石油行业钻井工艺基础测试题及答案

石油行业钻井工艺基础测试题及答案石油行业钻井工艺基础测试题及答案（总分170分）一、填空题（每空1分，共30分）常规井身结构通常由_、_、____、____四层套管及对应井眼段组成。API标准常用的井眼尺寸系列中，一开表层常用的φ444.5mm对应_英寸，二开常用井眼尺寸φ311.15mm对应_英寸，三开常用井眼尺寸φ215.9mm对应____英寸。正常压实沉积岩层的地层压力梯度常规范围为_MPa/m，地层破裂压力梯度是确定钻井作业最大允许_的核心依据。钻柱的基本组成从上到下依次为_、_、____、随钻工具及钻头。钻井液的核心功用包括_、冷却润滑钻具与钻头、_、____、传递水功率四大类。常规牙轮钻头按齿型分为_和_两类，PDC钻头的破岩主要以____作用为主。固井作业的两大核心工序为_和_，表层套管固井要求水泥浆返高至_，气井生产套管固井要求水泥浆返高至_。井控的三个级别分别为_、_、____。定向井井眼轨迹的三个基本测量参数为_、_、____。压井作业的两大常规方法为_和_，其中作业周期较短的是____。国内现场常用的钻井液密度单位为_，1.3g/cm³的钻井液在3000m井深处的液柱压力为_MPa（g取9.8m/s²）。现场常用的钻具内防喷工具包括_、_、投入式止回阀三类。二、单选题（每题2分，共30分）下列钻头类型中，最适合钻进中硬均质砂岩地层的是（）A.钢齿牙轮钻头B.镶齿牙轮钻头C.PDC钻头D.金刚石取芯钻头钻井作业中，施加钻压的主要载体是（）A.方钻杆B.钻杆C.钻铤D.井下动力钻具固井注水泥作业时，水泥浆密度通常要求比井筒内钻井液密度高（）A.0.05~0.1g/cm³B.0.15~0.2g/cm³C.0.3~0.4g/cm³D.0.5g/cm³以上压井作业过程中，控制井底压力恒定的核心依据是（）A.关井套压B.关井立压C.循环立管压力D.地层压力下列井控设备中，属于内防喷工具的是（）A.环形防喷器B.闸板防喷器C.钻杆旋塞阀D.节流管汇起下钻作业时发生溢流，首先应采取的操作是（）A.立即关环形防喷器B.抢接钻具回压阀C.上提钻具至转盘面以上D.开泵循环下列钻井参数中，对PDC钻头机械钻速影响最显著的是（）A.钻压B.转速C.排量D.钻井液密度粘吸卡钻的核心诱因是（）A.井壁存在滤饼B.钻具静止时间过长C.钻井液排量不足D.井眼轨迹狗腿度过大API标准钻杆接头中，目前现场应用最广泛的类型是（）A.正规式接头B.贯眼式接头C.内平式接头D.特殊扣接头钻井循环系统的核心设备是（）A.钻井液振动筛B.钻井液泵C.立管D.水龙带下列地层压力情况中，属于异常高压的是（）A.压力梯度0.009MPa/mB.压力梯度0.010MPa/mC.压力梯度0.012MPa/mD.压力梯度0.008MPa/m定向井中，狗腿度反映的是（）A.井斜角的变化率B.方位角的变化率C.井眼轨迹的整体弯曲程度D.水平位移的变化率固井水泥浆的稠化时间是指（）A.从配浆到水泥浆完全凝固的时间B.从配浆到水泥浆达到100Bc稠度的时间C.从注水泥到水泥浆凝固的时间D.从替浆到水泥浆凝固的时间下列参数中，不属于钻开油气层前必须验收的是（）A.钻井液密度B.防喷器试压合格证明C.井控装置配套情况D.钻头型号井漏发生时，首先应采取的措施是（）A.立即起钻B.降低排量、控制钻井液密度，静止观察C.继续钻进D.注入堵漏浆三、多选题（每题3分，共30分，多选、少选、错选均不得分）下列属于钻井过程中常见复杂事故的有（）A.粘吸卡钻B.井漏C.井喷D.钻具断裂E.地层出砂钻井液的流变参数包括（）A.密度B.粘度C.切力D.失水E.含砂量牙轮钻头的破岩作用主要包括（）A.冲击压碎B.剪切刮挤C.研磨D.溶蚀E.热裂解井控装备的“七件宝”除了防喷器组、节流压井管汇外，还包括（）A.内防喷工具B.钻井液加重装置C.监测报警装置D.远程控制装置E.固井设备下列属于定向井井眼轨迹参数的有（）A.井斜角B.方位角C.垂深D.水平位移E.狗腿度固井质量的主要评价指标包括（）A.水泥返高符合设计要求B.套管居中度不低于67%C.一界面、二界面胶结强度合格D.水泥环密封性良好E.套管壁厚符合标准

7.压井作业必须遵循的基本原则有（）A.保持井底压力恒定且略大于地层压力B.压井作业应连续进行，不得中断C.压井钻井液密度越高越好D.关井套压不得超过井口装置、套管抗内压强度、地层破裂压力三者的最小值E.优先选择关井压井，避免放喷PDC钻头相比牙轮钻头的优势包括（）A.中硬均质地层机械钻速高B.钻头寿命长C.适应高转速作业D.适合砾石层钻进E.作业成本更低下列属于导致井斜的主要原因的有（）A.地层倾角过大B.钻压过大C.钻柱刚度不足D.排量过高E.钻井液密度过大预防粘吸卡钻的主要措施包括（）A.改善钻井液性能，降低滤饼厚度和摩阻系数B.钻具静止时间不超过3分钟，定期活动钻具C.保证钻井液排量充足，携带岩屑彻底D.控制钻井液密度，降低液柱压力与地层压力的差值E.增加钻铤重量，提高钻压四、判断题（每题1分，共20分，正确打√，错误打×）PDC钻头在含砾石地层钻进时，机械钻速显著高于牙轮钻头。（）起钻过程中的抽汲压力会导致井底压力降低，容易诱发溢流。（）压井作业的司钻法第一循环周，需保持立管压力恒定，直到重浆到达钻头。（）技术套管固井的水泥返高只需高于所封隔的复杂层顶界50m即可。（）钻杆的主要作用是提供钻压，钻铤的主要作用是传递扭矩。（）地层破裂压力是确定最大允许钻井液密度的核心依据。（）环形防喷器可以在关井状态下强行起下钻具。（）井斜角是指井眼轴线与铅垂线的夹角，方位角是指井眼轴线投影与正北方向的夹角。（）固井注水泥作业时，替浆量越多，水泥浆返高越高，固井质量越好。（）钻井液的API失水是指在0.69MPa压力、室温条件下测得的30分钟失水量。（）关井后套压高于立压的原因是环空内的侵入流体密度低于钻井液密度。（）键槽卡钻通常发生在井斜角变化较大的狗腿段，起钻时钻具接头被卡。（）牙轮钻头的轴承寿命决定了钻头的整体使用寿命。（）欠平衡钻井的井底压力低于地层压力，目的是提高机械钻速、保护油气层。（）井控一级井控是指溢流发生后通过关井、压井重建井底压力平衡的工艺。（）钻井液含砂量过高会加速钻具、钻头、钻井液泵的磨损，因此要求含砂量不高于0.5%。（）大钩的额定静载荷是指大钩允许承受的最大钻柱重量。（）定向井的造斜率是指每30m井段井斜角的变化值，单位为°/30m。（）发生井喷失控后，应首先组织人员撤离，再实施抢险作业。（）水泥浆的稠化时间应略短于注水泥和替浆的总作业时间。（）五、简答题（每题10分，共40分）简述井身结构的定义，以及表层套管、技术套管、生产套管的主要作用。简述压井作业的基本原则，以及司钻法压井的作业流程。对比牙轮钻头和PDC钻头的适用地层、优缺点及选型原则。简述现场常见的4类卡钻类型及对应预防措施。六、案例分析题（20分）某直井三开钻进至井深3600m，所用钻井液密度为1.30g/cm³，钻进过程中出口流量计监测到流量从32L/s上升至36L/s，全烃含量从0.8%上升至14.2%，司钻立即停钻、停泵，观察发现井口外溢流量约1.8m³/h，随即上提钻具至转盘面以上1.5m（钻头位置为井深3582m），抢接回压阀后关闭全封闸板防喷器，关井10分钟后测得关井立压为2.7MPa，关井套压为4.2MPa。已知地层压力梯度实测为0.0115MPa/m，压井钻井液密度附加系数取0.07g/cm³，钻具内容积为9.2L/m，环空容积为23.8L/m，钻井液泵额定排量为20L/s，压井作业选择司钻法。

请回答以下问题：判断该井当前发生的工况类型，说明判断依据。（6分）计算该井所需的压井钻井液密度，写出计算过程。（6分）简述该井压井作业的核心注意事项。（8分）参考答案一、填空题导管、表层套管、技术套管、生产套管171/2、121/4、81/20.0098~0.0105、钻井液密度方钻杆、钻杆、钻铤携带和悬浮岩屑、平衡地层压力与稳定井壁、保护油气层钢齿、镶齿、剪切刮挤下套管、注水泥、地面、地面一级井控（初级井控）、二级井控、三级井控井斜角、方位角、测量深度司钻法（两步法）、工程师法（一步法）、工程师法g/cm³、38.22钻杆旋塞阀、回压阀（单向阀）二、单选题1.C2.C3.B4.D5.C6.B7.B8.A9.C10.B11.C12.C13.B14.D15.B三、多选题1.ABCD2.BC3.ABC4.ABCD5.ABCDE6.ABCD7.ABDE8.ABCE9.ABC10.ABD四、判断题1.×2.√3.×4.×5.×6.√7.√8.√9.×10.√11.√12.√13.√14.√15.×16.√17.√18.√19.√20.×五、简答题井身结构是指钻井过程中不同直径的套管下入井内的深度、对应井眼尺寸、水泥返高的组合设计，是保障钻井安全、井筒完整性的核心基础。（2分）各层套管作用：①表层套管：封隔浅层流砂、浅气层、浅层水层等易塌易漏层，安装井口设备，支撑技术套管、生产套管的部分重量，水泥返高要求至地面，下深通常为几十至几百米。（3分）②技术套管：封隔钻井过程中遇到的易塌、易漏、高压、高含硫等复杂层段，避免复杂事故扩大，为后续钻进和完井作业提供安全保障，水泥返高要求高于所封隔复杂层段顶界100m以上，高压气井要求返至地面。（3分）③生产套管：封隔油气层及不同压力体系的层段，建立油气生产的长期通道，保障后期完井、增产、生产作业顺利开展，油井水泥返高要求高于油气层顶界300m以上，气井要求返至地面。（2分）压井基本原则：①保持井底压力恒定且略大于地层压力，避免溢流进一步侵入；②关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管最小抗内压强度的80%、地层破裂压力对应的井口套压三者的最小值；③压井作业需连续进行，不得无故中断；④压井钻井液密度需在平衡地层压力的基础上增加合理附加量，避免压漏地层。（4分）司钻法压井流程：①第一循环周（原浆循环周）：关井状态下记录立压、套压，开节流阀的同时开泵，调整节流阀开度，保持套压等于关井套压恒定，直到排量达到预定压井排量，然后调整节流阀保持立管压力等于初始循环立压恒定，用原钻井液循环，直到井筒内的侵入流体全部排出，停泵关节流阀，确认关井立压、套压相等且等于原关井立压。（3分）②第二循环周（重浆循环周）：配制符合密度要求的压井钻井液，开泵调整节流阀保持套压恒定，直到压井钻井液到达钻头，然后调整节流阀保持立管压力等于终了循环立压恒定，直到压井钻井液全部返出井口，停泵关节流阀，确认关井立压、套压均为0，开井循环观察无溢流，压井完成。（3分）①适用地层：牙轮钻头适用范围广，可适应软到硬地层、含砾石地层、非均质地层；PDC钻头适合软到中硬的均质地层，不适合高研磨性、含大砾石、非均质性强的地层。（3分）②优缺点：牙轮钻头优点是适应性强、抗冲击性能好，缺点是机械钻速较低、寿命短、高转速下性能受限；PDC钻头优点是中硬均质地层机械钻速高、寿命长、适合高转速作业、综合成本低，缺点是抗冲击性能差、在砾石层和非均质地层容易崩齿失效、初始采购成本高。（4分）③选型原则：地层均质、研磨性低、无砾石的井段优先选择PDC钻头，降低钻井成本；含砾石、非均质性强、硬地层、探井取芯等场景选择牙轮钻头，降低钻头事故风险。（3分）常见卡钻类型及预防措施：①粘吸卡钻：诱因是井壁形成厚滤饼、钻具静止时间过长、液柱压力与地层压力差值过大。预防措施：优化钻井液性能，降低滤饼厚度和摩阻系数；钻具静止时间不超过3分钟，定期上下活动或转动钻具；控制钻井液密度附加量，降低液柱与地层的压力差。（2.5分）②键槽卡钻：诱因是井眼轨迹狗腿度过大，起下钻过程中钻杆接头在狗腿段磨出键槽。预防措施：优化井眼轨迹设计，控制狗腿度不超过设计阈值；在狗腿段起钻时控制起钻速度，遇阻不得硬提，定期下钻划眼修整井壁。（2.5分）③砂卡：诱因是钻井液携带岩屑能力不足，井眼环空岩屑沉降形成砂桥。预防措施：优化钻井液流变性能，保证足够的粘度和切力；保证钻井液排量满足岩屑携带要求，定期短起下钻清理环空岩屑；钻进时避免突然停泵，停泵前先循环干净井筒内岩屑。（2.5分）④落物卡钻：诱因是井口落物、井下工具脱落掉入环空卡住钻具。预防措施