钻井工程课后题

第一章 钻井的工程地质条件

1. 简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关

系。 答：1）（1）静液压力：由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。

（2）地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所产生的压力。

（3）地层压力是指岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力。 （4）基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，亦称有效上覆岩层压力或颗粒间压力。

（5）异常压力是指实际的地层压力大于或小于正常地层压力统称异常压力。

2）上覆岩层压力等于地层孔隙压力与基岩应力之和，由于上覆岩层由岩石骨架和岩石孔隙中的流体共同承担的。

2.简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。

答：异常高压的形成是多种因素综合作用的结果，对于沉积岩地层的异常高压，目前世界上公认的成因是由于沉积物快速沉降，压实不均匀造成的。

在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就破坏。如沉积速度很快，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与颗粒之间的压力，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，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应的岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。

3.简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。

答：在正常压实的地层中岩石的密度随井深的增加而增加；强度随井深的增加而增加；孔隙度随井深的增加而减小；声波时差随井深的增加而减小；dc指数随井深的增加而增大。 4.解释地层破裂压力的概念，怎么样根据液压实验曲线确定地层破裂压力？ 答：（1）地层破裂压力是能够使井下一定深度出露的地层破裂的压力称为地层破裂压力。 （2）在液压实验曲线上的压力偏离直线的最高点的压力为地层破裂压力。 5.某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。 解：

3

?h?Ph?0.00981H??25?0.00981?2000??1.276(g/cm)

答：地层压力当量密度是1.276 g/cm3

6.某井垂深2500m，井内钻井液密度为1.18 g/cm3，若地层压力为27.5MPa，求井底压差。 解：

?P?Pb?Ph??gh?27.5?2500?1.18?0.00981?27.5?1.44?MPa?

答：井底压差是1.44MPa。

7.某井井深3200m，产层压力为23.1MPa，求产层的地层压力梯度。 解：

Gh?PhH?23.13200?0.0072?MPa/m?

答：产层的地层压力梯度0.0072MPa/m。

8.某井钻至2500m，钻进时所用钻头直径为215mm，钻压160KN，钻速110r/min，机械钻

速7.3m/h，钻井液密度1.28g/cm3，正常条件下钻井液密度为1.07 g/cm3，求d和dc指数。 解：

0.0547vpc0.0547?7.3lgn110d???1.89 0.0684W0.0684?160lglgdb215lgdc?d?n1.07?1.89??1.58 ?d1.28答：d为1.89，dc为1.58。

9.岩石硬度与抗压强度有何区别？

答：岩石硬度是岩石表面的局部抵抗外力压入的能力，抗压强度则是岩石整体抗压的能力。 10.岩石的塑性系数是怎么样定义的吗？简述脆性、塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特性。 答：（1）岩石的塑性系数是表征岩石塑性和脆性大小的参数；

（2）脆性岩石在压入破碎时的特性：只有弹性为变形无塑性变形； 塑脆性岩石在压入破碎时的特性：先产生弹性变形后产生塑性变形，最后发生塑性

破碎；

塑性岩石在压入破碎时的特性：只有塑性变形而无脆性破碎。

11.岩石在平行层理和垂直层理方向上的强度有何不同？岩石的这种性质叫什么？

答：垂直层理方向上的强度大于平行层理方向上的强度，这种性质叫岩石的各向异性。 12.岩石受围压作用时，其强度和塑脆性是怎么样变化的吗？

答：岩石受围压作用时，随着围压的增加，岩石的强度增大；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。 13.影响岩石强度的因素有哪些吗？

答：影响岩石强度的因素:岩石结构、井底各种压力、载荷性质、温度以及液体介质。

14.什么时岩石的可钻性？我国石油部门采用什么方法评价岩石的可钻性？将地层按可钻性分为几级吗？ 答：（1）岩石的可钻性是指岩石破碎的难易性，它反映了岩石抵抗钻头的破碎能力。 （2）我国石油部门采用实钻钻时确定岩样的可钻性，具体方法是在岩石可钻性测定仪上使用31.75mm直径钻头，钻压889.66N，转速55r/min的钻进参数，在岩样上钻三个孔，孔深2.4mm，取三个孔钻进时间的平均值为岩样的钻时，对钻时取以2为底的对数值作为该岩样的可钻性级值Kd，一般Kd取整数值。 （3）按可钻性可将地层分为10级。 15.井底和井眼周围地层岩石受哪些力？

答：井底和井眼周围地层岩石受上覆岩层压力、岩石内孔隙流体的压力、水平地应力、钻井液液柱压力。

16.水平地应力是怎样产生的吗？它与上覆岩层压力的关系是怎样的? 答：水平地应力是由垂直方向上的上覆岩层压力和地质构造力产生的；上覆岩层压力是产生一部分水平地应力的来源。

17.什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？ 答：有效应力是指井内液柱压力与孔隙压力之差；

有效上覆岩层压力是指上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力的差； 各向压缩效应是指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

1.评价钻头性能的指标有哪几项？

答：评价钻头性能的指标有钻头进尺、钻头工作寿命、钻头平均机械钻速、钻头单位进尺成

本。

2. 简述刮刀钻头破岩原理

答：刮刀钻头主要发切削、剪切和挤压方式破碎地层。

（1）破碎塑性岩石过程：

在钻压W作用下，刀翼容易吃入地层，刃前岩石在扭转力T的作用下不断产生塑性流动。

（2）破碎塑脆性岩石过程： ①碰撞：刃前岩石发生剪切破碎后，刀刃在旋转扭矩作用下向前推进， 碰撞刃前岩石。 ②压碎及小剪切：扭转力增大，压碎刃前岩石，产生小剪切破坏。

③大剪切：扭转力继续增大到某一极限值，刃前岩石沿剪切面破碎，而后扭转力突然减小。

碰撞→ 压碎及小剪切→大剪切这三个过程反复进行，形成破碎塑脆性岩石的全过程。 3. 刮刀钻头其刀翼结构角有哪几个吗？有什么影响？如何取值？ 答：（1）刮刀钻头其刀翼结构角包括刀尖角、切削角、刃前角和刃后角； （2）①刀尖角是刀翼尖端前后刃之间的夹角，表示刀翼的尖锐程度，用β表示。β越小，刃部越尖锐，越容易吃入地层，但强度越低。一般情况下：对于软地层β可定为8 ～ 10°；对于硬地层 β可定为12°～ 15°；

②切削角α是刀翼前刃和水平面之间的夹角，在其他条件一定时，α越大，吃入深度越深，但α过大时，刃前岩石剪切破碎困难，钻进时憋劲大。一般情况下，对于松软地层，α=70；软地层α=70～80o；对于硬地层α=80～85o； ③刃后角ψ=α-β，它必须大于井底角θ。 ④刃前角φ=90o-α，它与切削角互为补角。 4. 铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同吗？

答：主要区别：铣齿牙轮钻头的牙齿是由牙齿毛坯经铣削加工而成 …… 此处隐藏：4089字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……