井控技术试题及答案

1、井控技术试题及答案、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 2a z + a t - a t a z= a s改写为：( a z/ a s) 2-( a z a t)/ a /+( a t/ a s) 2=1得一圆方程。用a z/ a s的百分比为横坐标，用a t/ a 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

2、各种专门液 体。二、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

3、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？

4、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）

5、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：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。(1) 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。(2) 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。(3) AMOCC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

6、，在计算内压力时也考虑拉应力的影响。(4) BEB设计方法：设计特点是将套管分类进行设计。( 5) 前苏联的设计方法：设计思想是考虑外载按不同时 期的变化，考虑不同井段的抗拉安全系数不同，不 考虑双向应力，但是当拉应力达到管体屈服强度的 50%时，把抗拉安全系数增加到 10%。6 何谓双向应力椭圆？何时考虑双向应力？ 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(X z + t -(X t (X z= (X s改写为：(a z/ a s) 2-( a z a t)/

7、 a s2+( a t/ a s)2=1得一椭 圆方程。用a z/ a s的百分比为横坐标，用a t/ a s的百分比为纵坐标， 绘出的应力图，称为双向应力椭圆。轴向拉应力与外挤压力的联合作用，由于轴向拉力的存 在使套管强度降低，因此此时考虑双向应力。7 油井水泥的主要成分和性能是什么？ 答：油井水泥的主要要成分有：(1) 硅酸三钙3CaO?Si02(简称C3S)是水泥的主要成分， 一般的含量为40%- 65%它对水泥的强度，尤其是早期强度 有较大的影响。高早期强度水泥中C3S的含量可达60% 65% 缓凝水泥中含量在 40%- 45%。(2) 硅酸二钙 2CaO?Si02(简称C2S)，其含

8、量一般在 24%- 30%之间。 C2S 的水化反应缓慢，强度增长慢，但能在 很长一段时间内增加水泥强度，对水泥的最终强度有影响。 不影响水泥的初凝时间。(3) 铝酸三钙3CaO?Al203 (简称C3A),是促进水泥快 速水化的化合物，是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素。 对水泥的最终强度影响不大，但对水泥浆的流变性及早期强 度有较大影响。 它对硫酸盐极为敏感， 因此抗硫酸盐的水泥， 应控制其含量在 3%以下，但对于有较高早期强度的水泥， 其 含量可达 15%。(4)铁铝酸四钙4CaO?AI 2Q?Fe2Q (简称C4AF ),它对 强度影响较小，水化速度仅次于C3A ，早期强度增长较快，含量为8% 12%。除了以上四种主要成分之外，还有石膏、碱金属的氧化 物等。8 水泥浆性能与固井质量有何关系？ 答：水泥浆性能与固井质量关系密切：水泥浆密度为1.801.90g/cm 3之间时对固井质量最好； 水泥浆的稠化时间因不同的井而时间长短要合理；水泥浆的 失水应当通过加入处理剂的方法使之尽量降低；水泥石强度 应满足支撑和加强套管，承受钻柱的冲击载荷，承受酸化、 压裂等增产措施作业的能力以及应能抵抗各种流体的腐蚀。9 何谓前置液体系？有何作用？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