石油大学钻井工程试题

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．dc指数法预报异常地层压力的原理答：dc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dc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73．牙轮钻头是以（a）作用为主破岩的钻头。a.冲击b.切削c.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1.18g/cm3，井底压差为-4.35Mpa。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ρm=1.1g/cm3，钻进钻压为W=65kN，钻柱组成为5”钻杆（外径为dop=127mm、内径为dip=110mm、长Lp=1500m）＋7”钻铤（外径为doc=177.8mm、内径为dic＝75mm、长Lc=100m）组成，已知钻柱的密度为ρ=7.85g/cm3。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：Lc=SnWmax/qcKbconap92kN95.134)85.71.11(8.91085.7100414.3)758.177(622kNL65)85.71.11(8.91085.7414.3)758.177(622L=48.17m钻柱轴向力零点井深=1600-48.17=1551.83m2）画出钻柱轴向力分布示意图。(略)3）钻进时井底压差为：MPap27.1716001.100981.0MPap87.04.1627.171．试计算由41/4inch内外加厚，壁厚10.92mm的E级钻杆（屈服强度下的抗拉力Fy1=1848.89KN）和51/2inch内外加厚，壁厚10.54mm的E级钻杆（屈服强度下的抗拉力Fy2=2212.49KN）组合的复合钻柱在密度为1.2g/cm3的钻井液中的可下入深度（安全系数1.30,1inch=25.4mm,已知钻柱的密度为ρs=7.85g/cm3）。解：安全系数法：Fa=Fp/St设计系数法（考虑卡瓦挤压）：拉伸余量：拉伸载荷：Fa=Kb*Fo钻柱在空气中的重量：Fo=(qpLp+qcLc)*Kbqp=(3.14*（do2-di2）*7.85)/4Kb=1-ρd/ρsdop1=25.4x4.25=107.95mmdip1=107.95-2X10.92=86.11mmdop2=25.4x4.5=139.7mmdip2=139.7-2X10.54=118.62mm（2分）mL36.65593.1)85.72.11(48.985.714.310)11.8695.107(89.18481622kNF22.142236.6559)85.72.11(48.985.714.310)11.8695.107(1622mFL76.16963.1)85.72.11(48.985.714.310)62.1187.139(13.149.22122622（3分）L=L1+L2=6559.36+1696.76=8256.13m（3分）2.已知某直井井深Dv=1500m，需要钻压W=140kN，钻井液密度为1.20g/cm3,钻具结构为：Ф216mm钻头+Ф165mm钻铤(线质量qc=136.24kg/m)+Ф127mm钻杆(线质量qp=29.04kg/m)；安全系数SN=1.2。求钻柱中性点的井深。求解：1）公式：（2分）W=Lp*qp*KB+Lc*qc*KBLN=W/qp*KB或LN=W*SN/qp*KB*conαKB=(1-ρd/ρs)L=Dv-LN2）计算W=14t时所需钻铤长度：（6分）KB=1-ρd/ρs=1-1.2/7.85=0.8471LN=140000*1.2/136.24*0.8471*9.8=148.54mL=Dv-LN=1500-148.54=1351.46m所以，中性点所在井深为1351.46m。第三章61．同一尺寸钻柱中，相同密度泥浆的流动阻力的主要影响因素是泥浆的（a）。a.粘度b.切力c.泵压1．钻井液的累计失水由瞬时失水、动失水、静失水组成。2．储层敏感性评价包括速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏。1．水基钻井液的主要组成包括水、粘土、处理剂。4．什么叫剪切稀释？对钻井有何重要作用？答：剪切稀释特性表现粘度随剪切速率增大而降低的现象。2．分析钻井液对产层的损害。答：1）外来流体中的固体颗粒对储层的损害，当钻井液、完井液等外来流体与渗透性地层接触时，在井内液柱压差的作用下，外来流体中粒径极小的固体颗粒(粘土、岩屑、加重材料等)在滤饼形成前会侵入储层，造成储层油气流通道堵塞，储层渗透性降低。造成损害的程度与流体的滤失性能、固相含量及颗粒分布、压差及流体与地层的接触时间有关。（2分）2）储层内部微粒运移造成的损害（2分）3）储层内粘土水化膨胀，引起孔喉堵塞，储层都含有一定比例的粘土矿物。粘土矿物中的蒙脱石具有典型的水敏性，当它与侵入储层的低矿化度的水接触时，蒙脱石的膨胀体积可达原始体积的几倍甚至10倍以上，这就容易造成孔隙喉道被封堵，使渗透率大幅度下降。（1分）4）流体的不配伍性对储层的损害，入井流体彼此不配伍，如钻井液、完井液与水泥浆之间常会不配伍，尤其是水泥浆滤液含有大量钙离子，pH值又高，当与其他流体相遇时很容易生成钙盐而沉淀。（1分）5）水锁效应，水锁效应是指油流中的水滴在通过狭窄的孔隙喉道时，孔喉两侧必须有一定的压差水滴才能通过，否则孔喉就被水滴堵塞。在地层中水锁效应是可以叠加的，故会导致油流阻力大大增加。水锁效应通常是钻井液等外来流体的滤液侵入后，使储层中水相含量增多引起的。因此，尽量控制外来流体滤失量是防止发生水锁效应的有效措施。（1分）第四章54．喷射钻井中，射流的冲击压力不是静压力，在射流作用的井底面积内，冲击压力的分布是（b）。a.均匀的b.极不均匀的c.无法分析的4．随井深的增加，喷射钻井中可以通过调节排量、喷嘴直径使钻头压降达到理论上的最大值。（t）1．喷射钻井中泥浆泵的排量越大越好。（f）2．水力参数优选的标准是什么？答：水力参数优选的标准是最大钻头水功率、最大射流冲击力和射流喷射速度三个标准。1．论述影响钻进速度的诸因素。答：影响钻进速度的诸因素包括：1）钻压对钻速的影响（1分）2）转速对钻速的影响（1分）3）牙齿磨损对钻速的影响（1分）4）水力因素对钻速的影响（1分5）钻井液性能对钻速的影响（1分）用公式和图说明。（2分）第五章12．什么是反扭角？哪些因素影响其大小？答：动力钻具在液流作用与转子产生扭矩，其反作用力作用在钻柱上，所产生的扭矩称为反扭矩，影响因素包括钻柱长度，摩擦力惯性矩，装置角等第六章24．井底常压法压井的原则是什么？答：井底常压法压井的原则是保持井底常压，就是在压井过程中，井底压力略大于地层压力并且使井底压力保持不变。3．为什么必须限制起下钻速度？答：限制起下钻速度以防止抽吸压力和激动压力。第七章102．固井中，通常采用紊流（流态）来提高顶替效率。3．控制套管柱设计的基本外载是_轴向拉力__，_外挤力_和__内压力__。3．射孔完井适用于（a）。a.非均质储集层b.均质储集层c.所有储集层4．对于易出砂的油井适宜采用（b）完井法。a.后期裸眼b.砾石充填c.射孔5．解释固井和井身结构的概念？答：向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业称之为固井。包括下套管和注水泥。井身结构主要包括：套管层次，每层套管的下入深度和套管和井眼尺寸的配合。6．简述射孔完井法及其特点。答：射孔完井是指下入油层套管封固产层后再用射孔弹将套管、水泥环、部分产层射穿，形成油气流通道的完井方法。（2分）射孔完井是使用最多的完井方式，大多数的储集层都可采用射孔完井方式。但只有非均质储集层，才最适合用射孔完井。非均质储集层的特点是稳定性岩层和非稳定岩层相互交错，不同压力体系的岩层相互交错，有含水含气的夹层，或是有底水和气顶。（2分）1．什么是水泥浆的稠化时间？答：水泥浆的稠化时间指水泥浆从配置开始到其稠度达到其规定值所用的时间。2．论述井身结构设计的原则，及中间套管下入深度的确定方法答：1）井身结构设计的原则（3分）(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处最薄弱的裸露地层。(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。2）中间套管下入深度的确定方法（4分）利用压力剖面图中最大地层压力梯度求上部地层不致被压裂所应具有的地层破裂压力梯度的当量密度ρf。ρf的确定有两种方法，当钻下部井段时如肯定不会发生井涌，可用下式计算：ρf＝ρpmax+Sb+Sg+Sf若预计要发生井涌，可用下式计算：ρf＝ρpmax+Sb+Sf+(Dpmax/D21)×Sk2．某井油层位于2600m，预测地层压力的当量钻井液密度为1.20g/cm3,钻至200m下表层套管，液压实验测得表层套管鞋处地层破裂压力的当量密度为1.65g/cm3,问不下技术套管是否可以顺利钻达油层？已知：抽吸压力系数Sb=0.038g/cm3,井涌允量Sk=0.05g/cm3,破裂压力安全系数Sf=0.036g/cm3,激动压力系数Sg=0.04g/cm3。解：(1)公式：ρf=ρpmax+Sb+Sf+Dpmax/D21*Sk（2分）(2)计算：（3分）ρf=ρpmax+Sb+Sf+Dpmax/D21*Sk=1.3+0.038+0.036+2600/200*0.05=2.024g/cm3因为ρf=2.024g/cm3所以不下技术套管不可以顺利钻达油层。(3分）第八章12．井底压力大于地层压力，则易发生(a)。a.井漏b.井喷c.压差卡钻