《鉆井工程》課程綜合復習資料020108

1、鉆井工程綜合復習資料一、判斷題（正確者填 T,否則填F）1正常壓力地層，地層壓力梯度隨井深的增加而增加。2在深海區(qū)域，沉積巖的平均上覆巖層壓力梯度值遠小于0.0227MPa/m。3般地講，巖石隨著埋藏深度的增大，其強度增大，塑性減小。For pers onal use only in study and research; not for commercial use4 試驗測得某巖石的塑性系數(shù)為K=1，則該巖石屬于脆性巖石。5. PDC鉆頭布齒密度越高，平均鉆頭壽命越長，但平均鉆進速度越低。6 鉆頭壓降主要用來克服噴嘴與鉆井液之間的流動阻力。For pers onal use only in

2、 study and research; not for commercial use7增大鉆桿柱內(nèi)徑是提高鉆頭水功率的有效途徑之一。&測段的井斜角越大，其井眼曲率也就越大。9“滿眼”鉆具組合只能用來防斜和穩(wěn)斜，不能用來糾斜。For pers onal use only in study and research; not for commercial use 10為了有效的提高頂替效率，固井是一般采用層流頂替。11 鉆進時，在井內(nèi)泥漿液柱壓力大于地層壓力的條件下不會發(fā)生氣侵。12等安全系數(shù)法設(shè)計套管柱，一般不考慮鉆井液浮力的減輕作用。13礫石充填完井的主要目的是防止油層出砂。14鉆井

3、液中固相含量越高、分散性越好，機械鉆速越高。15軸向拉力的存在使得套管柱的抗外擠強度降低。16 液壓試驗的主要目的為了測定油氣層的地層破裂壓力。17 控制井內(nèi)鉆井液濾失量的最好方法是降低鉆井液密度。18某牙輪鉆頭的軸承結(jié)構(gòu)為“滾柱一滾珠一滾柱一止推”，其中滾珠軸承的主要作用是承受載荷的作用 。19鉆柱偏磨嚴重，說明鉆柱在井下的運動形式主要是公轉(zhuǎn)。20鐘擺鉆具組合糾斜提高穩(wěn)定器安裝高度是最有效的方法。21 固井就是由下套管和注水泥兩個環(huán)節(jié)組成的。22當鉆遇異常高壓地層時 dc指數(shù)法值突然減小。23.鉆柱中性點是鉆柱上既不受拉也不受壓的0軸向力點，該點最安全。24 射流對井底的清洗作用和破巖作用取

4、決于鉆頭水功率，與噴嘴出口到井底的距離無關(guān)。25.使用彎外殼馬達定向鉆進時，鉆進速度越快，造斜率越大。26 巖石的塑性系數(shù)表征了巖石可變形能力的大小。27 .牙輪的超頂布置可使牙齒在井底產(chǎn)生沿牙輪軸方向的滑動剪切作用。28在正常壓力層段，聲波時差隨井深的增加呈逐漸減小的趨勢。29在二維定向井設(shè)計軌道上，某點的水平位移和水平投影長度是相等的。30井斜角越大，井眼曲率也就越大。 31在軸向拉力的作用下，套管的抗擠強度增大。32射孔完井是使用最多的完井方式。33控制鉆井液濾失量的最好方法是減小壓差。34隨著圍壓的增加，地層的強度增加、脆性也增加。35關(guān)井立管壓力等于地層壓力與鉆柱內(nèi)鉆井液液柱壓力之差

5、。 36用等安全系數(shù)發(fā)設(shè)計套管柱時，考慮了鉆井液浮力的減輕作用。37用 dc 指數(shù)法檢測地層壓力時沒有考慮到水力因素的影響。38壓井時控制井底壓力不變的途徑是保持立管壓力不變。 39鐘擺鉆具既能降斜又能有效地控制井斜角的變化。40牙輪鉆頭的移軸目的是為了使牙輪鉆頭產(chǎn)生軸向滑動剪切掉齒圈間巖石。 41氣侵關(guān)井后，井口壓力不斷上升，說明地層壓力在不斷升高。 42鉆井液中固相含量越高、分散性越好，機械鉆速越高。43井眼軌跡參數(shù)計算方法多樣性的原因是假設(shè)測段形狀不同。44在套管柱強度設(shè)計中， 下部套管柱以抗外擠強度設(shè)計為主， 上部套管柱以抗拉強度設(shè)計 為主。45在三軸應力作用下，隨圍壓的增大，巖石的強

6、度增大而塑性減小。 46牙輪鉆頭的壽命主要取決于牙齒壽命和軸承壽命最長的一個。 47在相同條件下，硅質(zhì)膠結(jié)的碎屑巖強度最大。48. PDC占頭是一種研磨型的鉆頭。49. 按3 =210°的裝置角安裝造斜工具，所鉆井眼井斜角減小，方位角減小。50. 欠平衡壓力鉆井的主要目的是提高機械鉆速。51. 優(yōu)選鉆進參數(shù)的原則是鉆進成本最低。52. 額定泵壓工作狀態(tài)時，獲得最大鉆頭水功率的條件是P = 0.643Pr。53. 巖石的可鉆性級數(shù)越大，地層抵抗鉆頭的破碎能力越差。二、名詞解釋1.壓持效應：2.巖屑運載比：3.水泥稠化時間4.牙齒磨損量：5.先期裸眼完井6.等安全系數(shù)法7.巖心收獲率：8

7、.PDC鉆頭：9.反扭角：10.地層壓力：11.門限鉆壓：12.固井：13.裝置角：14井斜：15水泥漿失重：16. 壓差卡鉆：17. 巖石的研磨性：18壓井:19射孔完井法：20. 鉆柱中性點：21. 卡鉆:三、簡答題1 鉆柱的主要功用。2 簡述提高鉆頭水功率的主要途徑。3簡述地層流體侵入井眼的主要征兆。4 簡述鉆井液的主要功用。5述注水泥過程中提高頂替效率的主要措施。6 簡述異常高壓地層形成的原因。7簡述滿眼鉆具的工作原理及正確使用方法。&簡述牙輪鉆頭在井底的運動形式及破巖機理。四、計算題1. 某井使用密度為1.3g/cm 3的鉆井液鉆至3800m時發(fā)生井涌，關(guān)井后求得關(guān)井立管壓力

8、為4MPa關(guān)井套管壓力為 5.5MPa。（1）求壓井用的鉆井液密度；（2） 已知上一層套管下深 2500m,該處地層破裂壓力的當量密度為1.98g/cm3,假設(shè)侵入井眼的地層流體還沒有上竄到套管環(huán)空內(nèi)，求允許的最大關(guān)井套壓。2. 某井用139.7mmN-80鋼級.9.17mm的套管，套管鋼材密度為 7.8g/cm 3，其額定抗外擠強度3Pc=60881kPa,管體杭拉屈服強度為 2078kN,若鉆井液密度為1.45g/cm，試分別求在套管1.05 ）。F部懸掛250kN的套管和沒有下部懸掛時各自的允許下深（抗外擠系數(shù)為（推薦公式:Pcc 二 Pc3 已知某井五點鉆速法的實驗結(jié)果如下表所示:實驗

9、點123456鉆壓（kN）160190190140140160轉(zhuǎn)速（rpm）80601101106080鉆速（m/h）22.524.632.222.116.828.6試求該地區(qū)的門限鉆壓和轉(zhuǎn)速指數(shù)。4、某井技術(shù)套管下深為1800m然后用8-1/2鉆頭、1.20g/cm 3的鉆井液鉆至井深 2000m處,發(fā)現(xiàn)井涌現(xiàn)象。關(guān)井后測得立關(guān)壓力為1.67 103kPa,套壓為2.65 1 03kPa,在當前鉆井液性能及鉆具結(jié)構(gòu)條件下，循環(huán)壓力Pci=7.65 103kPa,求：(1) 2000m處的地層壓力；( 2)壓井所需的鉆井液密度(不加安全附加值)；( 3)初始循環(huán)總壓力；( 4)終了循環(huán)總壓力；

10、( 5)假設(shè)氣侵鉆井液還在套管鞋以下，求作用于套管鞋處的壓力。參考答案一、判斷題FTFTT FTFTF FTTFT FTTFFTTFFF TFTTF FTTFT FTFFTFFTTF FTFTF TFF二、名詞解釋I 壓持效應：在鉆井過程中， 井內(nèi)始終存在鉆井液液柱與地層壓力之間的壓差， 在壓差的作用下巖石 碎屑難以離開井底，造成鉆頭重復破碎的現(xiàn)象。2巖屑運載比： 巖屑在環(huán)空的實際上返速度與鉆井液在環(huán)空上返速度之比。3水泥稠化時間：指水泥漿從配置開始到其稠度達到其規(guī)定值(API規(guī)定水泥漿稠度達100BC所用的時間。4牙齒磨損量： 是指牙齒的相對磨損高度，新鉆頭時為 0，牙齒全部磨損時為 1。5

11、先期裸眼完井： 是指先下套管到油層頂部固井，再打開生產(chǎn)層的裸眼完井方法。6等安全系數(shù)法： 在套管柱強度設(shè)計過程中規(guī)定最危險截面處的安全系數(shù)等于或大于規(guī)定的安全系數(shù)值 的設(shè)計方法。7巖心收獲率： 在取心鉆井過程中，實際取出巖心的長度與取心進尺的百分比。8. PDC鉆頭：是指聚晶金剛石復合片鉆頭， 工作刃為聚晶金剛石復合片， 具有耐磨性高、 自銳性好等 優(yōu)點。9. 反扭角：作用在動力鉆具定子上的反扭矩， 使外殼及鉆柱反向扭轉(zhuǎn)， 在緊靠動力鉆具的鉆柱斷面 上所轉(zhuǎn)過的角度，稱為動力鉆具的反扭角。10. 地層壓力：巖石孔隙中的流體所成具有的壓力，也稱地層孔隙壓力。II .門限鉆壓：指鉆頭牙齒剛剛吃入巖石

12、時的鉆壓，其值的大小主要取決于巖石的性質(zhì)。12固井： 指在已打好的井眼內(nèi)下入套管，并在套管與井壁之間注水泥。13裝置角： 以高邊方向線為始邊，順時針旋轉(zhuǎn)到裝置方向線所轉(zhuǎn)過的角度。14井斜： 相對于直井而言，井眼軸相偏離鉛垂線的現(xiàn)象。15水泥漿失重： 由于各種原因造成在水泥漿候凝期間對井底及下部地層作用壓力逐漸減小的現(xiàn)象。16壓差卡鉆： 是指當井下鉆具靜止不動時， 在井下壓差作用下， 鉆柱與井壁泥餅粘合在一起， 而產(chǎn)生 的卡鉆現(xiàn)象。也稱為泥餅粘附卡鉆。17巖石的研磨性： 巖石磨損鉆頭切削刃的特性。18壓井： 指當井內(nèi)發(fā)生溢流關(guān)井后， 在向井內(nèi)打入重鉆井液， 重建井眼地層系統(tǒng)壓力平衡的工 作。19

13、射孔完井法： 下入油套封固產(chǎn)層再用射孔彈將套管、 水泥環(huán)、 部分產(chǎn)層射穿， 形成油氣流通道的完井 方法。20鉆柱中性點： 指鉆柱上零軸向受力點。21卡鉆： 鉆柱在井內(nèi)不能自由活動的現(xiàn)象。三、簡答題1答：（1）提供鉆井液流動通道；（2）給鉆頭提供鉆壓；（3）傳遞扭距；（4）起下鉆頭；（5）計量井深。（ 6）觀察和了解井下情況（鉆頭工作情況、井眼狀況、地層情況）；（ 7）進行其它特殊作業(yè)（取芯、擠水泥、打撈、中途測試等）；2答：（ 1） 提高泵壓 ps 和泵功率 Ps；（2）降低循環(huán)壓耗系數(shù) Kl ； 使用低密度鉆井液； 減小鉆井液粘度； 適當增大管路直徑；（ 3）增大鉆頭壓降系數(shù) Kb唯一有效的

14、途徑是減小噴嘴直徑。（ 4）優(yōu)選排量 Q3答：檢測地層流體侵入井眼的主要征兆有：（1）在不改變?nèi)魏毋@進參數(shù)的條件下，鉆速突然加快；（ 2）鉆井液池液面上升；（3）鉆井液返出流量增加；（4）返出的鉆井液溫度升高；（5）返出的鉆井液密度降低；（ 6）返出的鉆井液導電率變化，一般油氣侵導電率變低，鹽水侵變高；（7）返出的鉆井液粘度有變化；（8）循環(huán)壓力下降；（ 9）返出的鉆井液有油氣顯示（即地面有油氣顯示）；（ 10）大鉤負荷增大。4答：（ 1）從井底清除巖屑并把巖屑攜帶到地面上來；（2）冷卻和潤滑鉆頭和鉆柱；（3）穩(wěn)定井壁、保護井壁的作用；（4）利用鉆井液的液柱壓力控制地層壓力；（5）循環(huán)停止時懸

15、浮巖屑和加重材料，防止下沉；（6）利用循環(huán)的鉆井液及所攜帶的巖屑獲得地層資料；（7）傳遞水力功率；（ 8）減輕鉆柱及下套管時的重量。答：（1）采用套管扶正器，改善套管居中條件；（2）注水泥過程中活動套管，增大水泥漿流動的牽引力；（3）調(diào)整水泥漿性能，使其容易頂替鉆井液；（ 4）注水泥過程中使水泥漿在環(huán)空的流動形成紊流或塞流，有利于水泥漿的頂替；（5）在注水泥前，打入一定量的隔離液或清洗液，增加二者的密度差，形成有利的“漂 浮”。6答：地層在沉積壓實過程中， 能否保持壓實平衡主要取決于四個因素： （1）上覆巖層沉積速 度的大小，（ 2）地層滲透率的大小， （3）地層孔隙減小的速度， （4）排出孔

16、隙流體的能力。在地層的沉積過程中， 如果沉積速度很快， 巖石顆粒沒有足夠的時間去排列， 孔隙內(nèi)流 體的排出受到限制， 基巖無法增加它的顆粒和顆粒之間的壓力， 即無法增加它對上覆巖層的 支撐能力。由于上覆巖層繼續(xù)沉積，巖層壓力增加，而下面的基巖的支撐能力并沒有增加， 孔隙流體必然開始部分地支撐本應有巖石顆粒所支撐的那部分上覆巖層壓力。 如果該地層的 周圍又有不滲透的地層圈閉，就造成了地層的欠壓實，從而導致了異常高壓的形成。7答：工作原理：采用大尺寸下部鉆具組合 （BHA, “填滿”井眼。這種滿眼鉆具具有剛度大、 與井眼的 間隙小的特點，可以：（1）有效限制下部鉆具的彎曲和傾斜，抵制鉆頭偏轉(zhuǎn)；（2

17、 ）承受較大的鉆壓而不發(fā)生彎曲；（3）支撐在井壁上，抵抗鉆頭上的側(cè)向力，限制鉆頭橫移。正確使用：（1 ）用于防斜和穩(wěn)斜，不能糾斜。（2 ）可有效地控制井眼曲率，不能控制井斜角的大小。（3） “以快保滿，以滿保直”。使用滿眼鉆具的關(guān)鍵在于一個“滿”字。（4）在井眼曲率大的井段使用，容易卡鉆。（5）在鉆進軟硬交錯，或傾角較大的地層時，要注意適當減小鉆壓，勤劃眼，以便消除可能出現(xiàn)的“狗腿”。&答：牙輪鉆頭在井底產(chǎn)生的運動形式主要有：（1 ）在鉆柱的帶動下產(chǎn)生的公轉(zhuǎn)；（2）由于牙輪安裝在牙輪軸上，在公轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；（3）單、雙齒著地使得牙輪鉆頭的重心上下移動所形成的上下振動；（4）牙輪鉆頭

18、的三種特殊結(jié)構(gòu)一一超頂、移軸、復錐使得牙輪在滾動的同時產(chǎn)生滑動。牙輪鉆頭的破巖機理：（1）在鉆壓作用下形成的壓碎作用；（2）牙輪的上下振動和滾動形成的沖擊破碎作用；（3）三種特殊結(jié)構(gòu)使得牙輪滾動的同時形成滑動所造成的剪切破碎。四、計算題1. 解：（1）壓井所需要的鉆井液密度：Psp0.00981D-1.30.00981 38003二 1.407 g/cm（2）允許的關(guān)井套壓Pi maxPimax 0.009810.00981 jDt故 Pimax 乞 0.00981 'f - 'd Dt =0.00981(1.98 1.3)2500 =16.68Mpa2. 解：（1 ）沒有下部懸掛時，該套管的允許下深為:H1巳9.81 Sc660881=4076.19m9.81 1.05 1.45（2 ）在套管下部懸掛210k N的套管，該套管的允許下深為:Kb=1-=0.814%=Pc1.03 _ 0.74 Fm F =608811.03 0.74°814 250 =58295.46 kPa 2078此時的允許下深為:Pcc9.81 Sc658295.469.81 1.05 1.45=3903m3. 解:y - V6V1100% =22 528 6“00% =27.1%1