钻井工程 复习.doc

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1、静液压力—由液柱自身的重力所引起的压力静液压力梯度—单位深度的液柱压力称为静液压力梯度上覆岩层压力—地层某处的上覆岩层压力是该处以上地层（包括岩石基质和岩石孔隙中流体）总重力所产生的压力。地层压力指岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力，称为基岩应力上覆岩层压力由岩石骨架和孔隙中的流体共同承担，因此上覆岩层压力、地层压力和基岩应力之间存在以下关系：当po一定时，σ减小，pp增大，σ→0，pp→po。所以，地层的孔隙压力增大，基岩应力必然减小。正常地层压力的形成:在地层的沉积过程中，随着上覆沉积物不断增

2、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。异常高压的成因：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，必然承受部分上覆岩层重力。结果是地层流体压力升高，地层得不到正常压实，孔隙度相对增大，岩石密度相对减小，基岩应力相对降低。这种作用称为欠压实作用。在正常地层压力条件下，若岩性和

3、钻井条件不变，机械钻速随井深增加而减小，则d指数随井深增加而增大。钻遇异常高压层，由于地层欠压实，机械钻速增大，d指数则相对减小。地层破裂压力：某深度处地层破裂时所能承受的液体压力称为该处地层的破裂压力岩石在三轴应力条件下的强度明显增加。随着围压的增大，岩石强度增大。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越也大。岩石从脆性向塑性转变的压力（围压）称为临界压力。岩石的硬度：岩石抵抗其它物体表面压入的能力。强度——岩石在外力作用下发生破坏时的最大应力塑性系数：塑性系数:表征岩石塑性和脆性大小的参数。岩石的强度：岩石在外力作用下

4、发生破坏时的最大应力。岩石可钻性：岩石可钻性可理解为岩石破碎的难易性，它反映了是岩石抵抗钻头破碎的能力牙轮钻头在井底的运动：1公转：牙轮随钻头一起旋转。2自转：牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称自转。3滑动：牙轮齿相对于井底的滑移，包括径向（轴向）和切向(周向)滑动。4纵向振动：牙轮在滚动过程，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动引起滑动的原因：①超顶和复锥引起切向（周向）滑动②移轴引起径向（轴向）滑动引起纵向振动的原因：①单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动；②井底凹凸不平牙轮钻头的破岩作用：（1）冲击、压碎作用：纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）

5、一起使牙齿对地层产生冲击、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，破碎齿间岩石。（3）射流的冲蚀作用：由喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。国产三牙轮钻头分类、型号表示法：用于中硬地层、直径为81/2”(215.9mm)的镶齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为：81/2”×HP5或215.9×HP5。金刚石钻头的破岩机理：概括地讲，金刚石钻头以磨削（研磨）方式破碎岩石，类似于砂轮磨削金属的过程：在塑性地层中：如泥岩、泥质砂岩、石膏等，以切削作用破碎岩石，类似于金属的切削过程。

6、在脆性地层中：如石英砂岩等，金刚石破碎岩石的特点主要表现为脆性体积破碎，破岩效率高。在坚硬岩石中：如燧石、硅质白云岩、硅质石灰岩等，一般用孕镶钻头钻进，金刚石以微切削、刻划方式破碎岩石。PDC钻头：聚晶金刚石复合片钻头PDC钻头破岩机理：1PDC钻头主要以切削方式破碎岩石。2切削刃在钻压作用下吃入地层，刃前岩石在旋转力作用下3发生剪切破坏。切削塑性岩石和脆性岩石的过程类似于刮刀钻头。由于多个切削齿同时工作，井底岩石自由面多，因此破岩效率高。4金刚石切削刃耐磨性高，钻头寿命长，单只钻头进尺高。钻柱的作用：(1)提供钻井液流动通道(2)给钻头提供钻压(3)传

7、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。钻柱的旋转运动形式：(1)自转(2)公转(3)公转与自转的结合（4）纵向振动—钻头振动引起，产生交变应力。（5）扭转振动—由井底对钻头旋转阻力的变化引起，产生交变扭剪应力。（6）横向摆振—达到某一临界转速，可能产生无规则摆动，产生交变弯曲应力。中性点：钻柱上轴向力等于零的点钻井液的定义：钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液或洗井液。钻井液的功用：1．携

8、岩2．冷却和润滑钻头及钻柱3．造壁，维持井壁稳定4．控制地层压力5.悬浮钻屑和加