2025年钻井工程考试试题及答案

2025年钻井工程考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某井设计井深4500m，表层套管下深800m，技术套管下深3200m，油层套管需封固至4500m。若油层套管采用J55钢级，壁厚9.19mm，抗内压强度需满足地层压力系数1.8的要求，其最小抗内压强度（MPa）应为（）（地层水密度取1.0g/cm³，重力加速度取9.8m/s²）A.79.38B.88.2C.97.02D.105.842.关于PDC钻头与牙轮钻头的对比，下列描述错误的是（）A.PDC钻头更适用于软至中硬地层，牙轮钻头在硬地层及研磨性地层中寿命更长B.PDC钻头破岩以剪切为主，牙轮钻头以冲击压碎为主C.PDC钻头对钻压敏感，过高钻压易导致切削齿崩裂；牙轮钻头需较高钻压以发挥破岩效率D.PDC钻头钻进时扭矩波动小，牙轮钻头因牙轮转动易产生扭矩震荡3.某井使用密度1.35g/cm³的钻井液钻进，环空返速1.2m/s，循环泵压18MPa。若钻遇异常高压层（地层压力系数2.1），需通过提高钻井液密度平衡地层压力，同时保持环空返速不变。假设泵排量与泵压的平方成正比，当钻井液密度提高至1.80g/cm³时，循环泵压（MPa）约为（）（忽略温度对密度的影响）A.22.5B.24.0C.25.6D.27.04.随钻测量（MWD）工具中，用于测量井斜角和方位角的核心传感器是（）A.加速度计与磁通门B.陀螺仪与压力传感器C.电阻率探头与自然伽马仪D.温度传感器与振动监测模块5.固井作业中，水泥浆“失重”现象的本质是（）A.水泥浆密度随时间降低B.水泥浆胶凝过程中静液柱压力下降C.水泥浆滤液漏失导致总体积减少D.水泥石收缩引起环空压力降低6.井眼轨迹控制中，“钟摆钻具组合”的主要防斜原理是（）A.通过钻铤重力产生向井眼低边的横向力，抵消地层造斜力B.利用钻具刚性限制井斜角增大C.增加钻压使钻头沿原方向钻进D.通过旋转钻具减少井壁接触面积7.地层漏失压力测试（LOT）中，若测试层位深度2000m，漏失时泵压12MPa，钻井液密度1.20g/cm³，则该地层的漏失压力当量密度（g/cm³）为（）A.1.25B.1.30C.1.35D.1.408.关于欠平衡钻井的适用条件，下列说法错误的是（）A.适用于低压、低渗透油气藏，可减少储层伤害B.需严格控制井口压力，防止地层流体失控C.对钻井液体系要求低，常规水基钻井液即可满足D.需配套使用旋转防喷器等专用设备9.某水平井靶窗设计为垂深3500m，水平段长1000m，靶窗垂深允许误差±0.5m，水平位移允许误差±3m。该井的轨迹控制难度主要体现在（）A.直井段防斜B.造斜段的造斜率控制C.水平段的垂深精确调整D.完井管柱的下入难度10.钻井液的API滤失量是指（）A.7.0MPa压力下，30min内通过滤饼的滤液体积B.0.69MPa压力下，30min内通过滤饼的滤液体积C.10.5MPa压力下，60min内通过滤饼的滤液体积D.1.03MPa压力下，10min内通过滤饼的滤液体积11.处理井塌卡钻时，优先采取的措施是（）A.大力上提下放活动钻具B.注入高密度钻井液压稳地层C.泵入解卡剂浸泡D.爆炸松扣后套铣12.油基钻井液与水基钻井液相比，最显著的优势是（）A.成本低B.环保性好C.抑制泥页岩水化能力强D.固相控制简单13.评价钻头使用效果的关键指标不包括（）A.钻头进尺B.机械钻速C.钻头直径磨损量D.钻井液密度14.地层压力检测中，d指数法的原理是（）A.利用岩石可钻性随有效应力变化的规律B.测量地层声波时差计算孔隙压力C.通过钻速与钻压、转速的关系反推地层压力D.分析岩屑密度变化判断压力异常15.尾管固井与全井套管固井相比，主要优点是（）A.水泥返高更高B.节省套管用量，降低成本C.固井质量更易保证D.对井眼条件要求更低二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.井身结构设计的核心是确定各层套管的下深和尺寸，需综合考虑地层压力、岩性、完井方式等因素。（）2.钻井液的塑性粘度主要由固相含量和固相颗粒大小决定，与钻井液密度无关。（）3.定向井中，造斜率越高，井眼轨迹越平滑，对钻具磨损越小。（）4.固井时，水泥浆的凝结时间越长越好，可避免候凝期间发生窜槽。（）5.地层破裂压力是指地层发生拉伸破裂时的最小井底压力，其值等于漏失压力。（）6.牙轮钻头的轴承失效主要包括滚动轴承磨损、密封失效和冲蚀损坏。（）7.井斜角是指井眼轴线与铅垂线之间的夹角，方位角是指井眼轴线在水平面上的投影与正北方向的夹角。（）8.欠平衡钻井中，井底压力低于地层孔隙压力，因此必须使用气体或泡沫作为循环介质。（）9.处理井漏时，若漏失量较小（<5m³/h），可采用随钻堵漏剂；若漏失量大，需注入桥接堵漏材料或水泥浆。（）10.完井方式选择需考虑储层岩性、流体性质、开发要求等，对于裂缝性灰岩储层，裸眼完井比射孔完井更易实现高产。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述影响机械钻速的主要因素及提高机械钻速的技术措施。2.说明井眼轨迹控制中“滑动钻进”与“旋转钻进”的区别及适用场景。3.分析油层套管固井时，水泥浆返高未达设计要求的可能原因及预防措施。4.列举三种常用的地层压力检测方法，并简述其基本原理。5.阐述钻井液在钻井过程中的主要作用及各作用的具体表现。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某区块地层特征如下：0-500m为松散砂砾层，易坍塌；500-2500m为泥页岩与砂岩互层，泥页岩易水化膨胀；2500-4000m为高压盐水层（地层压力系数1.6-1.8）；4000m以下为目的层（碳酸盐岩储层，压力系数1.2）。设计该井的井身结构（套管层次、下深及主要作用），并说明各层套管对应的钻井液选型原则。2.某水平井在水平段钻进时，出现扭矩突然增大、泵压升高、返出岩屑量减少的现象，推测可能的故障原因，并提出针对性的处理措施。参考答案一、单项选择题1.C（计算：地层压力=1.8×1.0×9.8×4500/1000=79.38MPa，考虑安全系数1.2，79.38×1.2=95.25，接近选项C）2.C（牙轮钻头在高钻压下易导致轴承失效，需合理控制钻压）3.D（泵压与密度和排量平方成正比，原排量Q=环空截面积×返速，密度提高后，泵压P2=P1×(ρ2/ρ1)×(Q2/Q1)²，因返速不变，Q2=Q1，故P2=18×(1.8/1.35)=24MPa？需重新计算：环空压耗与密度和返速平方成正比，原环空压耗P环1=K×ρ1×v²，泵压=循环系统总压耗（包括钻柱内、钻头水眼压耗、环空压耗）。假设泵压主要由环空压耗决定，P2/P1=(ρ2/ρ1)×(v2/v1)²，v不变，故P2=18×(1.8/1.35)=24MPa，但选项无24，可能考虑钻头水眼压耗与密度无关，总泵压=钻头压降+环空压降。钻头压降P钻头=1.16×10⁻⁴×ρ×Q²/(d⁴)（d为喷嘴直径），Q=A×v，A不变，Q不变，故P钻头与ρ成正比；环空压降与ρ×v²成正比，v不变，故环空压降与ρ成正比。总泵压=P钻头+P环空，原P总=P钻头1+P环空1=K1×ρ1+K2×ρ1=ρ1(K1+K2)=18MPa。新P总=ρ2(K1+K2)=18×(1.8/1.35)=24MPa，可能题目假设泵压与密度成正比，选D可能有误，正确应为24，但选项无，可能题目设定不同，暂选D）4.A（加速度计测井斜，磁通门测方位）5.B（水泥浆胶凝时，颗粒间形成结构，静液柱压力转为胶凝强度，导致环空压力下降）6.A（钟摆钻具利用钻铤重力产生纠斜力）7.C（漏失压力=泵压+钻井液静液柱压力=12×10⁶Pa+1.2×10³×9.8×2000=12×10⁶+23.52×10⁶=35.52×10⁶Pa=35.52MPa；当量密度=35.52/(9.8×2000/1000)=35.52/19.6≈1.81？计算错误，正确公式：漏失压力当量密度=（泵压×1000）/(9.8×深度)+钻井液密度。泵压12MPa=12×10⁶Pa，深度2000m，12×10⁶/(9.8×2000)=612.24kg/m³=0.612g/cm³，加原密度1.2，得1.81，无此选项，可能题目泵压为表压，实际井底压力=泵压+环空静液柱压力。若漏失时井底压力=地层漏失压力，地层漏失压力=钻井液静液柱压力+泵压。当量密度=（钻井液密度×9.8×深度+泵压×10⁶）/(9.8×深度×10³)=钻井液密度+泵压×10³/(9.8×深度)。代入数据：1.2+12×10³/(9.8×2000)=1.2+12000/19600≈1.2+0.612=1.81，仍无选项，可能题目数据有误，暂选C）8.C（油基或合成基钻井液更常用，常规水基易导致井壁不稳定）9.C（靶窗垂深误差小，水平段需精确控制垂深）10.B（API滤失条件：0.69MPa，30min）11.A（优先活动钻具，避免卡钻加剧）12.C（油基抑制性强，防塌效果好）13.D（钻井液密度与钻头效果无直接关联）14.A（d指数反映钻速与有效应力的关系）15.B（尾管减少套管用量，降低成本）二、判断题1.√2.×（塑性粘度与固相含量、颗粒大小及钻井液密度相关，密度高通常固相含量高）3.×（造斜率过高会导致井眼曲率大，钻具磨损加剧）4.×（水泥浆凝结时间需与施工时间匹配，过长可能导致候凝期间窜槽）5.×（地层破裂压力大于漏失压力，漏失可能由裂缝开启或胶结破坏引起）6.√7.√8.×（欠平衡可使用低密度钻井液，不一定是气体或泡沫）9.√10.√（裂缝性储层裸眼完井可减少储层伤害）三、简答题1.影响因素：①地层岩性（硬度、研磨性）；②钻头类型及磨损程度；③钻井参数（钻压、转速、排量）；④钻井液性能（密度、粘度、滤失量）；⑤井底清洁程度。提高措施：①优选钻头（如PDC钻头用于软地层）；②优化钻井参数（合理匹配钻压与转速）；③提高钻井液携岩能力（调整粘度、返速）；④使用高效破岩工具（如旋冲工具）；⑤控制井底压差（近平衡或欠平衡钻井）。2.区别：①滑动钻进：钻柱不旋转，通过动力钻具（如螺杆）驱动钻头旋转，可精确控制井斜和方位；②旋转钻进：钻柱整体旋转，钻头由钻柱驱动，井眼轨迹自然延伸，机械钻速高。适用场景：滑动钻进用于造斜段、扭方位段及水平段的精确轨迹控制；旋转钻进用于直井段、稳斜段，提高钻进效率。3.可能原因：①水泥浆顶替效率低（钻井液与水泥浆密度差小、流变性能不匹配）；②井眼不规则（大肚子井段导致水泥浆窜槽）；③水泥浆失水量大，析水严重；④固井施工泵压不足，顶替量不够。预防措施：①优化水泥浆与钻井液的密度差（一般0.2-0.3g/cm³）；②调整水泥浆流变参数（低动切力、低粘度）；③采用紊流顶替，提高洗井效果；④固井前通井，确保井眼规则；⑤严格计算水泥浆用量，留足附加量。4.①d指数法：利用机械钻速与钻压、转速的关系，建立正常压实趋势线，异常高压层d指数低于趋势线；②声波时差法：正常压实地层声波时差随深度增加而减小，异常高压层因欠压实导致声波时差增大；③重复式地层测试（RFT）：通过井下工具直接测量地层压力，准确性高。5.主要作用：①携带岩屑：通过循环将井底岩屑带出地面；②平衡地层压力：利用钻井液密度形成的静液柱压力防止井喷、井漏；③冷却润滑钻头钻具：吸收钻头破岩产生的热量，减少钻具磨损；④稳定井壁：在井壁形成滤饼，防止泥页岩水化膨胀；⑤传递水功率：通过钻头喷嘴喷射辅助破岩；⑥提供地质信息：通过岩屑、滤液分析判断地层性质。四、综合分析题1.井身结构设计：①表层套管：下深500-600m，封固松散砂砾层，防止井眼坍塌，为后续钻进提供稳定井口；②技术套管：下深2500-2600m，封固易水化泥页岩，隔离高压盐水层（2500-4000m），防止井漏、井喷；③油层套管：下深至目的层底界（如4200m），封固目的层，为完井提供通道。钻井液选型：①表层段（0-500m）：采用低固相聚合物钻井液，提高携岩能力，加入防塌剂（如沥青类）稳定松散地层；②技术套管段（500-2500m）：使用钾基聚合物钻井液，利用K⁺抑制泥页岩水化膨胀，控制滤失量（API滤失≤5mL）；③高压盐水层段（2500-4000m）：采用高密度磺化钻井液（密度1.6-1.8g/cm³），加入抗盐处理剂（如磺化酚醛树脂），防止盐水侵污染；④目的层段（4000m以下）：使用低伤害钻井液（如欠平衡钻井液或油基钻井液），密度1.2g/cm³，控制滤失量≤3mL，减少储层伤害。2.可能故障原因：①井眼清洁不良：岩屑床堆积，导致扭矩增大、泵压升高（循环阻力