钻井事故与复杂问题复习题
1．发现井壁坍塌，为什么不能用钻头通井？
因为井壁坍塌，一般在上部松软地层，如用钻头通井，很容易钻出新眼，失去老眼，导致前功尽弃。因此，如在松软地层发现井塌，应用领眼工具通井。因领眼工具不会钻切井壁，它永远不会钻出新眼。
2．如发现井塌，尚未卡钻，如何防止卡钻？
如发生井塌必然是泵压上升，井口排量减少或不返。此时首先应禁止无限制地憋入钻井液，一般地要求不超过5方，因为憋入的钻井液越多，起出钻具的可能性越小。此时，只要钻具未卡，虽然阻力很大，而且反喷很厉害，只要能够上起，就应在安全限度以内，尽一切可能上起。而且中途不准试开泵，这样，钻具基本可以起完。即使起不完，所剩无多，也好处理。如果中途试开泵，十有八九会起不出钻具。不可存侥幸心理。
3．对付盐岩层蠕变的主要措施是什么？
因为盐岩层有蠕变性能，其蠕变力各向相同，和上覆岩层压力和盐层温度有直接关系，即井越深、温度越高，蠕变力越大。所以，钻遇盐层时，应根据盐层的深度和温度采取如下措施：（1）设计合理的井身结构，盐层以上的漏层（相对于高密度钻井液而言）全部封掉；（2）提高钻井液密度，和盐层蠕变应力相抗衡；（3）采用饱和盐水钻井液，防止盐岩层溶解；（4）盐岩层固井时，其套管抗挤强度按蠕变压力计算。这样才能保证安全。
4．键槽卡钻如何处理？
根据不同情况采取不同措施：（1）如发现键槽，起不出钻具来，但并未卡钻。如键槽在井眼上部，已起出一半以上钻具，此时可在井口接键槽破坏器，下钻至键槽上部，向下划眼，破坏键槽，然后起钻。（2）如发现键槽，起不出钻具来，而键槽在井眼下部，此时可以适当力量将钻具提死，将钻具从键槽以上倒开，下入带防掉接头的套铣筒套铣，破坏键槽后，即可将全部钻具起出。或者下入对扣接头带下击器和键槽破坏器，对扣后，下击，将被卡钻具震开，然后向下划眼，破坏键槽，再起出全部钻具。（3）发现是键槽卡钻，如钻柱上带有下击器，应立即启动下击器下击。如果钻柱上未带下击器，应从键槽上部倒开，接入下击器，对扣后进行下击。（4）解卡后，必须下入专用工具，破坏键槽。
5．液压震击器的工作原理是怎样的？
参看图1-53,?上缸体、中缸体和两端的密封件组成一个空腔,?中间充满了耐磨液压
油,?心轴、震击垫、活塞浸泡
在油缸中,?活塞本身就是一个
不太密封的单流阀。
(1)?如图1-53(a),活塞下
行复位时,?活塞环被迫靠向环
槽上部,?但它堵不住旁通孔,
活塞环不起密封作用,液压油
从下油腔经活塞环槽、旁通孔
而至上油腔,?形成无阻流动,?
活塞仅克服摩擦力即可下行,
完成复位动作。
(2)?如图1-53(b),当心轴
受拉力时,活塞上行,活塞环被
压向环槽下面,?同时和缸体的
内壁紧紧贴住,?形成一个有效
的金属密封。但是活塞环上有特殊设计的小缝,允许液压油有少量的泄漏,这个泄漏的速度就决定了上提钻具和等待震击的时间。待钻柱有了足够的伸长量,就刹车等候震击,这时活塞在钻具弹性力的驱动下继续上行。
(3)?如图1-53(c),当活塞的第二个活塞环上行到卸载槽时,上油腔的液压油畅通无阻地流向下油腔,活塞不再受液压油的限制,开始加速向上
运动。
(4)?如图1-53(d),由于活塞在钻具弹性力的驱动下
加速向上运动,使震击垫和承击体猛烈相撞,产生强有力
的上击作用,这个撞击力通过缸体传到下部钻具的卡点
上。
6．加速器的工作原理是怎样的？
加速器就是储能器,上提钻柱,加速器心轴带动活塞上
移,硅油被压缩,就像弹簧被压缩一样,储存了能量,如图
1-76(a)所示。继续上提钻柱,上击器活塞运动到卸油槽时,
释放能量,上部被拉长的钻柱弹性回缩,加速器油腔内被压
缩的硅油也膨胀而释放能量。因为活塞心轴和上部钻具连
接,处于相对固定状态,不能向下运动,只能推动缸体上行,
而加速器缸体又和上击器的心轴连接在一起,就加速了上
击器心轴的上行速度,如图1-76(b)?所示,这就是加速器的
主要作用。当上击器到达终点时,震击垫以极大的撞击力
撞击到承击体上,通过上击器缸体的传递,给被卡钻具以巨
大的震击力。此时加速器则处于复位状态,如图1-76(c)所
示。由动力学可知,?撞击的能量和物体运动速度的平方成
正比,因而上击器与加速器配合使用时,钻具不需要提很大
的拉力就可以得到预期的效果
7．开式下击器与闭式下击器有什么不同？
开式下击器与闭式下击器的不同点是：（1）开式下击器有通浆孔，让钻井液自由出入；闭式下击器没有通浆孔，内部充满了液压油，起润滑作用，工作寿命长；（2）开式下击器的活塞是密封的，便于循环钻井液；闭式下击器的活塞不密封，只起导向作用，它的密封部位在心轴和冲管上；（3）开式下击器的心轴和被卡钻具连接，外筒和上部的自由钻柱连接，随钻柱上下活动，所以它的震击点是外筒的下台肩撞击心轴下接头的上台肩；闭式下击器的外筒和被卡钻柱连接，心轴和上部的自由钻柱连接，随钻柱上下活动，所以它的震击点是螺母垫撞击外筒的上台肩；（4）开式下击器行程长，震击力大；闭式下击器行程短，震击力小。
8．摩擦卡瓦震击器如何调节震击力的大小？
震击器的调节如图1-81所示,?用内六方扳手
拧开调节孔的锁钉,调节孔两端有“高吨位”和“低
吨位”字样,指出调节震击拉力大小的旋向,每拨动
调节环一孔,?可以增加或减少拉力20kN左右,?但
这是个参考数,在现场调节时,应根据实际拉力确定,
调节好后,用锁钉锁住。
9．爆松倒扣有哪几个必要的步骤？
爆松倒扣必须做到：（1）测准卡点；（2）调整
好井口钻具，无论是在最大拉力或最小拉力下，方钻杆都必须在方瓦内，钻柱顶部不能距转盘面太高；（3）要从上而下或从下而上分段紧扣，以免在施加反扭矩时倒扣；（4）要施加适
当的反扭矩；（5）根据爆松对象确定炸药用量；（6）爆松点必须对准卡点以上的接头位置；（7）一次爆松不成，可以进行第二次爆松，但爆松点应在第一次爆松点以上。
10．水力内割刀的作用原理是怎样的？
这种工具是由上接头、调压总成、活塞总成、缸套、弹簧、导流管总成、本体、刀片总成、扶正块和堵头组成。其工作原理为:?将工具下到需要切割的位置,在停泵的条件下,按规定的转速旋转钻具,数分钟后按规定的排量开泵循环钻井液。由于调压总成的限流作用,使活塞总成两端压差增大,?迫使活塞总成向下移动,并推动切割刀片向外张开切割管壁。
11．如果落鱼鱼头在大井眼中，如何打捞？
在大井眼中，鱼头不容易找到，可采取如下办法，以扩大搜寻范围，（1）使用可变弯接头；（2）使用弯钻杆；（3）使用偏水眼公锥。
12．如何退出卡瓦打捞筒？
退出打捞筒，首先必须释放卡瓦。释放卡瓦也比较容易,因为筒体和卡瓦的螺纹都是左旋螺纹,并由控制环或控制卡约束了它们之间的相对旋转运动,所以当井内落鱼被卡需要释放时,可用钻柱下压或用震击器下击,使筒体与卡瓦产生相对运动，锯齿螺纹斜面松开,然后右旋管柱同时上提,每次上提1～2cm,使捞筒受拉力不大于10kN即可,直至捞筒脱离鱼头。
13．卡瓦打捞矛打捞落鱼时，只有挂卡现象，而捞不住落鱼，是什么原因？
其原因有二：（1）卡瓦体坐在释放环上了，矛杆与卡瓦体之间不会产生相对运动，此时应反转钻具数圈（根据井深决定）让卡瓦体离开释放环，卡瓦就可以起作用了；（2）卡瓦选小了。如果采取上述措施，仍然捞不住，那可能是卡瓦选小了，应立即起钻，换大一级的捞矛去打捞。
14．如何退出AJ 型安全接头？
①给安全接头施加一反扭矩(约 1.2圈/1000m)?,然后用下击器下击或用原钻具下顿,使安全接头解除自锁。
②上提钻具,?使安全接头处保持5～10kN压力。注意:上提拉力不能超过钻具原悬重,否则,安全接头又被自锁。
③反转退扣,由于安全接头是宽锯齿螺纹,螺距大,退扣时钻具的上升速度是普通钻具螺纹的6～8倍,?可以很容易的判断是否已经松开。反转时悬重下降,应及时上提,一直保持5-10kN的压力,直至安全接头完全退开为止。
15．为什么不能用平底鞋修鱼头？
如果落鱼的鱼头不规则,?如变形、破裂、弯曲、或鱼顶不齐,妨碍打捞工具进入或无法造扣,?就需要修整鱼顶,使其符合打捞工具的抓捞要求,以便打捞。在这里我们必须注意:绝对禁止用平底磨鞋或锅底磨鞋去修整鱼顶,因为那样做的结果,不可能把鱼顶全部磨掉，而要留下一块管壁。
常用的修整鱼顶的工具是套筒磨鞋,?也叫外引磨鞋,因为它面积大,容易套住鱼头,可以防止鱼顶偏磨。如果鱼顶在套管内,它还可以起到保护套管的作用。套筒磨鞋就是在普通平底磨鞋外围加焊套筒,套筒要用强度高且有相当厚度的管子制作,并要焊接牢固,下部割有引鞋,以便引入鱼头。
16．反循环打捞篮的工作原理是怎样的？
反循环打捞篮的工作原理是:?下钻到井底,充分循环钻井液,清洗井底。然后停泵,投入一钢球,待钢球坐于球座上后,堵塞了钻井液向下的通道,迫使钻井液流经双层筒的环形间隙由下水眼射向井底,?然后从井底通过铣鞋进入捞筒内部经上水眼返到井眼环空形成了局部的反循环,在钻井液反循环作用力的冲击和携带下,?被铣鞋拨动的碎物随钻井液一起进入篮框。当停止循环时,篮爪关闭,把落物集中在捞筒内而被捞出。
17．喷射式反循环打捞篮的作用原理是怎样的？
上接头内孔下端装有一个喷嘴，喷嘴与混合室之间的间隙经滤板和三根管道与内筒下部相通。循环钻井液时，喷嘴射出高速射流,使喷嘴与混合室之间产生负压，将内筒里的钻井液吸出并进入混合室与泵入的钻井液相混合。混合室与内外筒间的环隙及下水眼相通，进入混合室的钻井液由下水眼喷出，形成局部反循环，增加反循环的速度和力量，可以把落物带入打捞篮。进入捞筒的落物，由可转动９０°的弹簧叶片托住而被捞出。
18．打捞落井电缆时，什么是分散矛盾的打捞方法？
我们采用的分散矛盾的新方法的要点是：（1）用外钩捞矛不带挡绳帽，目的是可以多下。（2）钻具结构：外钩捞矛+一柱钻杆+安全接头+钻杆。如果万一发生问题，可以从安全接头倒出，下套铣筒套铣。（3）下钻深度不受限制，只要不遇阻，就可以多下，下一千米两千米都可以，但若发现遇阻，绝不许强下。（4）下钻到一定深度，开始转动打捞，转数不受限制，但必须多转，目的就是让电缆在钻杆上分段缠绕。就?127mm钻杆来说，一米电缆要缠三圈，一千米电缆要缠三千圈，当然，电缆可能在几个井段同时缠绕，但这是个未知数。转得越多，电缆缠绕得越紧，起钻越安全。（5）起钻时必须慢起，防止遇阻，若发现遇阻，不许提死，应立即下放，放松后，再转。在转动的过程中，电缆可以进一步缠紧，外径缩小，也可能将电缆磨碎，这时就可以起出来了。（6）万一起不出来，可从安全接头处倒开，下套铣筒套铣，也是很容易的事。只要按前述五项精心操作，一般不会发生这样的事。
19．在开发区块钻调整井，为什么会遇到许多复杂情况？
这是因为：第一，我们所掌握的地质资料只是产层资料，而许多复杂情况不一定发生在
产层，而是出现在产层以外的地层。譬如大庆油
田的标准层并不是注采层，但是由于套管损坏的
原因，在这里注入了不该注入的大量的水，形成
高压层，成了大庆钻调整井的拦路虎。要求各井
在同一层位也不可能，要钻达下面的地层，必然
要通过上面的地层，只要上面有一个高压层，其
它的层都相对的成为低压层。第二，即是在同一
层位，其压力也不尽相同。某些层位在宏观上看
是一个整体，从微观上看却是由许多“烧饼”状
地层叠合起来的。其间有许多不连通或不够连通
的区域，这是陆相沉积的特点。如图5-8所示，
设F层为一大层，它由许多“烧饼”状地层F1～
F6叠合而成。采油井A1开采F2小层，得不到注
水井B1、B2的能量补充，形成只采不注的局面，肯定成为低压层。采油井A2开采F6小层，能得到注水井B2的能量补充，是可以预测压力的地层。注水井B2同时向F3、F6层注水，而F3层没有采油井，必然形成憋压层。如果我们设计的调整井在C1、C2位置，必然会钻遇低压层F2。如果我们设计的调整井位置在C3位置，必然会钻遇高压层F3。在钻调整井过程中，这种情况是大量出现的。为什么在离抽油井不到100m的位置会钻遇高压层？为什么多年的注水井，转为生产井后，会成为高产油井，而且含水不到20%。这些问题，值得我们加深认识。
20．井塌失去老眼后如何找回？
井塌后通井时如已发现钻出新井眼，应立即停止钻进，设法找回老井眼。要找回老井眼，须依下述方法进行。
首先要确定分岔位置。有几个参考数据：（1）新眼产生于启动转盘之后；（2）新眼产生于泵压稳定之后；（3）新眼产生于无放空现象之后；（4）新眼产生于新钻屑发现之前；（5）新眼产生于钻井液变色之前；（6）电测双轴井径，分岔处呈椭圆形，长轴方向井径最大。根
据以上几点可以确定岔位置。
分岔位置确定之后，用领眼通井工具+弯钻杆分不同方向通井。一般要求方钻杆的位移不小于井径长轴的三分之二，在八个方向中，总有一个方向会进入老眼。
发现进入老眼后，不许起钻，用原工具一直通到井底，使井下形成新的钻具运行规道。起钻后，再下钻就不会进入新井眼。
21．用公锥打捞钻具时应注意哪些些问题？
用公锥打捞钻具时应注意：（1）只能打捞接头和加厚部位；（2）鱼头必须密封，以便循环钻井液，注入解卡剂；（1）开始造扣不能过多，要为退出公锥留下后路；（4）循环钻井液时，必须密切注意泵压，当鱼头部位钻井液到达钻头水眼时可能憋泵；（5）如钻具未卡，应造牢扣，提离井底8～10m，猛放猛刹几次，证明打捞牢靠，即可起钻；（6）如发现粘卡，应注入解卡剂；（7）起钻时不许用转盘卸扣。
22。钻遇大裂缝大溶洞发生井漏时如何处理？
钻遇大裂缝大溶洞发生井漏时采用一般的堵漏方法难以见效。应试用如下方法：（1）降氏钻井液密度进行钻进；（2）用泡沫泥浆钻进；（3）用充气泥浆钻进；（4）有清水钻进，边漏边钻，钻过漏层后，下套管封隔。（5）用卷管或皱褶管堵漏，
23．井温测定法为什么能找准漏层位置？
在正常循环钻井液时，井内钻井液的温度曲线是一条平滑的斜直线，由井口至井底温度越来越高。井漏后，漏层以上失去循环，钻井液温度逐渐下降，漏层以下的钻井液温度逐渐上升，在漏层位置形成一个拐点，此拐点即漏层位置无疑。
24穿心打捞电缆时，下钻遇阻如何处理？
下钻遇阻可能有两种情况：（1）电缆打结，这可从电缆指重计上看得很清楚，可拉直电缆，下放钻具，试试看能否进入钻杆，如实在无法进入，只好拉断电缆，起钻。（2）遇到砂桥，钻具遇阻而电缆无反映，此时应采取图3-21或图3-22的办法循环钻井液下冲。
25．井下鱼头可能有哪几种非正常形状？各用什么办法处理？
如图2-31所示，不正常的
鱼头形状可能有弯头、坡口、
胀破、拉细、堵塞、挤扁、爆
裂等不同形状，凡是能用套筒
磨鞋的如弯头、坡口、拉细、
堵塞、挤扁等形状一律用套筒
磨鞋修整，不能用套筒磨鞋的
如胀破、爆裂等形状则可用领
眼磨鞋修整。有些形状可以不
经修整而采用适合的工具即可打捞，如坡口、拉细的鱼顶可用卡瓦打捞筒打捞，内径堵塞的可从外径打捞，胀破的鱼顶可用卡瓦打捞矛打捞。
26注解卡剂应注意那些些问题？
（1）先作循环周试验，证明循环未短路方可注入；（2）卡点必须计算准确，解卡剂要一次注到卡点以上；（3）解卡剂密度要与井浆密度基本一致，如无法作到这一点，解卡剂密度小于井浆密度，则在注入时钻具上必须接回压阀，解卡剂在钻柱内的高度必须始终高于环空解卡剂液面高度。（4）每0.5～1小时，活动解卡剂液面一次；（5）解卡剂注入一次不行，可注入二次、三次，这种解卡剂量不行，可换另一种解卡剂，不要随意放弃注解卡剂的机会。
27．双作用液压震击器的特点是什么？
双作用液压震击器的特点是将上击和下击两种作用集中在一个震击器上，它有两付活塞、一个液压腔、两个释放腔、两个震击偶，其上击力量是钻具拉伸时储备的弹性能，其下
击力量是工具上边的钻具重量，两者均可由司钻自由调节。
28．YSJ液压上击器与随钻上击器有什么不同？
工作原理完全一样，只是结构上有一些不同：（1）活塞结构不同，YSJ液压上击器的活塞有两个活塞环，而随钻上击器的活塞是锥形活塞，可以来回游动；（2）YSJ液压上击器的储能和震击在一个腔室，而随钻上击器的储能和震击在两个腔室；（3）随钻上击器的心轴和外筒长度都增加不少，其目的都是为了加强密封结构，以适应井下长时间的高温高压工作环境。
29．卡瓦打捞筒中篮状卡瓦和螺旋卡瓦各有什么优缺点？
（1）相同外径的打捞筒，篮状卡瓦体积较大，只能打捞较小的落鱼，而螺旋卡瓦体积较小，可以打捞较大的落鱼；（2）篮状卡瓦的密封优于螺旋卡瓦；（3）篮状卡瓦控制环下可以装铣鞋，铣去鱼顶毛刺，而螺旋卡瓦则不能；
30．光杆落物如何打捞？
光杆落物可以用卡板式打捞筒、
卡簧式打捞筒、钢丝打捞筒、卡瓦打
捞筒等进行打捞。关键是选用何种引
鞋，如图3-12有三种引鞋可供选择，
选用（b）半圆筒式引鞋可以帮助我们判明井下情况。如图3-13所示，（a）（b）两步骤可以判明光杆的位置，（c）（d）两步骤可以知道落物已进入捞筒。这是落物顶部没有其他落物而言，若落物顶部有其他落物，则必须先行处理，或打捞，或磨铣，清除干净，才能打捞光杆落物。
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 钻井井控基本知识题库 一、名词解释 1、井控：实施油气井压力控制的简称。 2、溢流：当井底压力小于地层压力时，井口返出的钻井液量大于泵的排量，停泵后井口自动外溢的现象称之为溢流或井涌。 3、井喷：当井底压力远小于地层压力时，井内流体就会大量喷出，在地面形成较大喷势的现象称之为井喷。 4、井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口和压井而出现井口敞喷的现象称之为井喷失控。 5、油气侵：油或天然气侵入井内后，在循环过程中，泥浆槽、液池面上有油或气泡时，称之为油气侵。 6、井控工作中“三早”的内容：早发现、早关井和早处理。 7、一级井控：指以合理的钻井液密度、合理的钻井技术措施，采用近平衡压力钻井技术安全钻穿油气层的井控技术，又称主井控。该技术简单、安全、环保、易于操作。 8、二级井控：溢流或井喷后，按关井程序及时关井，利用节流循环排溢流和压井时的井口回压与井内液柱压力之和来平衡地层压力，最终用重浆压井，重建平衡的井控技术。 9、三级井控：井喷失控后，重新恢复对井口控制的井控技术。 10、静液压力：由井内静液柱的重量产生的压力，其大小只取决于液体密度和液柱垂直高度。 11、地层压力：指作用在地层孔隙中流体上的压力，也称地层孔隙压力。 12、地层破裂压力：指某一深度处地层抵抗水力压裂的能力。当达到地层破裂压力时，地层原有的裂缝扩大延伸或无裂缝的地层产生裂缝。 13、波动压力：由于钻具在井内流体中上下运动而引起井底压力减少或增加的压力值。是激动压力和抽吸压力的总称。 14、井底压力：指作用在井底上的各种压力总和。 15、井底压差：指井底压力与地层压力之差。 16、压井：是发现溢流关井后，泵入能平衡地层压力的压井液，并始终控制井底压力略大于地层空隙压力，排除溢流，重建井眼与地层系统的压力平衡。 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。 钻井工程试题（选择）一、选择题(每题4个选项，其中只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内) 35、在正常压力地层，随着井深的增加，地层孔隙度减小，地震波传播速度（），当地震波到达油气层时，传播速度（）。 A、加快、变慢 B、变慢、加快 C、加快、加快 36、当地层软硬交错或地层倾角较大时易发生( )。 A、井喷 B、井斜 C、井漏 D、井径缩小 37、影响井斜的地质因素中起主要作用的是( )。 A、地层倾角 B、岩石的层状构造 C、岩石的软硬变化 D、岩石的各向异性38、地层倾角在( )之间时， 井眼轴线偏离不定。 A、10°～20° B、30°～40° C、45°～60° D、60°～70° 39、地层倾角小于( )时，井 眼轴线向地层上倾方向偏 斜。 A、60° B、70° C、45° D、10° 40、地层倾角大于( )时，井 眼轴线向地层下倾方向偏 斜。 A、40° B、60° C、80° D、90° 61、正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（）。A、增大B、不变 C、减小 D、不确定 62、地层破裂压力是确定（） 的最重要依据之一。 A、地层压力 B、抽吸压力 C、坍塌压力 D、最大允许关井套压 63、地层破裂压力与地层( )之比称为地层破裂梯度。 A、压力 B、温度 C、深度 D、温差 64、地层破裂压力一般随着井深的增加而（）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 70、所有作用在环形空间的压力总合，就是（）。 A、井底压力 B、环空静液压力 C、环空流动阻力。71、井底压力( )地层压力是导致溢流发生的根本原因。 A、小于 B、等于 C、大于 D、近似于 77、关井后，气柱自2500m的井底滑脱上升，气柱上升到( )处，井底压力最大。 A、2000m B、1500m C、1000m D、井口 78、井底压差越大，对油气层损害( )。 A、越轻 B、越不明显 C、越严重 D、越稳定 79、增大井底压差，会使机械钻速( )。 A、不变 B、减小 C、增大 D、增加很小 80、抽吸压力发生在井内（）时，其结果是降低有效的井底压力。 A、起钻 B、下钻 C、循环 D、空井 81、起钻速度越快，抽汲压力（）。 A、越小 B、越大 C、不变 D、不一定 82、在( )过程中不及时向井 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 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、水平孔。 D 根据钻孔位置的分类——地表钻探、水上(河、湖、海)钻探、地下坑道钻探。 E 根据钻孔布置方法分类——丛状钻探、多井筒钻探、多孔底钻探 F 根据破岩形式分类 (1)物理方法破岩：①高温（1400℃～3500℃）、高压（200~250MP ａ）破岩；②用超声波和低声波破岩； ③用爆破、高压水射流等方法破岩。 (2)化学方法破岩：此法使用较少，如溶解、软化岩石等。 (3)机械方法破岩：使用最为广泛，其分类如图1.5所示 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； ◆ 泡沫钻进； ◆ 雾化钻进； ◆ 充气泥浆钻进(降低泥浆比重，以防漏失) 2.为何大直径灌注桩需使用反循环成孔？（10分） 反循环：泥浆由孔口进入，利用泵吸、气举等措施抽吸泥浆，泥浆携带钻渣由钻杆上升进入泥浆池 反循环本身所具有的特点，给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。 3.试比较液动冲击钻进与风动冲击钻进的特点？ 液动冲击器与气动冲击器的比较 冲击钻进 手动冲击钻进 机械冲击钻进 冲击器钻进 钻机钻进 液动冲击器钻进 风动冲击器钻进 回转钻进 手动回转钻进 机械回转钻进 深井回转钻进 硬质合金钻进 钻粒钻进 金刚石钻进 螺旋钻进 震动钻进 转盘钻进 井底发动机钻进 涡轮钻进 螺杆钻进 电钻进 其它 冲击回转钻进 图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类 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 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。 《钻井工程》期末复习题 一、判断题。 1.随着岩石围压的增大，岩石表现为由塑性向脆性转变。 ( ) 2.对塑性岩石，塑性系数等于１。 ( ) 3.金刚石材料钻头抗冲击性能好。 ( ) 4.方钻杆上端与水龙头连接部位的丝扣为正扣。 ( ) 5.钻井液密度不能过高，也不能过低。为提高钻速，在地层许可的情况下，应尽可能使用低密度钻井液。 ( ) 6.滤饼渗透性是影响钻井液静滤失量的主要因素。 ( ) 7.转速提高，钻头工作刃与岩石接触时间缩短，每次接触时的岩石破碎深度增加。 ( ) 8.目前在油田使用的磁性测斜仪以地球的地理北极为基准。 ( ) 9.一般来说，垂直地层层面方向可钻性高，平行于层面方向可钻性低。 ( ) 10.气侵关井后，关井套压不一定大于关井立压。 ( ) 11.井斜角越小方位越不稳定。 ( ) 12.所谓井眼轨道就是指实钻井眼轴线形状。 ( ) 13.地层的埋藏深度越深，岩石的密度越大，孔隙度越小，上覆岩层压力越小。 ( ) 14.钻井液密度的确定要根据地层压力并考虑井眼的稳定附加一定的安全值。( ) 15.泵压是克服循环系统中摩擦损失所需的压力。 ( ) 16.抽吸压力使井底压力减小。 ( ) 17.静液压力的大小与井眼的尺寸有关。 ( ) 18.声波测井是较普遍用于评价地层压力的一种电阻率测井方法。 ( ) 19.在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该流动阻力，因此，井底压力增加。 ( ) 20.钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大；反之，则环空流动阻力越小。 ( ) 21.若能尽早地发现溢流，则硬关井产生的“水击效应”就较弱，也可以使用硬关井。( ) 22.欠平衡钻井不仅能解决复杂的勘探开发问题，而且能及时发现和有效地保护油气层，是解决高压、高渗、高产能油气资源的一种有效的技术，也是提高产量，降低成本，提高勘探开发综合效益的技术。 ( ) 23.起钻不按规定及时灌注钻井液是造成井喷的直接原因之一。 ( ) 24.多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（一级井眼），不能再从一级井眼中钻出子井眼的钻井方式。（）25.小井眼井可以定义为为了降低钻井成本，钻井时90%以上的井段用小于Φ177.8钻头钻成所形成的比常规井径更小的井眼。（） 钻井事故与复杂问题复习题 1．发现井壁坍塌，为什么不能用钻头通井？ 因为井壁坍塌，一般在上部松软地层，如用钻头通井，很容易钻出新眼，失去老眼，导致前功尽弃。因此，如在松软地层发现井塌，应用领眼工具通井。因领眼工具不会钻切井壁，它永远不会钻出新眼。 2．如发现井塌，尚未卡钻，如何防止卡钻？ 如发生井塌必然是泵压上升，井口排量减少或不返。此时首先应禁止无限制地憋入钻井液，一般地要求不超过5方，因为憋入的钻井液越多，起出钻具的可能性越小。此时，只要钻具未卡，虽然阻力很大，而且反喷很厉害，只要能够上起，就应在安全限度以内，尽一切可能上起。而且中途不准试开泵，这样，钻具基本可以起完。即使起不完，所剩无多，也好处理。如果中途试开泵，十有八九会起不出钻具。不可存侥幸心理。 3．对付盐岩层的主要措施是什么？ 因为盐岩层有蠕变性能，其蠕变力各向相同，和上覆岩层压力和盐层温度有直接关系，即井越深、温度越高，蠕变力越大。所以，钻遇盐层时，应根据盐层的深度和温度采取如下措施：（1）设计合理的井身结构，盐层以上的漏层（相对于高密度钻井液而言）全部封掉；（2）提高钻井液密度，和盐层蠕变应力相抗衡；（3）采用饱和盐水钻井液，防止盐岩层溶解；（4）盐岩层固井时，其套管抗挤强度按蠕变压力计算。这样才能保证安全。 4．键槽卡钻如何处理？ 根据不同情况采取不同措施：（1）如发现键槽，起不出钻具来，但并未卡钻。如键槽在井眼上部，已起出一半以上钻具，此时可在井口接键槽破坏器，下钻至键槽上部，向下划眼，破坏键槽，然后起钻。（2）如发现键槽，起不出钻具来，而键槽在井眼下部，此时可以适当力量将钻具提死，将钻具从键槽以上倒开，下入带防掉接头的套铣筒套铣，破坏键槽后，即可将全部钻具起出。或者下入对扣接头带下击器和键槽破坏器，对扣后，下击，将被卡钻具震开，然后向下划眼，破坏键槽，再起出全部钻具。（3）发现是键槽卡钻，如钻柱上带有下击器，应立即启动下击器下击。如果钻柱上未带下击器，应从键槽上部倒开，接入下击器，对扣后进行下击。（4）解卡后，必须下入专用工具，破坏键槽。 5．液压震击器的工作原理是怎样的？ 参看图1-53,?上缸体、中缸体和两端的密封件组成一个空腔,?中间充满了耐磨液压 油,?心轴、震击垫、活塞浸泡 在油缸中,?活塞本身就是一个 不太密封的单流阀。 (1)?如图1-53(a),活塞下 行复位时,?活塞环被迫靠向环 槽上部,?但它堵不住旁通孔, 活塞环不起密封作用,液压油 从下油腔经活塞环槽、旁通孔 而至上油腔,?形成无阻流动,? 活塞仅克服摩擦力即可下行, 完成复位动作。 (2)?如图1-53(b),当心轴 受拉力时,活塞上行,活塞环被 压向环槽下面,?同时和缸体的 内壁紧紧贴住,?形成一个有效 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 钻井工程 绪论 第一节钻井概述 一、钻井的概念 钻井：利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大孔眼（井眼）的过程。 二、钻井的分类 （一）按目的分类 1.探井：为探明地下地质情况、获取地下油气资源分布及相应性质等方面资料而钻的井。 （1）区域探井：为了解地层年代、地层时序、岩性、厚度、生储盖组合，并为物探解释提供参数而钻的探井。 （2）预探井：在确定含油气有利构造的基础上，以发现油气藏为目的而钻的探井。 （3）详探井：在已发现油气构造上，为探明含油气的面积和储量，了解油气层产能为目的而钻的探井。 2.开发井：以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道所钻的井，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。 （1）生产井：为完成产能任务和生产油、气所钻的井。 （2）注入井：为提高油、气井生产能力所钻的井。（用于注水所钻的井为注水井，用于注气所钻的井为注气井。） （二）按几何形状不同分类 1.直井：井口与井底在同一条铅垂线上。 2.定向井：井口与井底不在同一条铅垂线上。 （1）普通定向井：一个井场内仅钻1口最大井斜角小于60°的定向井。 （2）大斜度井：最大井斜角在60°～80°范围内的定向井。 （3）水平井：最大井斜角大于或等于86°，并保持这种井斜角钻完一定长度井段的井。 （4）大位移井：水平位移/垂深>=2的定向井或水平井（或测深/垂深>= 2的定向井或水平井）。 （5）丛式井：在一个井场（海洋平台）上有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1口直井。 （6）多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。 （三）按井深不同分类 1.浅井：H<2500m。 2.中深井：2500 一、判断题 1.异常高压层段泥岩的声波时差值小于同深度正常压力层段泥岩的声波时差值。（） 2.井深2000m处的地层压力为25MPa，该地层为异常高压地层。（） 3.一般地讲，岩石的抗拉强度小于其抗压强度，大于其抗剪强度。（） 4.泥岩、砂岩和碳酸盐岩都属于碎屑岩。（） 5.牙轮的移轴布置是为了产生径向滑动剪切作用。（） 6.PDC钻头的切削齿向后倾斜一定角度，是为了更有效地破碎岩石。（） 7.深井钻杆柱由下而上，强度逐段增大。（） 8.粘土水化膨胀的强弱顺序为：蒙脱土﹥伊利地﹥高岭土。（） 9.转速越高，钻进速度越快，每米成本越低。（） 10.钻井泵的工作压力等于循环系统压耗和钻头压降之和。（） 11.定向井垂直剖面图上的纵坐标是垂深，横坐标是水平位移。（） 12.满眼钻具结合的主要功能是控制井眼曲率。（） 13.井内钻井液柱的压力对井底岩石的强度没有影响。（） 14.由井底钻头水眼喷出的射流是淹没自由射流。（） 15.气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层孔隙压力在不断升高。（） 16.发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器称为软关井。（） 17.采用司钻法压井时，在第一循环周应保持总立管压力不变。（） 18.套管柱在承受轴向拉应力时，其抗内压强度降低。（） ） 三、简答题（每题5分，共20分） 1.PDC钻头是怎样破碎岩石的？适合钻什么样的地层？ 2.简述钟摆钻具的纠斜原理信使用特点。 3.简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。 4.简述钻井液在钻井工程中的作用。 四、计算题（四道题，共50分） 1.某井“二开”拟采用121/4”钻头钻进，并用塔式钻具防斜，井斜角控制在3o以内。设计钻压160KN，钻井液密度为1.2 g/cm3。现在已选用钻铤：9”（q c1=2860N/m）27m，7”钻铤（q c1=1632N/m）54米，还需多长的61/4”钻铤（q c3=1362N/m）。（安全系数取1.20，钻铤钢材密度取7.8 g/cm3）。（12分） 2.某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时泵压为18MPa，所用排量为30L/s，钻井液密度为1.3。此时循环系统的循环压耗系数KL=0.0223MPa（L/ s）1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大？（12分） 3.某井钻至2600m井深时，测得井斜角35o，井斜方位角75o。现打算利用造作率为3.6o/30m 的弯外壳马达继续钻进某一深度后使井斜角达到40o，井斜方位角达到50o。求造斜工具的装置角应该为多少（不考虑反扭角）？扭方位的井段长度为多少？（13分） 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 1．牙齿磨损量：指牙齿的相对磨损高度，新钻头时为0，牙齿全部磨损时为1。 2．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。 3 ．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。 4．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。 5．地层破裂压力：在井下一定深度出露的地层，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，这个液体压力称为地层破裂压力。 6．剪切稀释特性：指钻井液随着流速梯度的增加而表观粘度减小的现象。 7．卡钻：指在钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象。 8.平衡压力钻井：指保持钻井液液柱压力与地层压力相平衡条件下的钻井技术。 11.固井：指在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥。 14．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。 15．地层压力：岩石孔隙中的流体所成具有的压力,也称地层孔隙压力。 17．等安全系数法：在套管柱强度设计过程中，使各个危险截面上的最小安全系数等于或小于 规定的安全系数的设计方法。 21.井斜角：井眼轴线上某一点的井斜角是指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。 23.固井：指在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥。 1．简述异常高压地层形成的原因。 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，就造成了地层的欠压实，从而导致了异常高压的形成。 2. 简述牙轮钻头在井底的运动形式及破岩机理。 答：牙轮钻头在井底产生的运动形式主要有：（ 1）在钻柱的带动下产生的公转；（ 2）由于牙轮安装在牙轮轴上，在公转的同时产生自转；（ 3）单、双齿着地使得牙轮钻头的重心上下移动所形成的上下振动；（ 4）牙轮钻头的三种特殊结构——超顶、移轴、复锥使得牙轮在滚动的同时产生滑动。 牙轮钻头的破岩机理：（ 1）在钻压作用下形成的压碎作用；（ 2）牙轮的上下振动和滚动形成的 冲击破碎作用；（3）三种特殊结构使得牙轮滚动的同时形成滑动所造成的剪切破碎。 3．简述地层流体侵入井眼的主要检测方法。 答：检测地层流体侵入井眼的主要方法有：（ 1）在不改变任何钻进参数的条件下，钻速突然 加快；（2）钻井液池液面上升；（ 3）钻井液返出流量增加；（ 4）返出的钻井液温度升高；（ 5）返出的钻井液密度降低；（ 6）返出的钻井液导电率变化，一般油气侵导电率变低，盐水侵变高；（ 7）返出的钻井液粘度有变化；（8）循环压力下降；（9）返出的钻井液有油气显示（即 地面有油气显示）；（10）大钩负荷增大。 5.简述井斜的主要原因。 答：井斜的主要原因有：（ 1）地质因素： 1）地层可钻性的各向异性 2）地层可钻性的纵向变化3）地层可钻性的横向变化（ 2）钻具的原因，即钻具的倾斜和弯曲，造成钻头在井底 的不对称切削和侧向切削。 1）钻具和井眼之间的间隙过大 2）钻进过程中施加的钻压过大造成下 部钻柱弯曲 3）下井钻柱本身弯曲 4）安装设备时，天车、游车、转盘三点不在同一 条铅垂线上，或者转盘安装不水平（3）井眼扩大后，使得钻头左右移动靠向一侧，使得钻 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英寸的铣齿滑钻井井控知识题库
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