2025年石油钻井试题及答案

2025年石油钻井试题及答案1.（单选）某井使用φ215.9mmPDC钻头钻进，钻压80kN，转速60r/min，泵排30L/s，钻井液密度1.25g/cm³，测得立管压力14.8MPa。若地面管汇压耗0.8MPa，则该钻头水功率最接近下列哪一数值？A.420kWB.480kWC.520kWD.560kW答案：B解析：钻头压降ΔP=14.8−0.8=14MPa；水功率P=ΔP·Q=14×10⁶×30×10⁻³=420kW；考虑机械效率0.85，实际水功率≈420/0.85≈494kW，最接近480kW。2.（单选）塔里木盆地某探井设计井深6500m，目的层压力系数1.85，套管下深5500m。若采用CaCl₂盐水做completionfluid，其地面密度1.35g/cm³，温度膨胀系数0.00035℃⁻¹，地温梯度2.4℃/100m，则井下5500m处流体密度约为A.1.28g/cm³B.1.31g/cm³C.1.34g/cm³D.1.37g/cm³答案：C解析：ΔT=2.4×55=132℃；ρ_down=1.35/(1+0.00035×132)=1.34g/cm³，仍高于地层压力系数所需当量密度1.25g/cm³，安全。3.（单选）井下随钻测量仪采用2.4kHz电磁波载频，地层电阻率1Ω·m，磁导率μ=4π×10⁻⁷H/m，则趋肤深度约为A.10mB.15mC.22mD.32m答案：C解析：δ=√(2/ωμσ)=√(2/(2π×2400×4π×10⁻⁷×1))≈22m。4.（单选）某水平井采用“旋转导向+地质导向”组合，造斜率12°/30m，井深2800m处井斜88°，目标垂深3050m。若保持造斜率不变，继续钻进120m，井眼轨迹将A.超过目标垂深10mB.低于目标垂深5mC.正好击中靶窗D.无法判断答案：A解析：120m可增斜48°，井斜将达136°，即向上翘，垂深减少；计算得垂深变化ΔTVD=120×cos88°≈4.2m，继续降斜，实际垂深将比3050m深约10m。5.（单选）钻井液用0.2%高分子量HPAM降滤失，其特征黏度[n]=1600mL/g，则其在质量浓度0.5g/L时的比浓黏度约为A.320mL/gB.640mL/gC.800mL/gD.1600mL/g答案：B解析：η_sp/c=[n]+k’[n]²c，稀溶液k’c≈0，故η_sp/c≈1600×0.2=320mL/g；但题中浓度0.5g/L，需换算为g/100mL=0.05g/dL，比浓黏度=η_red=η_sp/c=1600×0.4=640mL/g。6.（单选）某井使用5½″钻杆，壁厚10.54mm，材料最小屈服强度551MPa，抗拉效率0.87，则其抗拉屈服载荷约为A.2200kNB.2600kNC.3000kND.3400kN答案：B解析：截面积A=π/4×(139.7²−118.6²)=4.27×10⁻³m²；F_y=551×10⁶×4.27×10⁻³×0.87≈2600kN。7.（单选）在深水钻井隔水管系统，10000ft水深，海水密度1.025g/cm³，隔水管外径21″，壁厚0.812″，钢材密度7.85g/cm³，若顶部张紧力为隔水管空气中重量的1.4倍，则所需顶部张力约为A.2.1MNB.2.6MNC.3.2MND.3.8MN答案：C解析：单位长度重量w_s=π/4×(0.5334²−0.4128²)×7850×9.81≈6.8kN/m；浮重w_b=w_s−ρ_sw·g·π/4×0.5334²≈6.8−2.2=4.6kN/m；顶部张力T=1.4×w_s×3048≈1.4×6.8×3048≈3.2MN。8.（单选）采用MPD控压钻井，井深4000m，地层压力54MPa，钻井液密度1.15g/cm³，循环当量密度1.25g/cm³，若需保持井底压力恒定在54.5MPa，回压补偿因钻井液温度膨胀导致0.03g/cm³密度降低，则地面回压应设为A.2.1MPaB.2.6MPaC.3.0MPaD.3.4MPa答案：B解析：Δρ=0.03g/cm³，ΔP=0.03×9.81×4000≈1.18MPa；原ECD提供54.5MPa，密度降低后仅能提供53.32MPa，需回压补偿2.18MPa，最接近2.6MPa。9.（单选）某井段岩性为硬脆页岩，使用PDC钻头出现严重崩齿，测得钻柱纵向振动RMS加速度18g，转速110r/min，则主要振动频率约为A.18HzB.36HzC.55HzD.110Hz答案：B解析：钻头每转一圈冲击两次，激频f=2×110/60≈3.67Hz；但18g高频成分为倍频，主要谐振在36Hz处，与钻柱纵振固有频率吻合。10.（单选）在钻井液抑制性评价中，页岩滚动回收率实验使用2.0mm颗粒，在80℃热滚16h后通过0.5mm筛，测得回收率92%，则线性膨胀率与回收率关系式为A.膨胀率=8%B.膨胀率=4%C.无法直接换算D.需补充CST值答案：C解析：回收率仅反映颗粒完整性，膨胀率需另行测定。11.（单选）某井使用顶部驱动，电机功率1100kW，最大连续扭矩45kN·m，齿轮传动比6.3，则主轴最高连续转速约为A.180r/minB.220r/minC.260r/minD.300r/min答案：B解析：P=Tω，ω=1100×10³/45×10³=24.4rad/s；n=ω×60/(2π)×6.3≈220r/min。12.（单选）在固井顶替计算中，采用湍流顶替，临界雷诺数4000，水泥浆n=0.6，K=0.4Pa·sⁿ，密度1.90g/cm³，在φ215.9mm井眼与φ139.7mm套管环空，当返速达到湍流所需最低排量约为A.18L/sB.28L/sC.38L/sD.48L/s答案：B解析：水力直径D_h=215.9−139.7=76.2mm；通用雷诺数Re’=ρv²⁻ⁿD_hⁿ/(8ⁿ⁻¹K)；代入Re’=4000解得v≈1.1m/s；Q=v·A_ann≈28L/s。13.（单选）某井发生气侵，关井立压5.2MPa，套压7.0MPa，钻井液密度1.28g/cm³，垂直井深3600m，则侵入流体最大高度约为A.260mB.320mC.380mD.440m答案：B解析：ΔP=7.0−5.2=1.8MPa；h=ΔP/(ρ_mud·g)=1.8×10⁶/(1280×9.81)≈143m；但气柱密度0.3g/cm³，修正后h≈320m。14.（单选）采用双梯度钻井，海底泵吸入水深1500m，隔水管内钻井液密度1.10g/cm³，海水密度1.025g/cm³，井口回压0，则井口处当量密度为A.1.025g/cm³B.1.052g/cm³C.1.10g/cm³D.1.125g/cm³答案：B解析：双梯度当量密度ρ_eq=(ρ_mud·h_mud+ρ_sw·h_sw)/(h_mud+h_sw)=1.052g/cm³。15.（单选）在钻井液润滑性评价中，使用Fann润滑仪测得摩阻系数0.18，钢对钢基准0.35，则润滑系数降低百分比为A.49%B.51%C.64%D.82%答案：B解析：(0.35−0.18)/0.35≈48.6%，最接近51%。16.（单选）某井使用钾盐聚合物钻井液，K⁺浓度3200mg/L，则其活度约为A.0.75B.0.82C.0.90D.0.95答案：C解析：KCl溶液3200mg/L≈0.086mol/L，活度系数0.9，活度≈0.90。17.（单选）在钻头选型中，DGR值（钻齿磨损率）与钻压、转速关系为DGR∝W^1.5·N，若钻压增加20%，转速降低10%，则DGR变化为A.+8%B.+15%C.+25%D.−5%答案：A解析：DGR_new=(1.2)^1.5×0.9≈1.08，即+8%。18.（单选）某井使用MWD脉冲器，井下温度155℃，脉冲器工作电压24V，电流0.25A，若采用高温锂电池，容量30Ah，则理论最长工作时间为A.100hB.120hC.140hD.160h答案：B解析：I=0.25A，t=30/0.25=120h。19.（单选）在套管柱强度设计中，采用双轴应力椭圆，φ244.5mm，壁厚11.99mm，P110钢，内压70MPa，轴向拉力1200kN，则抗内压安全系数约为A.1.05B.1.15C.1.25D.1.35答案：C解析：屈服强度758MPa，双轴修正后屈服内压87MPa，安全系数87/70≈1.25。20.（单选）某井段井眼扩大率12%，测井显示井径250mm，则原钻头直径为A.215.9mmB.222.2mmC.229.0mmD.238.0mm答案：B解析：D_bit=250/1.12≈222.2mm。21.（多选）下列哪些措施可有效降低钻柱扭转振动A.安装扭转减振器B.降低钻压C.提高钻井液润滑性D.采用非均匀布齿钻头E.增加转速答案：A、B、C、D解析：增加转速会加剧扭转振动，排除E。22.（多选）关于盐膏层钻井，下列说法正确的是A.采用饱和盐水钻井液可抑制盐溶B.提高钻井液密度可防止盐层塑性流动C.盐层井段宜采用低转速高钻压D.盐层固井需采用抗盐水泥浆E.盐层井眼缩径与温度无关答案：A、B、D解析：盐层缩径与温度正相关，E错；高钻压易卡钻，C错。23.（多选）下列哪些属于钻井液高温高压滤失仪必备部件A.氮气源B.加热套C.回压阀D.可加热滤板E.电子天平答案：A、B、C、D解析：天平为辅助，非必备。24.（多选）在井控中，下列哪些属于硬关井优点A.关井快B.减少地层流体侵入C.降低套压峰值D.操作简单E.对井口冲击小答案：A、B、D解析：硬关井套压峰值高，冲击大，C、E错。25.（多选）关于随钻地震SWD技术，正确的是A.利用钻头噪声作震源B.可实现地质导向C.需下入专用震源D.可预测高压地层E.信号通过钻柱传输答案：A、B、D解析：无需专用震源，信号通过地层传输，C、E错。26.（多选）下列哪些因素会加剧套管外腐蚀A.地层含CO₂B.硫酸盐还原菌C.高速钻井液冲刷D.阴极保护过保护E.使用低屈服套管答案：A、B、C解析：过保护产生氢脆，但非外腐蚀主因；低屈服与腐蚀无关。27.（多选）在深水钻井，隔水管顶部张紧系统失效会导致A.隔水管屈曲B.井口疲劳加剧C.隔水管脱落D.防喷器组移位E.隔水管内压溃答案：A、B、C解析：井口固定，BOP不移位；内压溃需外压高，E罕见。28.（多选）下列哪些属于钻井液微泡堵漏机理A.物理架桥B.化学固化C.变形填充D.压力激活E.生物降解答案：A、C、D解析：微泡无化学固化与生物降解。29.（多选）关于钻头水力参数优化，正确的是A.提高比水马力可降低机械钻速B.水功率过高会冲蚀井壁C.水眼流速应低于冲蚀临界D.PDC钻头需较高水马力清洗E.水功率与井深无关答案：B、C、D解析：比水马力高提高ROP，A错；水功率需随井深调整，E错。30.（多选）下列哪些属于钻井大数据应用场景A.钻头磨损预测B.井下故障诊断C.钻井液配方自动生成D.井眼轨迹自动优化E.钻机自动搬迁答案：A、B、C、D解析：搬迁属装备自动化，非大数据核心。31.（判断）在钻井液中，NaCl比KCl具有更强的页岩抑制性。答案：错解析：K⁺离子半径大，更易嵌入黏土层间，抑制性优于NaCl。32.（判断）对于同一井段，钻柱的螺旋屈曲临界载荷在垂直井中高于水平井。答案：对解析：垂直井重力稳定效应显著，临界屈曲载荷高。33.（判断）PDC钻头切削齿后倾角越大，钻头攻击性越强。答案：错解析：后倾角大，齿刃钝，攻击性弱。34.（判断）在固井顶替过程中，层流顶替效率一定低于湍流。答案：错解析：层流在窄间隙、低返速时顶替效率可高于湍流。35.（判断）钻井液塑性黏度越高，当量循环密度越高。答案：对解析：PV高→环空压耗高→ECD高。36.（判断）使用油基钻井液时，测井电阻率曲线需做润湿性校正。答案：对解析：油基液改变岩石润湿性，影响电阻率。37.（判断）在套管柱设计中，外挤载荷一般按掏空深度计算。答案：对解析：API设计准则规定掏空工况为外挤控制工况。38.（判断）钻柱减振器安装在钻铤上部比安装在钻杆中部减振效果更好。答案：对解析：靠近震源（钻头）减振效果最佳。39.（判断）电磁波MWD在盐膏层中信号衰减比砂岩层更小。答案：错解析：盐层电阻率低，趋肤深度小，衰减更大。40.（判断）深水钻井中，隔水管顶部张紧力越大，隔水管疲劳寿命越长。答案：错解析：过大张力导致应力幅值增大，疲劳寿命降低。41.（填空）某井使用φ215.9mm钻头，钻压100kN，转速90r/min，测得扭矩12kN·m，则钻头比扭矩为________kN·m/(kN·m)。答案：0.12解析：比扭矩=T/(W·D)=12/(100×0.2159)=0.12。42.（填空）在钻井液流变模式中，HerschelBulkley模型表达式为________。答案：τ=τ₀+Kγ̇ⁿ。43.（填空）API滤失量测试条件为常温、________压差、________min。答案：0.69MPa、30。44.（填空）钻柱纵向振动固有频率与________长度成反比。答案：钻柱。45.（填空）在井控中，压井排量一般取________排量。答案：正常钻进。46.（填空）套管柱三轴强度设计采用________准则。答案：VonMises。47.（填空）深水钻井隔水管顶部张紧系统通常采用________张紧器。答案：液压气动。48.（填空）PDC钻头切削齿常用材料为________。答案：人造聚晶金刚石复合片。49.（填空）钻井液高温高压滤失仪测试温度一般设为________℃。答案：150。50.（填空）在钻井液润滑仪中，摩阻系数μ=________。答案：T/(W·r)。51.（简答）说明钻井液屈服值对携岩的影响机理。答案：屈服值τ₀是钻井液开始流动所需最小剪切应力。高τ₀可在低剪切区（如环空低侧）形成较高结构力，悬浮岩屑，减少滑落；但过高导致启动泵压高，易压漏地层。合理τ₀应满足：τ₀>0.5·(ρ_s−ρ_f)·g·d_50，确保岩屑不沉降。52.（简答）列举三种常用井眼轨迹测量方法并比较其精度。答案：1.磁单点：精度±0.5°，受磁干扰大；2.陀螺：精度±0.1°，不受磁干扰，成本高；3.MWD：精度±0.2°，实时传输，深度校正后可达±0.1°。53.（简答）阐述硬脆页岩井壁失稳的力学化学耦合机理。答案：力学：钻井液柱压力低于页岩层理强度，产生剪切裂缝；化学：水分子进入黏土矿物层间，降低裂缝尖端表面能，加速裂缝扩展；耦合：裂缝网络增大渗透，压力传递加快，导致剥落掉块。54.（简答）说明深水钻井隔水管顶部张紧力设计需考虑的主要因素。答案：1.隔水管自重与浮力；2.海流与波浪诱导动态载荷；3.钻柱重量变化；4.vesselheave引起的附加惯性力；5.疲劳寿命要求；6.紧急脱离时最小弯曲半径。55.（简答）解释为何PDC钻头在硬岩中易出环切现象并提出抑制措施。答案：原因：齿刃磨损不均，外缘线速度高，磨损快，形成环状凸起；抑制：采用双排齿、背齿、变密度布齿、提高水马力、降低转速、增加钻压。56.（计算）某井深4500m，φ215.9mm井眼，φ139.7mm钻杆，壁厚10.54mm，钻铤长180m，外径177.8mm，内径71.4mm，钻井液密度1.30g/cm³，塑性黏度25mPa·s，屈服值12Pa，排量28L/s，计算环空压耗及ECD。答案：1.钻杆段环空：D_h=0.2159m，D_p=0.1397m，v=Q/A=28×10⁻³/(π/4×(0.2159²−0.1397²))=1.42m/s；2.雷诺数Re=ρvD_h/μ_eff，μ_eff=25+6.66×12/(1.42×1280)=25+44=69mPa·s，Re=1280×1.42×0.0762/0.069≈2010<2100，层流；3.层流压耗ΔP=32μvL/D_h²=32×0.069×1.42×4320/0.0762²=2.35MPa；4.钻铤段类似计算得ΔP=0.38MPa；5.总环空压耗2.73MPa；6.ECD=1.30+2.73×10⁶/(9.81×4500)=1