钻井工程试题答案

1、长江大学石油工程学院20072008学年第二学期考试试卷参考答案及评分标准课程名称：钻井工程（A卷）任课教师：熊青山 授课班级：油工1051、1052、10591012共6个班一、不定项选择题(每小题2分，10小题，共20分)1狗腿严重度是指（C）A井斜变化率B方位变化率C井眼曲率D以上都不是E以上都是2从提高机械钻速的角度来看，应当将钻井液中的粘土固相含量（B）A增大B减小C保持不变D以上都可以3转盘钻扶正器钻具组合能（ABC）A增斜B降斜C稳斜D仅只能稳斜4旧API钻杆接头类型有（ABC）A内平式B贯眼式C正规式DNC接头E以上都是5. 下列哪些属于水力参数（ABCDE）A射流速度B射流水

2、功率C射流冲击力D钻头压降E钻头水功率6. 钻杆屈服强度下抗拉力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(A) AFyFPFaBFPFyFaC FaFyFPD无法确定；7动滤失的特点是(B)A滤饼厚、滤失量大 B滤饼薄、滤失量大C滤饼薄、滤失量小 D滤饼厚、滤失量小8 地层破裂压力检测方法有（ABCD）A休伯特和威利斯法B马修斯和凯利法C伊顿法D液压实验法9天然金刚石能作为钻头切削刃是由于（ABC）A最硬 B抗压强度最强C抗磨损能力最高D热稳定性好E抗冲击能力强10影响静滤失量的因素：（ABCDE）A滤饼的渗透性 B固相含量及类型 C压差D温度 E滤失时间二、名词

3、解释（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1岩石可钻性一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。2塑性系数岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。3中和点在垂直井中，中和点将钻柱一分为二，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。4PDC钻头聚金金刚石复合片钻头。5工程师法压井又称一次循环法压井。井涌关井后，计算压井液密度，然后继续关井，按压井钻井液的密度配置钻井液。用配制的钻井液进行循环压井。6地层破裂压力井下一定深度裸露地层，承受流体的压力是有限的。当液体达到一定数值时会使地层破裂，该液体压力称为地层破裂压力。7比水功率井

4、底单位面积上的钻头水功率。8狗腿角两条方向线之间的夹角。9装置方位角装置角与井斜方位角之和。10欠平衡钻井井底有效压力小于地层压力，此种钻井方式称为欠平衡压力钻井。三、作图识图题（本大题共3小题，共10分）VALPAASANA设计方位线NAEEA1请在下面水平投影图上作出A的N、E坐标、平移、视平移、平移方位角、水平投影长度（3分）2下图是声波时差法预测异常压力图（共3分）（1）在图中绘出异常压力段，并说明是异常高压还是异常低压？0tH异常层位答：图中为异常高压。 （1分） （2）解释所判断出的异常压力的依据。答：异常高压地层中孔隙度大，地层流体多，声波在流体中的传播速度低于在固体中的速度，在

5、图中异常层位的声波时差偏大，说明流体较多，所以为异常高压。（2分）3下图是钻压对钻速的影响图。（4分）（1）常规钻井时通常在图中哪个区间工作？ABC钻速钻压OM答：AB区间。 （1分）（2）解释为什么不在其他工作区间工作？答：OA区间内，钻头牙齿没有充分吃入地层，BC区间内，岩屑不能被充分冲离井底，造成重复切削。（1分）（3）在图中标出门限钻压M的位置，并解释其含义。答：M相当于牙齿开始压入地层时的钻压。 （2分）四、判断题（本大题共20小题，共10分）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进入异常高压地层之后，岩石孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。（

6、）3岩石强度随围压的增加而减小。（×）4复合钻杆柱是一种上部尺寸小，下部尺寸大的组合方式。（×）5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。（）6机械钻速快的钻头可适用于浅井段。（）7一般来说，用于软地层金刚石钻头齿高比用于硬地层的齿高要高。（）8在软硬交错地层钻进时，一般应按较硬的岩石选择钻头类型。()9PDC钻头作为金刚石钻头的一种，主要适用于极硬地层。（×）10满眼钻具组合能起到防斜的作用。()11丝扣连接的条件是尺寸相等、扣型相同、公母扣相配。（）12井眼轨道是指实钻井眼轴线形状。(×)13目前在油田使用的磁性测斜仪是以磁北极

7、为基准。（）14钟摆钻具组合多用于对井斜已经较大的井进行降斜。（）15一般来说，平行于地层层面方向可钻性比垂直于层面方向可钻性高。（）16一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。(×)17所谓半软关井，是指发现井涌后，适当打开节流阀，再关防喷器。（）18气侵关井，环空内含有气体，所以立压大于套压。(×)19可钻性级值越大，地层越难钻。()20牙轮钻头是一体式钻头，无活动件。(×)五、填空题（本大题共10小题，共10分）1井眼周围岩石受力有上覆岩层压力、岩石内孔隙流压力、水平地应力、钻井液液柱压力。2牙轮上的牙齿按材料分铣齿、镶齿。3天然金刚石

8、钻头冠部形状有双锥阶梯形、双锥形、“B” 形、脊圈式B形。4TSP钻头水力结构主要有四种类型，它们分别是逼压式水槽、辐射形水槽、辐射形逼压式、螺旋形水槽。5泵压传递基本关系式是。6钻井泵的工作状态有两种，它们分别是：额定泵压工作状态、额定功率工作状态。7井眼轨道图示法有两种，它们分别是：垂直投影图与水平投影图相结合；垂直剖面图与水平投影图相结合。8射流对井底清洗主要作用形式有射流冲击压力作用、漫流横推作用。9转盘造斜工具有变向器、射流钻头、持正器组合。10欠平衡钻井方式有空气钻井、充气钻井、泡沫钻井、雾化钻井等。每题1分六、简答题（本大题共5小题，共20分）1评价钻头技术经济指标有哪些？且对之

9、进行解释。（4分）钻头进尺：一个钻头钻进的井眼总长度；钻头工作寿命：一个钻头的累计总使用时间；钻头平均机械钻速：一个钻头的进尺与工作寿命之比。钻头单位进尺成本：表示为：指标及解释各0.5分2牙轮钻头采取哪些方式破碎岩石?如何实现这些方式？（3分） a.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。纵向振动是指牙轮在动动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。引起纵向振动的原因一是单、双齿交替接触井底；二是井底凹凸不平。 b.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。牙轮的超顶和复锥引起的切向滑

10、动剪切掉牙齿之间的岩石。 移轴引起的轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。 c.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。每小点各1分3简述异常高压成因？（3分） 在地层的沉积过程中，随着上覆沉积物不断增多，地层逐渐被压实，孔隙度减小。如果地层是可渗透的、连通的，地层中流体的流动不受限制（称之为水力学开启系统），地层孔隙中的流体则随着地层的压实被排挤出去，建立起静液压力条件。形成正常压力地层。（1分）在地层被不渗透的围栅包围，流体被圈闭在地层的孔隙空间内不能自由流通（称之为水力学封闭系统）的条件下，随着地层的不断沉积，上覆岩层压力逐渐增大，而圈闭在地层孔隙内的流体排不出

11、去，必然承受部分上覆岩层重力。结果是地层流体压力升高，异常高压产生。（2分）4提高钻头水力参数的途径（4分）钻头水力参数包括：钻头水功率、钻头压降。其求解公式如下： 故其提高途径如下： 提高泵压及泵功率；（分）由公式()()可知：提高钻头压降与钻头水功率，可采用提高泵压及泵功率的方法。降低循环压耗系数；（分）由公式()()可知：泵压及泵功率一定时，可采用降低循环压耗系数来提高钻头压降与钻头水功率。又因，故降低循环压耗系数可采用降低钻井液的密度、降低钻井液的粘度、增大管路内径实现。其中，增大管路内径对降低循环压耗系数较显著。增大钻头压降系数；（分）由公式()()可知：提高钻头压降与钻头水功率，可

12、采用增大的方法实现。增大的途径有：增大、减小和。实际上，增大，也增大了井底压力，这对钻速提高不利；减小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。（分）优选排量；（分）由公式()()可知：增大排量，可提高钻头压降与钻头水功率。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，使钻头和循环系统的水力能量分配达到最合理。每小点1分5轨道类型及其组成？（4分）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。每小点1分6

13、地层流体侵入原因有哪些？（2分）造成井底有效压力过低，进而导致地层流体进入井眼的原因有多种，主要有：钻井液密度低；环空钻井液液柱降低；起钻抽汲；停止循环；4点全写给满分，否则一小点只给0.5分七、计算题（本大题共2小题，共10分）1在井深为4000m处进行漏失试验，得到漏失压力20MPa，所用钻井液的密度为1.2g/cm3，求地层破裂压力当量密度？（3分）解：(1分)(2分)2某直井已知：钻井液的密度为1.2；钻柱钢材密度为7.85；最大钻压为180；钻铤安全系数为1.18；所选用钻铤的线重为1.35；所选用钻杆的线重为284.69；钻杆最小屈服强度为517.11；钻杆截面积为34.03；钻杆

14、安全系数为1.3；设计系数为1.42；拉力余量为MOP200；试计算：（1）所需钻铤长度；（2）钻杆最大可下深度?(7分)解：钻铤长度可根据下述公式求解： （1分）据题意有： （0.5分）故钻铤长度为： (m) （0.5分）钻杆最大可下深度求解最小屈服强度的抗拉力为： (KN) （0.5分）钻杆最大允许静拉力为：(KN) （0.5分）钻杆最大安全静拉力求解：(1)安全系数法 (KN) （0.5分）(2)设计系数法(KN) （0.5分）(3)拉力余量法 (KN)（0.5分）钻杆最大安全静拉力为、中的最小值，即：(KN) （0.5分）由力的平衡有： （0.5分）故钻杆柱的最大下深为： （0.5分）

15、长江大学石油工程学院20072008学年第二学期考试试卷参考答案及评分标准课程名称：钻井工程（B卷）任课教师：熊青山 授课班级：油工1051、1052、10591012共6个班一、名词解释（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1欠平衡钻井井底有效压力小于地层压力，此种钻井方式称为欠平衡压力钻井。2狗腿角两条方向线之间的夹角。3地层破裂压力井下一定深度裸露地层，承受流体的压力是有限的。当液体达到一定数值时会使地层破裂，该液体压力称为地层破裂压力。4岩石可钻性一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。5PDC钻头聚金金刚石复合片钻头。6比水功率井底单位面积上的钻头水功率。7中和

16、点在垂直井中，中和点将钻柱一分为二，上面一段钻柱在钻井液中的重力等于大8装置方位角装置角与井斜方位角之和。9塑性系数岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。钩悬重，下面一段钻柱在钻井液中的重力等于钻压。10工程师法压井又称一次循环法压井。井涌关井后，计算压井液密度，然后继续关井，按压井钻井液的密度配置钻井液。用配制的钻井液进行循环压井。二、判断题（本大题共20小题，共10分）1牙轮钻头是一体式钻头，无活动件。(×)2进入异常高压地层之后，岩石孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。（）3气侵关井，环空内含有气体，所以立压大于套压。(×)4岩石强度随围压的增加而减小

17、。（×）5可钻性级值越大，地层越难钻。()6复合钻杆柱是一种上部尺寸小，下部尺寸大的组合方式。（×）7目前在油田使用的磁性测斜仪是以磁北极为基准。（）8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。（）9所谓半软关井，是指发现井涌后，适当打开节流阀，再关防喷器。（）10机械钻速快的钻头可适用于浅井段。（）11钟摆钻具组合多用于对井斜已经较大的井进行降斜。（）12一般来说，用于软地层金刚石钻头齿高比用于硬地层的齿高要高。（）13一般来说，平行于地层层面方向可钻性比垂直于层面方向可钻性高。（）14在软更交错地层钻进时，一般应按较硬的岩石选择钻头类型。()15井眼

18、轨道是指实钻井眼轴线形状。(×)16PDC钻头作为金刚石钻头的一种，主要适用于极硬地层。（×）17一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。(×)18满眼钻具组合能起到防斜的作用。（）19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。（×）20丝扣连接的条件是尺寸相等、扣型相同、公母扣相配。（）三、不定项选择题(每小题2分，10小题，共20分)1影响静滤失量的因素：（ABCDE）A滤饼的渗透性 B固相含量及类型 C压差D温度 E滤失时间2狗腿严重度是指（C）A井斜变化率B方位变化率C井眼曲率D以上都不是E以上都是3 地层破裂压

19、力检测方法有（ABCD）A休伯特和威利斯法 B马修斯和凯利法C伊顿法 D液压实验法4从提高机械钻速的角度来看，应当将钻井液中的粘土固相含量（B）A增大B减小C保持不变D以上都可以5动滤失的特点是(B)A滤饼厚、滤失量大 B滤饼薄、滤失量大C滤饼薄、滤失量小 D滤饼厚、滤失量小6转盘钻扶正器钻具组合能（ABC）A增斜B降斜C稳斜D仅只能稳斜7. 钻杆屈服强度下抗拉力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(A) AFyFPFaBFPFyFaC FaFyFPD无法确定；8旧API钻杆接头类型有（ABC）A内平式B贯眼式C正规式DNC接头E以上都是9天然金刚石能作为钻头

20、切削刃是由于（ABC）A最硬 B抗压强度最强C抗磨损能力最高D热稳定性好E抗冲击能力强10. 下列哪些属于水力参数（ABCDE）A射流速度B射流水功率C射流冲击力D钻头压降E钻头水功率四、填空题（本大题共10小题，共10分）1欠平衡钻井方式有空气钻井、充气钻井、泡沫钻井、雾化钻井等。2井眼周围岩石受力有上覆岩层压力、岩石内孔隙流压力、水平地应力、钻井液液柱压力。3转盘造斜工具有变向器、射流钻头、持正器组合。4牙轮上的牙齿按材料分铣齿、镶齿。5射流对井底清洗主要作用形式有射流冲击压力作用、漫流横推作用。6天然金刚石钻头冠部形状有双锥阶梯形、双锥形、“B” 形、脊圈式B形。7井眼轨道图示法有两种，

21、它们分别是：垂直投影图与水平投影图相结合；垂直剖面图与水平投影图相结合。8TSP钻头水力结构主要有四种类型，它们分别是逼压式水槽、辐射形水槽、辐射形逼压式、螺旋形水槽。9钻井泵的工作状态有两种，它们分别是：额定泵压工作状态、额定功率工作状态。10泵压传递基本关系式是。每题1分五、作图识图题（本大题共3小题，共10分）1请在下面水平投影图上作出A的N、E坐标、平移、视平移、平移方位角、水平投影长度（3分）VALPAASANA设计方位线NAEEA2下图是声波时差法预测异常压力图（共3分）（1）在图中绘出异常压力段，并说明是异常高压还是异常低压？ABC钻速钻压OM0tH异常层位答：图中为异常高压。

22、（1分） （2）解释所判断出的异常压力的依据。答：异常高压地层中孔隙度大，地层流体多，声波在流体中的传播速度低于在固体中的速度，在图中异常层位的声波时差偏大，说明流体较多，所以为异常高压。（2分）3下图是钻压对钻速的影响图。（4分）（1）常规钻井时通常在图中哪个区间工作？答：AB区间。 （1分）（2）解释为什么不在其他工作区间工作？答：OA区间内，钻头牙齿没有充分吃入地层，BC区间内，岩屑不能被充分冲离井底，造成重复切削。（1分）（3）在图中标出门限钻压M的位置，并解释其含义。答：M相当于牙齿开始压入地层时的钻压。 （2分）六、简答题（本大题共6小题，共20分）1地层流体侵入原因有哪些？（2分

23、）造成井底有效压力过低，进而导致地层流体进入井眼的原因有多种，主要有：钻井液密度低；环空钻井液液柱降低；起钻抽汲；停止循环；4点全写给满分，否则一小点只给0.5分2评价钻头技术经济指标有哪些？且对之进行解释。（4分）钻头进尺：一个钻头钻进的井眼总长度；钻头工作寿命：一个钻头的累计总使用时间；钻头平均机械钻速：一个钻头的进尺与工作寿命之比。钻头单位进尺成本：表示为：指标及解释各0.5分3轨道类型及其组成？（4分）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

24、。每小点1分4牙轮钻头采取哪些方式破碎岩石?如何实现这些方式？（3分） a.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。纵向振动是指牙轮在动动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。引起纵向振动的原因一是单、双齿交替接触井底；二是井底凹凸不平。 b.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。牙轮的超顶和复锥引起的切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。 移轴引起的轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。 c.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。每小点各1分5提高钻头水力参数

25、的途径（4分）钻头水力参数包括：钻头水功率、钻头压降。其求解公式如下： 故其提高途径如下： 提高泵压及泵功率；（分）由公式()()可知：提高钻头压降与钻头水功率，可采用提高泵压及泵功率的方法。降低循环压耗系数；（分）由公式()()可知：泵压及泵功率一定时，可采用降低循环压耗系数来提高钻头压降与钻头水功率。又因，故降低循环压耗系数可采用降低钻井液的密度、降低钻井液的粘度、增大管路内径实现。其中，增大管路内径对降低循环压耗系数较显著。增大钻头压降系数；（分）由公式()()可知：提高钻头压降与钻头水功率，可采用增大的方法实现。增大的途径有：增大、减小和。实际上，增大，也增大了井底压力，这对钻速提高不利；减小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；（分）由公