1、考試試卷參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：鉆井工程（B卷）一、名詞解釋（本大題共10小題，每小題2分，共20分）.欠平衡鉆井井底有效壓力小于地層壓力，此種鉆井方式稱為欠平衡壓力鉆井。.狗腿角兩條方向線之間的夾角。.地層破裂壓力井下一定深度裸露地層，承受流體的壓力是有限的。當(dāng)液體達(dá)到一定數(shù)值時 會使地層破裂，該液體壓力稱為地層破裂壓力。.巖石可鉆性一定鉆頭規(guī)格、類型及鉆井工藝條件下巖石抵抗鉆頭破碎的能力。. PDC鉆頭聚金金剛石復(fù)合片鉆頭。.比水功率井底單位面積上的鉆頭水功率。.中和點(diǎn)在垂直井中，中和點(diǎn)將鉆柱一分為二，上面一段鉆柱在鉆井液中的重力等于 大8.裝置方位角裝置角與井斜方位角之和。.塑性系數(shù)

2、巖石破碎前耗費(fèi)的總功與巖石破碎前彈性變形功的比值。鉤懸重，下面一段鉆柱在鉆井液中的重力等于鉆壓。.工程師法壓井又稱一次循環(huán)法壓井。井涌關(guān)井后，計算壓井液密度，然后繼續(xù)關(guān)井，按壓 井鉆井液的密度配置鉆井液。用配制的鉆井液進(jìn)行循環(huán)壓井。二、判斷題（本大題共20小題，共10分）1.牙輪鉆頭是一體式鉆頭，無活動件。（X）2,進(jìn)入異常高壓地層之后，巖石孔隙度減小，聲波速度增大，聲波時差減小。（V） TOC o 1-5 h z .氣侵關(guān)井，環(huán)空內(nèi)含有氣體，所以立壓大于套壓。（X）.巖石強(qiáng)度隨圍壓的增加而減小。（x）.可鉆性級值越大，地層越難鉆。（，）.復(fù)合鉆桿柱是一種上部尺寸小，下部尺寸大的組合方式。（X

3、）.目前在油田使用的磁性測斜儀是以磁北極為基準(zhǔn)。（V）.牙輪鉆頭因切削齒可采用不同的材料和齒形，因而可適用于各種地層。（，）.所謂半軟關(guān)井，是指發(fā)現(xiàn)井涌后，適當(dāng)打開節(jié)流閥，再關(guān)防噴器。（，）.機(jī)械鉆速快的鉆頭可適用于淺井段。（，）.鐘擺鉆具組合多用于對井斜已經(jīng)較大的井進(jìn)行降斜。（，）. 一般來說，用于軟地層金剛石鉆頭齒高比用于硬地層的齒高要高。（V）. 一般來說，平行于地層層面方向可鉆性比垂直于層面方向可鉆性高。（，）.在軟更交錯地層鉆進(jìn)時，一般應(yīng)按較硬的巖石選擇鉆頭類型。（，）.井眼軌道是指實(shí)鉆井眼軸線形狀。（X）. PDC鉆頭作為金剛石鉆頭的一種，主要適用于極硬地層。（X）. 一只鉆頭在鉆

4、進(jìn)過程中，如果鉆井液性能和排量都不變，泵壓也不變。 （X）.滿眼鉆具組合能起到防斜的作用。（，）.隨著巖石所受圍壓的增大，巖石表現(xiàn)為從塑性到脆性的轉(zhuǎn)變。（X）.絲扣連接的條件是尺寸相等、扣型相同、公母扣相配。（，）三、不定項(xiàng)選擇題（每小題2分，10小題，共20分）.影響靜濾失量的因素：（ABCDE）A.濾餅的滲透性B.固相含量及類型C.壓差D .溫度E.濾失時間.狗腿嚴(yán)重度是指（C）A.井斜變化率B.方位變化率C.井眼曲率D.以上都不是E.以上都是.地層破裂壓力檢測方法有（ABCD）A.休伯特和威利斯法B,馬修斯和凱利法C.伊頓法D.液壓實(shí)驗(yàn)法.從提高機(jī)械鉆速的角度來看，應(yīng)當(dāng)將鉆井液中的粘土固

5、相含量（B）A.增大B.減小C.保持不變D.以上都可以.動濾失的特點(diǎn)是（B）A.濾餅厚、濾失量大B.濾餅薄、濾失量大C.濾餅薄、濾失量小D.濾餅厚、濾失量小.轉(zhuǎn)盤鉆扶正器鉆具組合能（ABC）A.增斜B.降斜 C.穩(wěn)斜 D,僅只能穩(wěn)斜.鉆桿屈服強(qiáng)度下抗拉力Fy,鉆桿最大允許拉伸力Fp,鉆桿最大安全靜拉力Fa, 二者之間的關(guān)系是（A）A. FyFp FaB. FpFyFaC. FaFyFpD,無法確定；.舊API鉆桿接頭類型有（ABC）A.內(nèi)平式B.貫眼式 C.正規(guī)式D.NC接頭 E,以上都是.天然金剛石能作為鉆頭切削刃是由于（ABC）A .最硬B .抗壓強(qiáng)度最強(qiáng)C.抗磨損能力最高D.熱穩(wěn)定性好E

6、.抗沖擊能力強(qiáng).下列哪些屬于水力參數(shù)（ABCDE）A.射流速度B.射流水功率C.射流沖擊力D.鉆頭壓降E.鉆頭水功率四、填空題（本大題共10小題，共10分）.欠平衡鉆井方式有空氣鉆井、充氣鉆井、泡沫鉆井、霧化鉆井等。.井眼周圍巖石受力有匕錯巖層壓力、巖石內(nèi)升隙流壓力、水平地應(yīng)力、鉆井 液液柱壓力。.轉(zhuǎn)盤造斜工具有變向器、射流鉆頭、持正器組合。.牙輪上的牙齒按材料分銃齒二鑲齒一.射流對井底清洗主要作用形式有射流沖擊壓力作用、漫流橫推作用。.天然金剛石鉆頭冠部形狀有雙錐階梯形、雙錐形、“B”形、脊圈式B形.井眼軌道圖示法有兩種，它們分別是：垂直投影圖與水平投影圖相結(jié)合；垂 直剖面圖與水平投影圖相結(jié)

7、合。. TSP鉆頭水力結(jié)構(gòu)主要有四種類型，它們分別是逼壓式水槽、輻射形水槽、 輻射形逼壓式、螺旋形水槽。.鉆井泵的工作狀態(tài)有兩種，它們分別是：額定泵壓工作狀態(tài)、額定功率工作 狀態(tài)。.泵壓傳遞基本關(guān)系式是 Ps = Apg +&Pst +&Pa + APb。每題1分五、作圖識圖題（本大題共3小題，共10分）.請在下面水平投影圖上作出 A的N、E坐標(biāo)、平移、視平移、平移方位角、水 平投影長度（3分）.下圖是聲波時差法預(yù)測異常壓力圖（共 3分）（1）在圖中繪出異常壓力段，并說明是異常高壓還是異常低壓?答:圖中為異常局壓。（1分）（2）解釋所判斷出的異常壓力的依據(jù)。答：異常高壓地層中孔隙度大，地層流體

8、多，聲波在 流體中的傳播速度低于在固體中的速度，在圖中異常 層位的聲波時差偏大，說明流體較多，所以為異常高 壓。（2分）.下圖是鉆壓對鉆速的影響圖。（4分）（1）常規(guī)鉆井時通常在圖中哪個區(qū)間工作？答：AB區(qū)間。（1分）（2）解釋為什么不在其他工作區(qū)間工作？答：OA區(qū)間內(nèi)，鉆頭牙齒沒有充分吃入地層，Hm|OA t位層常異鉆壓CBC區(qū)間內(nèi)，巖屑不能被充分沖離井底，造成重復(fù)切削。（1分）（3）在圖中標(biāo)出門限鉆壓 M的位置，并解釋其含義。答：M相當(dāng)于牙齒開始壓入地層時的鉆壓。（2分）六、簡答題（本大題共6小題，共20分）.地層流體侵入原因有哪些？ （ 2分）造成井底有效壓力過低，進(jìn)而導(dǎo)致地層流體進(jìn)入井

9、眼的原因有多種， 主要有：鉆井液密度低；環(huán)空鉆井液液柱降低；起鉆抽汲；停止循環(huán)；4點(diǎn)全寫給滿分，否則一小點(diǎn)只給 0.5分.評價鉆頭技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有哪些？且對之進(jìn)行解釋。（4分）鉆頭進(jìn)尺：一個鉆頭鉆進(jìn)的井眼總長度；鉆頭工作壽命：一個鉆頭的累計總使用時間；鉆頭平均機(jī)械鉆速：一個鉆頭的進(jìn)尺與工作壽命之比。鉆頭單位進(jìn)尺成本：表示為：Cb Cr t tt pm-指標(biāo)及解釋各0.5分.軌道類型及其組成？ （ 4分）1）三段式：垂直段、增斜段、穩(wěn)斜段。2）多靶三段式：垂直段、增斜段、穩(wěn)斜段、目標(biāo)段。3）五段式：垂直段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段、目標(biāo)段。4）雙增式：垂直段、增斜段、穩(wěn)斜段、增斜段、目標(biāo)段。每小點(diǎn)1

10、分.牙輪鉆頭采取哪些方式破碎巖石？如何實(shí)現(xiàn)這些方式？ （ 3分）a. 沖擊、壓碎作用縱向振動產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力（鉆壓）一起使牙齒對地層產(chǎn)生沖擊、壓 碎作用，形成體積破碎坑。縱向振動是指牙輪在動動過程中，其中心上下波動， 使鉆頭做上下往復(fù)運(yùn)動。引起縱向振動的原因一是單、雙齒交替接觸井底；二是 井底凹凸不平。b.滑動剪切作用牙輪牙齒的徑向滑動和切向滑動對井底地層產(chǎn)生剪切作用，破碎齒間巖石。牙輪的超頂和復(fù)錐引起的切向滑動剪切掉牙齒之間的巖石。移軸引起的軸向滑動剪切掉齒圈之間的巖石。c. 射流的沖蝕作用由噴嘴噴出的高速射流對井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用，輔助破碎巖石。每小點(diǎn)各1分5.提高鉆頭水力參數(shù)的途徑（

11、4分）鉆頭水力參數(shù)包括：鉆頭水功率 Pb、鉆頭壓降A(chǔ)pbo其求解公式如下：Pb =KbQ2 =Ps - Pl = Ps-KLQ1.8Pb 二 KbQ3 = Ps _Pl ; Ps _KlQ28故其提高途徑如下：提高泵壓Ps及泵功率Ps ； （ 1分）由公式（1 ）（2 ）可知：提高鉆頭壓降A(chǔ)Pb與鉆頭水功率Pb ,可采用提高泵壓Ps及泵功率Ps的方法。降低循環(huán)壓耗系數(shù)Kl； （1分）由公式（1）（ 2）可知：泵壓Ps及泵功率Ps 一定時，可采用降低循環(huán)壓耗系數(shù)Kl來提高鉆頭壓降與鉆頭水功率。 又因Kl = f（Pd卅,di）,故降低循環(huán)壓耗系數(shù)Kl可采用降低鉆井液的密度Pd、降低鉆井液的粘度N

12、、增大管路內(nèi)徑di實(shí)現(xiàn)。其中，增大管路內(nèi)徑di對降低循環(huán)壓耗系數(shù)Kl較顯著。增大鉆頭壓降系數(shù)Kb； （1分）由公式（1）（ 2）可知：提高鉆頭壓降與鉆頭水功率，可采用增大 Kb的方法實(shí)現(xiàn)。增大Kb的途徑有：增大Pd、減小C和A。實(shí)際上，增大Pd ,也增大了井底壓力，這對鉆速提高不利；減小C實(shí)際上增大噴嘴處的能量損耗，這兩種方法 不可取。唯一有效辦法是縮小噴嘴直徑。優(yōu)選排量Q ; （ 1分）由公式（1）（ 2）可知：增大排量Q,可提高鉆頭壓降A(chǔ)pb與鉆頭水功率Pb。但與此同時，使循環(huán)系統(tǒng)壓耗和循環(huán)系統(tǒng)功率也增大， 故存在優(yōu)選排量Q,使鉆頭和循環(huán)系統(tǒng)的水力能量分配達(dá)到最合理。6.簡述異常高壓成因？

13、 （ 3分）在地層的沉積過程中，隨著上覆沉積物不斷增多，地層逐漸被壓實(shí)，孔隙度 減小。如果地層是可滲透的、連通的，地層中流體的流動不受限制（稱之為水力 學(xué)開啟系統(tǒng)），地層孔隙中的流體則隨著地層的壓實(shí)被排擠出去，建立起靜液壓 力條件。形成正常壓力地層。（1分）在地層被不滲透的圍柵包圍，流體被圈閉在地層的孔隙空間內(nèi)不能自由流通 （稱之為水力學(xué)封閉系統(tǒng)）的條件下，隨著地層的不斷沉積，上覆巖層壓力逐漸 增大，而圈閉在地層孔隙內(nèi)的流體排不出去， 必然承受部分上覆巖層重力。結(jié)果 是地層流體壓力升高，異常高壓產(chǎn)生。（2分）七、計算題（本大題共2小題，共10分）1 .某直井已知：鉆井液的密度為Pd = 1.2

14、 g/cm3 ;鉆柱鋼材密度為Ps =7.85g/cm3;最大鉆壓為Wmax = 180kN ;鉆鋌安全系數(shù)為SN = 1.18;所選用鉆鋌的線重為qc = 1.35kN/m；所選用鉆桿的線重為qp = 284.69N/m ;鉆桿最小屈服強(qiáng)度為= 517.11MPa ;鉆桿截面積為Ap = 34.03cm2;鉆桿安全系數(shù)為St = 1.3;設(shè)計系數(shù)為 三 = 1.42;拉力余量為MOP = 200kN;試計算:二 t（1）所需鉆鋌長度Lc； （2）鉆桿最大可下深度Lp?（7分）解：鉆鋌長度可根據(jù)下述公式求解:LcSNWmaxqcKB cos二（1分）Kb（0.5 分）故鉆鋌長度Lc為:SNWm

15、axSNWmax1.18 180qcKB cosaqc 1 -7scosa1.35 1 -7.85=186 （m）（0.5分）鉆桿最大可下深度Lp求解最小屈服強(qiáng)度的抗拉力Fy為:Fy =0.1；Ap（KN）（0.5 分）鉆桿最大允許靜拉力Fp為:Fp =0.9Fy(KN)(0.5 分)鉆桿最大安全靜拉力Fa求解:(1)安全系數(shù)法Fa =0.9Fy0.09c yAp 0.09 517.11 34.03StSt1.31583.76=1218.271.3(KN)(0.5 分)(2)設(shè)計系數(shù)法Fa 二一CTFp0.9Fy0.09-yAp1583.76/CF+ CT /T+.y t y ty t1.42= 1115.32(KN)(0.5 分)(3)拉力余量法Fa =FP - MOP =0.09二 y4 - MOP =1583.76 -200 = 1383.76 (KN)(0.5 分)鉆桿最大安全靜拉力Fa為F；、Fa”、F中的最小值，即:Fa=Fa , Fa： Fatn =1115.32 (KN)(0.5 分)由力的平衡有:(1分)Fa =Lqc Lpqp