《岩土钻掘工程学》总复习题

《岩土钻掘工程学》总复习题

（一）钻进方法与钻探质量
（1）、名词解释：
1、磨锐式硬质合金钻头 2、自磨式硬质合金钻头 3、 钻进规程
4、优质钻进规程 5、强力钻进规程 6、孕镶金刚石钻头的100%浓度
7、阀式正作用液动冲击器 8、阀式反作用液动冲击器 9、最优冲击间隔
10、钻孔轨迹 11、顶角 12、方位角
13、岩石的各向异性 14、钻孔遇层角 15、测斜
16、均角全距法 17、钻孔弯曲 18、冲击钻的悬距
19、圆孔了滤水管的孔隙率 20、沉没比 21、岩石的研磨性
22、回次钻速 23、岩石的塑性 24、硬质合金钻头的前角　
25、金刚石浓度 26、切削－剪切型碎岩 27、阀式正作用液动冲击器
28、凿碎－剪切型碎岩 29、钻孔测量环测定向法 30、初级定向孔　
31、钻孔空间弯曲 32、岩矿心采取率 33、机械钻速
34、技术钻速 35、经济钻速 36、循环钻速　
37、切削－剪切型碎岩 38、凿碎型碎岩 39、凿碎－剪切型碎岩
40、钻孔测量环测定向法 41、初级定向孔 42．钻孔空间弯曲
43．岩矿心采取率 44、岩石的硬度 45、钻孔的方位角
46、均角全距法 47、受控定向钻孔 48、最优冲击间距
49、岩石破碎的三种方式 50、金刚石浓度 51、硬质合金钻头镶焊角
52、岩石的研磨性 53、金刚石体积浓度 54、钻孔的顶角
55、止水 56、圆孔过滤器的孔隙率 57、岩石的强度
58、钻孔遇层角 59、单动双管钻具

（2）、填空题
1、金刚石单动双管所用取芯方法是( )，喷射式反循环钻具所用卡取岩心的方法是( )。 投卡料、卡簧卡取、爪簧取芯、干钻取芯、沉淀取芯、静压入取芯。
2、硬质合金钻头钻进4~5级以下岩石时以( )为主、钻进6级以上岩石时应以( )为主。 大压力、高转速、大泵量。
3、钢粒钻头的硬度应( )小于钢粒的硬度，用一次投砂法钻进时，水量应( )。
大于、小于、等于、保持均匀、逐渐增大、逐渐减小。
4、随着合金中钴含量的增加，硬度( )，而抗弯强度( )。
逐渐提高、逐渐降低、变化不大。
5、硬质合金中碳化钨粒度变细时，硬度( )。
降低、增高、不受影响。
6、硬质合金中随着钴含量的增加和碳化钨粒度的增大，冲击韧性( )。
提高、降低、变化不大。
7、硬质合金钻进遇水膨胀、粘接性岩石时，应选用( )，使钻具与孔壁

产生( )环状间隙。大八角钻头、小切削具钻头、负斜镶钻头、肋骨钻头、品字形钻头、自磨式钻头；大的、小
8、表镶金刚石钻头钻进坚硬岩石时应采用( )的金刚石和( )的胎体形状。
细粒、中粒、粗粒；平底形、圆弧形、外锥形、半圆形。
9、孕镶金刚石钻头钻进研磨性地层时应选用( )金刚石浓度、( )胎体硬度、( )的金刚石。
高的、低的；软、中软、硬；细粒、粗粒。
10、金刚石钻进，钻头磨损严重的原因是采用了( )。
大压力、高转速、冲洗量不足、临界钻进规程、出刃太小、地层研磨性太强。
11、造成钻孔弯曲的根本原因是( )。
A：轴向压力大，钻杆压弯；B、钻具转速高，钻速快；C、冲洗液太大，形成的孔径大； D、粗径钻具偏离了钻孔轴线，地层软硬不均。
12、JJX--3型测斜仪行测量钻孔顶角的原理是（ ）。
A：液面水平原理；B：重锤原理；C：地磁场定向原理；D：孔口定向原理；环测定向原
13、均角全距作图法是把（ ）看作直线。
1：全孔；2、两测点之间的钻孔轨迹。
14、钢质滤水管的孔隙率应在（ ）以上。
1、60%；2、50%；3、40%；4：30%；5、20%；6、15%。
15、随着硬质合金中钴含量的增加，相对密度有所 硬度逐渐
，耐磨性能 ；而抗弯强度逐渐 ，同时冲击韧性也 。
16、用金刚石钻头在正常规程钻进时，只要冲洗液量适当，胎体温度
，功率消耗 ，则钻头磨损 ；而到达临界规程以后，则 急剧上升， 急剧增大，钻头磨损 ，甚至发生 。
17、钻孔弯曲充分而必要的条件是 ， ， 。
18、JXY－2型测斜仪是 测斜仪。用 测量方位角，用 测顶角。
19、冲击回转钻进时，切削具上所受的力有 ， 。
20、填砾是使其在滤水管和砾层之间形成一个人工 ，以增大滤水管及其周围的有效 。从而达到减少进水时的 和稳定 结构，增大水井的出水量和延长水井的使用寿命。
21、随着硬质合金中钴含量的增加，相对密度有所 ，硬度逐渐 ，耐磨性能 ；而抗弯强度逐渐 ，同时冲击韧性也 。
22、用金刚石钻头在正常规程钻进时，只要冲洗液量适当，胎体温度 ，功率消耗 ，则钻头磨损 ；而到达临界规程以后，则 急剧上升， 急剧增大，钻头磨损 ，甚至发生 。
23、钻孔弯曲充分而必要的条件是 ， ， 。
24、JXY－2型测斜仪是 测斜仪。用 测量方位角，用
测顶角。
25、冲击回转钻进时，切削具上所受的力有：1

． ，2． ，3． 。
26、填砾是使其在滤水管和砾层之间形成一个人工 ，以增大滤水管及其周围的有效 。从而达到减少进水时的 和稳定
结构，增大水井的出水量和延长水井的使用寿命。
27、硬质合金切削具的镶焊方式有 、 和 。
28、硬质合金钻进4－5级以下岩层，以采用 为主的规程；钻进6级以上岩层以采用 为主的规程为宜。
29、用表镶金刚石钻头钻进坚硬、致密、较难钻的岩层时应选用 金刚石和 的排列方式，以及 水口形式。
30、对于岩矿心采取率的一般要求：岩心不低于 ，矿心不低于 。如果不足应进行补取。
31、钻孔顶角的测量原理有 ， 。
32、高速旋转的三自由度降螺具有二个重要的特性， ， 。
33、反循环按照上升液流的方式可分为： ， 和 三种。
34、产生钻孔弯曲充分而必要的条件是： ， ， 。


（3）、简答或论述题
1、何谓岩浆岩、沉积岩、变质岩？它们在结构、构造上有何特征？
2、试比较岩石的密度、容重和比重之间的差距。
3、岩石的力学性质包括哪几类？试分别说明。
4、试分析说明岩石的强度和硬度之间的关系。
5、根据岩石的变性特性，图示说明脆性岩石、塑性岩石和塑脆性岩石。
6、图示说明岩石的弹性模量、塑性指数。
7、何谓岩石的研磨性？影响岩石研磨性的因数有哪些？
8、岩石的弹性模量、抗压强度、硬度在平行和垂直于岩石的层理方向上有何不同？
9、何谓岩石的可钻性？划分岩石的可钻性有何意义？
10、试列出确定岩石可钻性的几种方法，并评述其优缺点
11、碎岩工具与岩石相互作用的主要方法有哪几种？硬质合金钻进、冲击回转钻进、牙轮钻进分属哪一类？
12、岩石在外载作用下的破碎变形方式有哪几种？
13、图示说明球状切削具在压入岩石时所形成的主压力体和剪切体。
14、何谓机械钻速、回次钻速、技术钻速？
15、试述硬质合金钻进的适用范围及优缺点。
16、简述硬质合金切削具在塑性和脆性岩石中的碎岩过程。
17、试述硬质合金的基本组成、力学性质及变化规律。
18、如何确定硬质合金钻头的出刃和镶焊角？
19、试述硬质合金钻进中的钻速与转速的关系？并说明确定硬质合金钻进规程的基本原则。
20、试述金刚石单晶、聚晶和复合片钻进的适用范围，并简要说明原因。
21、如何确定金刚石钻进的钻进规程？
22、解释表镶钻头中的金刚石的密度，孕镶钻头中的金刚石浓度。
23、试述钢粒钻进的井底工作过程。
24、钢粒钻进的碎岩方式有

哪几种主要方式？各有什么特点？
25、何谓冲击回转钻进？在钻进过程中一般如何实现冲击回转钻进？
26、结合冲击回转钻进的碎岩机理，说明在不同的岩性条件下冲击回转钻进破碎岩石的形式与特点？
27、说明阀式正作用、反作用、双作用冲击器和射流式、射吸式冲击器的工作原理。
28、简述冲击回转钻进用钻头有何特点？
29、简述钢丝绳冲击钻进的原理与特点？如何匹配其钻进规程参数？
30、振动钻进的原理是什么？其钻进工艺因数对钻进效率有何影响？
31、何谓岩心采取率？钻进中影响岩矿心采取质量的因素主要有哪些？
32、分析说明提高岩矿心采取质量的方法与途径。
33、单层岩心管钻具常用的取心方法有哪些？各方法的适用条件是什么？
34、试述双层岩心管钻具的结构类型与特点。
35、何谓绳索取心钻进？其有何优缺点？
36、以S—75钻具为例，试述绳索取心钻具的主要结构及其功能。
37、什么是反循环钻进？其对提高岩矿心采取质量有何作用？
38、建立冲洗液孔底反循环的方法有哪几种？并简要分析说明其特点及适用条件。
39、喷射式反循环钻具中的喷反元件包括那几个功能结构部分？各部分起什么作用？
40、何谓CSR钻进？该方法有何优点？
41、解释“钻孔弯曲”“钻孔顶角”“钻孔方位角”“钻孔孔深”“钻孔弯曲强度”。
42、钻孔弯曲的根本原因及其充分必要条件是什么？试分析其存在的必然性。
43、当钻孔轴线以锐角（大于临界角）穿越软—硬—软—……互层时，图示说明钻孔的弯曲规律并分析其原因。
44、钻孔弯曲度测量应满足的条件是什么？顶角与方位角测量一般可利用那些原理？试分析各原理是如何满足测量条件要求的。
45、何谓陀螺马达的“定轴性” “进动性”；其对 JTL-1型陀螺测斜仪的工作原理有何作用和影响？
46、制定岩石可钻性分级的意义何在？我国目前采用什么指标评价岩石的可钻性？你对此有何看法？
47、试就硬岩的物理力学性质，分析硬质合金钻进时钻头结构要素和钻进参数的制定原则。
48、冲击回转钻进为什么能提高在硬岩中的钻进效率？它对钻探质量将产生什么影响？
49、无泵钻进原理、特点以及适应的地层。
50、对节理、裂隙发育、破碎、怕冲、怕磨蚀、怕污染等复杂地层钻进，为提高岩矿心的质量和取心率时选择或设计取心工具时应考虑那些机构或装置？
51、制定岩石可钻性分级的意义何在？我国目前采用什么指标评价岩石的可钻性？你对此有何看法？
52、试就硬岩的物理力学性质，分析硬质合金钻进时钻头结构要素和钻进参数的制定原则
53、冲击回转钻

进为什么能提高在硬岩中的钻进效率？它对钻探质量将产生什么影响？
54、简述无泵钻进原理、特点以及适应的地层。
55、用计算法或图解法求偏心楔的顶角与安装角。设某孔预计偏斜处顶角Q1为10°，方位角α1为335°，设计偏斜孔顶角Q2为10°30′，方位角为357°。
56、何谓岩石的可钻性？对岩石可钻性进行有何意义？
57、请你画出塑脆性岩石的变形曲线，并依图写出岩石的塑性系数K＝？
58、简述无泵钻进原理、特点以及适应的地层。
59、对节理、裂隙发育、破碎、怕冲、怕磨蚀、怕污染等复杂地层钻进，为提高岩矿心的质量和取心率时选择或设计取心工龄时应考虑那些机构或装置？
60、岩石可钻性在钻探生产中有何意义？你对目前岩石可钻性分级方法有何看法？
61．试分析金刚石钻进规程确定的基本依据。
62．试分析粗分散泥浆的特点和适应地层。
63．试述实施人工弯曲定向孔应包括哪几个主要环节。
64．在中硬、中等研磨性地层采用硬质合金钻进时，选择或设计钻头时应如何考虑？
65．试述无泵反循环钻进特点及适应地层。
66．简要说明岩石层理对岩石的弹性模量、抗压强度和硬度的影响。
67．根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。
68．举例说明碎岩工具与岩石相互作用的主要方式。
69．试述硬质合金的基本成分、力学性质及其变化规律。
70．试述金刚石单晶、聚晶与复合片钻进的适用范围。
71、简述钢粒钻进中的投砂方法及特点。
72．试述硬质合金钻进中钻速与转速的关系，并说明确定硬质合金钻进规程的基本原则。
73．试述无泵钻进的原理、特点及适应的地层。
74．试述冲击回转钻进的优点及碎岩机理。
75．试述岩石可钻性及其分级的意义，并列出至少三种岩石可钻性分级方法。
76．试述金刚石钻头的胎体与所钻的岩石有何关系？
77．硬岩层中，为什么采用冲击回转钻进方法能显著提高钻进效率？
78．分析说明造成钻孔弯曲的充分必要条件。
79．试用扩散双电层理论说明用钙质粘土配制泥浆时为什么必须加入适量的碳酸钠？
80．何谓岩石的可钻性？对岩石可钻性进行分级有何意义？
81．请你画出塑脆性岩石的变形曲线并依图写出岩石的塑性系数K＝？
82．软地层使用肋骨钻头钻进时，会有什么样的现象发生？应采取什么样的措施？
83．试述在中硬及硬地层中硬质合金钻进时其转速与钻速的关系。
84．对节理、裂隙发育、破碎、怕冲、怕磨蚀、怕污染等复杂地层钻进时，为提高岩矿心的质量和取心率选择或设计取心工具时应考虑哪些机构或装置？
85．硬质合金钻进时是不是转速越高钻速

就越高？为什么？
86．试分析孕镶金刚石钻头在正常规程和临界规程钻进时，都会有什么现象发生？
87．冲击回转钻进时切削具上所受的有哪几种力？各力起的什么作用？
88．试述喷返钻具的工作原理。

（二）钻井液与岩土工程浆液
第一章 钻孔冲洗概述

第一节 冲洗液的功用及对冲洗液的要求
1．钻孔冲洗液的基本功用有哪些？简述钻孔冲洗的重要性。
2．清洗孔底、携带和悬浮岩屑各发生在钻孔什么部位？各处于什么样的空间和运动状况下？
3．试分析实际钻进过程中导致钻头发热、钻具磨损和功耗增大的主要原因。要减少这些不利影响，对冲洗液有何要求？
4．应从哪几个方面考虑冲洗液对钻孔孔壁稳定的影响？
5．试举几例对比说明在不同钻进条件下冲洗液的主要作用各有不同。
6．在保证冲洗液基本作用的同时，还要考虑对冲洗液的哪些要求？
7．对于一些特殊的钻进条件，冲洗液体现出哪些特殊的功用？

第二节 冲洗介质的种类及其使用条件
1．冲洗介质有哪些类型？各自的基本组成如何？
2．从冲洗液的基本功用出发，结合地层与其他钻进条件，简述不同冲洗介质的使用特点与适应范围。
3．比较不同冲洗介质悬浮岩粉，清洗孔底、保护孔壁和提高钻速的效果，分别按各功用排出由好到差的顺序。
4．从物质组成和使用效果看，清水和乳状液有何异同、泥浆与无固相冲洗液有何异同、气液混合物与空气有何异同？
5．各种冲洗介质的比重范围分别是多少？做出冲洗液按密度大小的划分图。
6．从材料来源、设备配置和冲洗液配制工艺看，哪些冲洗介质成本低廉、简便易行？
7．岩在下述条件下钻进，应分别采用哪种冲洗介质？
（1）坚硬、强研磨、完整稳定岩层（如石英砂岩等）小口径金刚石钻进；
（2）松散、无胶结的流砂层钻进；
（3）干旱、缺水地区钻进；
（4）松散破碎带，绳索取芯钻进；
（5）盐矿地层钻进；
（6）吸水膨胀的泥质岩层，小口径深孔钻进；
（7）第四系浅层风化岩石夹粘土，大口径工程施工钻进；
（8）灰岩大裂隙漏失地层、水源充足地区钻进；
（9）石油地层（如页岩等），平衡地层压力钻进；
（10）水井施工钻进；
（11）低压油气层和水层、严重漏失地层钻进。
8．简述国内外钻进冲洗液的发展简史与现状。

第三节 钻孔冲洗方式和基本水力学原理
1．钻孔冲洗循环系统由哪几部分组成？
2．普通钻探用水泵（泥浆泵）是如何吸排冲洗液的？用结构示意图表示往复泵工作原理。
3．三缸往复式泥浆泵为什么会有如图1所示的流量曲线？什么是流量不均匀度？安装

空气室后流量曲线会有什么变化？
图1 三缸单作用泵瞬时排量曲线

4．考察现场实际循环系统，说明高压胶管、钻杆和环空的过流断面尺寸范围。
5．在全孔正循环和全孔反循环方式下，冲洗液分别是如何流动的？两种循环方式比较，各有什么特点？
6．回顾钻进方法中介绍的不同孔底钻具，说明孔底局部反循环是如何实现的？
7．什么是冲洗液量？钻探工作中一般用什么单位计量冲洗液量？冲洗液量与平均流速关系如何？
8．钻探冲洗液量的一般范围是多少、依据什么原则来确定冲洗液量？
9．李丁格尔公式考虑了哪些影响岩屑沉降速度的因素？分析公式

在不同冲洗介质情况下应用的合理性。
10．按机械钻速确定冲洗液量的计算公式是怎样建立的？
11．水泵的泵压是怎么形成的？其大小取决于哪些因素？
12．根据冲洗液循环通道的不同组成段，列出构成冲洗液流动阻力损失计算公式的几个计算项。
13．除往复泵以外，循环冲洗介质的设备还有哪些？说明它们的主要使用场合并画出相应的循环示意图。
14．运用实际液体的伯努力方程，写出图2所示冲洗液流动的能量关系式。
15．理论上如何判别冲洗液的层流与紊流？紊流与层流阻力损失差别一般有多大？
16．根据流体力学，如何计算冲洗液（暂先设为不可压缩牛顿流体）在钻杆和环空中的流速分布与阻力损失[V(r)与dP/dL]？
17．冲洗液流经孔底钻具的阻力损失受哪些因素影响？


第二章 泥浆总论

第一节 概述
1．什么是泥浆？为什么常用泥浆作为钻孔冲洗液？
2．泥浆的基本类型有哪两种？水基泥浆又分为哪几种类型？
3．水基泥浆（以下简称为泥浆）中的粘土、水、处理剂的含量比一般在什么范围内？
第二节 造浆粘土及水
1．一般粘土中有哪几类物质？粘土矿物又有哪几种类型？
2．粘土矿物的基本构造单位是什么？画出两种基本构造单位的示意图。
3．高岭石与蒙脱石相比较，二者在晶体结构上的区别是什么？为什么蒙脱石比高岭石晶胞间连结力弱？
4．什么是同晶转换？同晶转换导致蒙脱石与高岭石的性能区别是什么？
5．为什么伊利石与蒙脱石晶胞总体结构较相似，水化分散能力却明显不同？
6．分析海泡石族粘土矿物晶体构造特点，说明它为什么具有较高的热稳定性。
7．对粘土矿物结构特点的分析，得出了什么结论？将四种主要粘土矿物的特点填入下表。

矿物
名称 晶胞
结构 晶 胞
底面距 晶层排列
情 况 晶胞间
引 力 阳 离 子
交换容量 造 浆
特 性
高岭石
蒙脱石
伊利石
海泡石

8．根据几种粘土矿物的结构组成不同，定性

比较它们在化学分子含量上的区别。
9．什么是粘土的鉴定？鉴定粘土有哪些方法？
10．从钻探要求出发，如何评价造浆用土？
11．为什么对钻探泥浆用水有一定的质量要求？举例说明不良水质对泥浆造成的危害。
12．什么是水的矿化度、硬度、暂时硬度和永久硬度？它们之间的关系如何？
13．水的暂时硬度和永久硬度如何除去？写出有关的化学方程式。

第三节 泥浆胶体化学基础
1．什么是分散体系？分散体系与真溶液的区别是什么？
2．如何按分散相和分散介质的物质状态对分散体系进行分类？钻进冲洗液可分为哪几类分散体系？
3．泥浆中粘土颗粒尺寸范围是多少？属于哪种分散体系？
4．区别于真溶液，分散体系有哪些特殊性质？
5．用表面能公式A=σ?s分析泥浆胶体颗粒的表面能。
6．为什么要研究粘土—水界面的吸附作用？
7．什么是吸附作用？它的实质和动力是什么？
8．化学吸附与物理吸附有哪些不同？试举若干例子予以说明。
9．什么是吸附量？如何用吸附等温线来表示吸附量与吸附质浓度之间的关系？
10．什么是粘土的离子交换吸附？引起粘土离子交换吸附的主要原因是什么？
11．离子交换吸附有哪些特点？
12．排出常见阳离子Ca2+、Mg2+、Ba2+、Na+、K+、NH+4、Li+、Fe3+、Al3+、H+的阳离子交换顺序，分析交换顺序受什么规律控制。
13．什么是粘土的阳离子交换容量？如何测定？
14．影响粘土阳离子交换容量的因素有哪些？
15．什么是阳离子水化？常见阳离子水化能力的大小是如何排序的？
16．什么是粘土颗粒与水界面的扩散双电层？吸附层与扩散层有什么不同？
17．解释热力电位E、电动电位ζ与吸附层、扩散层之间的关系（结合示意图）。
18．为什么说粘土颗粒在泥浆中的稳定性主要取决于电动电位的高低？
19．试分析影响粘土—水界面电动电位的因素。用双电层理论解释为什么造浆粘土应选用蒙脱石，并且在造浆时需进行一定量的加碱处理。
20．什么是粘土的水化与膨胀？造浆粘土的水化主要表现为直接水化还是间接水化？
21．结合示意图说明粘土水化膨胀所经历的两个阶段。
22．什么是泥浆体系的沉降稳定性和聚结稳定性？
23．根据Stokes定律，球形颗粒的沉降速度受哪些因素影响？定量说明粘土颗粒分散得越细，沉降稳定性越好。
24．泥浆中粘土颗粒间的引力和斥力各与哪些因素有关？解释下列两公式中各参数的意义，分析它们对计算结果的影响。

VA=-A/12?a/HO
25．图3中的曲线说明什么关系？什么叫势垒？它是如何影响泥浆聚结稳定性的？
26．以图示说明泥浆中的粘土颗粒有哪几种结构形

态。
27．根据泥浆胶体化学理论，解释粘土颗粒在泥浆中高度分散、共用水化膜连结、端—端连结和面—面连结的原因以及各自所形成的泥浆体系状态。

第四节 泥浆性能
1．泥浆的主要性能有哪些？
2．什么是流体的剪切速率、剪切应力和流变方程？
3．冲洗液按流变特性可分为哪几种流体？反映几种流体粘稠性大小的参数各是什么？
4．从不同流型冲洗液的物质组成出发，讨论形成下列流变曲线（图4）的原因。
图4 流变曲线比较图

5．解释泥浆的触变性、表现粘度和剪切稀释作用。
6．流变参数τa、τb、η、ηA、ηp、τc、η∞、n、k所反映的物理意义是什么？
7．如何调节泥浆的流变参数？若要提高泥浆的动切力τd，同时降低塑性粘度ηp，应对泥浆采取什么处理措施？
8．泥浆流变参数对悬排岩粉、稳定孔壁、冷却钻头、提高钻速各有什么影响？
9．阐述旋转粘度计、漏斗粘度计、毛细管粘度计测定冲洗液流变性能的原理。
10．泥浆各流变参数的单位是什么？数值范围一般是多少？
11．用旋转粘度计测得某泥浆的数据如下表所示，试计算该泥浆的各流变参数（ηp、τd、ηA、n、k、τc、η∞）。

转速（转/分） 600 300 200 100 6 3
读数（格） 56 34 26 18 7 4

12．举例说明根据流变参数计算钻杆中和环空中冲洗液层流阻力损失和流速分布的方法、步骤。
13．什么是泥浆的失水造壁性？钻孔内泥浆失水的全过程分哪几个阶段？
14．分析泥浆失水对孔壁稳定的影响。
15．影响泥浆失水的因素有哪些？如何解释泥浆中固相含量对失水量的影响？
16．如何根据达西渗透定律dVr/dt=k?A?ΔP/h/μ导出泥浆静失水量的理论计算公式

17．泥浆失水量如何测定？一般钻进泥浆失水量的范围是多少？
18．泥浆的比重与固相含量之间有何关系？怎样测定泥浆的比重与固相含量？
19．分析泥浆比重、固相含量对钻进的影响。
20．如何测试泥浆含砂量？含砂量对钻进的危害有哪些？
21．决定泥浆胶体率的本质因素是什么？泥浆胶体率的大小如何衡量？
22．为什么要控制泥浆的pH值？一般泥浆pH值的范围是多少？
23．简述泥浆性能参数测定仪可以测定泥浆的哪些性能参数？各根据什么原理进行测定？

第五节 泥浆处理剂
1．泥浆处理剂可按哪些方法分类？
2．无机处理剂在泥浆中可起到哪些作用？例举10种无机处理剂，分别说明它们在泥浆中的作用原理。
3．在什么情况下需要向泥浆中加入Ca2+离子？CaCl2、Ca(OH)2、CaSO4提供Ca2+离子的效果有何差异？
4．(NaPO3) 6与Na2CO3在泥浆中的作用有何异同？
5．为什么说NaOH在泥浆中具有直接和间接处理作用？
6．什

么是胶联和胶凝作用？常用的胶联和胶凝无机处理剂有哪些？
7．说出几种典型泥浆无机处理剂在泥浆中的加量范围。控制无机处理剂加量的原则有哪些？
8．什么是泥浆有机处理剂？与无机处理剂比较，有机处理剂有哪些特点？
9．以四种典型的有机处理剂为例，分别说明有机处理剂在泥浆中的降失水、稀释、絮凝和增粘作用。
10．什么是Na—CMC的取代度和聚合度？作为泥浆处理剂为什么要控制Na—CMC的取代度？
11．栲胶碱液处理泥浆的主要化学成分是什么？如何制取栲胶碱液？
12．腐植酸类和木质素类有机处理剂在泥浆中各有什么作用及使用特点？各举一例说明。
13．聚丙烯酰胺在泥浆中可起哪些作用？使用时为什么要对它进行水解？
14．若要求聚丙烯酰胺的水解度为30%，那么每公斤未水解的聚丙烯酰胺需用多少烧碱进行水解？
15．试分析聚丙烯酰胺泥浆选择性絮凝的原因。
16．从分子结构特点出发，讨论XC-生物聚合物的增粘和剪切稀释作用。
17．图5所示为哪种有机处理剂分子结构？根据分子结构特点说明这种处理剂的主要作用和作用原理。
图5 某处理剂分子结构

18．分别按有机处理剂的材料来源、用途和成分将常用有机处理剂列表分类。

第六节 泥浆的配制与净化
1．配制泥浆包括哪些步骤？钻进现场配浆需做哪些准备工作？
2．造浆粘土一般有哪些来源？如何根据实际条件选择粘土？
3．造浆膨润土的评价项目有哪些？各项目的具体指标是多少？
4．什么是造浆率？一般造浆粘土的造浆率应不低于多少？
5．影响造浆率的因素有哪些？提高造浆率的人为措施有哪些？
6．已知某钻孔设计用φ110钻头开孔，至24米换径，用φ75钻至终孔630米，全孔采用泥浆钻进，问需准备多少方泥浆？
7．若已知粘土的比重为2.4，要求配成泥浆的比重为1.08，问配制每方泥浆需粘土粉多少公斤？
8．对现有比重为1.05的泥浆增加比重至1.2，问需在每方泥浆中增加粘土粉多少公斤？反之，对现有比重为1.2的泥浆降低比重至1.05，问需在每方泥浆中增加水多少公斤？
9．增加泥浆中的粘土含量可以同时提高泥浆的比重和粘度。若要保持比重不变、只提高粘度，应采取什么措施？
10．制备泥浆有哪些方法？泥浆搅拌设备有哪些？
11．什么是泥浆的净化？为什么要净化泥浆、泥浆净化方法有哪些？
12．在同一坐标图上分别绘出造浆粘土、石油钻井岩屑和小口径金刚石钻进岩粉的颗粒尺寸分布曲线，并比较它们的差别。
13．地面循环槽、沉淀池、泥浆池的结构如何？设计尺寸一般为多少？
14．机械除砂设备有哪几种？各自的除砂尺寸范围是多

少？
15．阐述旋流除砂器的工作原理。除砂效果与除砂器的哪些结构参数有关？
16．化学除砂的基本原理是什么？化学除砂与自然沉淀除砂、机械除砂之间有何关系？
17．泥浆的维护管理工作包括哪些内容？
18．根据具体钻孔条件，做出一套完整的泥浆配制与净化设计。
19．为什么要进行废浆处理？废浆处理包括哪几道工序？


第三章 泥浆各论

第一节 细分散泥浆
1．为什么要对钙膨润土进行纯碱处理？试述纯碱处理的原因。
2．确定最优加碱量的依据有哪些？
3．悬液碱处理法和湿挤压钠化法的具体作业程序如何？二者比较各有什么特点？
4．什么是细分散淡水泥浆？细分散泥浆适应什么样的钻进条件？
5．试给出铁铬盐泥浆、木质素泥浆和腐植酸泥浆的配方。这些泥浆各具有什么样的性能指标？
6．什么是钙侵、盐侵和粘土侵？说明几种侵污对泥浆造成的危害。
7．在实际钻进中，如何发现侵污？怎样处理侵污？

第二节 粗分散泥浆
1．什么是粗分散泥浆？什么是钙处理泥浆、盐水泥浆？
2．与细分散泥浆比较，粗分散泥浆有什么优点？为什么？
3．钙处理和钙侵有什么本质区别？分析有机护胶剂在粗分散泥浆中的作用。
4．控制适度聚结应注意哪些主要问题？
5．分析确定石灰-栲胶泥浆、石膏-铁铬盐泥浆、氯化钙-褐煤泥浆、氯化钙-木质素泥浆的配方，列出所设计泥浆的性能指标。
6．阐述钙处理泥浆的一般配制方法和过程。
7．例举盐水泥浆和海水泥浆的配方实例。
8．盐水泥浆和钙处理泥浆分别在哪些地层条件下使用最为有利？

第三节 不分散低固相泥浆
1．说明“不分散”和“低固相”的确切含义。不分散低固相泥浆的主要特点是什么？
2．分析以下两图（图6、图7）中的曲线，说明泥浆比重和固相含量对钻进的影响。
图6 泥浆比重对钻速的影响 图7 固相含量对钻速的影响

3．为什么聚丙烯酰胺泥浆具有较好的润滑减阻和护壁堵漏性能？
4．絮凝的实用目的是什么？什么是选择性絮凝？什么是增效和非增效选择性絮凝？
5．试分析选择性絮凝、增效和非增效选择性絮凝的机理。
6．聚丙烯酰胺分别用于降失水、选择性絮凝、防塌和减阻时，其水解度、分子量、加量各是多少为宜？
7．确定四种聚丙烯酰胺泥浆的配方并列出相应的泥浆性能指标。
8．在钻进现场如何配制与维护使用聚丙烯酰胺泥浆？

第四节 其他类型泥浆
1．根据特殊地层条件或特殊钻进目的，简述其他类型泥浆的种类和性能特点。
2．强抑制性泥浆有哪几种类型？各根据什么原理抑制地层分散？
3．泡沫泥浆的发泡剂有哪

些？在泥浆中的配方如何？
4．泡沫泥浆的优点是什么？使用中应注意哪些问题？
5．如何选择地热井泥浆的粘土和处理剂？举一地热井泥浆的配方实例。
6．超深井钻进中，泥浆所处的环境条件有什么特点？配制超深井泥浆应考虑哪些特殊要求？
7．浅孔大口径工程钻中，泥浆的主要作用是什么？选配泥浆时应特别注重哪些泥浆性能指标？


第四章 其他类型冲洗液

第一节 乳状冲洗液
1．什么是乳状液？乳状液适应于什么样的钻进条件？
2．配制乳状液的水、油、剂的比例一般是多少？为什么在水中加入少量乳化油就可大大提高润滑性，而不使粘度明显上升？
3．仅用水和油为什么不能形成稳定的乳状液？用表面能理论理解乳化剂的作用原理。
4．用作乳化剂的表面活性剂有哪些种类？典型的产品有哪些？写出有关分子结构式。
5．图8所示是哪种类型的表面活性剂？溶于水后，其分子结构会发生什么变化？
图8 某表面活性剂的分子结构

6．阴离子型和非离子型表面活性剂在钻进乳状液中的使用特点各是怎样的？为什么？
7．除也乳化，表面活性剂在钻进中还有哪些功用？简要说明各功用的原理。
8．什么是临界胶束浓度？临界胶束浓度反映了什么物理意义？
9．什么是HLB值？如何根据它来选择基础油和乳化剂？
10．乳化剂的亲水性和亲油性受哪些因素影响？
11．某钻进现场有机油和煤油的混合油，其中机油含量为70%（所需HLB值为10.4）；煤油的含量为30%（所需HLB值为14），问需用什么配比的司盘（SPAN）20和吐温（TWEEN）20的混合物和为此混合油的乳化剂？
12．配制乳状液的方法有哪些？举一二个实例说明具体配制过程。
13．如何鉴别乳状液的类型？有哪些方法来测定乳状液的性能？
14．钻进乳状液在使用中的主要问题是什么？分析影响润滑效果和导致破乳的原因。

第二节 其他类型冲洗液
1．其他类型冲洗液还有哪些？各有什么特点和适用范围？
2．无粘土冲洗液比较泥浆的特点是什么？它的发展趋势如何？
3．从物质组成看，无粘土冲洗液有哪些种类？主要配方如何？
4．无粘土冲洗液原浆和胶联液的流变特性如何？说明构成这些流变特性的原因。
5．分别示出田菁、聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素和XG-生物聚合物的分子结构以及溶在水中的分子形态。
6．水井钻进对冲洗液有什么特殊要求？分析冲洗液使用时的主要矛盾。
7．野生植物胶无粘土冲洗液、白垩土冲洗液以及泡沫为什么能较好地满足水井钻进的要求？
8．比较空气和清水，泡沫洗井有什么优点？泡沫特别适于什么条件下钻进？
9．泡沫钻进的设备有哪

些？选择空压机要考虑哪些参数？
10．发泡剂和稳泡剂有哪些产品？什么是泡沫液？十二烷基苯磺酸钠在水中的加量范围是多少？
11．实钻中气液是如何混合发泡的？充气度或气流比一般控制在多大范围？
12．泡沫在钻孔中流动时，其密度沿程变化有什么特点？沿程阻力损失受哪些因素影响？
13．目前泡沫钻进还存在哪些突出问题？你对完善泡沫钻进工艺有何见解？
14．扼要综述油气钻井对完井液的要求。完井液的种类及添加剂有哪些？例举若干完井液的配方。


第五章 钻孔护壁与堵漏

第一节 复杂地层孔壁失稳分析
1．什么是复杂地层？对复杂地层如何分类？
2．孔壁破坏和钻孔漏失易发生在什么样的地质条件下？
3．除了地层条件、孔壁失稳还受哪些因素影响？
4．地层任一深处岩土所受的垂向压力和侧向压力如何分析计算？
5．形成钻孔后，孔壁上岩土的应力如何计算？
6．什么是冲洗液的静压力、动压力？冲洗液稳定流动时的液动压力如何计算？
7．什么是地层孔隙压力？计算孔壁岩土应力时，如何考虑孔隙压力的影响？
8．什么是冲洗液的压力激动？压力激动是由哪些原因造成的？它对孔壁产生什么影响？
9．冲洗液对孔壁的冲刷作用受哪些因素影响？
10．如何控制钻进工艺，提高孔壁稳定性？
11．遇水不稳定地层有哪些典型的岩土？分析该类地层孔壁破坏的本质原因。
12．页岩及其他泥质岩石吸水膨胀的机理是什么？
13．如何测试各种遇水不稳定岩土在不同液体中的稳定性？
14．简述松散破碎地层的粒组、粒径范围及其命名，它们的成因有哪些？
15．反映岩土强度的指标有哪些？怎样测定这些指标？
16．如何将岩土强度指标与孔壁应力计算结合起来，用以判断孔壁是否失稳破坏？
17．阐述如图9所示的岩土三轴试验仪的工作原理，说明由此试验可得到什么结果以及所得结果的实用意义。

第二节 钻孔漏失分析及测试研究方法
1．钻孔中冲洗液漏失的原因和条件是什么？
2．分析冲洗液渗透流动的动力和流动过程中的阻力。
3．漏失地层的结构特点是什么？一般漏失层的孔隙率或裂隙率有多大？
4．除了压差和地层结构，影响冲洗液漏失速度的重要因素是什么？岩土渗透性大小用什么参数表示？
5．如何用达西渗透基本定律推导单个钻孔辐射状渗透条件下的渗透率K？
6．要更准确计算浆液在地层中的流动参数，还应考虑哪些实际影响因素？
7．目前有哪些方法可以对漏失层进行分类？
8．如何通过钻进过程中的情况来研究漏失？
9．研究漏失层的物探方法包括哪些？解释图10曲线反映的漏失情况。
10

．简述几种水动力法研究漏失层的基本原理。说明图11所示的孔内水位恢复曲线是如何获得的？该曲线有什么用途？
图10 自然扩散法井液电阻率曲线 图11 孔内水位恢复曲线

11．画出测漏仪及流速流向仪工作原理示意图、说明如何用这类仪器测定漏失位置、漏失量、含水层与隔水层层次以及各层厚度。
12．列表归纳钻探方法、物探方法、水动力方法以及专用仪器方法研究漏失的情况。

第三节 稳定孔壁与防治漏失的措施
1．稳定孔壁的综合措施有哪些？各种措施适用于什么样的地层及其他钻进条件？
2．如何确定平衡地层压力所需的泥浆比重？若已知某岩石比重r =2.4，地层侧压系数λ=0.39，问所需泥浆比重为多少？
3．考虑冲洗液流动所形成的附加压力dP，分别确定正循环和反循环时地层压力的平衡条件。
4．对于水敏性地层，稳定孔壁的基本措施是什么？对防塌泥浆的基本要求是什么？
5．为什么防塌泥浆的粘度要适当？粘度过大或过小分别会带来什么样的后果？
6．防塌泥浆有哪些类型？试述聚丙烯酰胺-氯化钾泥浆和腐植酸钾泥浆的防塌机理、配方比例、性能指标以及具体配制方法。
7．说明胶结加固孔壁时，水泥浆的灌注方法和工序。
8．为了保持孔壁稳定，在钻探施工过程中应坚持哪些合理的钻进工艺措施？
9．预防钻孔漏失有哪些方法？简述各种方法的基本原理。
10．采用充气液消除漏失的前提是什么？试述充气冲洗液的制备方法、性质和应用工艺特性。
11．比较增阻法、注浆法、充填法和隔离法堵漏的可靠性与经济性。对如图12所示的地层，你将采取什么样的护壁堵漏方案？
12．对钻孔堵漏浆液有什么要求？堵漏浆液如何分类？按能硬化与不能硬化分类方法列出主要堵漏浆液的名称。
图12 复杂地层剖面图 图13 水泥特性曲线

第四节 护壁堵漏材料及灌注工艺
1．钻孔护壁堵漏对水泥性能有什么要求？根据如图13所示的水泥特性曲线，解释可泵期、流动度、初凝与终凝时间、早期与晚期强度以及可透孔强度等指标。
2．水泥是如何定义的？硅酸盐水泥分为哪些类型？
3．硅酸盐水泥生料由哪些物质组成？水泥的基本生产流程如何？
4．硅酸盐水泥的熟料矿物有哪些？它们的水化速度和强度发展顺序如何？
5．为使硅酸盐水泥快硬早强，水泥熟料矿物的配比应如何调整？
6．写出C3S、C2S、C3A、C4AF与H2O作用的化学反应式，说明它们对水泥石主要性质的影响？
7．分析水泥的水化、凝结和硬化过程，说明水灰比、温度等因素对水泥性能的影响。
8．特种水泥有哪些类型？各有什么特点，适用于什么样的钻进

条件？
9．硫铝酸盐水泥在物质组成和固结性能方面与硅酸盐水泥有什么区别？
10．简述早强快硬水泥、油井及高温水泥、低比重水泥、膨胀水泥的物质组成和配制方法。
11．从功能划分，水泥外加剂有哪几种类型？各举二例说明它们在水泥中的作用及机理。
12．水泥的技术性能包括哪些？各用什么方法进行测定？
13．什么是混凝土？混凝土是如何分类的？
14．灌注水泥有哪些方法？各适于什么样的钻孔条件？
15．以普通水泵灌注法为例，说明灌注水泥的准备工作、灌注工序和操作注意事项。
16．已知钻孔直径D，灌注孔段长度h、干水泥密度r、水灰比m、外加剂百分含量x%、试计算水泥浆用量V、干水泥用量q、用水量qw和外加剂用量qm。
17．什么是固化化学浆液和非固化化学浆液？各有哪些主要品种？
18．以脲醛树脂浆液为例，说明双液注浆的原理、特点和灌注工艺。画出双液注浆堵漏工具工作原理简图。
19．化学浆液的灌注方法还有哪些？控制固化时间和固结强度应考虑哪些方面的问题？
20．简述各种水玻璃复合浆液的物质配比。
21．聚丙烯酰胺高分子化合物浆液的胶联剂有哪些？分析胶联堵漏的原理。
22．根据化学基础理论知识，谈一谈你对发展化学浆液护壁堵漏材料的设想。
23．简述热熔沥青、乳化沥青堵漏和电化学稳定孔壁的方法。
24．套管护孔一般用在什么情况下？列出下套管所需的设备、工具和管材，叙述下套管的施工程序与注意事项。
25．水泥球、粘土球护壁堵漏是如何进行的？需要什么样的钻具进行冲击挤压？
26．惰性材料的堵漏作用表现在哪几个方面？常用惰性材料的比重、形状、粒度范围分别是多少？叙述惰性材料堵漏的灌注工艺。


主要参考文献

（1） 李世忠主编 《钻探工艺学》 中册 地质出版社 1989年
（2） 武汉地质学院等编著 《钻探工艺学》 中册 地质出版社 1981年
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（4） 黄汉仁等编著 《泥浆工艺原理》 石油工业出版社 1981年
（5） 曾祥熹等编著 《钻孔护壁堵漏原理》 地质出版社 1986年
（6） 赵国玺编著 《表面活性剂物理化学》 北京大学出版社 1984年
（7） 须滕俊男（日）著 《粘土矿物学》 地质出版社 1981年
（8） 陈宗淇等编著 《胶体化学》 高等教育出版社 1985年
（9） G?W?戈威尔等著 《复杂混合物在管道中的流动》 权忠舆等译 石油工业出版社 1983年
（10） 郑邦民等编 《流体力学》 水利电力出版社 1989年
（11） 沈崇棠等编 《非牛顿流体力学及其应用》 高等教育出版社 1984年
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（13） 屠厚泽等编 《岩石破碎学》 地质出版社 1990年
（14） H?范?奥尔芬著 《粘土胶体化学导论》 许冀泉等译 农业出版社 1982年
（15） 《水泥工艺原理》 中国建筑工业出版社 1982年
（16） 陈东亮 《国内外泥浆材料发展概况》 《油田化学》 1985年
（17） 黄素媛等编 《有机化学及高分子化学基础》 中国地质大学出版社 1991年