中国石油大学钻井工程复习题终极版答案

1、一、名词解释1岩心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与本次取心钻进 进尺的百分比。2装置角：在井底平面上，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。3、拉力余量法：在钻柱设计过程中，考虑钻柱被卡时的上提解卡力，钻杆 柱的最大允许静拉力应小于其最大安全拉伸力的一定值（拉力余量）的设计 方法。4、压持效应：在钻井过程中，井内存在一定压差，在压差作用下井底的岩石 碎屑难以离开井底，造成钻头重复破碎而导致钻进效率下降的现象。5、窜槽：指在注水泥过程中，由于水泥浆不能将环空中的钻井液完全替走， 使环形空间局部出现未被水泥浆封固的现象。6、门限钻压：指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压

2、，其值的大小主要取决于 岩石的性质。7、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。8先期裸眼完井：钻至油气层上部下套管固井，然后钻开生产层的完井方 法。9、水泥稠化时间：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。10、钻柱中和点：指钻柱上轴向力为零的点。11、岩屑运载比：岩屑在环空的实际上返速度与钻井液在环空上返速度之比。12、欠平衡压力钻井：指在钻井过程中保持井内钻井液柱压力小于地层压力的 钻井技术。13、岩石可钻性：岩石被钻头破碎的难易性，反映了岩石的抗钻能力。14、水锁效应：钻井液中的水侵入油层，封锁孔喉，使油流阻力增

3、大的效应。15、井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。16、气窜17井斜角：指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。18、牙齿磨损量：钻头牙齿磨损掉的高度与牙齿原始高度之比。19、工具面：弯接头的轴线是一条折线，折线构成的平面称为弯接头的工具 面。20、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有 限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力叫地层破裂 压力。21、表观粘度：在某一流速梯度下，剪切应力与相应流速梯度的比值。22、卡钻：钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的 现象。23、岩石硬度：岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。

4、24、当量密度：对于某种压力用等高度或深度的钻井液液柱压力等效所需要 的钻井液密度值称为当量密度。25、定向钻井：沿着预先设计好的井眼轨道钻达目的层的钻进方法。26、地层压力：岩石孔隙中流体所具有的压力。27、等安全系数法：在套管柱强度设计过程中，使各个危险截面上的最小安 全系数等于或大于规定的安全系数的设计方法。28、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29、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。二、简答题1、简述司钻法压井的生产过程。司钻法压井又称为二次循环法压井。发现溢流关井后，第一周循环用原钻井 液循环排出井内被污染的钻井液，等压井

5、用的重钻井液配制好后，进行第二周的 循环。第一循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井套压。增加泵速到压 井泵速，调节节流阀使使循环立管总压力保持初始循环立管总压力不变，直到循 环一周后关井，此时关井套压等于关井立管压力。第二循环周：启动泥浆泵，调节节流阀使套压等于关井立管压力，直到达到 压井泵速，压井过程中，循环立管总压力逐渐减小，当重钻井液到达钻头时，循 环立管总压力等于终了循环立管总压力，即 円=PTi ;继续循环，当重钻井液从 井口返出时，完成第二周循环，此时套压为 0。压井结束，套压和立管压力均为 0。2、在倾斜层状地层中钻进时，井眼一般向什么方向倾斜？为什么？3、简述异常高压地

6、层形成的原因。4、简述牙轮钻头在井底的运动形式及破岩机理。答：牙轮钻头在井底产生的运动形式主要有：（1）在钻柱的带动下产生的公转；（2）由于牙轮安装在牙轮轴上，在公转的同时产生自转；（3）单、双齿着地使得牙轮钻头的重心上下移动所形成的上下振动；（4）牙轮钻头的三种特殊结构一一超顶、 移轴、复锥使得牙轮在滚动的同 时产生滑动。牙轮钻头的破岩机理：（1）在钻压作用下形成的压碎作用；（2）牙轮的上下振动和滚动形成的冲击破碎作用；（3）三种特殊结构使得牙轮滚动的同时形成滑动所造成的剪切破碎。5、简述地层流体侵入井眼的主要检测方法。答：（1）钻井液池液面检测方法（2）翻出钻井液流量检测方法。（3）声波气

7、侵早起检测方法。6、简述井斜的主要原因。 答：井斜的主要原因有：（1）地质因素：1）地层可钻性的各向异性2 ）地层可钻性的纵向变化3 ）地层可钻性的横向变化（2）钻具的原因，即钻具的倾斜和弯曲，造成钻头在井底的不对称切削和 侧向切削。1 ）钻具和井眼之间的间隙过大2 ）钻进过程中施加的钻压过大造成下部钻柱弯曲3 ）下井钻柱本身弯曲4 ）安装设备时，天车、游车、转盘三点不在同一条铅垂线上，或者转盘安 装不水平（3）井眼扩大后，使得钻头左右移动靠向一侧，使得钻头轴线与井眼轴线 不重合，导致井斜。7、简述钻井液的主要功用。要点：（1）从井底清楚岩屑；（2）冷却和润滑钻头及钻柱（3）造壁性能；（4）

8、控制地层压力；（5）循环停止时悬浮钻屑和家中材料，防止下沉（6） 从所钻地层获得资料（7）传递水力功率8、简述钻柱的功用。答：（1）提供钻井液流动通道；（2）给钻头提供钻压；（3）传递扭距；（4）起下钻头；（5）计量井深；（6）观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）；（7）进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）；（8）钻杆测试,又称中途测试。9、简述注水泥过程中提高顶替效率的主要措施。要点：（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，

9、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”。10、固井中常见的主要问题有哪些？提高固井质量的主要措施。 常见的问题：井口有冒油、气、水的现象。 不能有效地封隔各种层位，开采时各种压力互窜，影响井的生产 因固结质量不良在生产中引起套管变形，影响井的生产。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： 采用套管扶正器，改善套管居中条件； 注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力； 调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液； 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； 在

10、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”。（2）防止窜槽的措施有 采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥； 注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压； 使用膨胀性水泥，防止水泥收缩； 使用刮泥器，清除井壁泥饼。11、简述常见的卡钻有哪些类型？各有什么现象？答：（1）沉砂卡钻开泵循环时，泵压很高或憋泵；钻具上提遇卡、下放 遇阻，且上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。（2）井塌卡钻大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；钻进 中突然发生蹩钻，上提遇阻，泵压上升，憋泵甚至钻具不能转动等现象。（3）压差卡钻（泥饼粘附卡钻）当井下钻具静止不动时

11、，在井下压差作用下，钻柱的一部分会贴于井壁， 与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积越大， 由此而产 生的卡钻称为压差卡钻，也称为粘附卡钻或泥饼卡钻。钻具无法上下活动或转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。（4）键槽卡钻钻进正常，泵压正常；钻杆接头偏磨严重；下钻不遇阻，但起钻到狗腿处 常遇卡；能下放但不能上提，严重时可卡死。（5）缩径卡钻遇阻的位置固定；循环时泵压增大；上提困难，下放容易；起出的钻杆接 头的上部经常有松软泥饼。（6）落物卡钻12、试解释钻柱中中性点及其重要意义。钻柱上轴向力为零的点称为中性点。意义：中性点是钻柱受拉与受压的分界点，在钻柱设计中，我们希望中性点

12、始终落在刚度大，抗弯能力强的钻铤上而不是落在强度较弱的钻杆上，使钻 杆一直处于受拉伸的直线稳定状态，以免钻杆受压弯曲和受交变应力的作 用。13、简述井斜的原因和主要的防斜方法及原理。 井斜的主要原因有：（1）地质因素：1）地层可钻性的各向异性2 ）地层可钻性的纵向变化3 ）地层可钻性的横向变化（2）钻具的原因，即钻具的倾斜和弯曲，造成钻头在井底的不对称切削和 侧向切削。1 ）钻具和井眼之间的间隙过大2 ）钻进过程中施加的钻压过大造成下部钻柱弯曲3 ）下井钻柱本身弯曲4 ）安装设备时，天车、游车、转盘三点不在同一条铅垂线上，或者转盘安 装不水平（3）井眼扩大后，使得钻头左右移动靠向一侧，使得钻头

13、轴线与井眼轴线 不重合，导致井斜。主要的防斜方法：满眼钻具组合，钟摆钻具组合原理：14、PDC钻头是怎样破碎岩石的？适合钻什么样的地层？要点：（1）剪切作用或切削作用；（2）软到中硬均质地层主要是通过挤压，碰撞和剪切来破碎岩石。其破碎过程大致可分为以下三个过程：一是刃前岩石破碎，切削刃前 进并碰撞刃前岩石，扭力逐渐减小；二是刃前岩石碰撞破碎后切削刃前进， 产生小剪切，扭力逐渐增大；三是扭力增大到极值后，刃前岩石产生大剪切。（2分）PDC钻头主要适合于软到中等硬度的均质地层。（2分）15、满眼钻具的原理及使用特点。答：在下部钻具适当位置上安装34个扶正器，增大下部钻具组合的 尺寸和刚度，近似 填

14、满井眼”防止钻柱弯曲和倾斜。（2分）使用特点如下：（1分/条）（1）.只能控制井眼曲率，不能控制井斜角的大小。不能纠斜。（2）.以快保满，以满保直”间隙对满眼钻具组合性能影响显著。当间 隙Ad达到或超过两倍的设计值时，应及时更换或修复扶正器。在井径扩 大井段不适用。要抢在井径扩大以前钻出新的井眼。（3）.不宜在井眼曲率大的井段使用，防止卡钻。（4）.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”16、钟摆钻具的原理及使用特点。原理：在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下 部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就好像一个钟摆， 也要产生一

15、个钟摆力。 此钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜。特点：（1）.钟摆钻具组合多数用于对井斜角已经较大的井进行纠斜。.钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。（3）.在井斜角较小的，要求较严的直井中使用吊打。.扶正器与井眼间的间隙对钟摆钻具组合性能的影响特别明显。（5）使用钟摆钻具组合要进行较复杂的设计和计算。17、简述钻井和固井过程中保护油气层的主要技术措施。答：（1）.采用平衡或近平衡压力钻井和固井技术。（2）.减小钻井液或水泥浆的失水量。（3）.钻井液或水泥浆绿叶性能与地层流体配伍，防止产生沉淀。（4）.尽可能缩短浸泡时间（5）.采用屏蔽暂堵技术。18、简述对油气井注水

16、泥的基本要求。（1）水泥浆返高和套管内水泥浆高度必须符合设计要求。（2）注水泥井段环形空间内的钻井液全部被水泥浆替走，不存在残留现象（3）水泥石与套管及井壁岩石有足够的胶结强度，能够经受住酸化压裂及下管柱的冲击。（4）水泥凝固后管外不冒油、气、水，环空内各种压力体系不能互窜。（5）水泥石能经受油、气、水的长期侵蚀。19、简述钻头的主要类型及破岩原理。、牙轮钻头，刮刀钻头，金刚石材料钻头。20、简述沉积型异常高压的成因。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

17、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。21、钻柱受压弯曲会将对钻井工作造成哪两方面的影响？（1）导致井斜。下部钻柱弯曲，使钻头前进方向偏移井眼方向，一方面侧 向切削井壁；另一方面，钻压的横向分力把钻头推向井壁一侧，从而导致井 斜。（2）家具钻柱的损坏。

18、弯曲钻柱自转时，受交变应力的作用，容易产生疲劳破坏；弯曲钻柱公转时，偏磨严重。22、简述钻井泵的两种工作状态，并简要说明怎样才能充分发挥泵的能力？额定功率工作状态和额定泵压工作状态。当泵排量Q小于额定功率排量时，泵压受到缸套允许压力的限制，最 大只能等于额定泵压。此时泵功率要小于额定功率，泵的这种工作状态称为 额定泵压工作状态。当Q大于额定排量时，泵功率受到泵的额定功率的限制，最大只能等 额定功率，此时泵压P要小于额定泵压。泵的这种工作状态称为额定功率工作状态。只有Q等于额定排量时，钻井泵才有可能同时达到额定功率和额定泵 压，因此在选择缸套时，应尽量选用额定排量与实用排量 Q相等或者相近的 缸

19、套，这样才能充分发挥泵的能力。23、简述溢流的原因。答：（1）地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低。（2）地层流体侵入井内，使钻井液密度降低（3）起钻时未按规定灌满泥浆，或发生井漏，使井筒液面降低（4）起钻抽汲作用，使井底压力降低。24、司钻法压井与工程师法压井的主要区别是什么？（1）在司钻法压井中，循环排出井内受污染的钻井液和泵入压井钻井液重 建压力平衡分为两个循环周期完成； 而工程师法压井是在一次循环内同时完 成排出受污染钻井液和泵入压井钻井液建立压力平衡两个过程（2）司钻法压井关井等待时间短，但压井作业周期长；工程师法压井的关 井等待时间长，而压井周期短。25、试分析水平井及大斜度井

20、固井比直井固井难度大的原因。（1）套管与井壁的摩擦阻力大，难以下达预定井深。（2）弯曲套管受力较大，套管的丝扣密封容易失效。（3）套管在斜井段和水平井段严重偏心，水泥浆顶替效率低。（4）水平井段岩屑极难清除，容易形成岩屑床，使水泥难以将套管和井壁 岩石牢固地胶结在一起26、井斜的原因及控制技术。27、造斜工具装置角对井眼斜度和方位变化的影响。28、油气层损害的主要原因及保护措施。（1）外来流体中的固体颗粒对储层的损害（2）储层背部威力运移造成的损害（3）储层内粘土水化膨胀，引起孔隙堵塞（4）流体的不配伍性对储层的损害（5）水锁效应措施：29、简述利用DC指数法检测地层压力的方法。30、简述压卡

21、卡钻的原因及处理方法。答：压差卡钻的原因主要是钻井液性能不好，密度过高造成井内压差太大， 失水量大，泥饼厚，粘滞系数大。一旦停止循环，不活动钻具，钻具有一部 分就会贴到井壁上与泥饼接触，时间增加则会使接触的面积和深度增大，泥 饼对钻具的粘滞里增大，导致钻具无法上下活动和转动。压差卡钻的预防措施主要是调节好钻井液性能，尽可能降低钻井液的密 度，提高钻井液的润滑性能，降低泥饼的粘滞系数，并要加强活动钻具或采 用加扶正器的方法使钻具居中。31、随着埋深的增加，岩石的强度和塑性都呈增大的趋势，这种说法对不对？ 为什么？要点：正确。因为：（1）围压越大，岩石强度越大；（2）围压越大，破坏前 变形量越大。32、简述裸眼完井法的优点。（1）排除了上部地层的干扰，为选用符合打开生产层特点的洗净液提供了最充足的条件，可以在受污染最小