石油钻采机械概论答案

第一章作业题：（重点了解钻井工艺过程，明确钻井工艺对钻井机械及设备的要求）§1-1石油地质知识1、石油生产有哪四个环节？石油勘探，石油开发，油气储运，石油炼制2、岩石分类，石油和天然气生成在哪种岩石中？岩石依成因的不同可分三大类：火成岩、变质岩、沉积岩。

石油与天然气储存在沉积岩中。

3、解释渗透性的概念。

由于岩石存在孔隙，在压力差作用下能通过油、气、水，此称渗透性。

4、解释各种地质构造的概念。

背斜构造：是指岩层向上弯曲的褶曲，其核部地层比外圈地层老。

向斜构造：是指岩层向下弯曲的褶曲，其核部地层比外圈地层新。

单斜构造是指岩层向单一方向倾斜。

断层：岩层因地壳运动而断裂，在断裂面两侧的岩层发生了显著的相对位移，称这种断裂为断层。

5、人们一般根据原油的哪些物理特性评价原油的性质。

人们一般根据原油的颜色、比重、粘度、溶解性和凝固点等物理特性来评价原油的性质。

6、解释原油重度、溶解性、凝固点的概念。

原油在20℃的重量与同体积的4℃的纯水的重量之比叫原油重度。

原油流动时，分子间产生摩擦阻力，用粘度表示这种阻力的大小。

原油溶解于有机溶剂的性质称为溶解性。

原油冷却到失去流动性的温度称为凝固点。

7、解释生油层的概念及储油构造的概念和特点。

有机淤泥中的有机物质，在成岩过程中逐渐变成了石油或天然气，此有机淤泥层叫生油层。

生油层中分散存在的石油或天然气，当遇有适宜的地质构造条件时，便发生运移和聚集，形成有工业价值的油、气藏。

聚集油气的构造称储油构造，其特点是有不渗透的岩层把聚集的油、气圈闭起来。

8、解释油气田的概念。

我们把同一面积围的油、气藏称为油气田。

同一油气田可以具备同一类型的油、气藏，也可以由多种类型的油、气藏所组成。

9、目前常用的找油方法有哪些？目前常用的找油方法有三种，即地质法、地球物理勘探法和钻探法。

(1).地质法地质法，即地面地质调查法，就是直接观察地表的地质现象，看是否有露在地面的“油气苗”，研究岩石、地层情况，分析地下是否有储油构造。

(2).地球物理勘探法不同的岩石，具有不同的物理性质〈如密度、磁性、电性、弹性等〉。

在地面上利用各种精密仪器进行测量，了解地下的地质构造情况，以判断是否有储油构造，此即所谓的地球物理勘探法。

常用的有重力勘探、磁力勘探、电法勘探和地震勘探四种。

(3).钻探法钻探法，即钻井法，就是在通过地质法、地球物理勘探法，初步查明的储油构造上钻井，看是否有油、气，并通过地质录井，能取得第一手地质资料。

10、何谓地质录井工作？目前常用的方法有哪些？钻井过程中收集地下地质资料的工作叫做地质录井工作。

通过地质录井，可以掌握第一手资料，搞清地下的地质情况。

常用的地质录井工作有:(1).砂样录井；(2).岩芯录井；(3).钻时录井；(4).泥浆录井；(5).地球物理测井§1-2钻井方法1、简述转盘旋转钻井法中起升系统的组成及功能。

起升系统：由井架、天车、游车、大钩及绞车组成，以悬持、提升和下放钻柱。

2、简述转盘旋转钻井法破碎岩石、取出岩屑的过程。

破碎岩石：（1）工作时，动力机驱动转盘，通过方钻杆带动井中钻杆柱，从而带动钻头旋转。

（2）控制绞车刹把，可调节由钻杆柱重量施加到钻头上的压力（钻压）大小，使钻头以适当压力压在岩石面上，连续旋转破碎岩层。

取出岩屑：在连续旋转破碎岩石的同时，动力机驱动钻井泵，使泥浆经由地面管汇－水龙头－钻杆柱腔－钻头－井底－环形空间－泥浆槽－泥浆池，进行钻井液循环，以连续带出被破碎的岩屑。

3、钻井的实质是什么？从地面钻一孔道直达油层，即钻井。

究其实质，钻井就是：（1）破碎岩层；（2）设法取出岩屑，继续加深钻进。

4、简述涡轮钻具的工作原理。

涡轮钻具是一种特殊结构的井下动力钻具。

它下接钻头，上接钻杆柱。

工作时，钻井泵将高压钻井液经钻杆柱腔泵入涡轮钻具中，驱动转子并通过主轴带动钻头旋转，实现破岩钻进。

涡轮钻具钻井的地面设备同转盘钻。

但钻杆柱是不转动的，故节约了功率，磨损小，事故少，使用寿命长，特别适用于钻定向井和丛式井。

5、简述螺杆钻具的工作原理。

螺杆钻具是一种由高压钻井液驱动的容积式井下动力钻具。

原理：压力钻井液驱动转子（螺杆）在衬套中转动，带动装在下端的钻头破岩钻进。

特点：钻杆柱不转动，特别适用于定向井、丛式井，且可做成小尺寸钻具，用于小井眼和超深井钻井；螺杆钻具结构简单，工作可靠，能提供大扭矩、低转速。

6、转盘旋转钻井法与井下动力钻具旋转钻井法的主要区别是什么？转盘旋转钻井法是通过地面动力驱动转盘带动钻杆柱旋转从而带动井下钻头旋转破碎岩石，随着钻井深度的增加，钻杆柱在井中旋转不仅要消耗过多的功率，且容易引起钻杆折断事故；而井下动力钻具钻井法是利用其它动力带动井下钻头旋转破碎岩石，而钻杆不转动。

§1-3钻井工艺过程1、一口井从开钻到完钻，实质上是要做好哪几件事？一口井从开钻到完钻，实质上是要做好如下三件事：一是破碎岩石；二是取出岩屑，保护井壁；三是固井和完井，形成油流通道。

2、简述井身结构的概念。

井身结构指的是下入井中套管层数、尺寸、规格和长度以及各层套管相应的钻头直径。

一口井的井身结构是根据已掌握的地质情况和要求的钻井深度在开钻前拟定的。

3、简述钻井过程中下入导管、表层套管、技术套管和油层套管的目的或作用。

导管：防止地表土层垮塌，引导钻头入井，并导引上返的钻井液流入钻井液池。

导管下入的深度通常为20～40m。

表层套管：下入表层套管的目的在于加固上部疏松岩层的井壁和安装防喷器，为下一步钻井提供良好条件，一般深度为30～100m，最深可达300～400m。

技术套管：位于表层套管以的套管。

下技术套管是为了隔绝上部的高压油、气、水层或漏失层及坍塌层。

（1）深井、超深井及地质情况复杂时，需下多层技术套管。

（2）在满足钻井工艺要求的前提下，为节省钢材，应少下或不下技术套管。

油层套管：下入井的最后一层套管，形成坚固的井筒，使生产层的油或气由井底沿这层套流至井口。

4、简述钻具组合的概念。

钻具组合，或叫钻具配合：指根据地质条件与井身结构、钻具来源等，决定钻井时用什么样的钻头、钻铤、钻杆和方钻杆配合连接起来组成钻柱。

合理的钻具配合是确保优质快速钻井的重要条件。

5、钻前工程中井口准备工作都有哪些容？鼠洞和小鼠洞的主要用途各是什么？第一平井场，打水泥基础；第二钻井设备的搬迁和安装。

第三井口准备工作：下导管和钻鼠洞。

第四备足钻井所需各种器材，如钻杆、钻铤、钻头及钻井泵必要的配件等。

鼠洞是用来在钻井过程中存放方钻杆。

小鼠洞是用来在钻进过程中接单根时存放单根。

6、何谓固井？固井工作包括哪些容？在钻成的井眼下入一串轴心线重合的套管柱，并在套管柱与井壁的环形空间里注入水泥进行封固，即称固井。

依井身结构不同，钻井过程中一般需要进行多次固井工作。

整个固井工作包括套管柱设计，下套管和注水泥。

7、何谓完井？常用的完井方法有哪些？固井后，油层被水泥和套管封固着，必须设法使油〈气〉层和井筒沟通。

相应的工作称为完井。

常用的油井完成方法有：〈1〉射孔完成法；〈2〉裸眼完成法；〈3〉贯眼完成法；〈4〉衬管完成法；〈5〉堵塞器完成法。

完井后还必须进行诱导油流的工作。

当完成了诱导油流的工作后，一口井的钻井工作才告结束。

§1-4钻井中的几种事故1、简述井漏的原因、表现、及应对措施。

造成井漏更具体的原因：钻遇疏松地层，开泵过猛而蹩漏；钻遇渗透性地层，如渗透性良好的砂岩，发生渗透性漏失；钻遇地层断裂带或裂缝，如石灰岩裂缝发育地层，或右灰岩大溶洞时，发生井漏。

井漏会使泥浆池液面下降，井口返出泥浆量减少，甚至循环失灵。

发生井漏时首先应设法提高泥浆粘度、切力，相应降低泥浆比重和泵的排量。

严重漏失时，应在泥浆中加入堵漏物质，封堵漏失层。

2、简述井喷的原因及预防措施。

当钻遇到高压油、气、水层时，由于油、气、水层的压力大于钻井液柱压力，容易造成井喷。

为防止井喷，除应事前做好地质预告工作外，尚应在钻井时采取调整钻井液性能，安装井口设备〈防喷器〉。

3、简述卡钻的主要类型及其原因。

卡钻是井中常发生的事故，依成因不同可分为：沉砂卡钻；落石卡钻；地层膨胀卡钻；泥饼卡钻；键槽卡钻；其它尚有泥包卡钻，落物卡钻等。

§1-5钻井技术1、简述机械钻速及其影响因素。

机械钻速指的是纯钻进时每小时进尺数，米/小时。

影响机械钻速的因素很多，除了钻头类型、水力功率利用等因素外，主要是钻压、转速、排量和钻井液性能。

一般说来，钻速随钻压增大而加快。

机械钻速基本上随转速成比例地提高，在浅井软地层更是如此。

井底岩屑未被钻井液及时冲洗干净之前，增大排量可使钻速随之提高。

当排量大到己足以洗净井底、并携带岩屑上返地面时，再增大排量对钻速的影响就不显著了。

钻井液性能比重大，井中液柱对岩石的压力加大，岩石被压愈紧，愈难以破碎，机械钻速会下降。

粘度和切力大，清洗井底的能力减弱，也会使钻速下降。

此外，钻井液中固相物质含量少，钻井液中含少量原油〈15%～20%〉则能提高机械钻速。

2、钻井液的性能通常用哪些指标表示？钻井液性能通常用比重、粘度和切力表示。

3、简述钻井液在钻井过程中的主要作用及对机械钻速的影响。

钻井液被称为钻井的血液。

在钻井过程中，它起着冲洗井底、携带岩屑、保护井壁、冷却钻头和平衡地层压力的作用。

比重大，井中液柱对岩石的压力加大，岩石被压愈紧，愈难以破碎，机械钻速会下降。

粘度和切力大，清洗井底的能力减弱，也会使钻速下降。

此外，钻井液中固相物质含量少，钻井液中含少量原油〈15%～20%〉则能提高机械钻速。

4、钻头水眼处流出的喷射流可以用哪些参数表征？钻头水眼处流出的喷射流，可以用喷射速度、冲击力和水功率三个参数来表征。

5、喷射式钻井主要有哪些工作方式？三种工作方式：最大喷射速度、最大冲击力、最大钻头水功率。

6、简述满眼钻井原理。

满眼钻井法，又叫刚性配合法，这是我国在石油矿场广泛采用的快速钻直井的重要措施。

钻具下部的钻铤，在钻压作用下会产生弯曲，使钻具在井不居中，导致产生井斜。

通过在钻铤弯曲处加上扶正器〈用硬质合金块焊成〉增加受压部分刚度，使钻具居于井眼中心，防止井斜，此即满眼钻井原理。

§1-6定向钻井与丛式钻井1、何谓定向钻井？何谓丛式钻井？采用专门的造斜工具，配合一定的工艺措施，使井眼按照预定方向偏斜的钻井方法叫定向钻井。

运用定向钻井技术，采用丛式钻机在同一井场钻多口井，叫丛式钻井。

定向钻井的应用：(1)在岸上打定向井，勘探开发浅滩近海地区的油田。

(2)油层上方地面不宜安装钻机打井〈如城市建筑、文化古迹、沼泽地等〉。

(3)油层地质条件不适宜于直井开采，采用定向钻井法打水平井、多底井。

(4)处理事故。

例如钻具折断无法打捞时，可在落鱼顶部打水泥塞另钻侧井达目的层完成钻井。

丛式钻井的应用：(1)海洋丛式钻井：在一座固定式钻井平台上采用定向钻井法可钻24口以上的丛式井，大大提高了钻井平台和设备的利用率，降低了钻井成本。