第一章工程地质基础第一节压力概念1、 静液柱压力、上覆岩层压力、基岩应力、地层孔隙压力（地层压力）、破裂压力的概念2、 上覆岩层压力=基岩应力+地层压力3、 用欠压实理论解释异常高压的成因4、 解释声波时差预测地层压力原理5、 解释Dc指数法监测地层压力原理6、 地破实验（漏失实验、地漏实验）曲线绘制及解释第二节岩石力学概念1、 岩石分类（火成岩、变质岩、沉积岩）2、 沉积岩的类型（碎屑沉积岩、化学沉积岩）和特点（结构特点一微观特点、构造特点一一宏观特点、 各向异性、不均匀性）3、 岩石的力学性质一一岩石受力后表现出来的变形特性和强度特性4、 岩石的强度（抗拉强度〈抗弯强度W抗剪强度〈抗压强度）5、 弹性、脆性、塑性概念6、 巴西实验是测量岩石的抗拉强度的7、 简单应力条件下压力的力学性质的一般规律8、 复杂应力条件下岩石的力学性质的一般规律9、 岩石的各向压缩效应10、 岩石的硬度、可钻性、研磨性概念11、 塑性系数表征的含义及数值大小说明岩石具有的性质12、 井壁失稳形式（坍塌、破裂）13、 钻井液密度窗口【max（p p, p t）, p f】第二章钻进工具第一节钻头1、 钻头结构和工作原理上分类（牙轮、金刚石（PDC、TSP、天然金刚石））。
2、 牙轮钻头的结构由钻头体、牙爪（巴掌）及牙轮轴、牙轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等 部分组成3、 牙轮锥面形状对应的地层：（1）单锥牙轮：主锥+背锥，硬地层；（2）复锥牙轮：主锥+副锥+背锥， 软到中硬4、 牙轮的滑动轴承比滚动的寿命高，解释原因？5、 牙轮滑动对破岩的作用：超顶和复锥：切向滑动，剪切同一齿圈相邻牙齿间的岩石移轴：径向滑动， 剪切相邻齿圈之间的岩石6、 牙轮钻头的破岩机理：（1）冲击、压碎作用，纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对 地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑2）滑动剪切作用，牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对 井底地层产生剪切作用，破碎齿间岩石3）射流的冲蚀作用，由喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产 生冲蚀作用，辅助破碎岩石7、 国产牙轮钻头按结构分类共8个系列的含义Y，P，MP，MPB，HP，HPB，XMP，XH8、 解释钻头类型代号的含义：用于中硬地层、直径为8in（215.9mm）的镶齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为：8XHP5或 215.9XHP59、 金刚石具有极高的硬度（莫氏硬度10）、抗压强度（8800MPa）和耐磨性钢的9000倍）。
其缺点是：① 脆性大，受冲击载荷易碎裂；②具有热敏性，高温下（450°C以上）石墨化10、 金刚石钻头为无活动部件的整体式钻头由钢体、胎体（冠部和保径部）、水眼及水槽、金刚石 切削刃等部分组成11、 PDC钻头一一聚晶金刚石复合片钻头，TSP钻头一一热稳定聚晶金刚石钻头12、 金刚石钻头以磨削（研磨）方式破碎岩石13、 PDC钻头切削齿布置：（1）刮刀式布齿方式：特点是整体强度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷 却、排屑好、抗泥包能力强适用于粘性或软地层2）单齿式布齿方式：布齿区域大、布齿密度高， 可以提高钻头的使用寿命，但水力清洗能力低，容易在粘性地层泥包适用于硬地层3）组合式切 削齿的布置：具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度较高这种布齿方式的钻头多用于中等硬 度地层14、 PDC钻头切削齿工作角作用：（1）后倾角：起到保护切削齿，延长寿命的作用取值0°〜20°， 软地层小一些，硬地层大一些2）侧倾角：钻头旋转时，切削刃面对切屑产生向外侧的推力，有利 于向外排除岩屑15°左右15、 IADC分类法中，金刚石钻头切削齿种类和钻头体材料:D-天然金刚石，M-胎体PDC，S-钢体PDC， T-胎体 TSP，O-其他16、 牙轮钻头和金刚石钻头使用时主要区别？牙轮钻头主要应用：因其牙齿设计和轴承结构的不同而应用各种类型的地层，特点：因时因地选用， 合理的使用可获得满意的进尺和机械钻速。
大钻压，低转速破岩方式：冲击、压碎金刚石钻头的金刚石是人类目前知道最硬的材料，耐磨性最高，金刚石钻头用于硬的，高研磨性地层 可获得高进尺，虽然昂贵，但单只进尺高，而在石油行业中有很强的竞争力主要应用：旋转钻井、涡轮 钻井和取芯作业中破岩方式：塑性或应力塑性地层是犁削，脆性地层是压碎硬地层是微刻划，微切削 注意事项：小钻压高转速，大排量第二节钻柱1、 钻柱的作用1）提供钻井液流动通道；（2）给钻头提供钻压；（3）传递扭距；（4）起下钻头；（5） 计量井深；（6）观察和了解井下情况（钻头工况、井眼状况、地层情况）（7）进行其它特殊作业（取 芯、挤水泥、打捞等）；（8）钻杆测试（Drill-Stem Testing）,又称中途测试2、 钻杆接头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）3、 钻铤结构特点：管体两端直接车制丝扣，无专门接头；壁厚^38-53毫米），重量大，刚度大主要作 用：（1）给钻头施加钻压;（2）保证压缩应力条件下的必要强度;（3）减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻 头工作平稳；（4）控制井斜4、 钻柱正常钻进工况下：上部受拉伸，下部受压弯曲；在扭矩作用下旋转运动下部钻柱弯曲的原因： 钻压的作用使下部钻柱受压缩，当压力达到钻柱的临界压力，钻柱将失去直线稳定状态而发生弯曲并 与井壁接触。
压力较大时可能发生多次弯曲5、 钻柱受力最严重的部位：（1）井口断面拉力最大，对于转盘钻井井口扭距最大，对于井下动力钻具钻 井，钻头处扭矩最大（2）下部受压弯曲部分一交变轴向应力、弯曲应力、扭剪应力；（3）中性点一 拉压交变载荷6、 中性点的概念：钻柱上轴向力等于零的点7、 钻柱设计计算钻杆柱设计时不考虑井斜角）第三章钻井液第一节钻井液的定义和功用1、钻井液的功用：（1）携岩；（2）冷却和润滑钻头及钻柱；（3）造壁，维持井壁稳定；（4）控制地层压 力；（5）悬浮钻屑和加重材料，防止下沉；（6）获得地层和油气资料；（7）传递水功率第二节钻井液的组成和分类1、 钻井液的组成：（1）液相：钻井液的连续相，水或油2）活性固相：包括人为加入的商业膨润土（般 土）、有机膨润土（油基钻井液用）和地层进入的造浆粘土3）惰性固相：惰性固相是钻屑和加重材料4） 各种钻井液添加剂：增粘、稀释、降失水、PH值、防塌等2、 钻井液的分类（API和IADC分类）：（1）不分散体系（2）分散体系（3）钙处理体系（4）聚合物体系（5）低固相体系（6）饱和盐水体系（7）修井完井液体系（8）油基钻井液体系（9）空气、雾、泡沫和 气体体系。
第三节钻井液的性能1、 钻井液的密度调节井内钻井液的静液柱压力，地层压力及地层构造应力，避免发生井喷及井塌等事故2、 钻井液密度调整钻井液密度的方法：提高密度（加重），加重晶石、石灰石、可溶性无机盐；降低密度， 降低固相含量，加水稀释，混油，充气3、 静切力（静切应力）：使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连 续空间网架结构（凝胶结构）强度的量度它反映了钻井液触变性的好坏静止时悬浮钻屑、加重材 料的能力）4、 动切应力（屈服值）：流变曲线直线段的延长线与切应力轴交点的应力大小（假想值）反映在层流状 态下粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力（形成空间网状结构之力）的大小5、 塑性粘度：是塑性流体流变曲线直线段斜率的倒数，不随剪切力变化，反映结构拆散的速度等于恢复 速度时的粘度它是钻井液流动时固相颗粒之间、固相颗粒与周围液相间以及液相分子间的内摩擦作 用的总反映固相含量、颗粒形状和分散程度、表面润滑性、液相性质它反映了液体粘滞力的大小6、 表观粘度（视粘度或有效粘度）：它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值等于塑性粘 度与结构粘度之和，它反映两者的总的粘滞作用，是“总粘度”的意思。
7、 动切力与塑性粘度之比，反映了钻井液结构强度与塑性粘度的比例关系动塑比大，流动过水断面较 平缓，剪切稀释能力强，但流动阻力大，泵压高动塑比小，尖峰层流，钻屑转动理想值（0.36〜 0.48）8、 滤失和造壁过程:钻井液中的液体（刚开始也有钻井液）在压差的作用下向地层内渗滤的过程称为钻井液 的滤失钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成滤饼的过程称为造壁过程9、 瞬时滤失：在钻头破碎岩石形成新的井眼而滤饼尚未形成的一段时间内，钻井液迅速向地层渗滤，此 时的滤失称为瞬时滤失瞬时滤失量有利于提高钻速，但严重损害油气层10、 动滤失：在已形成的井眼内，随着钻井液的渗滤，在井壁上形成一层滤饼，并不断增厚、密实 同时，形成的滤饼又受到钻井液的冲刷和钻柱的碰撞、刮挤而遭到破坏最终，滤饼形成速度等于破 坏速度而达到平衡，此时滤饼厚度不变，滤失速率也保持不变这种钻井液在井内循环流动时的滤失 过程称为动滤失11、 静滤失：钻井液在停止循环时的滤失过程称为静滤失随着滤失过程的进行，滤饼逐渐增厚，滤 失阻力逐渐增大，滤失速率逐渐减小第四节钻井液的固相控制1、 固相对钻井的影响：（1）固相含量升高，钻速降低；（2）固相含量高，形成的滤饼厚，容易引起压差 卡钻。
3）固相含量高，对油气层损害严重2、 固相控制方法：（1）大池子沉淀；（2）清水稀释；（3）替换部分钻井液；（4）利用机械设备清除固相（振动筛：清除0.5mm以上固相颗粒旋流分离器：除砂器＞74p m、除泥器10〜74 p m；超级分离 器：5〜10p m;离心机：清除2〜5p m以上的颗粒和回收重晶石5）聚合物絮凝剂：清除更细小的 颗粒，作用机理是吸附一架桥一形成团块3、 泥页岩的水化膨胀：泥页岩中的粘土矿物容易吸水膨胀和分散，造成井壁岩石强度降低，引起井壁不 稳定井壁不稳定主要是泥页岩的水化问题1、防塌措施：（1） 钻井液中加入K+、NH+4等无机阳离子（2） 加入高聚物（3） 利用沥青类物质在井壁上起封堵作用第四章 钻进参数优选第一节钻进过程中各参数间的基本关系1、 钻进参数：表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的量 如钻头类型、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等2、 钻进参数优选：指在一定的客观条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规 律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。
3、 影响钻速的主要因素（1） 钻压对钻速的影响（图）门限钻压：认为是牙齿开始吃入地层时的钻压，其值的大小主要取决于岩层性质，并具有较强的地区性2） 钻速随转速的增大而增大，并呈指数关系变化3） 随着钻头牙齿的磨损，钻速下降4） 水力因素对钻速的影响：井底比水功率越大，净化程度越好，钻速越快井底比水功率越大，辅助 破岩能力越强，钻速越快5） 钻井液性能对钻速的影响① 钻井液密度越大，井内液柱压力越大在井内液柱压力大于地层孔隙压力的情况下，产生一个正压 差在正压差作用下，井底岩屑难以离开井底，造成重复破碎现象，钻速降低此现象称为压持效应② 钻井液粘度增大，将会增大环空压降，使井底压差增大，钻速降低；钻井液粘度增大，钻柱内压耗 增大，在泵压一定时钻头压降减小，钻头水功率减小，清岩和破岩能力降低，钻速下降③ 钻井液固相含量增大，机械钻速降低④ 分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低；钻井液中小于1^m的固体颗粒越多，对钻速的影响越 大4、 影。