钻井工程理论与技术复习题1

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1、第一章1.上覆岩层压力地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。2.地层压力指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层孔隙压力。3.异常高压产生的机理在地层的沉积过程中，随着上覆沉积物不断增多，地层逐渐被压实，孔隙度减小。如果地层是可渗透的、连通的，地层中流体的流动不受限制（称之为水力学开启系统）地层孔隙中的流体则随着地层的压实被排挤出去，建立起静液压力条件。形成正常压力地层。在地层被不渗透的围栅包围，流体被圈闭在地层的孔隙空间内不能自由流通（称之为水力学封闭系统）的条件下，随着地层的不断沉积，上覆岩层压力逐渐增大，而圈闭在地层孔隙内的流体排不出去，必

2、然承受部分上覆岩层的重力。结果是地层流体压力升高，异常高压产生。4.声波时差法预测地层压力的基本原理在正常压力层段，随着地层埋藏深度增加，岩石孔隙度减小，密度增大。声波时速增大，声波时差减小。在办对数坐标中，声波时差随井深呈直线变化关系，称之为正常趋势线。进入异常高压地层时，由于岩石欠压实，孔隙度相对增大，则必偏离正常压力趋势线。据此可预测异常高压，并可根据偏离程度的大小定量计算地层压力。5.dc指数法检测地层压力的基本原理在正常压力阶段，若岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深增加而减小，则dc指数随井深的增大而增大。在半对数坐标中，dc指数与井深呈线性关系，称之为正常压力趋势线。当钻遇异

3、常高压层，由于地层欠压实，机械钻速增大，dc指数则相对减小，偏离正常趋势线。根据偏离程度可计算出地层压力。6.地层破裂压力概念能够使井下一定深度出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的压力称为地层破裂压力。预测方法：休伯特和威利斯法、马修斯和凯利法、伊顿法、黄荣樽法。液压试验：漏失压力、破裂压力、传播压力。7.岩石强度①定义：.岩石在一定条件下受外力的作用而达到破坏时的应力称为岩石在这种条件下的强度。②抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度③复杂应力条件下：岩石在三轴应力条件下强度明显增加；对于所有岩石，围压增加强度均要增大。8.岩石的脆性和塑性：在三

4、轴应力条件下，随着围压的增大，岩石由脆性向塑性转变，且围压越大，岩石破坏前呈现的塑性也越大。9.井眼周围岩石的受力包括：①上覆岩层压力②地层孔隙压力③水平地应力④钻井液液柱压力。第二章1．钻头的性能评价指标钻头进尺（米）：一个钻头钻进的井眼总长度。钻头工作寿命：（小时）一个钻头累计总使用时间。机械钻速（米／小时）：一个钻头的进尺与工作寿命之比。单位进尺成本。2.亚纶钻头在井底的运动形式及破岩机理运动形式：（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传：（3）纵向振动：（4）牙轮钻头的三种特殊结构——超顶、移轴、复锥使得牙轮在滚动的同时产生滑动。破岩机理

5、：（1）冲击、压碎作用：纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对底层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。（2）滑动剪切作用：牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对井底地层产生剪切作用。（3）射流的冲蚀作用：高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。3.牙轮布置方案：①非自动无滑动布置：各牙轮牙齿齿圈不啮合，单锥、不超顶，不移轴，用于硬地层；②自洗不移轴布置：各牙轮牙齿齿圈互相啮合，副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层；③自洗移轴布置：各牙轮牙齿齿圈互相啮合，副锥、超顶，移轴，用于软地层。4.金刚石材料钻头天然金刚石钻头：适用于中至坚硬地层。PDC钻头：软到中等硬度的均质地层，软硬交错层、

6、含砾石的地层不适用。5．PDC钻头切削齿的布置方案（1）布置方案：①刮刀式布齿方式的特点是整体强度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷却、排屑好、抗泥包能力强。适用于粘性或软地层。②单齿式布齿方式：布齿区域大、密度高，可以提高钻头的使用寿命，但水力清洗能力低。容易在粘性地层泥包。适用于硬地层。③组合式切削齿的布置，具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度高。这种布齿方式的钻头多用于中等硬度地层。6.钻柱的作用及组成（1）作用：①提供钻井液流动通道；②给钻头提供钻压；③传递扭矩；④起下钻头；⑤计量井深和长度；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

7、泥、打捞等）；⑧钻杆测试，又称中途测试。（2）组成：钻柱使钻头以上，水龙头以下部分钢管柱的总称，它包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种街头及稳定器等井下工具。7.钻杆街头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）、NC型。8.钻柱的哪些部位受力严重？a.钻进时钻柱的下部受力最为严重。B.钻进时和起下钻时井口处受力复杂。c.中性点。9.何谓钻柱的中性点？为什么要保证中性点落在钻铤上？中性点：钻柱上轴向力等于零的点。中性点是钻柱受拉和受压