2026年石油工程师钻井技术实践能力考试试题及答案

2026年石油工程师钻井技术实践能力考试试题及答案1.单项选择题（每题1分，共30分）1.1在Ø215.9mm井眼、密度1.35g/cm³钻井液条件下，若环空返速需达到1.20m/s，则最小排量应约为A.28L/s B.32L/s C.36L/s D.40L/s答案：B解析：Q=v·A=1.20×(π/4)(0.2159²－0.127²)×1000≈32L/s。1.2某PDC钻头刀翼后倾角由15°调至20°，其直接效果是A.切向力增大，扭矩降低 B.轴向力增大，扭矩增大 C.ROP降低，抗冲击增强 D.刀翼磨损指数下降答案：C解析：后倾角增大使切削齿吃入深度减小，ROP下降，但齿根受力更平缓，抗冲击韧性提高。1.3采用“双井径+六臂”随钻测井工具时，用于计算井眼体积的曲线是A.CaliperMax B.CaliperMin C.CaliperAvg D.CaliperRMS答案：D解析：RMS井径可较好反映不规则井眼真实体积，误差<2%。1.4在盐膏层钻井中，最先发生的井下复杂通常是A.井漏 B.缩径 C.井涌 D.钻具粘卡答案：B解析：盐岩蠕变速率快，24h内缩径可达5mm，最先表现。1.5某井设计造斜率3°/30m，若采用1.25°单弯螺杆，预计工具面需保持A.0°–30° B.30°–60° C.60°–90° D.90°–120°答案：B解析：根据极限曲率公式K=2θ/L，实际造斜率需30°–60°工具面配合滑动钻进实现。1.6钻井液用KCl聚合物体系，KCl主要作用是A.降滤失 B.抑制页岩水化 C.提高切力 D.润滑钻具答案：B解析：K+离子半径与粘土晶层间隙匹配，有效抑制水化膨胀。1.7某井使用MWD脉冲器，其最高工作温度150℃，若井底循环温度达155℃，应优先A.降低排量 B.增加钻井液密度 C.采用热瓶短节 D.改用EM-MWD答案：D解析：EM-MWD无运动部件，耐温上限185℃，可规避脉冲器高温失效。1.8气体钻井转换泡沫钻井时，最先调整的参数是A.注气量 B.注液量 C.环空回压 D.转速答案：C解析：先建立0.7–1.0MPa回压，防环空“气锤”及岩屑再破碎。1.9采用“双级固井”时，一级领浆密度通常A.高于尾浆 B.等于尾浆 C.低于尾浆0.12–0.24g/cm³ D.与尾浆无关答案：C解析：领浆低密度可减少失重，防止漏失；尾浆高密度确保封固。1.10在钻井液中加入0.3%微硅，最直接的影响是A.塑性粘度降低 B.API滤失量降低50% C.动切力升高 D.电导率升高答案：B解析：微硅粒径0.1–0.3μm，可封堵泥饼微孔，API滤失量显著下降。1.11某井段井斜45°，钻压120kN，摩擦系数0.25，则井壁侧向力约A.30kN B.42kN C.85kN D.120kN答案：C解析：侧向力F=W·sinθ·μ/(1–μ·cosθ)≈120·sin45°·0.25/(1–0.25·cos45°)≈85kN。1.12采用旋转导向系统(RSS)时，其“指向式”工具面控制精度通常为A.±1° B.±2° C.±5° D.±10°答案：B解析：商用RSS工具面闭环精度±2°，可满足81/2″井眼3°/30m设计。1.13某井使用133/8″套管下深2800m，若采用双轴应力设计，其抗挤安全系数应不低于A.1.0 B.1.125 C.1.25 D.1.5答案：C解析：ISO10400规定生产套管双轴工况抗挤安全系数≥1.25。1.14钻井液用聚合醇(PEG)主要作为A.降粘剂 B.页岩抑制剂 C.润滑剂 D.杀菌剂答案：C解析：PEG长链醇在金属-岩石界面形成吸附膜，摩阻系数降低30%。1.15在深水钻井隔水管系统中，补偿器行程不足将直接导致A.井口张力过大 B.套管磨损 C.隔水管屈曲 D.节流阀堵塞答案：C解析：补偿器行程不足使隔水管受压，诱发螺旋屈曲，临界压载下降40%。1.16某井使用1.45g/cm³油基钻井液，若井口回压2MPa，则等效循环密度(ECD)增加约A.0.01g/cm³ B.0.02g/cm³ C.0.03g/cm³ D.0.05g/cm³答案：B解析：Δρ=P/(gH)=2/(0.00981×1000)≈0.02g/cm³。1.17采用“井下涡流发生器”主要解决A.井漏 B.岩屑床 C.钻柱涡动 D.井涌答案：B解析：涡流发生器产生环向流速，将岩屑床携离低边，清除效率>90%。1.18某PDC钻头布齿密度由16颗/英寸²降至12颗/英寸²，其直接后果是A.ROP降低 B.扭矩波动增大 C.抗研磨性增强 D.水力功率需求降低答案：B解析：齿数减少，单齿载荷增大，切削不均导致扭矩波动加剧。1.19在钻井液中检测出H₂S30ppm，应首先A.加碱调整pH>10 B.停钻关井 C.提高钻井液密度 D.启动应急点火答案：A解析：先化学除硫，加碱保持pH>10，使HS⁻占优，降低腐蚀与毒性。1.20某井使用“随钻地震”(SWD)技术，其震源信号频率通常选择A.10–30Hz B.50–100Hz C.200–500Hz D.1–5kHz答案：A解析：低频信号衰减小，可传输>1000m，实现远场随钻成像。1.21采用“双梯度钻井”时，隔水管泵回系统主要控制A.井口回压 B.井底压力 C.隔水管温度 D.套管环空流速答案：B解析：通过调节隔水管泵回流量，实现井底压力独立控制，规避窄窗口。1.22某井使用“可膨胀管”技术，膨胀后内径增加约A.5% B.10% C.15% D.25%答案：C解析：商用可膨胀管膨胀率12–18%，平均15%。1.23在钻井液中加入0.2%石墨烯纳米片，其润滑系数可降低A.5% B.10% C.20% D.40%答案：C解析：石墨烯层间滑移，摩阻系数下降20%，且对流变影响小。1.24某井使用“随钻环空压力-温度”(APWD)传感器，其压力精度为A.±0.1MPa B.±0.25MPa C.±0.5MPa D.±1.0MPa答案：B解析：商用APWD精度±0.25MPa，可满足0.05g/cm³ECD分辨率。1.25采用“水力振荡器”时，其振荡频率通常设定为A.5–10Hz B.10–15Hz C.15–25Hz D.25–40Hz答案：B解析：10–15Hz避开钻柱固有频率，减摩同时避免共振。1.26某井使用“随钻核磁”(MRIL-WD)测井，其垂向分辨率为A.0.1m B.0.3m C.0.6m D.1.0m答案：B解析：随钻核磁垂向分辨率0.3m，可识别0.5m薄层。1.27在钻井液中加入“超低渗透剂”(ULPA)主要封堵A.毫米裂缝 B.微米孔隙 C.纳米孔喉 D.厘米溶洞答案：C解析：ULPA粒径50–200nm，可封堵纳米孔喉，滤失量<2mL。1.28某井使用“双壁钻杆”进行反循环，其岩屑输送比常规高A.20% B.50% C.100% D.200%答案：C解析：反循环中心通道流速高，岩屑输送效率提升100%。1.29采用“激光钻井”实验表明，破岩比能(SE)最低可达A.50J/cm³ B.120J/cm³ C.200J/cm³ D.500J/cm³答案：B解析：激光-水射流联合破岩SE≈120J/cm³，低于常规PDC30%。1.30某井使用“智能钻杆”(IntelliPipe)实现高速遥传，其数据速率A.10kbps B.100kbps C.1Mbps D.10Mbps答案：C解析：感应耦合智能钻杆速率1Mbps，可实时传输LWD图像。2.多项选择题（每题2分，共20分）2.1下列措施可有效降低深水隔水管VIV(涡激振动)的是A.螺旋列板 B.整流罩 C.增加顶张力 D.降低钻井液密度 E.安装浮力块答案：A、B、C、E解析：螺旋列板与整流罩破坏涡脱落；增加张力提高固有频率；浮力块减少质量，均抑制VIV。2.2关于“随钻地震”(SWD)数据处理，需进行A.反褶积 B.震源去噪 C.钻柱拉伸校正 D.井筒波场分离 E.振幅补偿答案：A、B、D、E解析：拉伸校正属电缆测井范畴，SWD无需。2.3下列属于“双梯度钻井”核心设备的是A.隔水管泵回模块 B.海底节流阀 C.旋转控制头 D.海底增压泵 E.泥浆帽泵答案：A、B、D解析：旋转控制头用于控压钻井；泥浆帽泵属欠平衡技术。2.4采用“可膨胀波纹管”修复套损，其优点包括A.内通径损失小 B.抗外挤强度提高 C.可穿越弯曲井段 D.无需水泥环 E.耐高温350℃答案：A、C、D解析：波纹管膨胀后贴壁，无需水泥；强度略低于原套管；耐温<200℃。2.5下列参数可用于实时判断井底清洁程度的是A.环空ECD B.扭矩波动 C.岩屑形状 D.返出砂浓度 E.钻时ROP答案：A、B、D、E解析：岩屑形状需实验室分析，非实时。2.6关于“纳米钻井液”，下列说法正确的是A.可形成致密泥饼 B.对储层伤害指数<0.1 C.抗温可达200℃ D.成本低于常规聚合物 E.可重复利用答案：A、B、C、E解析：纳米材料成本高2–3倍，但可循环。2.7采用“激光-机械联合破岩”实验表明，激光主要作用于A.热裂微裂纹 B.熔融玻璃化 C.相变爆炸 D.水射流辅助剥离 E.等离子体喷射答案：A、C、D解析：熔融与等离子体需更高功率，目前实验以热裂为主。2.8下列属于“智能钻井”数字孪生必备要素的是A.实时数据湖 B.物理模型 C.机器学习算法 D.边缘计算节点 E.区块链账本答案：A、B、C、D解析：区块链非必需。2.9关于“随钻电磁波电阻率”工具，下列说法正确的是A.2MHz为常用频率 B.可探测5m深 C.受井眼影响大 D.可区分油水层 E.需高阻泥浆答案：A、C、D解析：探测深度<2m；低阻泥浆亦可使用。2.10采用“井下重结晶抑制剂”防止盐膏层缩径，其机理包括A.吸附晶面 B.提高溶液粘度 C.降低界面能 D.形成络合离子 E.提高pH答案：A、C、D解析：粘度与pH非主要机理。3.判断题（每题1分，共10分）3.1采用“脉冲中子发生器”可实现随钻元素测井。 √3.2“双壁钻杆”外壁承受内压，内壁承受外压。 ×3.3深水隔水管疲劳裂纹多出现在焊趾热影响区。 √3.4激光破岩中，砂岩比页岩更易熔融。 ×3.5可膨胀管膨胀后屈服强度通常下降15%。 √3.6随钻核磁可测量总孔隙度、可动流体饱和度。 √3.7石墨烯在钻井液中易团聚，需表面官能团改性。 √3.8旋转导向系统“推靠式”比“指向式”造斜率更高。 ×3.9水力振荡器可完全消除钻柱粘滑振动。 ×3.10智能钻杆感应耦合传输不受泥浆电阻率影响。 √4.简答题（每题10分，共30分）4.1某Ø215.9mm井段使用1.30g/cm³水基钻井液，井深3500m，井斜60°，钻压140kN，转速90rpm，扭矩12kN·m，返出砂浓度突增至8%，ECD由1.35升至1.42g/cm³，钻时由8min/m降至4min/m。请分析原因并提出三项立即措施。答案：原因：井底岩屑床滑移→瞬时砂浓度升高→ECD上涨；ROP翻倍表明钻头进入高压差储层，岩屑量剧增；60°斜井段岩屑易沉积，环空携岩效率不足。措施：(1)立即提高排量10%，使环空返速>1.3m/s，破坏岩屑床；(2)短时间(>5min)上下活动钻具，幅度2m，频率15次/min，机械扰动岩屑；(3)加入0.2%石墨烯润滑剂并启动水力振荡器，降低摩阻系数，防止粘卡；(4)若ECD仍>1.45g/cm³，降低钻压至100kN，减少岩屑生成率；(5)监测APWD，若井底压差>0.3MPa，停钻循环至砂浓度<2%。4.2阐述“双梯度钻井”在窄压力窗口深水井中的优势，并给出海底泵回流量计算公式。答案：优势：(1)隔水管内采用低密度流体(海水/低密度泥浆)，降低静液柱压力，使井底压力主要由海底泵回系统控制；(2)实现井口与井底压力解耦，扩大作业窗口，避免漏涌同存；(3)减少套管层级，节约建井周期10–15d；(4)降低隔水管重量，减小平台负荷；(5)可实时调节井底压力，实现精确控压。公式：Q_pump=(ρ_mud–ρ_sea)gH_annulus·A_annulus/(ρ_mud·g)+Q_surface其中Q_pump为海底泵回流量(L/min)，ρ_mud为钻井液密度(g/cm³)，ρ_sea为海水密度(g/cm³)，H_annulus为隔水管长度(m)，A_annulus为环空截面积(m²)，Q_surface为地面补浆流量(L/min)。4.3某井使用“可膨胀波纹管”修复Ø244.5mm套损，膨胀前外径250mm，壁厚8mm，长度30m，膨胀后外径270mm，试计算膨胀后抗外挤强度下降百分比，并说明补偿措施。答案：膨胀率ε=(270–250)/250=8%根据ISO10400双轴应力模型，屈服强度下降Δσ/σ≈1.15ε=9.2%实际实验数据下降约15%，因加工硬化不足。补偿措施：(1)膨胀后环空注入环氧基树脂，固化后提供附加支撑，抗挤提高20%；(2)采用“膨胀+锻铣”复合技术，膨胀后立即内锻，壁厚增加0.5mm，强度恢复10%；(3)下步钻井采用低密度钻井液，降低外挤载荷；(4)若预测外挤>临界值，采用“双层可膨胀管”叠加，总壁厚14mm，强度提升40%。5.计算题（每题15分，共30分）5.1某Ø215.9mm井眼，钻杆外径127mm，钻井液密度1.40g/cm³，井深4000m，井斜角0°，若需实现井底压力当量1.50g/cm³，求井口回压及隔水管泵回流量。已知隔水管内径533mm，长度1500m，海水密度1.03g/cm³，泵回效率85%。答案：井底压力P_bh=1.50×0.00981×4000=58.86MPa静液柱P_h=1.40×0.00981×4000=54.94MPa需井口回压P_back=58.86–54.94=3.92MPa采用双梯度，隔水管内为海水，则海水段静液P_sea=1.03×0.00981×1500=15.16MPa剩余由泵回提供，需泵回压力P_pump=58.86–15.16–(1.40×0.00981×2500)=58.86–15.16–34.34=9.36MPa泵回流量Q=π/4(0.533²–0.127²)×v由功率平衡P_pump·Q=ρ_mud·g·H·Q/η得Q=P_pump·η/(ρ_mud·g·H)=9.36×0.85/(1.40×0.00981×2500)×1000≈2300L/min故井口回压3.92MPa，泵回流量2300L/min。5.2某PDC钻头刀翼数6，刀翼后倾角20°，钻压120kN，转速100rpm，井眼Ø215.9mm，岩石单轴抗压强度80MPa，求理论机械钻速ROP_m。已知经验系数K=0.0008，切向力系数0.35。答案：单齿切向力F_t=120×0.35/6=7kN齿吃入深度d=F_t/(σ_c·w)=7000/(80×10⁶×0.01)=0.00875m=8.75mm齿数Z=6×12=72每转切削体积V=Z·d·w·πD=72×0.00875×0.01×π×0.2159=0.0042m³ROP_m=K·N·V=0.0008×100×0.0042×1000=0.336m/min=20.2m/h考虑后倾角修正系数0.85，实际ROP_m=17.1m/h。6.案例分析题（20分）背景：南海某深