钻井工程复习题

1、一、填空题1、物体在外力作用下产生变形，外力撤除以后，变形随之消失，物体又恢复到原来的形状和体积的性质称为弹性变形；物体在外力作用下产生变形，外力撤除以后，变形不能消失的性质称为塑性变形。 岩石在外力作用下，直至破碎而无明显形状改变的情况称为脆性变形。岩石在外力作用下只改变其形状和大小而不破坏自身的连续性，这种情况称为塑性变形。 2、一般来说，石英颗粒含量多、颗粒粗的岩石，其胶结强度越小，研磨性越高。石英颗粒含量少、颗粒细的岩石，其胶结强度越大研磨性越低。 3、岩石的机械性质包括岩石的弹性、岩石的强度、岩石的硬度、岩石的研磨性、岩石的可钻性。 4、根据摩氏硬度标准，硬度最低的矿物是滑石；根据摩

2、氏硬度标准，硬度最低的矿物是金刚石。5、增大孔隙压力将使岩石由塑性破坏转变为脆性破坏。6、按结构及工作原理将钻头分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头。7、自洗移轴牙轮的特点是齿圈啮合、副椎、超顶、移轴。8、常见的金刚石钻头的类型有天然金刚石钻头、PDC钻头、TSP钻头 。9、天然金刚石能作为钻头切削刃是由于最硬、抗压强度最强、抗磨损能力最高。 10、下列能够适用于硬地层的钻头有（铣齿牙轮钻头、镶齿牙轮钻头、双锥形冠部的金刚石钻头、逼压式水槽结构的金刚石钻头）。适用于软地层的钻头有（圆锥形镶齿牙轮钻头、球形镶齿牙轮钻头、双锥形冠部的金刚石钻头、逼压式水槽结构的金刚石钻头）。能够适用于硬地层的钻头有

3、镶齿牙轮钻头、“B”形冠部的金刚石钻头。11、钻头以上水龙头以下部分的钢管柱的总称是钻柱。12、钻杆的刚级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强度也就越大。13、旧API钻杆接头类型有内平式、贯眼式、正规式。14、井下四器包括稳定器、减震器、震击器、悬浮器。15、起下钻时，钻柱受到的作用力有轴向的拉力、钻井液静液压力、钻井液对钻柱的摩擦力、提升或下放速度变化产生的动载。正常钻井时，钻柱受到的作用力有钻压产生的压力、钻井液产生的浮力、循环压耗引起的附加轴向拉力。 16、钻铤的作用有给钻头施加钻压、保证压缩条件下的必要强度、减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳、控制井斜。17、钻杆屈服强度

4、下抗拉力Fy，钻杆最大允许拉伸力FP，钻杆最大安全静拉力Fa，三者之间的关系是FyFPFa。18、钻柱疲劳破坏的基本类型有纯疲劳破坏、伤痕疲劳破坏、腐蚀疲劳破坏。影响氢脆破坏的因素有钢材强度、硫化氢的含量、钻井液的PH值。 19、钻进时钻头将沿着破碎阻力最小的方向倾斜。20、井眼方向线与重力线之间的夹角称为井斜角。以正北方向为始边，顺时针方向旋/转到井眼方位线上所转过的角度称为井斜方位角。以正北方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角度称为井眼曲率。21、产生井斜的原因有地质条件、下部钻柱弯曲、转盘安装不平、方钻杆弯曲、天车、游车和转盘三点不在一条铅垂线上。22、控制井斜常采用的防斜钻具有钟摆钻

5、具、偏重钻铤、塔式钻具、满眼钻具。23、YXY式的满眼钻具组合包括近钻头扶正器、中扶正器、上扶正器、第四扶正器。/24、狗腿严重度是指井眼曲率。25、影响钻速的因素有钻压、转速、牙齿磨损、水力因素、钻井液性能。26、射流扩散角表示了射流的密集程度，越小，则射流的密集性越高，能量就越集中。27、水力参数包括射流速度、射流水功率、射流冲击力、钻头压降、钻头水功率。其中射流水力参数有射流速度、射流水功率、射流冲击力。钻头水力参数有钻头压降、钻头水功率。 28、当钻井泵处在额定泵功率状态时，获得最大钻头水功率的条件是QoptQr。29、最大井斜角在8695的属于水平井。 30、与涡轮钻具相比，螺杆钻具

6、转速较小，扭矩较大。31、螺杆钻具要求在施工作业过程中，钻井液的含砂量小于1%。常温螺杆钻具要求井下温度不能超过95。32、井眼轨迹测量仪器中需要电缆的是有限随钻测斜仪。33、斜井的稳定性和方位角有关系，一般位于最小水平主应力方向的井眼最稳定。定向角会对井斜角和井斜方位角产生影响，当定向角在井眼高边右侧090之间时为增斜增方位。定向角会对井斜角和井斜方位角产生影响，当定向角在井眼高边右侧90180之间时为减斜增方位。定向角会对井斜角和井斜方位角产生影响，当定向角在井眼高边左侧090之间时为增斜减方位。定向角会对井斜角和井斜方位角产生影响，当定向角在井眼高边左侧90180之间时为减斜减方位。34

7、、在打定向井时，对于直井段的轨迹控制，要求当造斜点深度小于500m时，保证井眼井斜角不大于1。要求当造斜点深度为5001000m时，保证井眼井斜角不大于1.5；要求当造斜点深度大于1000m时，保证井眼井斜角不大于2。35、转盘钻扶正器钻具组合能增斜、降斜、稳斜。36、内岩心筒的作用是存储及保护岩心。外岩心筒的作用是传递扭矩而带动钻头旋转、保护内岩心筒、承受钻压。37、为了在二次、三次采油中更多地了解地层构造，通常采用定向取心的方式。为了防止钻井液的污染以及因压力和温度的降低而不能反映井底条件下的原始状况，通常采用保压密闭取心方式。38、磁性定位套管只用于油层套管。套管扶正器主要用于油层套管。

8、套管鞋一般用于表层套管。油层套管的引鞋一般为钢质材料。39、常用的套管类型有表层套管、技术套管、油层套管。40、油层套管的下入深度取决于油、气层的位置和完井方法，所以进行井身结构设计时应从技术套管开始。 41、为了检验固井注水泥质量，以利于油气井后期完成工作和今后的采油作业，一般在固井后2436h进行声波测井。42、当需要高密度水泥浆时，应在水泥浆中使用加重剂。当要求降低水泥浆密度时，应在水泥浆中使用减轻剂。当需要改变水泥浆的流动性能时，应在水泥浆中使用减阻剂。 43、固井过程中防止阻卡措施的是改善套管下入间隙、保证井壁稳定、防止硬卡；防止阻卡措施的是降低套管下入阻力、降低粘吸压力、减少粘卡机

9、会。44、在固井过程中需要将水泥浆返至地面的井是高压气井。45、油井水泥的主要成分有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙 、石膏。 46、对于裂缝性油气层，普遍采用的完井方法是裸眼完井法。47、研究表明，若堵漏浆液中含有一定浓度的，其粒径为漏失通道宽度约1/3的硬颗粒材料，那么就容易在漏失通道中“架桥”形成基本“骨架”。 48、常见的卡钻类型有粘吸卡钻、井壁坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻。49、由于钻具被井壁滤饼粘附和吸附而不能自由活动的现象称为粘吸卡钻。50、粘吸卡钻最容易卡的位置是钻铤。51、井内的岩屑下沉至井底或滞留在井段某处，堵塞环空，埋住钻头与部分钻具形成的卡钻称为砂桥卡

10、钻。 起钻时若发生砂桥，则环空液面不降。 52、钻井液的循环排量大、返速高呈紊流状态，容易冲蚀井壁地层，引起坍塌。钻井液的循环排量小、返速低呈层流状态，某些松软地层极易缩径。53、软泥、泥饼、钻屑粘吸在钻头上，把钻头包成一个圆柱状活塞，使钻头遇卡的现象称为泥包卡钻。54、由于井壁不稳定，井壁岩石的碎块落入井内卡住钻具的现象称为井壁坍塌卡钻。 55、当发生卡钻时，处理的方法有强力活动、震击解卡、浸泡解卡剂、侧钻。 56、只能用于老井复活的水平井是超短半径水平井。 二、判断题1、随着岩石所受围压的增大，岩石表现为从塑性到脆性的转变。（）2、岩石强度随围压的增加而减小。 （）3、岩石屈服强度随孔隙压

11、力的减小而增大。 （ ）4、对于脆性岩石，其塑性系数Kp=1。（ ）5、对于塑性性岩石，其塑性系数Kp=。 （ ）6、根据摩氏硬度的标准，滑石的硬度最小，金刚石的硬度最大。（ ）7、牙轮钻头因切削齿可采用不同的材料和齿形，因而可适用于各种地层。（ ）8、牙轮钻头是一体式钻头，无活动件。 （ ）9、机械钻速快的钻头可适用于浅井段。 （ ）10、PDC钻头钻进的地层应是均质地层，以避免冲击载荷。 （ ）11、PDC钻头作为金刚石钻头的一种，主要适用于极硬地层。 （ ）12、牙轮钻头牙轮上的牙齿分为铣齿和镶齿两大类，其中铣齿适用于软到中硬地层，而镶齿适用于硬地层。 （ ）13、在软硬交错地层钻进时，

12、一般应按较硬的岩石选择钻头类型。（ ）14、钻杆的钢级由钻杆钢材的最小屈服强度决定。 （ ）15、钻进时，钻柱上部受力最为严重；起下钻时，井口处受到的拉力最大。（ ）16、丝扣连接的条件是尺寸相等、扣型相同、公母扣相配。 （ ）17、钻铤处在钻柱的最下部，它起到给钻头施加钻压，减轻钻头振动，保证强度和控制井斜等的作用。 （ ）18、方钻杆位于钻柱的最上端，钻进时，方钻杆将地面转盘扭矩传递给钻柱，带动钻头旋转。 （ ）19、钻井时，受到扭矩和拉力最大的部位是钻铤。（ ）20、一般来说，平行于地层层面方向可钻性比垂直于层面方向可钻性高。（）21、钟摆钻具组合多用于对井斜已经较大的井进行降斜。 （

13、）22、满眼钻具组合能起到防斜的作用。 （ ）23、一只钻头在钻进过程中，如果钻井液性能和排量都不变，泵压也不变。（）24、钻头由硬地层进入软地层时，井眼只会出现向下倾方向倾斜的趋势。 （）25、目前在油田使用的磁性测斜仪是以磁北极为基准。 （）26、井眼轨道是指实钻井眼轴线形状。 （ ）27、螺杆钻具与涡轮钻具相比，转速较小，扭矩较大。 （ ）28、常规取心工具中的自锁式取心工具通常适用于松软或破碎性地层取心。 （）29、常规取心工具中的加压式取心工具是中硬至硬地层取心的基本工具。（）30、常规取心工具中的加压式取心工具通常适用于松软或破碎性地层取心。（）31、套管扶正器主要用于表层套管。

14、（）32、凡是因液柱压力不平衡而造成的井漏，往往使泵压上升，钻井液进多出少。（） 33、裂缝性油气层通常采用水平钻井技术，在完井过程中普遍采用裸眼完井方法（）粘吸卡钻最容易发生在钻头部位。 （ ）34、防止井壁坍塌卡钻最经济、最有效的办法是加快钻井速度，争取在泥页岩大规模坍塌之前把井完成。 （ ）35、凡是施工不当而造成的井漏，往往使泵压下降，钻井液进多出少。 （ ） 36、爆炸松扣法可以对已卡钻柱进行解卡。 （ ）37、母锥是从落鱼内孔打捞落鱼的一种常用工具。 （ ） 38、卡瓦打捞筒是从落鱼外径抓捞落鱼的一种工具。 （ ）39、公锥和卡瓦打捞矛都是从落鱼外部打捞落鱼的一种常用工具。（ ）

15、40、预防和清除岩屑床是常规定向井安全钻井与直井安全钻井相比显著的不同之处。 （ ）41、地质导向钻井技术是按预先设计的井眼轨道来进行钻井的。 （ ）三、解释概念题1、石油钻井：是指利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。2、探井：在油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价，取得油气开发所需的地质资料而钻的井。3、参数井：指在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井。4、岩石强度：岩石的强度是岩石在一定条件下提抗外力破坏的能力。5、岩石的硬度：是指岩石表面抵抗其它物体压入或侵入的能力。6

16、、岩石可钻性：指在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。7、钻柱：指钻头以下水龙头以上部分的钢管柱的总称，它由方钻杆、钻杆、加重钻铤、配合接头、稳定器等组成。8、复合钻柱：即采用不同尺寸（上大下小），或不同壁厚（上厚下薄），或不同钢级（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱。9、中性点：指钻柱上轴向力等于零的点。在垂直井中，中性点将钻柱一分为二，上面一段钻柱在钻井液中的重力等于大钩悬重，下面一段钻柱在钻井液中的重力等于钻压。10、井斜角：过井眼的轴线上某测点作其切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线，井斜角即井眼方向线与重力线之间的夹角。11、井斜方位角：指以正北方位线为

17、始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。12、井眼轨迹控制：是指钻井工作者按照有关钻井技术对井眼轨迹遵循设计的井眼轨道实施的控制。13、井眼轨道设计：是指一口井开钻之前是由设计者根据该井地面上下的具体情况对井眼轨道进行的预先设计。14、螺杆钻具：是以钻井液为动力的一种容积式井下动力钻具。15、密闭取心：就是用密封液（预先放置在内岩心筒中的粘性高、流动性好、附着力强、防水性好的高分子液体）将钻取的岩心迅速保护起来的取心技术。16、定向取心：是指为了钻取岩心并确定其在原地的方位而采取的取心方法。17、下套管：就是在已经钻成的井眼中按规定深度下入一定直径由某种或几种不同钢级与壁厚的套管组成的

18、套管柱。18、中途测试：指钻进中途发现新的油气显示井段后，根据本地区勘探开发的需要，停钻进行自上而下逐层测试的过程。19、井漏：指在石油、天然气勘探开发的钻井、修井等作业过程中，工作流体漏入地层的一种井下复杂情况。20、粘吸卡钻：指由于钻具被井壁滤饼粘附和吸附而不能自由活动的现象。四、简答题1、画出岩石压入破碎曲线，通过曲线可知岩石分为哪几类？各有什么特点？ A B C上图中（1）A为脆性岩石，其特点是OD段为弹性变形阶段，达到D点后即发生脆性破碎。（2）B为塑脆性岩石，OA段为弹性变形阶段，AB段为塑性变形阶段，到达B点时产生脆性破碎。（3）C为塑性岩石，施加不大的载荷即产生塑性变形，其后变

19、形随变形时间的延长而增大，无明显的脆性破坏现象。2、简述岩石在简单应力条件下和复杂应力条件下岩石强度的变化规律。（1）在简单应力条件下岩石强度的变化规律为：1）同一岩石，加载方式不同，岩石强度不同。一般而言，有以下关系：抗拉抗弯抗剪抗压。 2）不同方向强度不同。垂直于地层层面方向岩石强度平行于地层层面方向岩石强度。 （2）在复杂应力条件下岩石强度的变化规律为：1）岩石在三轴应力条件下强度明显增加。 2）对于所有岩石，围压增加强度均要增大。但不同类型的岩石，强度所增加的幅度是不一样的。 3）围压对强度的影响程度并不是在所有压力范围内都是一样的。4）三轴应力条件下，岩石表现出从脆性向塑性的转变，并

20、且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大。3、响岩石强度的因素有哪些？影响岩石强度的因素可以分为自然因素和工艺技术因素两类： (1)自然因素包括：岩石的矿物成分（对沉积岩而言还包括胶结物的成分和比例）、矿物颗粒的大小、岩石的密度、孔隙度、结构及缺陷。同种岩石的孔隙度增加，密度降低，岩石的强度也随之降低，反之亦然。岩石的强度一般情况下随着埋藏深度的增加而增加。由于沉积岩存在层理，岩石的强度有明显的异向性。 (2)工艺技术因素：岩石的受载方式、外载作用的速度、液体介质性质不同，相同岩石的强度不同；岩石的应力状态不同，相同岩石的强度差别也很大。 4、简述在井底压力条件下岩石机械性质的影响因素。（1）

21、井内各向压力作用下温度的影响。多数沉积岩在各向压力作用下，随着温度的升高塑性增大。温度与压力的升高对岩石强度影响差别很大。（2）液体介质的影响。实践证明，地层内的液体会使岩石强度降低，特别是含皂类的液体介质对各种岩石硬度降低的作用最大。（3）孔隙压力的影响。岩石的屈服强度随着孔隙压力的减小而增大，当围压一定时，增大孔隙压力将使岩石由塑性破坏转变为脆性破坏。（4）液柱压力的影响。井底的岩石，如属不渗透、无孔隙岩石时，则增大钻井液的液柱压力将增大对岩石的“各向压缩效应”，其结果必然导致岩石的抗压入强度的增大和塑性的增大，并且在一定的液柱压力下，岩石从队形破坏转为塑性破坏。5、简述牙轮钻头的组成以及

22、工作原理？（1）牙轮钻头由钻头体、牙爪、牙轮轴、牙轮、牙齿、轴承、喷嘴和储油润滑密封压力补偿系统组成。 （2）牙轮钻头的工作原理包括：1）牙齿对地层的冲击、压碎作用：纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。2）牙齿对地层的滑动剪切作用：牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对井底地层产生剪切作用，破碎齿间岩石。 3）喷嘴射流的冲蚀作用：由喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。 6、简述牙轮钻头的选型原则。（1）软地层应选择有移轴、超顶、复锥3种结构的牙轮钻头，齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。（2）钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶

23、齿钻头。（3）在易斜的地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头。（4）选用镶硬质合金钢齿钻头时要注意根据地层类型和钻井液的性能选用不同的齿形。（5）在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头类型，这样既在软地层中有较高钻速，也能顺利地钻穿硬地层。（6）浅井段岩石一般较软，应选用能获得较高机械钻速的钻头；深井段地层一般较硬，应选用有较高总进尺的钻头。（7）在小井眼钻井中长选用单牙轮钻头。（8）按钻头产品目录选择钻头类型。7、简述金刚石钻头常用的水力结构及其工作特点。金刚石钻头常用的水力结构有：（1）逼压式水槽。这种水力结构的水槽包括高压水槽及低压水槽。工作时高、低

24、压水槽间会形成一定的压差，在此压差作用下，部分钻井液从高压水槽漫过金刚石工作面后进入低压水槽，能有效地清洗、冷却及润滑每一粒金刚石。这种水槽一般用于软地层钻头。 （2）辐射形水槽。水槽为放射形且在钻头工作面上均匀分布，金刚石工作面很窄，所以钻井液从水眼流出到水槽后能很好地冲洗岩屑，冷却金刚石。这种水槽一般用于软到中硬地层。 （3）辐射形逼压式水槽。这是上述两种水槽结构的组合，常用于中硬到硬地层钻头。 （4）螺旋形水槽。水槽为反螺旋流道，在钻头高转速条件下强迫钻井液流过金刚石工作面。这种水槽常用在高转速条件下。 8、简述利用金刚石作为切削齿材料的利与弊。（1）金刚石是人类目前所知材料中最硬、抗压

25、强度最强、抗磨损能力最高的材料，因此它是作为钻头切削刃最理想的材料。（2）金刚石作为钻头切削刃材料也存在着较大的弱点。第一，它的脆性较大，遇到冲击载荷会引起破裂；第二，它的热稳定性较差，在空气中，约在455860之间，金刚石就要出现石墨化燃烧，变为二氧化碳和一氧化碳；在惰性或还原性气体中不会氧化燃烧，但约在1430时，金刚石晶体会突然爆裂而变成石墨。9、简述金刚石钻头的选型原则。（1）天然金刚石钻头适合于在硬至坚硬的地层钻井；TSP钻头适合于在具有研磨性的中等硬度至硬地层钻井。（2）PDC钻头适合于在软到中等硬度地层钻井，但是PDC钻头钻进的地层应是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层用PD

26、C钻头必须轻钻压。（3）对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”最低的钻头作为选型标准。（4）收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。（5）按照钻头产品目录中说明的钻头适用地层选择钻头类型。10、钻柱都有哪些部分组成？在钻井过程中都有哪些作用？（1）钻柱由方钻杆、钻杆、加重钻杆、钻铤、配合接头、稳定器等组成。 （2）钻柱是钻井的重要工具，它的作用有： 1）为循环钻井液提供由井口流向井底的通道，为钻头输送液体能量。2）给钻头施加适当的压力，使钻头的工作刃不断吃入岩石。3）把地面动力传递给钻头，使钻头不断旋转破碎岩石。

27、4）起下钻头。5）为井下动力钻具输送液体能量，并承受反扭矩。6）根据钻柱的长度计算井深。7）通过钻柱可以观察和了解钻头的工作情况、井眼状况及地层情况等。8）协助各种井下作业工具进行取心、定向、中途测试、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作业。11、钻柱在井下受到哪几种载荷作用？钻柱在井下受到的力的载荷有：（1）轴向拉力和压力：钻柱受到的轴向载荷主要有自重产生的拉力、由钻井液产生的浮力和因加钻压而产生的压力。此外，钻柱与井壁、钻井液间的摩擦，循环钻井液时在钻柱内积钻头水眼上所消耗的压力，起下钻时上提或下放钻柱速度的变化等均会产生附加的轴向载荷。 （2）扭矩：在钻井过程中，钻柱受到钻头扭矩的

28、作用，在钻柱各个截面上都产生剪应力。钻柱承受的扭矩在井口处最大，在井底处最小。（3）弯曲力矩：产生弯曲变形的钻柱在轴向压力的作用下，将受到弯曲力矩的作用，在钻柱内产生弯曲应力。 （4）离心力：当钻柱绕井眼轴线公转时，将产生离心力。离心力将引起钻柱弯曲或家具钻柱的弯曲变形。 （5）外挤压力：最大外挤压力发生在全空钻杆下到井底的时候。来自环空的钻井液柱的载荷会挤压钻杆。 （6）扭转振动：当井底对钻头旋转的阻力不断变化时，会引起钻柱的扭转振动，因而产生交变剪应力，降低钻柱的寿命。 （7）横向摆振：在某一临界转速下，钻柱将出现摆振，其结果是使钻柱产生公转，引起钻柱严重偏磨。 12、何谓钻柱的中性点?为

29、什么要保证中性点落在钻铤上? （1）指钻柱上轴向力等于零的点。在垂直井中，中性点将钻柱一分为二，上面一段钻柱在钻井液中的重力等于大钩悬重，下面一段钻柱在钻井液中的重力等于钻压。 （2） 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。因此，设计的钻铤的长度不能小于中性点高度。13、钻柱设计应遵循哪些原则？钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计两个方面内容。在设计中，一般遵循两个原则：第一式满足强度要求，保证钻柱安全工作；第二式尽量减轻整个钻柱的重力，以

30、便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。（1）钻柱尺寸选择的基本原则是： 1）方钻杆由于受到的扭矩和拉力最大，在供应可能的情况下，应尽量选用大尺寸的方钻杆。2）在钻机提升能力允许的情况下，选择大尺寸钻杆是有利的。3）钻铤尺寸一般选用与钻杆接头外径相等或相近的尺寸。钻铤长度取决于钻压与钻铤尺寸，其确定原则是：保证在最大钻压时钻杆不承受压缩载荷，即保持中性点始终处在钻铤上。（2）钻杆强度设计。钻杆柱的设计主要是对抗拉强度设计，即按抗拉强度确定其可下入的深度。其依据的原则是：钻杆柱所能承受的最大安全静拉力的大小取决于钻杆材料的屈服强度、钻杆尺寸以及钻柱的实际工作条件。 14、简述稳定器的作用、基本类型及特

31、点。（1）稳定器的作用是：可以满足钻直井时防止井斜的要求，钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性，从而延长使用寿命。（2）稳定器的3种基本类型是：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器和滚轮稳定器。1）刚性稳定器：包括螺旋、直棱两种，均可做成长型或短型，以适应各种地层和工艺要求，它是使用最广泛的稳定器。2）不转动橡胶套稳定器：在井内可不随钻柱转动，优点是不破坏井壁，使用安全，但它不具备休整井壁的能力，加上受井下温度的限制，使用寿命低，所以应由范围很小。3）滚轮稳定器：优点是有较强休整井壁的能力，可保持井眼规则，使井眼曲率变化平缓、圆滑，有利于起下钻、完井电测和下套管

32、等作业、防止井下复杂情况与事故等，主要用于研磨性地层。15、某井拟用7in钻铤，钻柱钢材密度为s7.85g/cm3，钻杆线重qc=1632N/m，设计钻压200kN,钻井液密度d=1.3g/cm2，Sn=1.2,不考虑井斜角，试计算所需钻铤长度。解：钻铤长度可根据下述公式求解： 据题意有： 故钻铤长度Lc为： 16、某直井已知：钻井液的密度为d1.2g/cm3；钻柱钢材密度为s7.85g/cm3；最大钻压为Wmax180kN；钻铤安全系数为SN1.18；所选用钻铤的线重为qc1.35kN/m；所选用钻杆的线重为qp284.96kN/m；钻杆最小屈服强度为y517.11MPa；钻杆截面积为Ap3

33、4.03cm2；钻杆安全系数为St1.3；设计系数为1.42；拉力余量为MOP200kN；试计算：（1）所需钻铤长度Lc；（2）钻杆最大可下深度Lp?解：（1）钻铤长度可根据下述公式求解： 据题意有： 故钻铤长度Lc为：（2）钻杆最大可下深度Lp求解最小屈服强度的抗拉力Fy为： 钻杆最大允许静拉力Fp为： 钻杆最大安全静拉力Fa求解：(1)安全系数法 (2)设计系数法 (3)拉力余量法钻杆最大安全静拉力Fa为中的最小值，即： 由力的平衡有： 故钻杆柱的最大下深为： 17、某直井已知：某直井已知：井深H=5000m，钻井液的密度为d1.2g/cm3；钻柱钢材密度为s8g/cm3；最大钻压为Wma

34、x180kN；钻铤安全系数为SN1.18；所选用钻铤的线重为qc1.35kN/m。若选用E级新钻杆，则所选用钻杆的线重为qp284.96kN/m，钻杆最小屈服强度下的抗拉力Fy=1760kN，钻杆安全系数为St1.3，设计系数为1.42，拉力余量为MOP200kN；若选用X-95级的新钻杆，则钻杆最小屈服强度下的抗拉力载荷为Fy=2229.71kN。试按照井深进行钻柱组合设计。解：（1）钻铤长度可根据下述公式求解： 据题意有：，故钻铤长度Lc为：若按每根钻铤10m计，需用19根钻铤，总长190m。（2）选择第一段钻杆（接钻铤）。根据最小屈服强度下抗拉力的大小，先选强度小的钻杆，即E级新钻杆，则

35、所选用钻杆的线重为qp284.96kN/m，钻杆最小屈服强度下的抗拉力Fy=1760kN。钻杆最大可下深度L1求解： 钻杆最大允许静拉力Fp为： 钻杆最大安全静拉力Fa求解：安全系数法： 设计系数法： 拉力余量法：钻杆最大安全静拉力Fa为中的最小值，即： 则第一段钻杆柱的最大下深为： 显然，需用增加一段较高强度的钻杆，方能达到设计井深。（3）选择第二段钻杆：若选用X-95级的新钻杆，则钻杆最小屈服强度下的抗拉力载荷为Fy=2229.71kN。钻杆最大可下深度L2求解： 钻杆最大安全静拉力Fa求解：安全系数法： 设计系数法： 拉力余量法：钻杆最大安全静拉力Fa为中的最小值，即： 则第二段钻杆柱的

36、最大下深为：许用钻杆的总长度为：L=190+3709+1230=51295000（m），钻柱总长已超过设计井深。最后设计的钻柱组合见下表。规范长度，m钻铤：线重1.35kN/m190第一段钻杆：线重284.96kN/m，E级3709第二段钻杆：线重284.96kN/m，X-95级1101合计500018、简述影响钻速的因素。（1）钻压对钻速的影响。钻压是影响钻速的最直接和最显著的因素之一。钻压在较大的变化范围内与钻速是近似于线性关系的。（2）转速对钻速的影响。一般随着转速的提高，钻速是以指数关系变化的，但指数一般都小于1。（3）牙齿磨损对钻速的影响。随着钻头牙齿的磨损，钻头工作效率将明显下降，

37、钻进速度也将随之降低。（4）水力因素对钻速的影响。水力因素主要从两个方面影响钻速：一是井底水力净化能力对钻速的影响，水力净化能力用水力净化系数 CH 表示，其为实际钻速与净化完善时的钻速之比。井底完全净化后，CH=1；否则，CH1。二是水力能量的破岩作用对钻速的影响，井底比水功率越大，辅助破岩能力越强，钻速越快。（5）钻井液性能对钻速的影响。一是钻井液密度对钻速的影响，主要表现为由钻井液密度决定的井内液柱压力与地层孔隙压力之间的压差增加将使钻速明显下降。二是钻井液运动粘度对钻速的影响，钻井液运动粘度的增大，将会增大钻柱内和环空的压降，使得井底压差增大和井底钻头获得的水功率降低，从而使钻速减小。

38、散失钻井液固相含量及其分散性对钻速的影响，钻井液固相含量增大，机械钻速降低。分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低；钻井液中小于1m的固体颗粒越多，对钻速的影响越大。19、请在下面水平投影图上作出A的N、E坐标（NA、EA）、水平位移（SA）、视平移（VA）、平移方位角（A）、水平投影长度（LPA）。20、造成井斜的原因有哪些？（1）从客观上来说，由于所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜。即也就是地质条件对井斜的影响，具体包括以下几个方面：1）层状地层对井斜的影响：地层倾角越大，成层性越强，钻压越大，则井斜也就越大。 2）地层各向异性：各向异性使得岩层在不同方向上的强度不同，一般来

39、说，垂直地层层面的强度较小，钻进时钻头将沿着这个破碎阻力最小的方向倾斜。 3）岩性软、硬交替变换对井斜的影响：当钻头由软地层进入硬地层时，使其沿着地层上倾方向发生倾斜；当地层由硬地层进入软地层时，有可能时井眼向地层下倾方向倾斜，也有可能向上倾方向倾斜。 （2）从技术上来说，下部钻具的工作状态对井斜的影响很大，下部钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜导致井斜； （3）从主观上来说，即使有良好的防斜钻具也会因操作不当而造成井斜。21、满眼钻具组合的使用要注意的问题有哪些?满眼钻具组合的使用要注意以下问题：（1）在已经发生井斜的井内使用满眼钻具组合并不能减小井斜角，满眼钻具组合只能做到使井斜角的变化很小或

40、不变化。所以满眼钻具组合的主要功用是控制井眼曲率。（2） 使用满眼钻具组合的关键在于一个“满”字，即扶正器与井眼的间隙对满眼钻具组合的性能影响非常显著。在使用中应使间隙尽可能小。（3）保持“满”的另一个关键在于井径不得扩大。这要求有好的钻井液护壁技术。做到“以快保满，以满保直”。（4）不宜在井眼曲率较大的井段使用满眼钻具组合，防止卡钻。22、简述射流及其对井底的作用？（1）射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。（2）射流对井底的作用包括两方面： 1）射流对井底的清洗作用：射流撞击井底后形成的井底冲击压力波河井底漫流是射流对井底清洗的两个主要形式。极不均匀的冲击压力会使岩屑产生

41、一个翻转力矩，从而离开井底；而射流撞击井底后形成的漫流是一层很薄的高速液流层，会对井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位置。 2）射流对井底的破岩作用：在岩石强度较低的地层中，射流的冲击压力超过地层岩石的破碎压力时，射流将直接破碎岩石。在岩石强度较高的地层中，高压射流体挤入岩石裂缝或裂纹，使裂缝和裂纹扩大，降低岩石强度，从而提高钻头破碎的效率。23、简述提高钻头水力参数的途径。钻头水力参数包括：钻头水功率Pb、钻头压降Pb。其求解公式如下： （1） （2） 故其提高途径如下： 提高泵压ps及泵功率Ps；由公式（1）（2）可知：提高钻头压降Pb与钻头水功率Pb，可采用提高泵压ps及泵功率Ps

42、的方法。降低循环压耗系数KL；由公式（1）（2）可知：泵压ps及泵功率Ps一定时，可采用降低循环压耗系数KL来提高钻头压降与钻头水功率。又因，故降低循环压耗系数的途径是：A、使用低密度钻井液；B、减小钻井液的粘度、C、适当增大管路内径。其中，增大管路内径di对降低循环压耗系数KL较显著。增大钻头压降系数Kb；由公式（1）（2）可知：提高钻头压降与钻头水功率，可采用增大Kb的方法实现。增大Kb的途径有：增大d、减小C和A0。实际上，增大d，也增大了井底压力，这对钻速提高不利；减小C实际上增大喷嘴处的能量损耗，这两种方法不可取。唯一有效办法是缩小喷嘴直径。优选排量Q； 由公式（1）（2）可知：增大

43、排量Q，可提高钻头压降Pb与钻头水功率Pb。但与此同时，使循环系统压耗和循环系统功率也增大，故存在优选排量Q，使钻头和循环系统的水力能量分配达到最合理。24、简述轨道类型及其组成，并画出相应的轨道示意图？（1）轨道类型包括以下几种类型：1）三段式：垂直段、增斜段、稳斜段。2）多靶三段式：垂直段、增斜段、稳斜段、目标段。3）五段式：垂直段、增斜段、稳斜段、降斜段、目标段。4）双增式：垂直段、增斜段、稳斜段、增斜段、目标段。（2）各自的形态分别为： 三段式 多靶三段式 五段式 双增式25、简述套管的层次与作用。（1）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：又称为技术套管。它的作用时隔离不同地层孔隙压力的层系或易塌、易漏等复杂地层。根据需要技术套管可以是一层、两层甚至多层。（3）生产套管：又称为油层套管。它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，并给油气从产层流至地面提供坚固通道。（4）尾管：尾管常在已下入中间套管后采用。尾管若下在中间，其作用同技术套管；若为钻达目的层后下入的最后一层套管，则其作用同油层套管。 2