钻井工程总复习及答案

《钻井工程》综合复习资料
一、判断题
1、在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。

（）
2、井斜角越大，井眼曲率也就越大。

（）
3、气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层压力在不断升高。

（）
4、采用裸眼完井方法可以避免水泥浆对产层的损害。

（）
5、钻井液的n、k值是宾汉流型的流变参数。

（）
6、在相同的泵压水平下，采用大尺寸钻杆，能够降低循环压耗，提高钻头压降。

（）
7、岩石的抗拉强度小于抗压强度，但大于抗剪强度。

（）
8、牙轮钻头的移轴目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。

（）
9、紊流顶替水泥浆的效率比层流顶替的效率高。

（）
10、套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度减小。

（）
11、用dc指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。

（）
12、在正常压力层段，声波时差随井深的增加呈逐渐减小的趋势。

（）
13、关井立管压力等于地层压力与钻柱内钻井液液柱压力之差。

（）
14、造斜工具装置角为75°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。

（）
15、岩石的强度随围压的增大而增大，塑性随围压的减小而减小。

（）
16、钻井液中固相含量越高、分散性越好，机械钻速越高。

（）
17、随着埋藏深度的增加，地层压力增加。

（）
18、牙轮钻头的寿命主要取决于牙齿寿命和轴承寿命中最短的一个。

（）
19、压井时控制井底压力不变的途径是保持井底压力不变。

（）
20、满眼钻具既能有效地控制井斜角的变化，又能降斜。

（）
21、钻柱偏磨严重，说明钻柱在井下的运动形式主要是公转。

（）
22、只要套管居中，水泥浆的顶替效率就可以达到100%。

（）
23、钻速方程中的门限钻压是钻进中限制的最大钻压。

（）
24、取心钻井的关键环节包括形成岩心、保持岩心和取出岩心。

（）
25、装置角是以高边方向线为始边，顺时针转至装置方向线所转过的角度。

（）
26、射孔完井法是目前完井最常采用的方法。

（）
二、名词解释
1、牙齿磨损量：
2、水泥浆稠化时间：
3、上覆岩层压力：
4、卡钻：
5、平衡压力钻井：
6、钻柱中性点：
7、装置角：
8、固井：
9、岩心收获率：
10、地层破裂压力：
11、先期裸眼完井：
三、回答问题
1、简述异常高压地层形成的原因。

2、述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。

3、简述现场实验法获取地层破裂压力的方法和步骤。

4、简述溢流的主要原因。

5、提高固井质量的主要措施。

6、简述地层流体侵入井眼的主要征兆。

7、简述满眼钻具的工作原理及正确使用方法。

四、计算题
1
试求该地区的门限钻压和转速指数。

2、某井使用密度为1.3g/cm3的钻井液钻至3800m时发生井涌，关井后求得关井立管压力为4MPa，关井套管压力为5.5MPa。

（1）求地层压力；
（2）压井用的钻井液密度；
（3）已知上一层套管下深2500m，该处地层破裂压力的当量密度为1.78g/cm3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关井套压。

3、某井用12-1/4”钻头，钻井液密度为1.25g/cm3，钻压为200kN，钻柱组合为：9”钻铤（q c1=2847N/m）27m + 7”钻铤（q c2=1606N/m）54m + 6-1/2”钻铤（q c3=1362N/m）81m+5”钻杆（q p1=284.69N/m），求中性点的位置。

参考答案
一、判断题
1、在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。

（ T ）
2、井斜角越大，井眼曲率也就越大。

（ F ）
3、气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层压力在不断升高。

（ F ）
4、采用裸眼完井方法可以避免水泥浆对产层的损害。

（ T ）
5、钻井液的n、k值是宾汉流型的流变参数。

（ F ）
6、在相同的泵压水平下，采用大尺寸钻杆，能够降低循环压耗，提高钻头压降。

（ T ）
7、岩石的抗拉强度小于抗压强度，但大于抗剪强度。

（ F ）
8、牙轮钻头的移轴目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。

（ T ）
9、紊流顶替水泥浆的效率比层流顶替的效率高。

（ T ）
10、套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度减小。

（ T ）
11、用dc指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。

（ T ）
12、在正常压力层段，声波时差随井深的增加呈逐渐减小的趋势。

（ T ）
13、关井立管压力等于地层压力与钻柱内钻井液液柱压力之差。

（ T ）
14、造斜工具装置角为75°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。

（ T ）
15、岩石的强度随围压的增大而增大，塑性随围压的减小而减小。

（ T ）
16、钻井液中固相含量越高、分散性越好，机械钻速越高。

（ F ）
17、随着埋藏深度的增加，地层压力增加。

（ F ）
18、牙轮钻头的寿命主要取决于牙齿寿命和轴承寿命中最短的一个。

（ T ）
19、压井时控制井底压力不变的途径是保持井底压力不变。

（ T ）
20、满眼钻具既能有效地控制井斜角的变化，又能降斜。

（ F ）
21、钻柱偏磨严重，说明钻柱在井下的运动形式主要是公转。

（ F ）
22、只要套管居中，水泥浆的顶替效率就可以达到100%。

（ F ）
23、钻速方程中的门限钻压是钻进中限制的最大钻压。

（ F ）
24、取心钻井的关键环节包括形成岩心、保持岩心和取出岩心。

（ T ）
25、装置角是以高边方向线为始边，顺时针转至装置方向线所转过的角度。

（ T ）
26、射孔完井法是目前完井最常采用的方法。

（ T ）
二、名词解释
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、水泥浆稠化时间：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。

3、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。

4、卡钻：钻柱在井内不能自由活动的现象。

5、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。

6、钻柱中性点：指钻柱上零轴向受力点。

7、装置角：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。

8、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。

9、岩心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与取心进尺的百分比。

10、地层破裂压力：使某深度处地层破裂时的井眼内液体压力。

11、先期裸眼完井：用先下套管至油气层顶部固井，再换小钻头钻开油气层的裸眼完井方法。

三、回答问题
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、、述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。

答：（1）采用套管扶正器，改善套管居中条件；
（2）注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力； （3）调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液；
（4）注水泥过程中使水泥浆在环空的流动形成紊流或塞流，有利于水泥浆的顶替； （5）在注水泥前，打入一定量的隔离液或清洗液，增加二者的密度差，形成有利的“漂浮”。

3、简述现场实验法获取地层破裂压力的方法和步骤。

答：现场实验法获取地层破裂压力时采用液压实验法，其方法步骤：
①循环调节泥浆性能，保证泥浆性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。

②用较小排量0.66～1.32 L/s 向井内注入泥浆，并记录各个时期的注入量及立管压力。

③做立管压力与累计泵入量的关系曲线图
④从图上确定各个压力值：漏失压力为PL ，开裂压力Pr ，传播压力Prro ， ⑤计算地层破裂压力和地层破裂压力梯度
和
d L f H P P ρ00981.0+=H
P L
d f 00981.0+
=ρρ
4、简述溢流的主要原因。

答：溢流的主要原因有：
（1）地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低；
（2）钻井液密度降低；
（3）起钻未按规定灌泥浆或井漏，使井内液面降低；
（4）起钻抽吸作用使井底压力减小；
（5）停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。

5、提高固井质量的主要措施。

答：提高固井质量主要从两个方面入手，即提高顶替效率和防止窜槽。

（1）提高顶替效率的措施有：
①采用套管扶正器，改善套管居中条件；
②注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力；
③调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液；
④注水泥过程中使水泥浆在环空的流动形成紊流或塞流，有利于水泥浆的顶替；
⑤在注水泥前，打入一定量的隔离液或清洗液，增加二者的密度差。

（2）防止窜槽的措施有
（2）防止窜槽的措施有：
①采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；
②注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；
③使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；
④使用刮泥器，清除井壁泥饼。

6、简述地层流体侵入井眼的主要征兆。

答：检测地层流体侵入井眼的主要征兆有：
（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。

7、简述满眼钻具的工作原理及正确使用方法。

答：工作原理：
采用大尺寸下部钻具组合（BHA)，“填满”井眼。

这种满眼钻具具有刚度大、与井眼的间隙小的特点，可以：（1）有效限制下部钻具的弯曲和倾斜，抵制钻头偏转；（2）承受较大 的钻压而不发生弯曲；（3）支撑在井壁上，抵抗钻头上的侧向力，限制钻头横移。

正确使用：
（1）用于防斜和稳斜，不能纠斜。

（2）可有效地控制井眼曲率，不能控制井斜角的大小。

（3）“以快保满，以满保直”。

使用满眼钻具的关键在于一个 “满”字。

（4）在井眼曲率大的井段使用，容易卡钻。

（5）在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，勤划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。

四、计算题
1
解：
=⨯-=⨯-%1005
.226
.285.22%100161V V V 27.1%>15% 所以实验数据不合格，须重新进行试验。

2、某井使用密度为1.3g/cm 3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。

（1）求地层压力；
（2）压井用的钻井液密度；
（3）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为1.78g/cm 3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关井套压。

解：①=+=D P P d sp p ρ00981.052.46MPa ②=⨯=
=
3800
00981.046
.5200981.01D
P p d ρ 1.407g/cm 3
③==1250000981.0D P f f ρ43.65MPa
则最大关井立管压力为
=-=12500max 00981.0D P P d f a ρ 11.76MPa
3、某井用12-1/4”钻头，钻井液密度为1.25g/cm3，钻压为200kN ，钻柱组合为：9”钻铤（q c1=2847N/m ）27m + 7”钻铤（q c2=1606N/m ）54m + 6-1/2”钻铤（q c3=1362N/m ）81m+5”钻杆（q p1=284.69N/m ），求中性点的位置。

解：①=-
=s
m
B K ρρ10.84或0.841 ② =c c B L q K 64.57千牛<200千牛，故中性点可能落在第二段钻铤上 ③=+2211c c B c c B L q K L q K 137.42千牛<200千牛， 故中性点可能落在第三段钻铤上 设中性点高度（距井底距离）为N L 米
3
2
21131c B c c B c c B c c N q K L q K L q K W L L L --+
+==135.7米。