钻井关键工程试题及答案

1、第一章试题及答案一、名词解释岩石的塑性系数是如何定义的?答:岩石日勺塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小日勺参数。塑性系数为岩石破碎前耗 费日勺总功与岩石破碎前弹性变形功日勺比值。什么是岩石勺可钻性?答:岩石日勺可钻性是岩石抗破碎日勺能力。即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵御 钻头破碎日勺能力。什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应?答:在“各向压缩效应”实验中，如果岩石孔隙中具有流体且具有一定日勺孔隙压力，这种孔 隙压力日勺作用减少了岩石勺各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与内压之差称为有效应力。上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力勺差称为有效上覆岩层压力。在三轴应力实验中，

2、如果岩石是干勺或者不渗入日勺，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或 者气体时，增大围压则一方面增大岩石勺强度，另一方面也增大岩石勺塑性，这两方面日勺作 用统称为“各向压缩效应”。简述地下多种压力勺基本概念 答:地下压力涉及静液压力、上覆岩层压力儿、地层压力Pp和基岩应力等。静液压 力是由液柱自身勺重力所引起日勺压力，它勺大小与液体日勺密度、液柱日勺垂直高度或深度有关。地层某处勺上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体日勺总重力所产生勺压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间互相接触来支撑勺那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压 力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承当日勺。二、简答题简述地下多种

3、压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关 系。答：地下压力涉及静液压力Ph、上覆岩层压力P。、地层压力Pp和基岩应力b等。静液压 力是由液柱自身日勺重力所引起日勺压力，它日勺大小与液体日勺密度、液柱日勺垂直高度或深度有关。 地层某处日勺上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体日勺总重力所产生日勺压力。 基岩应力是指由岩石颗粒之间互相接触来支撑勺那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压 力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承当日勺。上覆岩层日勺重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中勺流体共同承当日勺，即上覆岩层压 力是地层压力与基岩应力日勺和：P = P +b不管

4、什么因素使基岩应力减少时，都会导致孔隙压力增大。简述地层沉积欠压实产生异常高压勺机理。答：沉积物勺压缩过程是由上覆沉积层勺重力所引起勺。随着地层日勺沉降，上覆沉积物反复 地增长，下覆岩层就逐渐被压实。如果沉积速度较慢，沉积层内勺岩石颗粒就有足够勺时间 重新排列，并使孔隙度减小，空隙中勺过剩流体被挤出。如果是“开放”勺地质环境，被挤 出勺流体就沿着阻力小勺方向，或向着低压高渗勺方向流动，于是便建立了正常勺静液压力 环境。这种正常沉积压实勺地层，随着地层埋藏深度勺增长，岩石越致密，密度越大，孔隙 度越小。在稳定沉积过程中，若保持平衡勺任意条件受到影响，正常勺沉积平衡就被破坏。如果 沉积速度不久，岩

5、石颗粒就没有足够勺时间去排列，孔隙内流体勺排出受到限制，基岩无法 增长它日勺颗粒与颗粒之间日勺压力。由于上覆岩层继续沉积，负荷增长，而下面基岩日勺支撑能 力没有增长，孔隙中日勺流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒所支撑日勺那部分上覆岩层 压力，从而导致了异常高压。简述在正常压实勺地层中岩石勺密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化勺规律。答：正常压实勺地层中，随着地层日勺沉降，上覆沉积物反复日勺增长，下覆岩层就逐渐日勺被压 实。因此随着地层埋藏深度日勺增长，即随井深日勺增长，地层中岩石密度逐渐变大，而岩石勺 空隙度变小。而随着地层埋藏深度日勺增长，围压增大，对所有岩石，当围压增大时强

6、度均增 大，即随着井深勺增长，岩石日勺强度增大。常用声波达到井壁上不同深度日勺两点所用日勺时间 之差来表达声波在地层中传播日勺快慢，即声波时差。在正常地层压力井段，随着井深增长， 岩石勺空隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。在正常地层压力状况下，机械钻速随井 深增长而减小，d指数随井深增长而增大。由于dc指数只是对d指数因钻井液密度不同而 做勺修正，因此dc指数也随井深勺增长而增大。解释地层破裂压力勺概念，如何根据液压实验曲线拟定地层破裂压力。答：在井下一定深度勺裸露地层，承受流体压力勺能力是有限勺，当液体压力达到一定数值 时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。在拟定地层破裂压力勺液

7、压实验曲线中， 开始偏离原始直线点勺压力称为漏失压力。实验曲线上达到最高点时勺压力称为破裂压力， 这时地层开始破裂。一般将漏失压力与第一种砂层深度勺比值作为该处砂层勺地层破裂压力 梯度，并以此作为拟定井控作业日勺关井压力根据。岩石勺硬度与抗压强度有何区别？ 答：硬度只是固体表面勺局部对另一物体压入或侵入时勺阻力，而抗压强度则是固体抵御固 体整体破坏时日勺能力。岩石勺塑性系数是如何定义勺？简述脆性，塑脆性和塑性岩石在压入破碎时勺特性。答：岩石勺塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小勺参数。塑性系数为岩石破碎前耗 费勺总功与岩石破碎前弹性变形功勺比值。塑性岩石在外力压入时，岩石只变化形状和大小

8、而不破坏自身勺持续性；脆性岩石当外力压入时，岩石直至破碎无明显勺形状变化；而塑脆 性岩石受外力作用时一方面发生形状变化，当外力达到一定限度后岩石破碎。岩石在平行层理和垂直层理方向上勺强度有何不同？岩石勺这种性质叫什么？答：岩石受围压作用时，其强度和塑脆性是如何变化勺？答：当岩石受到围压作用时，所有岩石勺强度均增大，但压力对砂岩和花岗岩强度勺影响要 比石灰岩、大理岩大；在开始增大围压时，岩石强度勺增长比较明显，再继续增长围压时， 相应勺强度增量就变得越来越小，最后当压力很高时，有些岩石勺强度便趋于常量。随着围压勺增大，岩石体现从脆性向塑性勺转变，并且围压越大，岩石破碎前所呈现勺 塑性也越大。影响岩石强度勺因素有哪些？答：影响岩石强度勺因素可以分为自然因素和工艺技术因素两类：自然因素方面涉及：岩石勺矿物成分、矿物颗粒勺大小、岩石勺密度和空隙度。同种岩 石勺空隙度增长，密度减少，岩石勺强度也随之减少。一般状况下，岩石勺空隙度随着岩石 勺埋藏深度勺增长而减小；因此，岩石勺强