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钻井工程综合复习资料一、判断题（正确者填T，错误者填F，每题1分）1、 地层破裂压力梯度通常随地层埋藏深度的增加而增大。（ ）2、 在正常压力层段，dc指数随井深的增加呈逐渐减小的趋势。（ ）3、 铣齿牙轮钻头牙齿的磨损速度随牙齿磨损量的增大而减小。（ ）4、 钻头压降主要用于克服喷嘴对钻井液的流动阻力。（ ）5、 在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。（ ）6、 井斜角越大，井眼曲率也就越大。（ ）7、 真方位角（以地球北极为基准）等于磁方位角加上东磁偏角。（ ）8、 造斜工具用于改变井眼斜度，但不能用来改变井眼方位。（ ）9、 地层流体大量侵入井眼，将导致钻井液返出量增加，泥浆罐液面升高。（ ）10、在轴向拉力的作用下，套管的抗挤强度增大。（ ）11、紊流顶替水泥浆的效率比层流顶替的效率高。（ ）12、采用裸眼完井方法可以避免水泥浆对产层的损害。（ ）13、射孔完井是使用最多的完井方式。（ ）14、岩心收获率与岩心直径有关，岩心直径大有利于提高岩心收获率。（ ）15、钻井液的n、k值是宾汉流型的流变参数。（ ）16、控制钻井液滤失量的最好方法是减小压差。（ ）17、在相同的泵压水平下，采用大尺寸钻杆，能够降低循环压耗，提高钻头压降。（ ）18、在钟摆钻具组合中，扶正器的主要作用增大钻柱刚度，提高其抗弯能力。（ ）19、关井立管压力等于地层压力与钻柱内钻井液液柱压力之差。（ ）20、用等安全系数发设计套管柱时，不考虑钻井液浮力的减轻作用。（ ）21用dc指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。 （ ）22牙轮钻头的复锥目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。 （ ）23压井时控制井底压力不变的途径是保持立管压力不变。 （ ）24满眼钻具只能有效地控制井斜角的变化，不能降斜。 （ ）25钻柱设计中安全系数法是针对钻杆解卡时的安全考虑的。 （ ）26岩石的抗拉强度小于抗压强度，但大于抗剪强度。 （ ）27牙轮钻头的移轴目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。（ ）28造斜工具装置角为75时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。（ ）29气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层压力在不断升高。 （ ）30钻井液中固相含量越高、分散性越好，机械钻速越高。 （ ）二、选择正确的答案填在括号内（每题1分，共10分）1、在相同条件下， 胶结的碎屑岩强度最大。2、PDC钻头最适合钻进 地层。3、钻柱偏磨严重，说明钻柱在井下的运动形式主要是 。4、钻井泵处于额定泵压工作状态时，获得最大钻头水功率的条件是 Pl = 0.357Pr 。5、按=150的装置角按装造斜工具，所钻井眼井斜角 、井斜方位角 。6、欠平衡压力钻井的主要目的是为了 。7、API标准规定，水泥浆稠化时间为从水泥浆 开始到水泥浆稠度达到 所用时间。8、优选钻进参数的原则是 。9、在不均匀地应力场中，水平地应力由两部分组成，一部分由 引起，另一部分由 产生。10、常用 实验来测定岩石的单轴抗拉强度。11、某牙轮钻头轴承结构为“滑动滚珠滑动止推”，其中滚珠轴承的主要作用是 。12、在直井中，钻柱中性点以下部分的浮重等于 。13、在等速核内，射流轴线上的速度等于 ；超过等速核后，射流轴线上的速度逐渐 。14、在第一临界井深范围内，要想获得最大钻头水功率，应使钻井泵处于 的工作状态，最优排量为Qopr= 。15、井眼轨迹参数计算方法多样性的原因是 。16、平均角法是假设：测段为 ，其方向为 。17、在套管柱强度设计中，下部套管柱以 强度设计为主，上部套管柱以 强度设计为主。18、水泥的硬化可分为 、 和 三个阶段。19、在三轴应力作用下，岩石的强度随围压的增大而_ _；塑性随围压的减小而_ _。20、牙轮钻头的寿命主要取决于_ 和_ _。21、钻头的牙齿磨损量是指 ，新钻头时为 、牙齿全部磨损时牙齿磨损量为 。22、井漏主要有_ _、 和 三种。23、刮刀钻头破碎塑脆性地层时是由 、 、 三个基本过程组成的。24动滤失是指钻井液在井内 时的滤失过程。25按破岩方式划分PDC钻头是一种 型的钻头。26测量和计算井眼轨迹的三个基本参数是 、 和 。27工程师法和司钻法压井时所遵循的基本原则是，在压井过程中保持 不变。28根据双向应力椭圆，套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度 、抗内压强度 。29裸眼完井法分为 和 。30井身结构设计的内容包括 、 、 。三、名词解释1牙齿磨损量：2地层压力：3门限钻压：4上覆岩层压力： 5固井：6窜槽：7等安全系数法：8平衡压力钻井： 9定向钻井：10井斜角：11岩心收获率：12装置角：13岩屑运载比：14当量密度：15水泥浆稠化时间： 16压持效应： 四、回答问题（每题5分，共15分）1简述异常高压地层形成的原因。22简述牙轮钻头在井底的运动形式及破岩机理。33简述地层流体侵入井眼的主要检测方法。44简述井斜的主要原因。55简述钻井液的主要功用。66简述钻柱的功用7简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。8简述注水泥过程中提高固井质量的主要措施。9简述常见的卡钻有哪几种类型、各有什么现象。五、计算题1某井用127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，184.20mm 钻铤(1737N/m )60m、158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及216mm 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。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：此时钻头上喷嘴直径是多大? 3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。4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？ 5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（kN）160190190140140160转速（rpm）80601101106080钻速（m/h）22.524.632.222.116.823.6试求该地区的门限钻压和转速指数。6某井用139.7mmN-80钢级.9.17mm的套管，套管钢材密度为7.8g/cm3，其额定抗外挤强度Pc=60881kPa，管体杭拉屈服强度为2078kN，若钻井液密度为1.35g/cm3，试分别求在套管下部悬挂210kN的套管（浮重）和没有下部悬挂时各自的允许下深（抗外挤系数为1.05）。（推荐公式：）7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=7.65103kPa， 求：（1）2000m处的地层压力；（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。六、论述题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。2. 请你谈谈在整个钻井工程中如何有效保护油气层？3试简要论述你认为最有发展潜力的一种钻井技术。参考答案一、判断题（正确T，错误F）91、 T2、 F3、 T4、 F5、 T6、 F7、 T8、 F9、 T10、F11、T12、T13、T14、F15、F16、T17、T18、F19、T20、T21T22F23F24T25F26F27T28T29F30F二、填空题1、 硅质 2、 中硬硬 3、 公转 4、 Pl = 0.357Pr 5、 减小 、增大 6、 保护油气层 7、 混配 、 100Bc 8、 钻进成本最低 9、水平构造运动， 上覆岩层压力 10、 巴西 11、 定位 12、 给钻头施加的钻压 13、 喷嘴出口的速度 ； 减小 14、 额定泵功率， Qr 15、 假设测段形状不同 16、 线段 ， 和方向 17、抗外挤， 抗拉 18、 溶胶期 、 凝结期 和 硬化期 19、_增大_； _减小_20、_牙齿寿命 和_轴承寿命_21、 牙齿的相对磨损量 ， 0 、 1 22、_渗透性漏失_、 裂缝性漏失 和 溶洞性漏失 23、碰撞 、 挤压 、 剪切 24 循环 25 切削 26 井深 、 井斜角 和 井斜方位角 27 井底压力 28 减小 、 增加 29 先期裸眼完井法 和 后期裸眼完井法 30套管层次的确定 、 各层套管的下入深度 、各层套管外水泥上返高度 、套管-钻头尺寸的配合 三、名词解释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。3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。4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。5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。6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。7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。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。9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。10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。11岩心收获率：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。12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。13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。14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。15水泥浆稠化时间：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。16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。四、简答题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。3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。4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。5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。6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”。 7简述注水泥过程中提高固井质量的主要措施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：采用套管扶正器，改善套管居中条件；注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力；调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液；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；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（2）防止窜槽的措施有：采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；使用刮泥器，清除井壁泥饼。8简述常见的卡钻有哪几种类型、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