钻探工程考试题

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；
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
◆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
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
（1）躲避建筑物油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽、海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。

（2）地下地质条件要求。

形成分枝孔用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。

（3）钻井技术需要。

遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。

如：掉钻头、断钻具、卡钻等。

（4）形成对接孔
（二）如何造斜如何造斜是定向钻井的关键问题之一。

钻井过程中，可利用地层的自然条件造斜，但这种造斜能力有限，而且有时方向会与设计的不一致。

因此，要使井眼真正按照预定轨迹延伸，还需要专门的造斜工具和方法。

从现在钻井工程中应用的定向钻进技术手段来看，有以下几种方法：
（1）造斜楔。

这种方法比较费时费事，一般不常采用。

（2）连续造斜器。

这是一种较新的造斜工具，可以在钻进过程中连续造斜，节省了下楔时间和工序，用它钻进，孔深为平滑弧线，孔径不变。

（3）稳定组合钻具。

在常规钻具适当增加一些部件，如稳定器、万向节、钻铤、支撑钻头等，就可以起到增斜、减斜或保直的作用。

使用钻具组合进行定向钻进时，操作方便，孔径不变，孔深平滑，无需花费专门时间完成定向及造斜工序，机械钻速不会明显降低。

（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.提高钻探岩矿心采取率的技术措施
答：实践表明，施工水平孔和仰孔时，岩心重力向下，会自动进入岩心管，不会堵钻磨岩心，因而岩矿心采取率都很高，一般在90%以上。

但施工仰孔难度较大，且容易烧钻。

而施工向下孔时，如果钻孔轴线与岩层层理面夹角太小，特别是＜30°时，在岩层层理或节理发育的情况下，岩心很容易产生楔子形或破碎，岩心在重力作用和振动下很容易堵钻，钻进时磨掉岩心，从而使岩矿心采取率大大降低。

因此，在设计施工向下孔时，要根据各矿床岩层产状，尽量使该夹角＞30°，以利于提高岩矿心采取率。

其次，在使用钻头和卡簧时，要注意它们之间的合理搭配。

用新卡簧与新、旧钻头搭配使用，都比较容易把岩心卡紧提上来。

但用旧钻头与旧卡簧时就要注意它们的内径尺寸，要求卡簧内径要比钻头内径小，这样使用才能收到较好的效果。

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。

当在较软或破碎的岩层中钻进时，如果出现孔口水岩粉浓度很大，且水压力参数变动较大，进尺速度稍为缓慢，则很可能是堵钻了，此时如果不立即提钻取心，而是继续钻进，就很容易磨掉岩心。

为此，操作员要善于总结，在实践中不断积累经验和提高自己的操作技能。

最后，就是岩石的完整或破碎程度对岩矿心采取率的影响。

一般情况下，在完整的岩层中钻进时不容易堵钻，如果其它方面配合得当，取心率都在90%以上。

而在破碎的岩层中或断层中钻进时，破碎的岩心很容易堵塞钻头和二节管，如果操作员不能及时、准确作出判断而采取有效措施解决，而是盲目继续钻进，则很容易磨掉岩心，这样岩矿心采取率就很低，只有20%～30%左右，很难达到要求。

对于这种情况，经过反复的实践试验后，确定采用每个回次只钻进50～70㎝就提钻取心一次的办法来提高岩矿心采取率。

实践表明，利用该方法在破碎岩层中钻进时，岩矿心采取率大部分能达到80%以上，比一个回次打完一根钻杆（1.5m）才提钻取心一次，只有20%～30%的岩矿心采取率高出了很多。

由于对影响岩矿心采取率的相关因素有了深入的认识，并分别采取了针对性的有效措施加以解决，目前整个钻孔的岩矿心采取率大部分都稳定在80%以上，这大大提高了岩矿心的代表性。

7..试述提高硬岩钻进效率的技术措施。

答：在硬岩钻进时，一般采用的是金刚石钻进和钻粒钻进，硬质合金不能钻进坚硬、强研磨性岩石，它主要用于钻进1~7级及部分8级岩石。

要提高硬岩的钻进效率除要根据
一定的地质条件选用合理的钻进设备（合适的钻机类型和钻头钻具组合）外，还要注意钻压、转速和冲洗液量三个钻进参量的合理控制。

拿金刚石钻钻进来说，金刚石钻头可以分为表镶金刚石钻头和孕镶金刚石钻头，它们主要依靠坚硬耐磨的金刚石切削齿来破磨和铣削岩石，适用于坚硬地层。

其特点和碎岩机理决定了它们必须采用以高转速为主体的钻进规程。

特别是孕镶钻头，由于粒度小，切入量有限，要获得有效的钻进速度必须依靠钻头的高转速。

同时，考虑到金刚石性质较脆和不耐高温等特点，必须配合适当的钻压和足够的冲洗液量，保持井底干净，及时清洗、冷却和润滑切削齿，防止钻头泥包、切削齿破碎与热损坏，才能更好地发挥金刚石钻头的作用，从而提高硬岩的钻进效率。

8.试述钻探工程的应用领域并展望其发展趋势。

答：钻探工程是用一定的工具，在地壳内按着一定的工艺破碎岩石的整个过程，这项工程的结果即地壳内的钻孔。

国内外破岩方法研究方向及发展趋势
随着科学技术的不断进步，钻探技术也出现了迅猛发展，国内外出现了：（1）钻眼爆破方法，这是常用方法。

（2）机械破岩方法。

如平巷掘进机、盾构机、立井钻井机、反井钻机等都属于此类。

（3）水力破岩方法。

（4）热熔碎岩技术。

采用各种办法将岩石加热，使岩体内形成比较高的温度梯度，利用岩石各组分的不同热膨胀系数，形成热应力，使岩体剥落，达到破岩目的。

岩石中含石英越多越适宜这种方法。

（5）随钻测量技术。

（6）深井超深井钻探技术、定向钻进技术。

（6）非开挖钻进技术。

就超深井钻探技术来说，现阶段超深井一般是指井(孔)深超过6000~8000m的钻井。

超深井钻井主要应用于两个方面：一是在石油地质普查方面，对地层深部的油气藏进行钻探，或是为油田地质进行标准地层的钻探；二是为国家或国际合作的地球科学研究计划而进行的地壳构造科学深钻。

超深井的钻井技术难点有：设备功率强大，要有强力的起重提升系统、高压强力钻井泵和高强度钻杆；要有优质耐用在超深地层内能有效破碎岩石的钻头；要有耐高温的优质钻井泥浆和固井水泥；以及高强度的电缆等。

执行超深井计划需要有发达的科学技术水平。