1、第一章 鉆井的工程地質(zhì)條件（P41）1、簡述地下各種壓力的基本概念及上覆巖層壓力、地層壓力和基巖應(yīng)力三者之間的關(guān)系。答：P6P82、簡述地層沉積欠壓實產(chǎn)生異常高壓的機理。答：P10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

2、部分地支撐本應(yīng)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，就造成了地層欠壓實，從而導致了異常高壓的形成。3、簡述在正常壓實地層中巖石的密度、強度、空隙度、聲波時差和dc指數(shù)隨井深變化的規(guī)律。答：密度、強度、dc指數(shù)隨井深增加而增大（見P10上、P25下、P15中）；空隙度、聲波時差隨井深增加而減?。ㄒ奝12下）。4、解釋地層破裂壓力的概念，怎樣根據(jù)液壓實驗曲線確定地層破裂壓力？答：地層破裂壓力：P17中。根據(jù)液壓實驗曲線確定地層破裂壓力：見P21中（步驟4、5）。5、某井井深2000m，地層壓力25MPa，求地層壓力當量密度。解：根據(jù)P13、式（1-12），地層

3、壓力地層壓力當量密度 6、某井井深2500m，鉆井液密度1.18 g/cm3，若地層壓力27.5MPa/m，求井底壓差。解：井底壓差井底鉆井液液柱壓力地層壓力靜液壓力： P6、式（1-1）井底壓差：7、某井井深3200m，產(chǎn)層壓力為23.1MPa，求產(chǎn)層的地層壓力梯度。解：地層壓力梯度地層壓力/井深參考P13、式（1-12），地層壓力或P7、式（1-2），靜液壓力梯度 產(chǎn)層壓力梯度：8、某井鉆至2500m，鉆頭D215mm，鉆壓W160KN，鉆速n110r/min，機械鉆速7.3m/h，鉆井液密度1.28 g/cm3，正常條件下鉆井液密度1.07 g/cm3，求d和dc指數(shù)。解：據(jù)P15、式（

4、1-16）、式（1-17） （注意：各變量的單位）d指數(shù)：dc指數(shù)：12、巖石受圍壓作用時，其強度和塑性是怎樣變化的？答：（1）當圍壓增加時強度均增大，但所增加的幅度對于不同類型的巖石是不一樣的（P28）；（2）隨著圍壓增大，巖石表現(xiàn)出由脆性向塑性轉(zhuǎn)變，并且圍壓越大，巖石破壞前所呈現(xiàn)的塑性也越大（P31）。補充題：某井將套管下至1000m固井后做漏失試驗，測得漏失壓力為pL=5.9MPa，井內(nèi)泥漿密度為1.15g/cm3。繼續(xù)鉆進至2000m將鉆遇油氣層，預計油氣層壓力為35.0MPa。若采用平衡壓力鉆井方法鉆穿油氣層，能否壓漏地層？（或是否需要下技術(shù)套管？）解：等價問題“鉆2000m處油層時

5、，使用的鉆井液在1000m處產(chǎn)生的液柱壓力是否會超過此處的地層破裂壓力”。思路：（1）計算套管鞋處地層破裂壓力當量密度，與鉆開油層所需鉆井液密度比較；（2）計算套管鞋處地層破裂壓力，與鉆開油層時該處的液柱壓力比較；（3）計算套管鞋處地層破裂壓力當量密度，以及采用該密度的鉆井液鉆開油層時井底液柱壓力，與油層壓力比較（4）計算當前密度的鉆井液鉆開油層時關(guān)井套壓，與漏失試驗的漏失壓力比較。解法1：計算地層破裂壓力的當量密度： P21、式（1-27）計算鉆開油層所需要的鉆井液密度：采用平衡鉆井鉆穿油氣層，鉆井液靜液壓力等于地層壓力。地層壓力： P13、式（1-12）則井深2000m處，地層壓力35.0

6、MPa，對應(yīng)的鉆井液密度為：比較兩當量密度：采用平衡鉆井鉆穿油氣層時，鉆井液密度大于1000m處的地層破裂壓力當量密度，而此處地層又沒有用套管封隔，則地層被壓漏。解法2：(比較1000m處的壓力)計算1000m處的地層破裂壓力：計算鉆開油層所需要的鉆井液密度：（同上）采用平衡鉆井鉆穿油氣層，鉆井液靜液壓力等于地層壓力。地層壓力： P13、式（1-12）則井深2000m處，地層壓力35.0MPa，對應(yīng)的鉆井液密度為：鉆開油層時，1000m處的靜液柱壓力：比較兩個壓力：由于，則地層被壓漏。解法3：計算地層破裂壓力當量密度： P21、式（1-27）破裂壓力當量密度在2000m處能產(chǎn)生的靜液柱壓力：比

7、較兩個壓力：由于，說明該密度的鉆井液在井底產(chǎn)生的靜液壓力不能平衡地層壓力；如果采用平衡壓力鉆井方式鉆開2000m處油氣層，所需鉆井液密度必定要高于套管鞋處地層破裂壓力當量密度，則地層被壓漏。第1章補充復習題：1、 名詞解釋：地層破裂壓力、巖石的強度、巖石的可鉆性第二章 鉆進工具（P98-99）7、牙輪的超頂、移軸和復錐各產(chǎn)生哪個方向的滑動？(P53-54)答：超頂和復錐產(chǎn)生切向滑動，可以剪切掉同一齒圈相鄰牙齒之間的巖石；移軸產(chǎn)生軸向滑動，可以剪切掉相鄰齒圈之間的巖石。16、PDC鉆頭是怎樣破碎巖石的？適用于什么樣的地層？答：（1）工作原理（P45：）：與刮刀鉆頭基本相同。主要以切削、剪切和擠壓

8、方式破碎巖石，具體方式取決于鉆頭的切削結(jié)構(gòu)及所鉆地層的巖性。（2）適用地層（P69）：軟到中硬地層；地層必須是均質(zhì)地層，以避免沖擊載荷；含礫石的地層不能使用PDC鉆頭。18、鉆柱主要由哪幾部分組成？其主要功用有哪些？答：P73中、P73上。23、井下鉆柱受到哪些力的作用？最主要的作用力是什么？ 答：P8690。24、何為鉆柱的中性點？為什么要保證中性點落在鉆鋌上？ 答：P87下、P88中上。25、鉆柱的哪些部位受力最嚴重？最主要的作用力是什么？（P91）答：（1）鉆進時：鉆柱下部受力最為嚴重，同時受到軸向壓力、扭矩和彎曲力矩作用。井口處鉆柱受力比較嚴重，所受拉力、扭矩都最大。（2）起下鉆時：井

9、口處受力最嚴重，受到最大拉力。31、某井用91/2in鉆頭，7in鉆鋌（）和5in鉆桿（），設(shè)計鉆壓為180kN，鉆井液密度1.28g/cm3，試計算所需鉆鋌長度。解：鋼材密度統(tǒng)一?。?）浮力系數(shù)： P87、式（2-3）（2）取安全系數(shù)SN1.2 P88、式（2-7）鉆鋌長度：若此井為直井，則需要鉆鋌長度為189.70m。32、已知：井深，鉆壓，鉆井液密度為；鉆具結(jié)構(gòu)：81/2 in鉆頭61/2 in鉆鋌200m（）5in鉆桿1300m（）。求中性點所在井深。解：（1）浮力系數(shù): P87、式（2-3）（2）中性點位置： P88、式（2-7）（3）中性點所在井深：34、某井用121/4in鉆頭鉆

10、至3500m，試進行鉆柱設(shè)計。已知：鉆頭直徑，井深；鉆井液密度；鉆壓；拉力余量；安全系數(shù)；卡瓦長度；正常潤滑；井斜角。庫存鉆具：9in鉆鋌（）27m；7in 鉆鋌（）81m；61/4in鉆鋌（）供應(yīng)充足;E級5in鉆桿（）900m；95（X）及105（G）級5in鉆桿（）供應(yīng)充足。解：（1）選擇鉆鋌查表2-21（P91，“鉆頭尺寸與鉆柱尺寸配合”）：121/4 in鉆頭首選9in鉆鋌。浮力系數(shù)： P87、式（2-3）取安全系數(shù) P92、式（2-12）則鉆鋌長度：計算長度大于庫存量（27m），則實際長度。除了9in鉆鋌、還要選12段尺寸較小的鉆鋌，組成 “塔式鉆具組合”（直井防斜打直）。中性點（

11、P87）：“鉆柱上軸向力等于0的點”。 鉆鋌長度的確定原則（P92）：“保持中性點始終處在鉆鋌上”。各段鉆鋌長度的計算公式如下：第2段鉆鋌選擇7in鉆鋌，則該段鉆鋌的計算長度為：計算長度仍然大于庫存量（81m），則實際長度。除了9in鉆鋌、7in鉆鋌，還要使用61/4in鉆鋌，計算長度為：該尺寸鉆鋌供應(yīng)充足。若按每根鉆鋌9m計算，需要7根，實際長度。全部鉆鋌的總長度：全部鉆鋌在空氣中的重量：全部鉆鋌的浮重：（2）選擇第一段鉆桿（接鉆鋌）：E級5in鉆桿，線重據(jù)鉆桿直徑、鋼級、線重（或壁厚），查表2-12（P75）、表2-14（P77），最小抗拉載荷。A、計算最大安全靜拉載荷： P93-95、分

12、3種情況計算，最后取最小值 安全系數(shù)法： P95、式（220） 設(shè)計系數(shù)法（卡瓦擠毀）： P95、式（221）其中，據(jù)鉆桿外徑127.0mm，卡瓦長度及正常潤滑條件，查表2-22（P94），得到防止卡瓦擠毀鉆桿的設(shè)計系數(shù)。 拉力余量法： P95、式（222）顯然，按卡瓦擠毀比值計算的最大安全載荷最小，取。B、計算最大許用長度：因為庫存量僅有900m，實取第1段鉆桿長度。（3）選取第2段鉆桿： 95 X級5in鉆桿，線重同理：最小抗拉力最大安全靜拉載荷： 安全系數(shù)法： 設(shè)計系數(shù)法（卡瓦擠毀）： 拉力余量法：實取最大安全靜拉載荷。最大許用長度：因為總井深為3500m，實取第2段鉆桿長度：。設(shè)計鉆柱

13、組合列表如下：規(guī)范長度 /m空氣中重 /kN第1段鉆鋌：9in，線重2.860kN/m2777.22第2段鉆鋌：7in，線重1.632kN/m81132.19第3段鉆鋌：61/2in，線重1.362kN/m6385.81第1段鉆桿：5in，E級，線重284.78N/m900256.30第2段鉆桿：5in，95 X級，線重284.78N /m2432692.59合計35001144.11第3章復習題：1、 鉆井液的功用是什么？P101-102 2、 名詞解釋：井塌（P116）第四章 鉆進參數(shù)優(yōu)選（P165）1、某井用200mm241型鉆頭鉆進，W=196kN，n=70r/min，井底凈化條件較好

14、，鉆頭工作14h后起鉆，已知Af=2.3310-3。求牙齒磨損量hf。解：查表41（P130）、表42（P131），200mm241型鉆頭的有關(guān)數(shù)據(jù)：Z1=0.0167牙齒磨損量： P132、例4-12、某井用200mm211型鉆頭鉆進，W=196kN，n=80r/min，鉆頭工作14h后起鉆，軸承磨損到B6級，求軸承工作系數(shù)b。解：軸承磨損到B6級，表示軸承磨損了6/8。 參考P141、例4-2軸承的磨損速度方程： P133、式（4-15）軸承工作系數(shù): 3、已知某井五點法鉆進試驗結(jié)果如下，求該地區(qū)鉆壓M和轉(zhuǎn)速系數(shù)。實驗點123456鉆壓/kN225254254196196225轉(zhuǎn)速/(r.

15、min-1)70601201206070鉆速/(m.h-1)3132.546342430解：該表中實驗點編號與表4-3（P134）不一致?。?）驗證試驗是否成功： P134、L6所以試驗成功。（2）計算門限鉆壓M： 轉(zhuǎn)速n固定，鉆壓W變化、鉆速方程： P129：式（4-9）轉(zhuǎn)速（第3、4點）： 參考P134、式（4-18）、式（4-19）轉(zhuǎn)速（第2、5點）：則：（2）求轉(zhuǎn)速指數(shù)：鉆壓W固定，轉(zhuǎn)速n變化、鉆壓（第2、3點）： 參考P135、式（4-21）、式（4-22）鉆壓（第4、5點）：則：4、某井用215.9mm鉆頭鉆進，噴嘴流量系數(shù)C=0.96，鉆井液d=1.42g/cm3，排量為16L/

16、S，若要求井底比水功率為0.418kW/cm2，且三個噴嘴中擬采用一個直徑為9mm，另兩個為等徑。試求另兩個噴嘴的直徑，并計算射流水力參數(shù)和鉆頭水力參數(shù)。解：比水功率通常為射流水功率與井底面積的比值。（1）射流水功率：射流水功率 P146、式（4-52）噴嘴總面積，又、；則另兩個噴嘴的直徑：另兩個噴嘴的實際直徑。噴嘴總面積：（2）射流水力參數(shù)：射流噴射速度： P145、式（4-50）射流沖擊力： P145、式（4-51）（3）鉆頭水力參數(shù)鉆頭壓降： P146、式（4-53）鉆頭水功率： P147：式（4-53）5、已知：鉆頭直徑215.9mm；鉆鋌外徑177.8mm（內(nèi)徑71.4mm）、長度1

17、00m；內(nèi)平鉆桿、外徑127mm（內(nèi)徑108.6mm）；鉆井液密度d=1.2g/cm3、塑性粘度PV=0.022PaS、排量Q=22L/S；地面管匯壓耗Pg=0.34MPa。求m，a值及井深時循環(huán)系統(tǒng)壓耗。解：地面管匯壓耗公式： P152、式（4-73）, P153、式（4-80） 據(jù)P153、式（4-82）：內(nèi)平鉆桿，常數(shù)： P152、式（4-74）（P153） （P154） 當井深時，鉆桿長度。循環(huán)系統(tǒng)壓耗： P154、式（4-83）8、已知：鉆頭直徑；噴嘴流量系數(shù)； 鉆鋌外徑（內(nèi)徑）、長度；內(nèi)平鉆桿、外徑（內(nèi)徑）；鉆井液密度、塑性粘度；排量；要求環(huán)空返速；地面管匯壓耗系數(shù)；配備2臺3NB

18、-1000鉆井泵；地面泵壓不超過18Mpa；當前井深。試按最大鉆頭水功率方式對該井深處進行水力參數(shù)設(shè)計。解：（1）確定最小排量： P162、式（4-112）要求環(huán)空返速，則實取攜巖要求最小排量： P163、式（4-116）（2）計算環(huán)空壓耗系數(shù)：鉆鋌內(nèi)外壓耗系數(shù)： P153、式（4-82）內(nèi)平鉆桿，則常數(shù) （P153） （P154）井深時壓耗系數(shù)： （P154）（3）選擇缸套直徑鉆井泵排量（攜巖要求的最小排量），要求(L/s)。由P156、表4-6知，3NB-1000鉆井泵、選擇140mm缸套時: 額定排量，額定泵壓；考慮鉆井泵上水效率，則24.30.90=21.87MPa27.10.90=2

19、4.39L/s根據(jù)限定條件“地面泵壓以不超過18MPa較合適”，則:泵的工作額定泵壓Pr=18MPa，工作額定排量Qr=24.39L/s（4）計算按最大鉆頭水功率方式下的臨界井深第一臨界井深： P159、式（4-96）第二臨界井深為: P159、式（4-97）（5）計算優(yōu)選排量當前井深，則最優(yōu)排量： P158、式（4-92）（6）確定噴嘴直徑當前井深處的循環(huán)壓耗： P158、式（4-92）或（4-93）或 當量噴嘴直徑：P160、式（4-99）（7）計算各水力參數(shù)泵壓：鉆頭壓降：射流噴速：射流水功率：射流沖擊力：鉆頭水功率：第4章補充復習題：1、 提高鉆頭水力參數(shù)的途徑？（P154-1552、

20、 水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計步驟？（P162-163 3、 名詞解釋：門限鉆壓（P125）、壓持效應(yīng)（P127）、 第五章 井眼軌道設(shè)計與軌跡控制（P211）34. 井斜方位角與象限角的換算解：（1）方位角：50o，90o，175o，200o， 315o， 0o象限角：N50 o E，N90 o E，S5 o E，S20 o W，N45 o W，N0 o（2）象限角：S13.5oE，S70oW，N50oE，N33oW方位角：166.5o，250o，50o，327o35.用兩種井眼曲率公式分別計算表中所列三個測斜段井眼曲率。測 段123段長/m333535井斜角/3380853539方位角/1519410

21、0160303295法1狗腿角/ 6.0059.626.25曲率5.4551.115.36法2狗腿角/ 9.3759.706.26曲率8.5251.175.37解：（1）Lubinski公式： P170：式（5-1）、（5-2）狗腿角：平均井眼曲率：以測段1為例： （三角函數(shù)值保留4位小數(shù)）（2）行業(yè)標準計算公式： P170：式（5-3）、（5-2）其中： 注意測段1：狗腿角平均井眼曲率：36. 求井斜方位角增量及平均井斜方位角測 段1234300185345102535523070-160-8-175335105-1-42.5解：當時要特別注意?。?）時： （2）時：37. 分別用平均角法和

22、校正平均角法完成測斜計算，設(shè)計方位角L/m平均角法校正平均角法N/mE/mD/mV/mDLS/mN/mE/mD/mV/mDLS/m1524.246.111.061.330.011524.201.240.2441.330.011524.101.240.2441532.2417.340.892.960.041532.032.761.4042.950.041531.872.751.4041542.8919.00358.26.280.011542.155.830.1756.270.011541.985.820.1751551.9420.120.999.31-0.011550.688.630.2359.

23、30-0.011550.508.620.235解：（1）根據(jù)行業(yè)標準，由第1測點推算第0測點參數(shù)：，（2）計算所需參數(shù)列于下表：， 注意：、采用弧度測段125.06.1103.0550.530.9961.00028.011.23-0.1711.7250.9750.9920.998310.651.66-2.6918.17-0.4550.9991.00049.051.122.7919.56359.5950.9991.000（3）平均角法：測段1：水平位移平移方位角視平移狗腿角曲率測段2：測段3：測段4：（2）校正平均角法：同樣依據(jù)公式計算。測段1：測段2：測段3： 測段4：39、滿眼鉆具組合扶正器

24、最優(yōu)距離計算。Dh216mm，Ds214mm，Dc178mm（內(nèi)徑75mm），E=20.5841010Pa ，d1.33kg/L；設(shè)計允許最大井斜角（3）。試求該組合的中扶正器距離鉆頭的最優(yōu)距離。解：據(jù)P183、式（5-30），可以參考例5-2： 注意各變量的單位 （P183、例5-2） 中扶正器距鉆頭最優(yōu)距離為5.83m40鐘擺鉆具組合扶正器最優(yōu)距離計算。Dh=216mm，Ds=214mm，Dc=178mm（內(nèi)徑75mm），E=20.5941010Pa，d1.33kg/L，設(shè)計允許最大井斜角3o，鉆壓w=120KN。試求該組合扶正器距離鉆頭的最優(yōu)距離。解：據(jù)P185、式（5-31）： 注意各

25、變量的單位 （r為環(huán)空間隙）扶正器距鉆頭的最優(yōu)距離為24.21m。41、某定向井設(shè)計目標點垂深800m，造斜點垂深500m，造斜率1.8/30m。設(shè)計軌道形狀為三段式。設(shè)計該軌道，并按表計算有關(guān)未知參數(shù)。（水平位移40m）節(jié)點井斜角 /垂深 /m水平位移 /m井深 /m00000a05000500b10.8678.9016.92680.01t10.880040801.11解：已知、計算穩(wěn)斜段井斜角： 據(jù)P189、式（5-33）（5-37） 增斜段計算： 據(jù)P190、式（5-52）（5-54）穩(wěn)斜段計算： 據(jù)P190、式（5-55）（5-56）檢驗t點位移：44、某井井深2000m處，井斜角，方

26、位角。根據(jù)軌跡控制要求，希望鉆進，使井斜角，方位角，求造斜工具的裝置角及造斜率。解：據(jù)P202、式（5-69）（5-73），采用解析法，可以參考P202、例55令，則代入數(shù)據(jù)： 注意：三角函數(shù)值保留4位小數(shù)！造斜率 ，實取45、某井方位控制計算。已知：當前井底井斜角，方位角，造斜工具的造斜率，裝置角，求鉆進以后的井斜角，方位角。解： 由公式得： 由公式得：（相當于全力增方位），第5章補充復習題：1、 名詞解釋：井斜角、方位角、水平位移、狗腿角（全角變化）：P167-169裝置角（P200）、反扭角（P203）、造斜（P199）、定向（P204）2、 井斜原因及防斜打直措施？P179-1813、 滿眼鉆具、鐘擺鉆具的原理及使用特點？（P182、184；P184、185186第六章 油氣井壓力控制（P248）47、簡述地層流體侵入井眼的原因、征兆、檢測方法。答：原因（P222）、征兆（P226-227）、檢測方法（P227229）14、某井D=4000m，鉆頭尺寸為2