《固体矿产钻探工(高级)试题》考试题及答案

《固体矿产钻探工(高级)试题》考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.在金刚石绳索取心钻进中，当孔深超过800m后，最容易出现的孔内事故是（）。A.钻杆脱扣  B.岩心堵塞  C.钻杆疲劳断裂  D.钻头泥包答案：C2.采用WL—A型绳索取心钻具时，内管总成到位报信机构依靠（）实现信号传递。A.泵压突变  B.钻具回转扭矩突变  C.悬重突变  D.冲洗液温度突变答案：A3.在可钻性级别为Ⅷ级的矽卡岩中，推荐钻头唇面金刚石浓度为（）克拉/厘米²。A.3.5  B.4.5  C.5.5  D.6.5答案：B4.孔斜测量中，采用磁法测斜时，必须进行的校正项目是（）。A.磁偏角  B.磁倾角  C.磁暴修正  D.温度漂移答案：A5.当冲洗液密度由1.08g/cm³降至1.02g/cm³时，孔壁稳定性最可能受到的影响是（）。A.坍塌压力增大  B.破裂压力增大  C.渗透漏失加剧  D.泥饼增厚答案：A6.在空气泡沫钻进工艺中，泡沫稳定性衰减的主控因素是（）。A.发泡剂浓度  B.气液体积比  C.矿化度  D.环空返速答案：C7.采用φ75mm口径绳索取心时，为获得≥85%的岩心采取率，回次进尺一般控制在（）米以内。A.2.0  B.2.5  C.3.0  D.3.5答案：B8.钻杆接头螺纹疲劳裂纹最常见的萌生位置是（）。A.公扣根部第一牙  B.母扣端面  C.公扣导向面  D.母扣退刀槽答案：A9.在孔底动力螺杆钻具中，若马达压降升高15%而排量不变，则最可能发生的故障是（）。A.转子镀铬层剥落  B.定子橡胶溶胀  C.轴承组烧损  D.传动轴断裂答案：B10.采用低固相聚合物泥浆时，维持动切力≥8Pa的主要目的是（）。A.提高携岩效率  B.降低滤失量  C.抑制页岩水化  D.减少钻头泥包答案：A11.当孔内出现“憋泵”现象，泵压瞬间由4MPa升至9MPa，回转阻力正常，应首先判断为（）。A.钻头胎体掉块  B.岩心自卡  C.钻杆刺漏  D.孔壁掉块卡钻答案：B12.在六级围岩中施工φ96mm定向孔，若采用随钻测量系统，其磁性工具面误差允许值为（）。A.±1.0°  B.±1.5°  C.±2.0°  D.±2.5°答案：B13.金刚石钻头出现“唇面抛光”失效形式，其本质是（）。A.金刚石石墨化  B.胎体过度磨损  C.金刚石脱落  D.金刚石微破碎答案：D14.采用绳索取心双管钻具时，内管卡簧自由内径应比岩心外径小（）mm。A.0.1～0.3  B.0.3～0.5  C.0.5～0.7  D.0.7～0.9答案：B15.在孔深1200m处进行水力割缝，若泵排量为18L/s，则射流雷诺数约为（）。A.1.2×10⁵  B.2.1×10⁵  C.3.0×10⁵  D.4.5×10⁵答案：C16.当采用PDC全面钻进钻头时，切削齿后倾角一般设计为（）。A.5°～8°  B.10°～15°  C.15°～20°  D.20°～25°答案：B17.在破碎地层中，为抑制孔壁掉块，优先选择的泥浆体系是（）。A.饱和盐水  B.钾钙基聚磺  C.油基  D.硅酸盐答案：B18.钻杆接头冷作硬化层深度一般控制在（）μm，以兼顾抗疲劳与抗应力腐蚀。A.30～50  B.50～80  C.80～120  D.120～150答案：C19.采用陀螺测斜仪时，其漂移率必须≤（）°/h，才能保证终点孔斜精度。A.0.1  B.0.3  C.0.5  D.0.8答案：B20.当孔内出现“跳钻”现象，转速由800rpm骤降至200rpm，泵压不变，优先检查（）。A.钻头轴承  B.钻杆弯曲  C.钻机传动  D.孔底马达答案：A21.在空气反循环取样钻进中，最小上返风速应≥（）m/s，才能有效携岩。A.10  B.15  C.20  D.25答案：C22.采用φ56mm绳索取心钻头，其金刚石粒度优选范围为（）目。A.20/30  B.30/40  C.40/50  D.50/60答案：C23.当泥浆含砂量＞0.5%时，对钻具磨损影响最大的粒级是（）。A.＞74μm  B.44～74μm  C.20～44μm  D.＜20μm答案：A24.在孔底温度150℃条件下，定子橡胶应选用（）体系。A.NBR  B.HNBR  C.FKM  D.Aflas答案：D25.采用涡轮钻具时，扭矩与排量关系近似为（）。A.T∝Q¹·⁰  B.T∝Q¹·⁵  C.T∝Q²·⁰  D.T∝Q²·⁵答案：C26.当孔内出现“橡皮糖”岩心，其主因是（）。A.钻压不足  B.转速过高  C.冲洗液抑制性差  D.钻头胎体过硬答案：C27.在绳索取心中，打捞矛最大允许拉伸载荷为（）kN。A.45  B.55  C.65  D.75答案：C28.采用双壁钻杆反循环时，气举效率与（）呈指数正相关。A.内管截面积  B.外管截面积  C.环空截面积  D.钻杆壁厚答案：A29.当孔壁出现“键槽”卡钻，优先采用的解卡方法是（）。A.强力回转  B.震击器上击  C.泡解卡剂  D.倒扣套铣答案：B30.在固体矿产勘查规范中，钻孔终孔后，水泥封孔候凝时间应≥（）小时。A.24  B.36  C.48  D.72答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列哪些措施可有效降低绳索取心钻杆螺纹疲劳失效概率（）。A.采用加厚过渡带  B.冷滚压螺纹根部  C.提高表面镀铜层厚度  D.降低钻柱转速  E.采用S135钢级材料答案：A、B、D32.导致孔底马达“早期失速”的原因包括（）。A.定子橡胶溶胀  B.转子镀铬层剥落  C.钻井液含砂量高  D.钻头水眼堵塞  E.钻压过大答案：A、B、C33.关于空气泡沫钻进，下列说法正确的是（）。A.泡沫质量数应控制在0.6～0.9  B.最小上返风速15m/s即可携岩  C.矿化度升高会导致泡沫衰变  D.发泡剂最佳浓度区间0.3%～0.5%  E.需要配套泡沫发生器答案：A、C、D、E34.下列属于孔壁稳定性评价必需参数的是（）。A.岩石单轴抗压强度  B.地层孔隙压力  C.岩石泊松比  D.泥浆动切力  E.地应力方向答案：A、B、C、E35.陀螺测斜仪相对于磁测斜仪的优势有（）。A.不受磁干扰  B.可用于套管内测量  C.精度更高  D.测量速度快  E.成本低答案：A、B、C36.关于金刚石钻头“唇面烧钻”失效，下列描述正确的是（）。A.与冲洗液量不足有关  B.唇面温度＞650℃  C.金刚石石墨化  D.胎体氧化起皮  E.钻压过大是诱因答案：A、B、C、D、E37.下列属于钾钙基聚磺泥浆特点的是（）。A.抑制性强  B.滤失量低  C.抗温达180℃  D.含磺化沥青防塌  E.对环境影响小答案：A、B、C、D38.在定向钻进中，造成工具面漂移的原因有（）。A.地层各向异性  B.钻具组合刚度不对称  C.钻压波动  D.泥浆密度变化  E.钻头磨损不均答案：A、B、C、E39.关于绳索取心打捞器，下列说法正确的是（）。A.打捞矛锥角60°  B.安全销剪切力≥1.5倍正常载荷  C.捞矛头硬度HRC55～60  D.需配震击器使用  E.允许最大拉伸75kN答案：A、C、E40.下列属于固体矿产钻探原始班报必须记录的内容是（）。A.回次进尺  B.岩心长度  C.钻头类型  D.泥浆性能参数  E.钻机型号答案：A、B、C、D三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在绳索取心中，内管到位后泵压升高值与钻头水眼压降无关。（×）42.空气反循环钻进适用于干旱缺水地区及漏失地层。（√）43.陀螺测斜仪漂移率与地球自转角速度无关。（×）44.钻杆接头镀铜层越厚，抗粘扣性能越好，但疲劳强度下降。（√）45.当泥浆含砂量＞1%时，对PDC切削齿的冲蚀磨损呈指数级增长。（√）46.在破碎地层中，提高钻速可有效降低孔壁掉块风险。（×）47.绳索取心钻头胎体硬度越高，越适合坚硬致密岩层。（√）48.采用饱和盐水泥浆时，需配套使用抗盐降滤失剂SMP2。（√）49.孔底温度＞200℃时，定子橡胶仍可选用HNBR体系。（×）50.固体矿产勘查规范要求，钻孔终孔后水泥封孔应从孔底返至孔口。（√）四、简答题（每题8分，共40分）51.简述绳索取心钻进中“岩心自卡”的机理及预防措施。答案：岩心自卡是由于岩心柱与内管卡簧间摩擦阻力大于岩心柱自身抗拉强度，导致岩心柱被拉断堵塞。诱因包括：卡簧内径过小、岩心完整性好、钻压过大、冲洗液量不足。预防措施：①卡簧自由内径比岩心外径小0.3～0.5mm；②控制回次进尺≤2.5m；③保持冲洗液量≥回次所需最小排量；④在完整硬岩中适当降低钻压10%～15%；⑤采用双锥度卡簧，降低切入角，减小应力集中。52.说明空气泡沫钻进泡沫衰变的化学机理及稳定措施。答案：泡沫衰变主因是矿化度高的地层水破坏液膜双电层，导致Marangoni弹性下降，液膜破裂。高价阳离子（Ca²⁺、Mg²⁺）压缩扩散双电层，降低ζ电位，排液加速。稳定措施：①选用抗盐发泡剂K₁₂A，浓度0.5%；②添加稳泡剂CMCHV0.3%，提高液相粘度；③预充地层水软化剂Na₄EDTA，络合高价离子；④控制气液比7:1，泡沫质量数0.75；⑤采用双层泡沫发生器，减小气泡直径至0.5mm，提高液膜强度。53.列举孔底马达“失速”诊断流程并给出处理方案。答案：诊断流程：①记录泵压—排量曲线，若压降降低＞10%且扭矩下降，判定失速；②停泵后投入转子测量规，检查转子镀铬层是否剥落；③拆检定子，测量内径增量，若＞0.5mm判为溶胀；④检查含砂量，＞0.5%可致磨损失速；⑤测量钻头水眼压降，若＞马达额定压降30%，可致憋压失速。处理方案：①转子剥落则更换转子并重新镀铬；②定子溶胀则更换耐温氟橡胶定子；③含砂高则启用除砂器并提高泥浆粘度；④钻头水眼小则扩大至推荐尺寸；⑤重新设定钻压，不超过马达最大扭矩对应钻压的80%。54.阐述孔壁“键槽”卡钻的形成条件及解除步骤。答案：形成条件：①孔斜角＞8°且方位变化大；②钻杆接头在井壁长期往复磨削；③泥饼摩阻系数高；④钻具组合刚度突变。解除步骤：①下入震击器，先进行10kN上击，持续5min；②若无效，注入5m³解卡剂（含5%柴油+2%快T+0.5%油酸），浸泡2h；③采用倒划眼方式，低转速20rpm，上提拉力不超过钻具屈服极限60%；④若仍卡，则倒扣套铣，套铣筒外径比钻头小2mm，套铣至键槽底部以上5m；⑤再次震击，上提拉力分级增加，每级5kN，直至解卡。55.说明固体矿产钻探中“水泥封孔”质量检验方法及合格标准。答案：检验方法：①压力试漏：终凝后24h，用水泥车向孔内试压1.5倍静水柱压力，稳压30min，压降≤0.5MPa；②声波测井：采用CBL，声幅≤20%为胶结良好；③封孔取样：在预计矿层上下20m各取水泥石样，抗压强度≥14MPa；④红外测温：检测水泥水化热异常段，判断连续封固长度；⑤孔口保压：安装丝堵，保压0.5MPa，24h无渗漏。合格标准：试压合格、CBL声幅≤20%、水泥石强度达标、连续封固段覆盖矿层上下20m、孔口无渗漏。五、计算题（每题10分，共30分）56.某绳索取心钻孔孔深900m，孔径96mm，钻杆外径71mm，内径55mm，泥浆密度1.10g/cm³，钻头水眼压降2.1MPa，若要求环空返速≥0.5m/s，求最小泵排量（L/s），并校核泵压是否超限（地面管路损失0.5MPa，泵额定压力12MPa）。答案：环空截面积A=π/4×(0.096²−0.071²)=0.00332m²最小排量Q=v×A=0.5×0.00332=0.00166m³/s=1.66L/s钻杆内流速v₁=Q/A₁=0.00166/(π/4×0.055²)=0.70m/s钻杆内沿程损失：Re=ρvD/μ=1100×0.70×0.055/0.01=4235，λ=0.3164/Re^0.25=0.039h_f=λ×(L/D)×v²/2g=0.039×(900/0.055)×0.70²/19.62=15.9mP_f=ρgh_f=1100×9.81×15.9=0.17MPa环空沿程损失：v_a=0.5m/s，D_e=0.096−0.071=0.025m，Re=13750，λ=0.029h_fa=0.029×(900/0.025)×0.5²/19.62=13.2m，P_fa=0.14MPa总泵压=钻头压降+钻杆损失+环空损失+地面损失=2.1+0.17+0.14+0.5=2.91MPa＜12MPa，未超限。最小泵排量1.66L/s，泵压2.91MPa，满足要求。57.某定向孔设计方位角135°，倾角70°，测深600m处测得方位角138°，倾角68°，求该点水平位移、垂深及井斜矢量偏差（结果保留一位小数）。答案：设计垂深H=600×cos70°=205.2m设计北坐标N=600×sin70°×cos135°=−195.3m设计东坐标E=600×sin70°×sin135°=195.3m实际垂深H′=600×cos68°=224.5m实际北坐标N′=600×sin68°×cos138°=−206.4m实际东坐标E′=600×sin68°×sin138°=183.1m水平位移ΔS=√[(N′−N)²+(E′−E)²]=√[(−11.1)²+(−12.2)²]=16.5m垂深偏差ΔH=224.5−205.2=19.3m井斜矢量偏差ΔD=√(ΔS²+ΔH²)=√(16.5²+19.3²)=25.4m58.某矿区需施工φ75mm绳索取心钻孔，预计孔深1200m，岩石单轴抗压强度180MPa，选用金刚石浓度4.5克拉/cm²，钻头寿命指标为每米消耗0.8克拉，若钻头平均寿命80m，求单孔需准备钻头数量及金刚石总量（克拉）。答案：总进尺1200m，单头寿命80m，需钻头数n=1200/80=15只单只钻头唇面积A=π/4×(7.5²−5.5²)=20.4cm²单头金刚石量=4.5×20.4=91.8克拉总金刚石量=15×91.8=1377克拉考虑10%备用，实际采购量