钻井习题近年原文.doc

钻井工程理论与技术

第一章?

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

静液压力——自身的重力所引起的压力.其大小与液体的密度与液柱的垂直高度成正比。h=0.00981ρH

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，用pp表示。

基岩应力—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，亦称有效上覆岩层压力、骨架应力或颗粒间压力，用σ表示

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：Po=σ+Pp。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

2．简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理

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

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

4．解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力。

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，用Pf表示。它取决于井眼周围岩石的应力状态和岩石强度。

5．某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。

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

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

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???8．某井钻至2500m，钻进时所用的钻头直径为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1.07g/cm3，求d和dc指数。?

???9．岩石的硬度与抗压强度有何区别？

硬度与抗压强度区别：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样定义的？简述脆性、塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特征。

?塑性系数：表征岩石塑性和脆性大小的参数。

???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？?

各向异性：如果物体的某一性质随方向的不同而不同，则称物体具有各向异性

???12．岩石受围压作用时，其强度和塑脆性是怎样变化的？?

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，岩石破坏前呈现的也塑性越大

???13．影响岩石强度的因素有哪些？?

???14．什么是岩石的可钻性？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？?

（1）概念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。

（2）评价方法在钻压889.7N（200磅）、转速55r/min的固定条件下，用直径31.75mm

（1-1/4in）的微型钻头在岩心上钻孔，以钻进2.4mm孔深所需要的时间td

作为岩石可钻性指标，由此把岩石分为易钻的和难钻的。为应用方便，常用Kd=Log2td作为可钻性指标，称为可钻性级值。

???15．井底和井眼周围地层岩石受哪些力？?

???16．水平地应力是怎样产生的？它与上覆岩层压力的关系是怎样的？?

???17．什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？

第二章??钻进工具

???1．评价钻头性能的指标有那几项钻头进尺（米）

钻头工作寿命（小时）

机械钻速（米/小时）

单位进尺成本（元/米）

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???2．石油钻井钻头可分为哪几类？哪类钻头用量最大？

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???3．简述刮刀钻头破岩原理。

?刮刀钻头主要以切削作用破碎地层。

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。这和车刀切削软金属的过程类似。

2.破碎脆性岩石过程：

刮刀钻头破碎脆性岩石的过程为：碰撞→压碎及小剪切→大剪切。

（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