第一章钻井的工程地质条件
1.简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。答：静液压力：是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。
地应力：钻井工程施工之前存在于地下某点的应力状态为原地应力状态。
地层孔隙压力：岩石孔隙中流体所具有的压力。也称地层压力。
上覆岩层压力：是指由上覆岩层重力产生的铅垂方向的地应力分量。该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。
基岩应力：是指由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力。也称有效上覆岩层压力或骨架应力。
地层破裂压力：地层某深度处的井壁产生拉伸破坏时的应力
地层坍塌压力：地层某深度处的井壁产生剪切破坏时的应力
上覆岩层的重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中的流体共同承担的，即上覆岩层压力是地层压力与基岩应力的和
2、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。
答：在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就被破坏。如果沉积速度很快，岩石颗粒就没有足够的时间去排列，孔隙流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒之间的压力。由于上覆岩层继续沉积，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没有增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
3、简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。
答：所以随井深的增加，地层中岩石密度逐渐变大，而岩石的孔隙度变小。随着井深的增加，岩石的强度增大。在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石的孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。在正常地层压力情况下，机械钻速随井深增加而减小，d指数随井深增加而增大。所以dc指数也随井深的增加而增大。
4、解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力。
答：在井下一定深度的裸露地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。（解释）
在确定地层破裂压力的液压试验曲线中，开始偏离原始直线点的压力称为漏失压力。试验曲线上达到最高点时的压力称为破裂压力，这时地层开始破裂。通常将漏失压力与第一个砂层深度的比值作为该处砂层的地层破裂压力梯度，并以此作为确定井控作业的关井压力依据。
5.某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。
答：根据公式：Pp=0.00981×ρh ρ= Pp∕0.00981×h=25MPa∕(0.00981×2000m)=1.27g ∕cm3
6.某井垂深2500m,井钻井液密度为1.18g/cm3,若地层压力为2
7.５MPa，求井底压差。
答: Ph=ρgh=1.18g/cm3×0.00981×2500m =28.94Mpa
△P=Ph-Pp=28.94-27.5=1.44MPa 即井底压差为1.44Mpa.
7.某井井深3200m，产层压力为23.1MPa,求产层的地层压力梯度。
答：产层的地层压力梯度 Gp=Pp/h=23.1MPa/3200m=0.0072Mpa/m
9、岩石的硬度与抗压强度有何区别？
答：硬度只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力，而抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的能力。
10、岩石的塑性系数是怎样定义的？简述脆性，塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特性。
答：岩石的塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。塑性系数为岩石破碎前耗费
的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。塑性岩石在外力压入时，岩石只改变形状和大小而不破坏自身的连续性；脆性岩石当外力压入时，岩石直至破碎无明显的形状改变；而塑脆性岩石受外力作用时首先发生形状改变，当外力达到一定程度后岩石破碎。
11、岩石在平行层理和垂直层理方向上的强度有何不同？岩石的这种性质叫什么？
答：沉积岩的强度有明显的各向异性，垂直于层理的抗压强度最大，平行于层理的抗压强度最小。层理对硬度的影响与对强度的影响相反，垂直层理方向的硬度值最小，而平行层理方向的硬度值最大，岩石的这种性质叫做岩石的各向异性。
各向异性：如果物体某一性质随方向的不同而不同，则称物体具有各向异性。
12、岩石受围压作用时，其强度和塑脆性是怎样变化的？
答：当岩石受到围压作用时，所有岩石的强度均增大，但压力对砂岩和花岗岩强度的影响要比石灰岩、岩大；在开始增大围压时，岩石强度的增加比较明显，再继续增加围压时，相应的强度增量就变得越来越小，最后当压力很高时，有些岩石的强度便趋于常量。随着围压的增大，岩石表现从脆性向塑性的转变，并且围压越大，岩石破碎前所呈现的塑性也越大。
13、影响岩石强度的因素有哪些？
答：影响岩石强度的因素可以分为自然因素和工艺技术因素两类：
自然因素1、岩石的矿物成分 2、岩石的颗粒尺寸 3、岩石的容重和孔隙度 4、岩石的层理 5、岩石结构构造的缺陷
工艺技术因素1、岩石的形变方式 2、岩石的应力状态 3、外载作用的速度 4、介质的影响 5、岩样的线性尺寸
14、什么是岩石的可钻性？我国石油部门采用什么方法评价岩石的可钻性？将地层按可钻性分为几级？
答：岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
我国石油系统岩石可钻性分类方法是用微钻头在岩样上钻孔，通过实钻钻时（即钻速）确定岩样的可钻性。将地层按可钻性分为10级。
15、井底和井眼周围地层岩石受哪些力？
答：井眼周围地层岩石受力包括：上覆岩层压力、岩石空隙流体的压力（地层压力）、水平地应力、钻井液液柱压力。
井底 1、地应力影响2、液柱压力和孔隙压力的影响
16、水平地应力是怎样产生的？它与上覆岩层压力的关系是怎样的？
答：水平地应力由两部分组成，一部分是由上覆岩层侧向力；另一部分是地质构造力。
它随着埋藏深度的增加而线形增大，和有效上覆岩层压力成正比。有效上覆岩层压力指上覆岩层压力和岩石孔隙流体压力的差。
17、什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？
答：在“各向压缩效应”试验中，如果岩石孔隙中含有流体且具有一定的孔隙压力，这种孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与压之差称为有效应力。
上覆岩层压力和岩石孔隙流体压力的差称为有效上覆岩层压力。
在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。
第二章石油钻机及钻进工具
1.旋转转井工艺对钻机的功能有哪些要求？
答：（1）旋转钻进的能力。
（2）起下钻具的能力。
（3）循环洗井的能力。
2钻机的组成及各系统的主要部件有哪些？
答：（1）起升系统
组成：井架、大钩、辅助刹车、钻井绞车、游动系统（钢丝绳，天车，游动滑车）以及井口工具和机械化设备（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦、动力大钳、立根运移机构）。
（2）旋转系统
组成：转盘、水龙头、钻具或顶部驱动装置。
（3）循环系统
组成：钻井泵、地面管汇、钻井液罐、钻井液净化设备。其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带。钻井液净化设备包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
（4）井控系统
组成：井口防喷器组合、液压防喷器控制系统、井控管汇、井控仪器仪表、钻井液处理设备、钻井防喷工具、特殊作业设备
（5）动力传动系统
组成：柴油机、电动机。
（6）控制系统
组成：机械控制、气控制、电控制和液控制等。
3、根据不同的分类标准，钻机有哪些类型？
答：一、按钻井方法分
(1)冲击钻机，(2)旋转钻机，
二、按钻井深度分
(1)浅井钻机（钻井深度不超过1500米）
(2)中深井钻机（钻井深度为1500-4500M）
(3)深井钻机。（钻井深度为4500-6000M）
(4)超深井钻机。（钻井深度为大于6000M）
三、按地域环境
陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、沼泽地钻机、低温环境钻机和丛林直升机吊装钻机
四、按移动方式
块装钻机、车装钻机和拖挂钻
五、按驱动传动形式
柴油机驱动钻机、电驱动钻机
4、何为钻机的基本参数、主参数？国产钻机系列有哪些钻机？
答：钻机的基本参数是反映钻机工作性能的技术指标，钻机的基本参数包括：钻机的主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数。
在钻机基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数，主参数应具备以下特征：
1）能最直接地反映钻机的钻井能力和主要性能
2）对其他参数具有影响和决定作用
3）可用来标定钻机型号，并作为设计、选用钻机的主要技术依据。
主要钻机型号
ZJ30/1800 ZJ40/2250 ZJ50/3150 ZJ70/4500
5、简述常用井架的分类及各类井架的优缺点？
答：钻井井架按整体结构形式的主要特征可分为塔型井架，前开口井架、A形井架、桅形井架1）塔型井架整体稳定性好，承载能力大、可拆卸，不受运输条件限制，允许井架部空间大，起下操作方便、安全，但单件拆装工作量大，高空作业，不安全。
2）前开口井架本体截面比塔形井架小、可分段运输
3）A形井架大腿是封闭的整体结构，承载能力和稳定性好。井架整体稳定性不理想
4）桅形井架结构简单、轻便，但承载能力小，只用于车装轻便钻机和修井机
6、钻机的动力驱动系统有哪些类型
机械驱动、电驱动、复合驱动、（机电复合驱动、交直流电复合驱动）
7、简述绞车、钻井泵、转盘和顶驱的功用。
答：绞车功用
1）用以起下钻具，下套管
2）钻进过程中控制钻压，送进钻具
3）借助猫头上、卸钻具螺纹，起吊重物及进行其他辅助工作
4）充当转盘的变速机构或中间传动机构
5）整体起放井架
钻井泵：用以提高洗井液的能力，进行洗井循环，或将水功率送至地下
转盘的功用
1.转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速。
2.下套管或起下钻时，承托井中全部套管柱或钻杆柱的重量。
3.完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、进扣等辅助工作；涡轮钻井时，转盘制动上部钻杆柱，以承受反扭矩。
顶驱：可完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接钻杆、下套管和上卸管柱螺纹
8、评价钻头性能的指标有那几项？
答：钻头进尺，钻头工作寿命，钻头平均机械钻速，钻头单位进尺成本
9、铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同？
答：牙轮钻头按材料不同分为铣齿（钢齿）和镶齿（硬质合金齿）两大类。
铣齿牙轮钻头的牙齿是由牙轮毛胚铣削加工而成，主要是楔型齿。
镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后，将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。
10、牙轮钻头有哪几副轴承？按结构不同可分为几类？滑动轴承有什么特点？
答：有大、中、小和止推轴承。钻头轴承按结构分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滑动轴承特点是承压面积大，载荷分布均匀，吸收振动好
11、牙轮钻头的储油润滑密封系统包括几部分？其作用是什么？
答：储油囊、护膜杯、压盖、密封圈。
牙轮钻头的储油润滑密封系统既能保证轴承得到润滑又可以有效地防止钻井液进入钻头的轴承，大幅度地提高了轴承以及钻头的使用寿命。
12、牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？
答：由于牙轮的超顶、移轴、复锥，使牙轮在滚动的同时在井底产生滑动。
超顶和复锥引起沿切线方向滑动，这种作用除了冲击、压碎作用破碎岩石外，还可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩脊；
移轴产生轴向方向的滑动，可以剪切掉齿圈之间的岩脊。
13、国产三牙轮钻头有哪个系列？试解释8 ? HP5的含义？
答：普通钻头Y、喷射式钻头P、密封钻头MP、密封保径钻头MPB、滑动轴承钻头HP、滑动保径钻头HPB、镶齿密封钻头XMP、镶齿滑动轴承钻头XHP8个系列。
8 ? HP5表示用于中硬地层、直径为8 ?英寸的铣齿滑动密封喷射式三牙轮钻头。
14、金刚石钻头有哪些突出优点？
答：（1）是一体性钻头，没有结构薄弱的环节，因而可以使用较高的转速，可以承载较大的侧向载荷而不发生井下事故，
（2）金刚石钻头在正确使用的情况下，耐磨且寿命长，适合于深井及研磨性地层。
（3）在高温下，牙轮密封易失效，金刚石钻头则不会出现此问题。
（4）金刚石钻头不受空间尺寸的限制，适合于小井眼钻井。
（5）在钻牙受限的情况下可以使用金刚石钻头。
（6）结构设计制造比较灵活，生产设备简单，能满足非标的需要。
（7）PDC钻头是一种切削型钻头，实践表明在适应地层可以取得很高的经济效益。
15、金刚石钻头常用的水力结构有几种？有何优点？
答：1逼压式水槽一般用于软地层钻头
2、辐射式水槽一般用于软到中硬地层钻头
3、辐射形逼压式水槽常用于中硬到硬地层
4、螺旋形水槽常用高转速条件
16、天然金刚石钻头是怎样破碎岩石的？适用钻什么样的地层?
答：金刚石钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。在钻压和旋转扭矩的作用下，金刚石颗粒连续施加给井底岩石以正压力和切向力，使岩石破碎，主要破岩方式有压碎、剪切、切削、研磨等。
表镶金刚石一般用于钻进中硬-硬的完整均质地层。
孕镶金刚石用于硬-坚硬的地层、软硬不均的地层、裂隙性地层、高研磨地层和坚硬地层。17、“PDC”含义是什么？有哪些特点?
答：“PDC”是聚晶金刚石复合片的简称，分为柱状片和片式片。
聚晶金刚石复合片的特点：
强度和耐磨性极高，且不易破裂；具有可焊性；具有自锐作用；抗冲击性能较差不能承受较大的冲击载荷；热稳定性较差。
18、PDC钻头切削齿的后倾角和侧倾角的定义，各起什么作用？
答：后倾角是指切削齿工作面与井底岩面外法线的夹角
侧倾角是指切削齿工作面与过齿面中心的钻头径向线的夹角
后倾角的主要作用是使切削工作刃能有效的吃入岩石，并有较好的抗冲击性。
侧倾角的作用是使切削齿在切削地层时对齿前岩屑产生一个侧向推力，提高切削齿的排屑能力，防止钻头泥包。
19、PDC钻头是怎样破碎岩石的？适用于什么样的地层?
答：PDC钻头以切削方式破碎岩石。在钻压和旋转扭矩的共同作用下，钻头在井下做旋转和给进运动，连续侵入并剪切破碎岩石，将岩石一层层的剥离井底，从而使井不断加深。
PDC钻头适用于软到中等硬度地层，但是PDC钻头钻进的地层必须是均质地层，以免冲击载荷，含砾石的地层不能使用PDC钻头。
20、钻柱主要由哪几部分组成？其主要功用有哪些?
答：钻柱由方钻杆、钻杆柱和下部钻具组合和配合接头组成。下部钻具组合主要由钻铤组成，有时串接稳定器、减震器、震击器、扩眼器等特殊工具。
主要作用有：
1）为钻井液由井口流向钻头提供通道；
2）给钻头施加破碎岩石所需要的钻压；
3）把地面动力（扭矩等）传递给钻头；
4）起下钻头；
5）根据钻柱的长度计算井深
21、钻杆的API钢级有哪几种?
API钻杆钢级有D-55 E-75 X-95 G-105 S-135 五种（注:API常用的有四种无D-55）
22、为什么钻柱下部使用钻铤而不使用钻杆？
答：钻挺具有加大的重量和刚度，可承受较大的轴向压力而不发生弯曲。它在钻井工程中有给钻头施加钻压、保证压缩条件下必要的强度；减轻钻头的振动、摆动、跳动等，使钻头工作平稳；控制井斜等作用不能由钻杆替代。
23、平、贯眼和正规三种接头的主要区别是什么?
答：平式接头(IF)主要用于外加厚钻杆，其特点时钻杆径与管体加厚处径，接头径相同，钻井液流动阻力小，有利于提高水功率，但外径较大，易磨损。
惯眼式接头(FH)适用于加厚钻杆，其特点是钻杆有两个径，接头径等于管体加厚处径，但小于管体部分径。外径小于平式。
正规式接头(REG)适用于加厚钻杆。这种接头的径比较小，小于钻杆加厚处的径，所以钻井液流过的阻力最大，但它的外径最小，强度较大。
24、钻柱在井下的运动形式可能有哪几种?
答：自转、公转、自转和公转结合、振动（纵向、扭转、横向）。
25、井下钻柱受到哪些力的作用？最主要的作用力是什么?
答：钻柱在井下受到多种载荷的作用，在不同的工作状态下，不同部位的钻柱受力是不同的。
①轴向拉力和压力；②弯曲力矩；③离心力；④扭矩；⑤纵向振动；⑥扭转振动横向摆振；⑦动载荷。⑧外挤压力
轴向拉力是钻杆的主要作用力。
26．何谓钻柱的中性点？为什么要保证中性点落在钻铤上?
答：通常把钻柱上轴向力等于零的点称为钻柱中性点。在管柱的设计中，我们希望中性点始终落在刚度大，抗弯能力强的钻挺上，而不是落在强度较弱的钻杆上，以免钻杆受压弯曲和受交变应力的作用。使钻杆一直处于受拉伸的直线稳定状态。
27、钻柱的哪些部位受力最严重？都受到什么载荷的作用?
答：
中性点附近受拉、压交变载荷，
井口部位受到最大拉力和最大扭矩，
下部钻柱钻进时，同时受到轴向压力、扭矩和弯曲用力。
28、钻柱设计应满足哪些要求?
答：
1、满足工艺要求，确保钻井作业顺利进行
2、满足强度要求，保证钻柱安全工作
3、尽量减轻整个钻柱的重力，以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。
29、在条件允许的情况下，为什么要尽可能选用大尺寸钻柱?
答：在供应可能的情况下，应尽量选用大尺寸钻杆，因为大尺寸钻杆强度大，水眼大，钻井液流动阻力小，钻井液上返速度高，有利于携带岩屑。
30、什么叫复合钻柱，使用复合钻柱有何优点?
答：即采用不同尺寸（上大下小）、或不同壁厚（上厚下薄）、不同钢号（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱。它既能满足强度要求又能减轻钻柱的重力，允许在一定的钻机负荷能力下下钻达更大的井深。
31、钻杆柱设计主要考虑哪种力的作用？强度条件是什么?
答：钻杆设计主要是抗拉强度设计，即按抗拉强度进行校核。
钻杆强度设计的强度条件是：钻杆柱任意界面上的静拉伸载荷要小于钻杆柱的最大安全静拉力。
第三章钻井液
1．钻井液与钻井工程关系如何？钻井液有哪些功用？
答：钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。
钻井液具有以下功用：（1）从井底清除岩屑；（2）冷却和润滑钻头及钻柱（3）改善造壁性能，促进井壁稳定（4）控制地层压力（5）悬浮岩屑和加重材料，防止下沉（6）获得地层信息（7）传递水力功率
Q/YCZJ 延长石油油气勘探公司企业标准 钻井工程技术规范 油气勘探公司钻井工程部
目录 前言V 1范围 1 2规范性引用文件 1 3钻前基建工程 2 3.1井位勘定 2 3.2井场布置 2 3.3井场土建工程 3 4公路工程 4 5验收 4 6钻井设备的安装与调试 5 6.1水电安装 5 6.2机械设备安装 5 6.3井架安装与起升7 6.4电气设备的安装及调试8 6.5气控系统安装要求9 6.6顶驱安装、调试、使用9 7钻井环境安全要求1 1 8钻进作业1 2 8.1钻进1 2 8.2井身质量控制1 3 8.3取心1 4 8.4起下钻、接单根1 6 8.5钻头18 8.6钻具19 8.7钻具探伤、试压、倒换、错扣检查制度20 8.8螺杆钻具20 8.9钻井仪表的使用与维护2 1 9固井2 1 9.1固井设计2 1 9.2固井准备2 3 9.3下套管2 6 9.4注水泥施工2 6 9.5尾管固井27 9.6分级固井27 9.7环空蹩回压候凝28 9.8固井后期工作28 9.9套管试压28 9.10固井质量标准28 10钻井液29 10.1井场钻井液实验室29 10.2钻井液材料存放场所3 1 10.3容器、设备3 1 10.4钻井液性能3 1 10.5钻井液的配制及维护处理3 2
10.6钻井液固相控制3 4 10.7井漏的防治措施3 4 10.8储层保护3 4 10.9钻井液材料使用及管理3 5 11井控3 5 11.1井控设计3 5 11.2井控装置安装、试压、使用及管理37 11.3钻开油气层前的准备和检查验收4 2 11.4钻井及完井过程中的井控作业47 11.5溢流的处理和压井作业50 11.6防硫化氢安全措施5 1 11.7井喷失控的处理5 4 12定向井、丛式井、水平井5 4 12.1设计原则5 4 12.2钻具组合5 4 12.3定向钻进5 6 13欠平衡钻井57 13.1适用条件57 13.2设计原则57 13.3井口装置及设备要求57 13.4施工准备57 13.5施工作业58 13.6欠平衡钻井作业终止条件59 14气体钻井59 14.1适用条件60 14.2设计原则60 14.3设备及场地要求60 14.4施工准备60 14.5施工作业6 1 14.6气体钻井作业终止条件6 2 14.7安全注意事项6 2 15中途测试6 3 15.1测试原则6 3 15.2施工设计6 3 15.3施工准备6 4 15.4施工作业6 5 15.5资料录取与处理67 15.6H S E要求67 16井下事故的预防和处理67 16.1卡钻67 16.2防断、防顿69 16.3防掉、防碰天车70 16.4防止人身事故7 1 16.5其它7 1 17完井和交井7 2 17.1完井质量要求7 2 17.2交井程序7 2 17.3交井资料7 3 附录A7 4 （规范性附录）7 4
一、名词解释 1、岩心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与本次取心钻进 进尺的百分比。 2、装置角：在井底平面上，以高边方向线为始边，顺时针旋转到装置方向 线所转过的角度。 3、拉力余量法：在钻柱设计过程中，考虑钻柱被卡时的上提解卡力，钻杆 柱的最大允许静拉力应小于其最大安全拉伸力的一定值（拉力余量）的设计方法。 4、压持效应:在钻井过程中，井内存在一定压差，在压差作用下井底的岩石碎屑难以离开井底，造成钻头重复破碎而导致钻进效率下降的现象。 5、窜槽：指在注水泥过程中，由于水泥浆不能将环空中的钻井液完全替走，使环形空间局部出现未被水泥浆封固的现象。 6、门限钻压：指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压，其值的大小主要取决于 岩石的性质。 7、上覆岩层压力：指该层以上岩石基质和岩石孔隙内流体的总重力造成的 压力。 8、先期裸眼完井：钻至油气层上部下套管固井，然后钻开生产层的完井方法。 9、水泥稠化时间：指水泥浆从配置开始到其稠度达到其规定值（API规定 水泥浆稠度达100BC）所用的时间。 10、钻柱中和点：指钻柱上轴向力为零的点。 11、岩屑运载比：岩屑在环空的实际上返速度与钻井液在环空上返速度之比。 12、欠平衡压力钻井：指在钻井过程中保持井内钻井液柱压力小于地层压力的 钻井技术。 13、岩石可钻性：岩石被钻头破碎的难易性，反映了岩石的抗钻能力。 14、水锁效应：钻井液中的水侵入油层，封锁孔喉，使油流阻力增大的效应。 15、井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。 16、气窜 17井斜角：指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。 18、牙齿磨损量：钻头牙齿磨损掉的高度与牙齿原始高度之比。 19、工具面：弯接头的轴线是一条折线，折线构成的平面称为弯接头的工具面。 20、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力叫地层破裂压力。 21、表观粘度：在某一流速梯度下，剪切应力与相应流速梯度的比值。 22、卡钻：钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象。 23、岩石硬度：岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。 24、当量密度：对于某种压力用等高度或深度的钻井液液柱压力等效所需要的钻井液密度值称为当量密度。 25、定向钻井：沿着预先设计好的井眼轨道钻达目的层的钻进方法。
钻井工程理论与技术复习题 1. 静液压力由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液体的密度与液柱的垂直高度或深度有关。 2. 静液压力梯度的大小与液体中溶解的矿物或气体的浓度有关。 3.液柱的静液压力随液柱垂直高度的增加而增加 4．上覆岩层压力地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。 5.上覆岩层压力随深度增加而增大。 6.地层压力指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层孔隙压力。 7.异常高压超过正常地层静液压力的地层压力(Pp >Ph)称为异常高压。 异常低压低于正常地层静液压力的地层压力(Pp 钻井技术试题 一、选择题(每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内) 1.当地层软硬交错或地层倾角较大时易发生( B )。 (A)井喷(B)井斜(C)井漏(D)井径缩小 2.“钻时”通常用( C )来表示。 (A)m／min (B)s／m (C)min／m (D)h/m 3.钻井液密度的作用是对井底和井壁产生( A )。 (A)压力(B)摩擦力(C)润滑作用(D)润湿作用 4.井壁形成滤饼能( C )和阻止进一步滤失。 (A)保护钻具(B)提高钻速(C)巩固井壁(D)保护钻头 5.氢氧化钠是强碱，主要用来调节钻井液的( A )。 (A)pH值(B)密度(C)粘度(D)失水 6.钻井中要求钻井液含砂量( A )。 (A)越小越好(B)越大越好(C)适当高些(D)适当低点 7.钻井液密度升高，钻速将( B )。 (A)升高(B)下降(C)不变(D)加快 8.钻井液粘度的大小对钻井液携带岩屑的能力( A )。 (A)影响很大(B)影响很小(C)无影响(D)略有影响 9.通常在保证携带岩屑的前提下，粘度应尽量( B )。 (A)高(B)低(C)保持不变(D)提高 10.表示岩石渗透性大小的量，称为岩石的( C )。 (A)硬度(B)渗透量(C)渗透率(D)刚度 11.为降低钻井液对油气层的损害，浸泡时间( B )越好。 (A)越长(B)越短(C)越来(D)越大 12. 井身轴线的切线与( C )之间的夹角叫井斜角。 (A)井身轴线(B)正北(C)铅垂线(D)正南 13.填井打水泥塞的长度一般为( B )m。 (A)20～50 (B)100～150 (C)300～350 (D)200～300 14.填井打水泥塞，在打完水泥顶替水泥浆时，钻杆内水泥浆液面必须( C )钻杆外水泥浆液面。 (A)略低于(B)远低于(C)略高于(D)等于 15.钟摆段钻铤单位长度越重及井斜角越大，钟摆力( A )。 (A)越大(B)越小(C)越稳定(D)越不稳定 16.影响岩心收获率的因素一般有：①操作技术和取心工具：②长筒取心时外筒的稳定性；③( C )；④井下复杂情况。 (A)岩心爪(B)钻具(C)地层(D)井眼 17.取心钻进中，( A )不均匀，使岩心柱忽粗忽细，过细处断开，横卡内筒，造成“磨心”“卡心”。. (A)送钻(B)井径(C)井深(D)含砂 18.评价钻头的选型是否合理，最重要的衡量指标是( C )。 (A)钻进效果(B)进尺(C)钻井成本(D)磨损情况 19.键槽遇卡的主要现象是：能下放而不能上提；能循环而泵压( B )。 (A)升高或憋泵(B)正常(C)略有下降(D)略有升高 20.浴井解卡法是把( B )泵入井内，使其返到卡点部位浸泡，减小滤饼摩阻系数，边泡边活动钻具而解卡的一种方法。 (A)重钻井液(B)解卡剂(C)稠钻井液(D)隔离液 第一章 钻井的工程地质条件（P41） 1、简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层压力和基岩应力三者之间的关系。答：P6～P8 2、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。答：P10 答：地层在沉积压实过程中，能否保持压实平衡主要取决于四个因素：（1）上覆岩层沉积速度的大小，（2）地层渗透率的大小，（3）地层孔隙减小的速度，（4）排出孔隙流体的能力。 在地层的沉积过程中，如果沉积速度很快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒和颗粒之间的压力，即无法增加它对上覆岩层的支撑能力。由于上覆岩层继续沉积，岩层压力增加，而下面的基岩的支撑能力并没有增加，孔隙流体必然开始部分地支撑本应有岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力。如果该地层的周围又有不渗透的地层圈闭，就造成了地层欠压实，从而导致了异常高压的形成。 3、简述在正常压实地层中岩石的密度、强度、空隙度、声波时差和dc 指数随井深变化的规律。 答：密度、强度、dc 指数随井深增加而增大（见P10上、P25下、P15中）； 空隙度、声波时差随井深增加而减小（见P12下）。 4、解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力？ 答：地层破裂压力：P17中。 根据液压实验曲线确定地层破裂压力：见P21中（步骤4、5）。 5、某井井深2000m ，地层压力25MPa ，求地层压力当量密度。 解：根据P13、式（1-12），地层压力D p p p ρ00981.0= 地层压力当量密度 )/(274.12000 00981.025 00981.03m g D p p p =?= = ρ 正本（一）封面： 投标文件 （技术标） 工程名称：xx井钻井工程 法定代表人或 委托代理人：（签字或盖章） 投标人：（盖章） 日期： 2012 年 5 月 27 日 二）主要内容： （1）投标函 投标函 中国石油化工股份有限公司勘探南方分公司： 非常感谢贵公司邀请我公司参加xx井钻井（含钻前）工程的投标。根据已收到的xx井钻井（含钻前）工程招标文件，我们进行了仔细研读和认真分析，充分了解了该井的设计要求和钻探目的。经研究，我公司愿意按照招标文件的要求，承包xx井的钻井工程（含钻前）。 我公司对本次投标承诺如下： ①根据招标文件规定，我公司已按照要求提供所有资料，并保证投标文件所提供的全部文件资料真实可靠。 ②参与投标的钻井施工队伍具有中国石油化工集团公司乙级钻井队资质，钻前队伍具有二级资质，主要技术人员和施工人员均持有有效证件，有同类地区探井的施工经验。 ③所有用于该井施工的设备、钻具、井控设施、工具等都符合国家或石油行业及该工区施工标准，完全满足该井钻井工程安全施工的要求。 ④视保护油气层为己任，严格执行设计，积极推广应用新技术、新工艺，提高钻井速度，取全取准各项地质资料，为发现和保护油气层创造条件，实现优质、安全、高效钻井。 ⑤尽最大努力为贵公司派出的监督提供方便，支持和配合他们的工作，接收他们的现场指导和监督。 ⑥积极配合其他服务方开展工作，创造一个和谐、安全的施工环境。 ⑦安全环保承诺： ⅰ.执行国家、行业安全环保法律法规。 ⅱ.按照川东北工区标准配齐安全防护设施、环保设施，并严格执行。 ⅲ.严格执行甲方安全环保管理规定。 一旦我公司中标，我们将严格履行合同，我们有信心、有能力完成该井的钻井施工项目。 投标方：（盖章） 法定代表人或其委托代理人：（签字或盖章） 地址：赤水市人民北路 日期：2012年5月27日 矩阵论复习题 1. 设+=R V 是正实数集,对于任意的V y x ∈,,定义x 与y 的和为 y x y x ?=⊕ 对于任意的数R k ∈,定义k 与x 的数乘为 k x x k =? 问:对于上述定义加法和数乘运算的集合V ,是否构成线性空间,并说明理由. 2.对任意的2,R y x ∈,),(21x x x =,),(21y y y =定义x 与y 的和为 ),(112211y x y x y x y x +++=⊕ 对于任意的数R k ∈,定义k 与x 的数乘为 )2 )1(,(2121x k k kx kx x k -+=? 问:对于上述定义加法和数乘运算的集合2R ,是否构成线性空间,并说明理由. 3．设},022|),,{(321321R x x x x x x x S i ∈=++=，试证明S 是3R 的子空间，并求S 的一组基和S dim . 4.设)(R P n 表示次数不超过n 的全体多项式构成的线性空间, )}()(,0)0(|)({R P x f f x f S n ∈='= 证明S 是)(R P n 的子空间,并写出S 的一组基和计算S dim . 5. 设33:R R T →是线性变换， ()()321323213212,,2,,x x x x x x x x x x x T -++-+= 求T 的零空间)(T N 和像空间)(T R 的基和维数. 6. 设T 是3R 上的线性变换,对于基},,{k j i 有 k j k j i T -=++)( i k j T =+)( k j i k T 532)(++= 1)确定T 在基},,{k j i 下的矩阵; 2)求T 的像空间的基与维数. 第七章固井与完井 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．何谓双向应力椭圆？ 答： 在轴向上套管承受有下部套管的拉应力，在径向上存在有套管内的压力或管外液体的外挤力，套管处于双向应力的作用中。根据第四强度理论，列套管破坏的强度条件方程： 2 2 2 (T z+b t - (T t (T z= d s 改写为：( T z/ d s) -( d z d t )/ T s +( T t / T s) =1 得一椭圆方程。 用d z/ d s的百分比为横坐标，用 d t/ d s的百分比为纵坐标，绘出的应力图，称为双向应力 椭圆。 2．何谓前置液体系？ 答：前置液是注水泥过程中所用的各种前置液体的总称。前置液体系是用于在注水泥之前，向井中注入的各种专门液体。 四、简答题 1．简述套管的的种类及其功用。 答： (1)表层套管，表层套管是开始下入的最短最浅的一层套管，表层套管主要有两个作用：一是在其顶部安装套管头，并通过套管头悬挂和支承后续各层套管；二是隔离地表浅水层和浅部复杂地层，使淡水层不受钻井液污染。 (2)中间套管，亦称技术套管。介于表层套管和生产套管之间的套管都称中间套管，中间套管的作用是隔离不同地层孔隙压力的层系戒易塌易漏等复杂地层。 (3)生产套管。生产套管是钻达目的层后下入的最后一层套管，其作用是保护生产层，并给油气从产层流到地面提供通道。 (4)钻井衬管，亦称钻井尾管。钻井衬管常在已下入一层中间套管后采用，即只要裸眼井段下套管注水泥，套管柱不延伸至井口。采用钻井衬管可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头的负荷，同时又可节省大量套管和水泥，降低固井成本。 2．井身结构设计的原则是什么？ 答： 进行井身结构设计所遵循的原则主要有： （1）有效地保护油气层，使不同地层压力的油气层免受钻井液的损害。 （2）应避免漏、喷、塌、卡等井下复杂情况的发生，为全井顺利钻进创造条件，以获得最短建井周期。 （3）钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力不致压裂上层套管外最薄弱的裸露地层。 （4）下套管过程中，井内钻井液柱的压力和地层压力之间的压力差，不致产生压差卡套管现象。 3．套管柱设计包括哪些内容？设计原则是什么？答：套管柱设计包括套管的强度计算；有效外在计算；及套管柱强度设计。 套管柱设计原则： （ 1）应能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要； （ 2）在承受外载时应有一定的储备能力； （ 3）经济性要好。 4．套管柱在井下可能受到哪些力的作用？主要有哪几种力？答：套管柱在井下可能受到的力包括：（ 1）轴向拉力：套管本身自重产生的轴向拉力、套管弯曲引起的附加应力、套管内注入水泥引起的套管柱附加应力及动载和泵压变化等引起的附加应力。 （ 2）外挤压力：主要有套管外液柱的压力，地层中流体的压力、高塑性岩石的侧向挤压力及其他作业时产生的压力。 （ 3）内压力：主要来自地层流体（油、气、水）进入套管产生的压力及生产中特殊作业（压裂、酸化、注水）时的外来压力。 主要受：轴向拉力、外挤压力及内压力。 5．目前主要有几种套管柱的设计方法？各有何特点？ 答： （ 1）等安全系数法：它的设计思路是使各个危险截面上的最小安全系数等于或大于规定的安全系数。 （ 2）边界载荷法：它的优点是套管柱各段的边界载荷相等，使套管在受拉时，各段的拉力余量是相等的，这样可避免套管浪费。 （ 3）最大载荷法：其设计方法是先按内压力筛选套管，再按有效外挤力及拉应力进行强度设计。该方法对外载荷考虑细致，设计精确。 （4） AMOCO设计方法：该方法在抗挤设计中考虑拉力影响，按双轴应力设计，在计算外载时考虑到接箍处的受力，在计算内压力时也考虑拉应力的影响。 第三章钻井液 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．说明瞬时滤失、动滤失、静滤失各自的涵义。 答： 钻头刚破碎井底岩石形成井眼的一瞬间，钻井液便迅速向地层孔隙渗透。在滤饼尚未形成的一段时间内的滤失称为瞬时滤失。 钻井液在井内循环流动时的滤失过程称为动滤失。 钻井液在静止循环时的滤失称为静滤失。 四、简答题 2．钻井液与钻井工程关系如何？钻井液有哪些功用？ 答：钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。 钻井液具有以下功用： （1）从井底清除岩屑； （2）冷却和润滑钻头及钻柱 （3）造壁性能 （4）控制地层压力 （5）从所钻地层获得资料 3．说明钻井液的一般组成及钻井液的分类。 答： 钻井液的一般组成： （1）液相：是钻井液的连续相，可以是油或水。 （2）活性固相：包括人为加入的商业膨润土、地层进入的造浆粘土 和有机膨润土。 （3）惰性固相：包括钻屑和加重材料。 （4）各种钻井液添加剂：可以利用不同类型的添加剂配制性能各异 的钻井液，并对钻井液性能进行调整。 钻井液的分类： （1）不分散体系。包括开钻钻井液、天然钻井液及轻度处理的钻井液。 （2）分散体系。在可能出现难题的深井条件下，钻井液常被分散，特别使用铁铬木 质素磺酸盐或其他类似产品，这些类似产品属于有效的反絮凝剂和降失水剂。 另外，常加入特殊化学剂以维护特殊的钻井液性能。 （3）钙处理体系。双价离子如钙、镁等常被加入钻井液中以抑制地层中粘土和页岩的膨胀和分散。 （4）聚合物体系。在絮凝钻井液中，一般使用长链、高分子量化学剂能够有效的增加粘度，降低失水和稳定性能。 （5）低固相体系。属于此类体系的钻井液中，其所含固相的类型和数量都加以控制，这样可以明显的提高机械钻速。 （6）饱和盐水体系。 （7）完井修井液体系。用来最大限度的降低地层损害。它与酸有相容性，并可用作压裂液（酸溶），具有抑制粘土膨胀保护储层的作用。此体系由经高度处理的 钻井液（封隔液）和混合盐或清洁盐水组成。 （8）油基钻井液体系。常用于高温井、深井及易出现卡钻和井眼稳定性差的井以及许多特种地区。 （9）空气、雾、泡沫和气体体系。 4．大多数钻井液属什么流体类型，写出其流变方程。 答： 大多数钻井液属于塑形流型，其流变方程为： г-г0=μpv dv/dx г——切应力 г0——动切应力 μpv——塑形粘度 5．说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。怎样调整这些参数。 答： 静切力是使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。调整钻井液中粘土的含量及分散度，加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力，加降粘剂等措施可调整钻井液静切应力。 动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值，反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度。调整方法与静切力相同。 表观粘度又称视粘度或有效粘度，它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值。钻井液在不同流速下的表观粘度是不同的。表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法。 塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。它不随剪切力而变化，相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘度。塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定。体系中塑性粘度太高需要降低时，一般使用固控设备降低固相含量，增加体系的抑制性，降低活性固相的分散度；如急需降 习题 一 1．（1）因 cos sin sin cos nx nx nx nx ?? ? ? -?? cos sin sin cos x x x x ????-??= cos(1) sin(1)sin(1) cos(1)n x n x n x n x ++?? ??-++?? ，故由归纳法知 cos sin sin cos n nx nx A nx nx ?? =??-?? 。 （2）直接计算得4A E =-，故设4(0,1,2,3)n k r r =+=，则4(1)n k r k r A A A A ==-，即只需算出2 3 ,A A 即可。 （3）记J=0 1 0 1 1 0 ?????? ?????????? ，则 ， 1122111 11 () n n n n n n n n n n n n n n i i n i n n i n n n a C a C a C a C a C a A aE J C a J a C a a -----=-?????? ??=+==?? ???????? n ∑。 2．设112 2 (1,0),0 a A P P a A E λλ-??===???? 则由得 2 1112111 1 1 210 0 0 a λλλλλλλ?? ????==?????????????? 1时,不可能。 而由2 112 222 0 0 000 0 0 a λλλλλλ??????==?????????????? 1时,知1i λ=±所以所求矩阵为1 i PB P -， 其中P 为任意满秩矩阵，而 1231 0 1 0 1 0,,0 10 1 0 1B B B -?????? ===?????? --?????? 。 注：2A E =-无实解，n A E =的讨论雷同。 3．设A 为已给矩阵，由条件对任意n 阶方阵X 有AX=XA ，即把X 看作2 n 个未知数时线 性方程AX -XA=0有2 n 个线性无关的解，由线性方程组的理论知其系数矩阵为零矩 第一章 4 ?岩石的硬度也就是岩石的抗压强度（ f ）。 1?一般岩石的弹性常数随围压的增加而增大。（f ） 2 ?在动载作用下岩石呈现出的强度比静载作用下要大的多。（f ） 1 ?什么是井底压差？ 答：井内液柱压力与地层孔隙压力之差。 3. d e指数法预报异常地层压力的原理 答：d e指数法预报异常地层压力的原理是根据机械钻速在正常、异常地层压力的差别，通过计算取得。叙述主要公式及公式中d e指数与机械钻速之间的关系。 5 .岩石的硬度与抗压强度有何区别？ 答：硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。硬度只是固体表面的局部对另一物体压人或侵入时的阻力，而抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的阻力。 6 ?什么是各向压缩效应？ 答：在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或 者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作 用统称为“各向压缩效应”。 第二章7 3 ?牙轮钻头是以（a）作用为主破岩的钻头。 a.冲击 b. 切削e. 研磨 4. 已知钻具在泥浆中的总重量为100吨，钻进时需给钻头加压 20吨，钻进时大钩负荷应该是80 吨。 4.某井井深2000米，地层压力27.5Mpa,井内钻井液密度为1.18 g/cm3 ,井底压差为-4.35 Mpa。 1 ?阐述牙轮钻头的工作原理。 1）牙轮钻头依靠牙齿破碎演示，固定在牙轮上的牙齿随钻头一起绕钻头轴线作顺时针方向的旋转运动，成为公转。（3分） 2）同时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转成为自转。钻头在井底的纵向振动，与静载 压入力一起形成了钻头对地层演示的冲击、压碎作用。（2分） 3）剪切作用由牙轮钻头的超顶、复锥和移轴三种结构特点引起。（2分） 1. 某直井钻至井深L=1600m井底地层压力16.4MPa,泥浆密度p n=1.1g/cm 3，钻进钻压为 W=65kN钻柱组成为5”钻杆（外径为d op=127mm内径为d ip=110mm长L p=1500m） + 7” 钻铤 （外径为d oc=177.8mm内径为d ie = 75mm长L c=100m）组成，已知钻柱的密度为p 3 =7.85g/em 求解： 1）计算钻柱轴向力零点井深。（4分） 2）画出钻柱轴向力分布示意图。（2分） 3）钻进时井底压差为多少？（2分） 解： 1）计算钻柱轴向力零点井深 计算钻铤浮重： Le=S nWmax/qcKbco na p92 习题二 1．化下列矩阵为Smith 标准型： （1）222211λλλλ λλλλλ?? -?? -????+-?? ; （2）2222 00 000 00(1)00000λλλλλλ ?? ?? -? ? ??-?? -?? ; （3）2222 232321234353234421λλλλλλλλλλλλλλ?? +--+-??+--+-????+---?? ; (4)23014360220620101003312200λλλλλλλλλλλλλλ????++??????--????---?? . 解：（1）对矩阵作初等变换 23221311(1)100 10 000000(1)00(1)c c c c c c r λλλλλλλλλ+--?-???????????→-???→? ??? ????-++???? ， 则该矩阵为Smith 标准型为 ???? ? ?????+)1(1λλλ； （2）矩阵的各阶行列式因子为 44224321()(1),()(1),()(1),()1D D D D λλλλλλλλλλ=-=-=-=, 从而不变因子为 22 2341234123()()() ()1,()(1),()(1),()(1)()()() D D D d d d d D D D λλλλλλλλλλλλλλλλ== =-==-==-故该矩阵的Smith 标准型为 2210000(1)0000(1)00 00(1)λλλλλλ?? ??-????-?? -??； （3）对矩阵作初等变换 故该矩阵的Smith 标准型为 ?? ?? ??????+--)1()1(112 λλλ; (4)对矩阵作初等变换 在最后的形式中，可求得行列式因子 3254321()(1),()(1),()()()1D D D D D λλλλλλλλλ=-=-===, 于是不变因子为 2541234534()() ()()()1,()(1),()(1)()() D D d d d d d D D λλλλλλλλλλλλλ==== =-==-故该矩阵的Smith 标准形为 2 1 0000 010 0000100000(1)00 00 0(1)λλλλ?????????? -?? ??-?? . 2.求下列λ-矩阵的不变因子： （1） 21 0021002λλλ--????--????-??； （2）100 1000 λαββλα λαββ λα+????-+? ???+??-+?? ； 钻探工程考试重点 1.试叙述钻探方法的种类。 A根据钻进时取心的特点分类——岩心钻探和不取心(无岩心、无心、全面)钻探。 B根据钻孔用途分类——按钻探的应用范围分出相应类型。 C根据钻孔中心线的倾角和方位角分类——垂直孔(上、下垂)、下斜孔、上仰孔、 D。 (1) 图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类 G根据钻进使用的冲洗液分类 ◆清水钻进； ◆乳化液钻进； ◆泥浆钻进(含加重泥浆)； ◆饱和盐溶液钻进(钻盐井，以防溶解岩心和孔壁)； ◆空气钻进； 4.试回答定向钻孔的应用范围及实现钻孔造斜的工艺技术措施。（10分） 答：定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下 工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。 （一）定向井的应用 （4）螺杆钻具 5.平衡钻进、欠平衡钻进、过平衡钻进状态对钻进与矿产资源开发各有何影响？（15 分） 欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力。欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速,减少循环漏失和压差卡钻等优点，少和防止水平井钻井中钻 井液对地层的损害 6. 30°时， 30°，以利于提高岩 还有，就是操作人员的操作经验和技能对岩矿心采取率的影响。操作人员的操作经验和技能对如何判断钻进时是否堵钻或者钻头不适应岩层至关重要，当在较硬的完整岩层中钻进时，如果各规程参数正常，而进尺缓慢，甚至不进尺，且孔口返水很清，则可能是钻头不适应该岩层，应提钻更换合适的钻头。如果水压力参数较大而其它参数正常，且孔口返水有些浑浊，进尺缓慢，则可能是堵钻了，应提钻取心。 第一章 试题及答案 一、名词解释 1. 岩石的塑性系数是怎样定义的？ 答： 岩石的塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。塑性系数为岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。 2. 什么是岩石的可钻性？ 答： 岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。 3. 什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？ 答： 在“各向压缩效应”试验中，如果岩石孔隙中含有流体且具有一定的孔隙压力，这种孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与内压之差称为有效应力。 上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力的差称为有效上覆岩层压力。 在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。 4. 简述地下各种压力的基本概念 答： 地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。 二、简答题 1． 简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关 系。 答： 地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。 上覆岩层的重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中的流体共同承担的，即上覆岩层压 中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 《钻井工程》 学习中心：_______ 姓名：________ 学号：_______ 关于课程考试违规作弊的说明 1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。 2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。 3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。 一、名词解释（每小题5分，共20分） 1.井斜方位角 2.硬关井 3.欠平衡钻井 4.岩石的可钻性 二、简答题（每小题10分，共40分） 1.钟摆钻具组合的防斜原理 2.钻井液的功用 3. 射流清洁井底的机理 4. 钻柱的功用 三、课程设计（共40分） 设计任务：XX油区XX凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。 设计内容：（其中打“√”部分必须设计，其他部分可选做或不做）。 1.地质设计摘要（√）； 2.井身结构设计（√）； 3.固井工程设计：套管柱强度设计（√）； 4.钻柱组合和强度设计（√）； 5.钻机选择（√）； 6.钻进参数设计： （1）机械破岩参数设计（包括钻头选型，所有钻头选用江汉钻头厂牙轮钻头、选取钻压和转速）（√）； （2）钻井液体系及性能设计（仅设计钻井液密度，其它参数不作要求） （3）水力参数设计（√）； （4）钻柱与下部防斜钻具结构（√）。 考核方式及成绩评定 （1）格式、规范：4分，评分依据：工程设计规范；评分标准：4＊符合程度％。 【基于中国石油钻井工程技术的浅析】钻井工程技术公司【摘要】本文主要介绍了石油的概念及作用，石油钻井工程的概述，其中涉及石油钻井工程的目的和意义，石油钻井工程的分类和石油钻井的主要程序，石油钻井技术取得的进步，石油钻井工程技术在发展的过程中存在的一些问题以及针对我国石油钻井工程技术存 在的问题提出的一些有效的措施，最后是石油钻井技术的发展趋势，表明了石油钻井技术的重要性和向着智能化，信息化和数字化发展的必然趋势。 【关键字】石油工程；钻井工程技术；技术进步；发展趋势；问题与对策 1 石油的简介 石油是一种油质矿物，它具有可燃性，它的特征是有颜色，并且可以燃烧的一种液体。它的主要成分是碳氢化合物。它是一种油状液体混合物。它的形成过程是非常复杂并且也是非常漫长的。石油在自然状态下的有稀薄，粘稠和膏状等等不同的形态。它的固体或者是半固体的形态一般是在比较低的温度下形成的。石油有黄，暗褐，淡黄，淡褐和淡红等颜色。石油一般可用作发电厂，轻型车，卡车和火车，飞机，房屋取暖等的燃料，因为石油可以分解成汽油，柴油，航 空汽油，燃料油和燃料等多种燃料。此外，石油提炼出的石油焦，蜡，石油化工产品，溶剂和沥青还可以用作润滑脂和润滑油。 石油工业是一个由多专业组成的比较庞大的系统工程，以钻井专业为代表的工程技术和勘探、开发共同构成支撑石油工业上游业务的三大支柱，这一点国际国内概莫能外。钻井工程的功能是构建从地下储层到地面的油气通道和采集地层信息，高产出，高风险，高技术和高投入则是当代油气钻井工程的特征。我国的石油工业从新中国成立前的近乎空白发展壮大为现代化的工业体系，成为国民经济的支柱产业，为小康社会建设与新中国的经济发展做出了非常重要的贡献。 2 石油钻井工程的介绍 2.1 石油钻井工程的目的和意义 石油钻井工程是实现油气勘探开发目标的重要手段；是油气上产、储量发现和稳产的关键；石油钻井工程技术的每一次进步，都会极大地推动勘探开发的发展，有效保障开发增产、降本增效以及勘探增储。 2.2 石油钻井工程的分类 习题三 1．证明下列问题： （1）若矩阵序列{}m A 收敛于A ，则{}T m A 收敛于T A ，{} m A 收敛于A ； （2）若方阵级数∑∞ =0m m m A c 收敛，则∑∑∞ =∞==?? ? ??00)(m m T m T m m m A c A c . 证明：（1）设矩阵 ,,2,1,)() (Λ==?m a A n n m ij m 则 ,)()(n n m ji T m a A ?=,)()(n n m ij m a A ?=,,2,1Λ=m 设 ,)(n n ij a A ?= 则 n n ji T a A ?=)(，,)(n n ij a A ?= 若矩阵序列{}m A 收敛于A ，即对任意的n j i ,,2,1,Λ=，有 ij m ij m a a =∞ →) (lim ， 则 ji m ji m a a =∞ →)(lim ，ij m ij m a a =∞ →)(lim ，n j i ,,2,1,Λ=， 故{} T m A 收敛于T A ，{} m A 收敛于A . (2)设方阵级数 ∑∞ =0 m m m A c 的部分和序列为 ΛΛ,,,,21m S S S ， 其中m m m A c A c c S +++=Λ10. 若 ∑∞ =0 m m m A c 收敛，设其和为S ，即 S A c m m m =∑∞ =0 ，或S S m m =∞ →lim ， 则 T T m m S S =∞ →lim . 而级数∑∞ =0 )(m m T m A c 的部分和即为T m S ，故级数∑∞ =0 )(m m T m A c 收敛，且其和为T S ， 即 ∑∑∞ =∞==?? ? ??00)(m m T m T m m m A c A c . 2.已知方阵序列{}m A 收敛于A ，且{} 1-m A ，1 -A 都存在，证明： （1）A A m m =∞ →lim ；（2）{}1 1 lim --∞ →=A A m m . 证明：设矩阵 ,,2,1,)() (Λ==?m a A n n m ij m ,)(n n ij a A ?= 若矩阵序列{}m A 收敛于A ，即对任意的n j i ,,2,1,Λ=，有 ij m ij m a a =∞ →) (lim . (1) 由于对任意的n j j j ,,,21Λ，有 ,lim ) (k k kj m kj m a a =∞ → n k ,,2,1Λ=， 故 ∑-∞ →n n n j j j m nj m j m j j j j m a a a ΛΛΛ2121)()(2)(1) ()1(lim τ ＝ ∑-n n n j j j nj j j j j j a a a ΛΛΛ21212121) ()1(τ ， 而 ∑-= n n n j j j m nj m j m j j j j m a a a A ΛΛΛ2121) ()(2)(1)()1(τ， 第二章钻进工具 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1．“PDC”含义是什么？ 答： “PDC”是聚晶金刚石复合片钻头的简称，它是金刚石材料钻头的一种。 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分届点。 2．何谓钻柱的中性点？ 答： 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分界点。3．什么叫复合钻柱？ 答： 即采用不同尺寸（上打下小）、或不同壁厚（上后下薄）、不同钢号（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱。 4．什么叫最大安全静拉载荷？ 答： 指允许钻杆所承受的由钻柱重力（浮重）引起的最大载荷。 四、简答题 1．评价钻头性能的指标有那几项？ 答： 钻头进尺，钻头工作寿命，钻头平均机械钻速，钻头单位进尺成本。 2．简述刮刀钻头破岩原理。 答： 刮刀钻头刀翼在钻压W和扭转力T的作用下，一方面作向下的运动，一方面围绕钻头轴线旋转，刀翼以正螺旋面吃入并切削岩层，井底平面与水平面成?角。刮刀钻头主要以切削和挤压方式破碎地层，具体方式主要取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性。由于这几种破岩方式主要要克服岩石的抗剪强度，所以它比克服岩石的抗压强度的破岩方式要容易得多。 3．刮刀钻头其刀翼结构角有哪儿个？有什么影响？如何取值？ 答： 刃尖角、切削角、刃前角、刃后角。 刃尖角β、切削角α、刃前角φ、刃后角ψ；刃尖角表示刀翼的减为尖锐程度。从吃入岩石和提高钻速出发，刃尖角越小越好，但是强度不能保证。一般要根据上述因素及岩石性能确定角的大小。岩石软时，β角可以稍小，较硬时硬适当增大，夹层多，井较深时，β角应适当增大。切削角α刀以前刃和水平面之间的夹角，在其他情况一定时，α越大，吃入深度越深，但α过大时，刃前岩石剪切破碎困难，钻进憋劲大。一般情况下，松软地层α=70度；软地层α=70—80度；中硬地层，α=80—85度。刃后角ψ=α-β。刃后角必须大于井底角。刃前角与切削角互为补角，刃前角φ=90-α 4．铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同？ 答： 牙轮钻头按材料不同分为铣齿（钢齿）和镶齿（硬质合金齿）两大类。 铣齿牙轮钻头的牙齿石油牙轮毛胚铣削加工而成，主要是楔型齿，齿的结构参数要兼顾有利于破岩和齿的强度。一般软地层牙轮钻头的齿高、齿宽、齿距都较大，硬地层则相反。通常要在齿的工作面上敷焊硬质合金以提高齿的耐磨性，在背椎部位业要敷焊硬质合金层已达到保径的目的。镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后，将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。其齿型较多，如楔型齿、圆锥形齿、球型齿、勺型齿、主要依据岩石的性能和齿材料性能、强度、相撞工艺等。目前向齿牙轮钻头在软地层、中硬地层及坚硬地层中都得到了广泛应用。 5．牙轮钻头有哪几副轴承？按结构不同可分为几类？滑动轴承有什么特点？ 答： 有大、中、小和止推轴承。钻头轴承按结构分为滚动轴承和滑动轴承两大类。 6．牙轮钻头的储油滑密封系统包括几部分？其作用是什么？ 答： 储油囊、护膜杯、压盖、密封圈。 7．牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？ 答： 由于牙轮的超顶、移轴、复锥，使牙轮在滚动的同时在井底产生滑动。 超顶和复锥引起沿切线方向滑动，这种作用除了冲击、压碎作用破碎岩石外，还可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩脊；移轴产生轴向方向的滑动，可以剪切掉齿圈之间的岩脊。 8．国产三牙轮钻头有哪个系列？试解释81／2HP5的含义？ 答： 普通钻头、喷射式钻头、密封钻头、密封保径钻头、滑动轴承钻头、滑动保径钻头、乡齿密封钻头、镶齿滑动轴承钻头8个系列。表示用于中硬地层、直径为81/2英寸的铣齿滑钻井工程技术知识考试题及答案
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