻的原因，再采取相应的措施，但不管哪种性质的卡钻，都要重视调整钻井液的性能，及时清除岩屑，清洗井眼，一般常用下述几种方法进行解卡。（1）上提、(下放)和转动钻具解卡；（2）浴井解卡；（3）上击、(下击)解卡；（4）倒扣套铣解卡；（5）爆炸倒扣、套铣；（6）爆炸、侧钻新井眼。粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻都可用上面方法从上到下依次进行，只致事故解除。10 倒扣套铣解卡和爆炸倒扣套铣解卡有何特点，步骤如何？答：（1）倒扣套铣解卡是一种比较复杂的处理办法，费时较长。其倒扣、套铣的步骤如下： 将卡点以上钻具重量全部提起（并稍大些），使卡点附近钻具不受拉力和压力，然后倒转转盘，将钻杆丝扣倒开，起出井外。 如果倒出的钻具还不到卡点外，可用反扣钻杆下接反扣公锥（必要时在公锥上面接安全接头），下到井内钻具处造扣，然后上提，使卡点处钻具不受力，再反转转盘倒扣，如此反复进行直到卡点以上钻具全部倒出，再进行套铣。 套铣时使用套铣筒，在选择铣鞋、铣筒的外径比井眼稍小，其内径要比钻杆接头外径大，如套铣119mm(41/2in)的钻杆时可用165mm(65/6in)的套铣筒，套铣筒的长度一般为50m左右，也有更长的，接在钻杆下面下入井内，套住井内钻具后再行套铣，套铣一个套铣筒的长度后起钻，再下入反扣钻杆及反扣公锥进行倒扣，如此反复进行（套铣倒扣套铣），直到把井内全部钻具倒出。（2）爆炸倒扣套铣解卡是处理卡钻事故的一种新倒扣方法。首先测出卡点的位置，然后用电缆将导爆索从钻具内孔送到卡点以上第一个接头丝扣处，在导爆索中部对准接头的同时，将钻餐卡点以上的全部重量提起，并给钻具施加一定的倒扣力矩，点燃爆索使其爆炸；导爆索爆炸时产生剧烈的冲击波及强大的震动力，足以使接头部分发生弹性变形，及时把扣倒开，这与钻杆接头卸不开时用大锤敲打钻杆母接头后就可卸开的原理是一样的。同时，由于导爆索爆炸产生大量的热，使钻杆接头处受热，熔化其中的丝扣油，并产生塑性变形，也有助于卸开丝扣。这种方法具有安全、可靠、速度快、钻具一般不易破坏，不需要反扣钻具和打捞工具等优点，同时加快处理卡钻的速度，但要严格控制炸药量，并合理操作，倒扣后铣套、打捞。11 钻具事故包括哪些?常见的打捞工具有哪些?答：钻具事故包括：（1）钻杆、钻铤折断；（2）钻杆滑扣、脱扣。常见的打捞工具有：（1）卡瓦打捞筒；（2）打捞矛；（3）公、母锥。12 公锥和母锥的打捞原理是什么？各适用于何种情况？答：公锥是一圆锥体，中间带水眼，上部车有粗扣和钻具相接，圆锥体上车有打捞丝扣，经表面渗碳淬火使其硬化，以便能够在落鱼上造扣。打捞时，将公锥插入落鱼水眼内，然后加压旋转造扣，以达到捞起落鱼的目的。只要鱼顶水眼规则能够造扣，鱼顶管壁较厚，如接头、钻杆内加厚部分、钻铤等，均可用公锥打捞。但对管壁薄的，如钻杆本体和油管，都不宜用公锥打捞。母锥的作用与公锥相同，但它是从落于的外部来造扣打捞的，所以在内锥面上带有打捞丝扣。母锥多用于打捞钻杆本体，不能捞接头。它要求鱼顶外径规则，否则造扣不正，不易捞取。13 打捞井下落物时，常见哪几种工具？各有何特点？答：打捞井下落物时，常见工具，及各自特点为：（1）磁铁打捞器广泛用于打捞落井的牙轮、弹子、小工具等；（2）反循环打捞篮是打捞牙轮和小件落物的打捞工具；（3）随钻打捞杯能随钻头一起下钻，捞出掉在井内的钻头脱齿、断齿、弹子等粒状落物。；（4）一把抓是一种结构简单，制造容易，使用方便的技术指标工具常用于打捞钻头牙轮之类的落物；（5）平底铣鞋用于将井底不易打捞的落物磨碎。14 取心的目的是什么？答：取心的目的为：（1）研究地层；（2）研究生油层；（3）研究油气层性质；（4）指导油、气田开采；（5）检查开发效果。此外，利用观察和测定岩心的有关资料可校核电测曲线，用于已电测而未取心的井上。在油气田勘探、开发各阶段，为查明储油、储气层的性质或从大区哉的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，任一研究步骤都离不开对岩心的观察和研究。15 取心钻进的几个环节是什么？答：（1）环状破碎井底岩石，形成岩心（圆柱体）。（2）保护岩心。钻进取心时，已形成的岩心要加以保护，避免循环的钻井液冲蚀岩心及钻柱转动的机械碰撞损坏岩心。（3）取出岩心。在钻进取心到一定长度后（通常为一个单根长度，也可以进行长筒取心达出十米甚至百米），要从所形成岩心的底部割断并夹紧，在起钻时随钻具一同提升到地面。16 取心钻进的评价指标是什么？答：取心钻进一般以“岩心收获率”为评价指标，其计算方法为：岩心收获率实际取出岩心长度本次取心钻进进尺100%17 取心工具包括哪几个主要部分？答： 钻进取心工具种类很多，以适应不同情况的要求，但基本组成都包括三个部分：取心钻头，用以钻取岩心；岩心筒及其悬持装置，用以保护岩心；岩心爪，用割断和卡牢岩心并使岩心随起钻时提到地面。18 取心钻头有哪几种类型、其结构如何？答：（1）牙轮取心钻头。（2）刮刀式取心钻头，在刀刃部镶硬质合金，刮刀片对称均布在一个同心圆的环状面积上，钻头多做成阶梯状发提高钻进效率。（3）金刚石取心钻头，其结构形式多样，适应地层范围较广，有天然金刚石取心钻头、人造金刚石取心钻头和聚晶复合片取心钻头。19 岩心筒的结构如何？答：取心工具有单筒取心工具和双筒取心工具之分。目前在石油钻井中大多数是用双筒取心工具，它包括岩心筒、外岩心筒、内外岩心筒扶正器、内岩心筒回压凡尔及悬挂总成等部件。20 岩心筒的悬挂装置如何？答：常用的悬挂装置有以下几种：（1）丝扣式悬挂：它是丝扣将内岩心筒子悬挂到外岩心筒顶部，是悬挂装置中最可靠的方法。（2）销钉式悬挂：这种悬挂方法是在对称的位置上用销钉将内外岩心筒连接起来。对销钉的材料和尺寸要求很严格。在割心进要将销钉剪断，而在下钻和钻进时销钉应完好。（3）球座式悬挂：这种悬挂方式是用钢球通过悬挂套等部件将内岩心筒与外碉心筒连接起来。主要元件有钢球、悬挂接头、滑套及释放塞等。21 常规取心工具有哪些？各适用于哪些地层？答：（1）自锁式取心工具，适用于中硬地层、硬地层；（2）加压式取心工具，适用于松软地层；（3）中长筒取心工具。22 密闭取心用于何种情况，其工具的特点是什么？答：密闭取心就是用密闭液把钻取得岩心迅速保护起来的取心技术。它可以防止钻井液对岩心的污染，并可解决以下问题：（1） 取出准确的含油、气、水饱和度的岩心的资料，为计算未开发油气田储量及制定合理的开发方案提供依据。（2） 了解油田采油阶段的含油气饱和度及其分布规律、油水动态资料，以确定合理的开采方式和开采调整方案。（3） 了解水淹油田中，油、水分布情况与油层岩性、物性之间的关系，为定量研究水淹油层驱油效率提供依据。密闭取心工具的特点是在内岩心筒组合下部装有密闭活塞并用销钉固定在取心钻头的进口处，内岩心筒与钻头的配合面上装有密封圈。在内岩心筒的顶部装有浮动活塞。下钻前，内岩心筒灌满钻井液，浮动活塞置于限位接头以上，形成密封区。在下钻过程中，随井深增加，密封区外部液柱压力增大，于是推动浮动活塞，使密闭区内外压力保持平衡，从而保持密封的可靠性。23 保压密闭取心工具有何特点？答：保压密闭取心是取得保持储层流体完整岩心的一种有效方法。它可准确的求取井底条件下储层流体饱和度、储层压力、油层相湿度及储层物性等资料。它能够在保持地层