第二章 钻进工具1.何谓钻柱的中性点？ 答： 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的他认为中性点时钻柱受拉和受压的分界点2. 什么叫复合钻柱？ 答： 即采用不同尺寸（上打下小） 、或不同壁厚（上后下薄） 、不同钢号（上高下低）的 钻杆组成的钻杆柱3.评价钻头性能的指标有那几项？答：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4.简述刮刀钻头破岩原理答：刮刀钻头刀翼在钻压W和扭转力T的作用下，一方面作向下的运动，一方面围绕钻头轴线旋转，刀翼以正螺旋面吃入并切削岩层，井底平面与水平面成Ø 角刮刀钻头主要以切削和挤压方式破碎地层，具体方式主要取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性由于这几种破岩方式主要要克服岩石的抗剪强度，所以它比克服岩石的抗压强度的破岩方式要容易得多5. 牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？ 答： 由于牙轮的超顶、移轴、复锥，使牙轮在滚动的同时在井底产生滑动 超顶和复锥引起沿切线方向滑动，这种作用除了冲击、压碎作用破碎岩石外，还可 以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩脊；移轴产生轴向方向的滑动，可以剪切掉 齿圈之间的岩脊6. 金刚石钻头有哪些突出优点？ 答： （1）是一体性钻头，没有结构薄弱的环节，因而可以使用较高的转速，可以承载 较大的侧向载荷而不发生井下事故， （2） 金刚石钻头在正确使用的情况下， 耐磨且寿命长， 适合于深井及研磨性地层。
（3）在高温下，牙轮密封易失效，金刚石钻头则不会出现此问题 （4）金刚石钻头不受空间尺寸的限制，适合于小井岩钻井 （5）在钻牙受限的情况下可以使用金刚石钻头 （6）结构设计制造比较灵活，生产设备简单，能满足非标的需要 （7）PDC 钻头是一种切削型钻头，实践表明在适应地层可以取得很高的经济效益 （8）由于热稳定性的限制，必须保证充分的冲洗和冷却 （9）金刚石钻头抗载荷、抗冲击能力较差，使用时必须岩严格的规程7. 金刚石钻头的工作原理？答：由于岩石性能技工条件的复杂性至今没有统一结论， 但是可以归纳以下 几点： （1）在钻遇硬地层时，在钻压的作用下压入岩石，使接触岩石呈现极高的应力状 态而使岩石呈现塑性 （2）在塑性地层，金刚石吃入地层并在钻头扭矩的作用下使前方的岩石内部发生 破碎或塑性流动， ，脱离岩石基体，这一过程称作犁削 （3）在脆性较大的岩石中，在钻压和扭矩的作用下，岩石表现为脆性破碎，在这 种情况下，金刚石钻头的破岩速度较高，岩石破碎的体积远大于金刚石吃入后位移的体 积8.牙轮钻头的工作原理 牙轮钻头的工作原理 ①牙齿的公转和自转 ②钻头的纵向振动及对地层的冲击、压碎作用 钻头的纵向振动及对地层的冲击、 ③牙齿对地层的剪切作用 ④牙轮钻头的自洗9.为什么钻柱下部使用钻铤而不使用钻杆？答：钻挺具有加大的中立和刚度，它在钻井工程中有加钻压、保证压缩条件下必要的强度；减轻钻头的振动、摆动、跳动等，使钻头工作平稳；控制井斜等作用不能由钻杆替代。
10.钻柱在井下的运动形式可能有哪几种?答：自转、公转、自转和公转结合、无规则的旋转摆动11.井下钻柱受到哪些力的作用？最主要的作用力是什么?答：钻柱在井下受到多种载荷的作用，在不同的工作状态下，不同部位的钻柱受力是不同的1）、轴向压力和拉力（2）、在转盘钻井时，受到扭矩（3）在钻压超过钻柱临界值时等情况下，将受到弯曲力距4）当钻柱绕井眼轴线公转时，将产生离心力5）钻杆测试时，钻杆将受到很大的外挤压力6）钻进时会引起钻柱的纵向振动7）在某一临界转速下钻头将出现横向摆振12.何谓钻柱的中性点？为什么要保证中性点落在钻铤上?答：中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的他认为中性点时钻柱受拉和受压的分界点在管柱的设计中，我们希望中性点始终落在刚度大，抗弯能力强的钻挺上，使钻杆一直处于受拉伸的直线稳定状态13.什么叫复合钻柱，使用复合钻柱有何优点?答：即采用不同尺寸（上打下小）、或不同壁厚（上后下薄）、不同钢号（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱它既能满足强度要求又能减轻钻柱的重力，允许在一定的钻机负荷下钻的更深 第三章 钻井液1． 大多数钻井液属什么流体类型，写出其流变方程答：大多数钻井液属于塑形流型，其流变方程为： г-г0=μpvdv/dx г——切应力 г0——动切应力 μpv——塑形粘度 2． 说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。
怎样调整这些参数答：静切力是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强度的量度调整钻井液中粘土的含量及分散度，加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力，加降粘剂等措施可调整钻井液静切应力动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值，反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度调整方法与静切力相同表观粘度又称视粘度或有效粘度，它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值钻井液在不同流速下的表观粘度是不同的表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数它不随剪切力而变化，相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘度塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定体系中塑性粘度太高需要降低时，一般使用固控设备降低固相含量，增加体系的抑制性，降低活性固相的分散度；如急需降低可加水稀释如果要提高体系的塑性粘度可加入高分子有机聚合物增粘剂3.简述产生井塌（井壁不稳定）的原因防止泥、页岩的水化问题需采取哪几方面的措施？答：产生井壁不稳定的原因有：（1）地质因素：异常压力地层的压力释放，钻遇地质破碎带、断层、含有大量微裂缝地层及煤层。
2）工程因素：钻井液排量过大，冲蚀井壁；起下钻太快，造成压力激动，压裂地层；钻井液液柱压力低于地层压力及钻井液浸泡时间过长等3）泥、页岩的水化造成井壁不稳定：泥、页岩地层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，引起井壁不稳定防止泥、页岩的水化问题必须采取以下几方面的措施：（1）钻井液中加入K+、NH4+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4.用旋转粘度计测得钻井液的Φ600＝76，Φ300＝54，计算该钻井液的AV、PV、答： AV=(1/2) Φ600=(1/2)×76=38(mPa.s) PV=Φ600-Φ300=76-54=22(mPa.s) 0.511( Φ300-PV)=0.511(54-22)=16.35(Pa) 第四章 试题及答案 第五章 试题及答案一、简答题1． 井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？答：井眼轨迹基本参数包括：井深、井斜角、井斜方位角这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置2． 分析造成井斜的原因，简述控制井斜的基本方法和原理。
答：造成井斜的原因主要有：（1）地质因素a. 地层可钻性的各向异性，即地层可钻性在不同方向上的不均匀性b. 地层可钻性的纵向变化C. 地层可钻性的横向变化2）钻具原因下部钻具的倾斜和弯曲，引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削；或使钻头受到侧向力的作用，迫使钻头进行侧向切削3）井眼扩大井眼扩大,钻头可在井眼内左右移动，靠向一侧，也可使受压弯曲的钻柱挠度加大，于是钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜3． 满眼钻具组合控制井斜的原理是什么?它能使井斜角减小吗？答：满眼钻具组合采用在钻铤上适当安装扶正器（近钻头扶正器、中扶正器、上扶正器、第四扶正器），采用扶正器组合的办法解决井斜问题满眼钻具组合并不能减小井斜角，只能做到使井斜角的变化（增斜或将斜）很小或不变化4． 定向井如何分类？常规二维定向井包括哪些？答：根据轨道的不同，定向井可分为二维定向井和三维定向井两大类，按照井斜角的大小，可将定向井分为三类：井斜角在15°～30°的属小倾斜角定向井；井斜角在30°～60°的属中倾斜角定向井；井斜角超过60°的属大倾斜角定向井常规二维定向井轨道有四种类型：三段式、多靶三段式、五段式和双增式5.轨迹控制的三个阶段的主要任务各是什么？答：（1）打好垂直井段。
在钻垂直井段时要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井斜角尽可能小2）把好定向井造斜关如果定向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹控制造成巨大困难所以定向造斜是关键3）跟踪控制到靶点从造斜段结束，至钻完全井，都属于跟踪控制阶段这一阶段的任务是在钻进过程中，不断了解轨迹的变化发展情况，不断地使用各种造斜工具或钻具组合，对井眼轨迹进行控制，原则就是既要保证中靶，又要加快钻速 第六章 试题及答案6.在实际钻井中,如何处理平衡压力钻井与安全钻井的关系?答：所谓平衡压力钻井就是在钻井过程中使井内有效压力等于地层压力，这样可以保持井眼压力系统平衡，有利于解放钻速，保护油气层，并能安全钻进但是在一些井眼不稳定的井中钻进时，为了抑制井眼不稳定，需要选择较高的钻井液密度，但井底压力不能高于地层破裂压力7.欠平衡压力钻井的方式有哪些？简述欠平衡压力钻井的特点、适用性及局限性答：欠平衡压力钻井的方式有：（1）空气钻井（2）雾化钻井（3）泡沫钻井（4）充气钻井（5）边喷边钻欠平衡钻井具有一系列的优点，如减少地层伤害，避免漏失 ；提高钻井速度；避免压差卡钻；减少完井及油层改造费用；可以对油气藏数据进行实时评价等。
对像稠油油田、低压裂缝性油气田、低压低渗透油气田等具有储层孔隙压力低的特点，采用常规的平衡压力钻井方式，容易污染油气层；对于探井，又不利于发现油气层和评价油气层；此外对于裂缝发育的高压地层，如果采用过平衡压力钻井，则会出现严重的漏失，有时因此无法钻达目的层为此，常采用欠平衡压力钻井欠平衡钻井理论技术尚不完善，也存在着许多缺点，如在所感兴趣井段的钻井与完井过程中，并不能始终保证全为欠平衡压力状态，像接单根、起下钻过程易出现过平衡，机械设备出现故障也可以出现过平衡由于井眼缺少泥饼，过平衡下则会对油层造成伤害8.地层流体侵入的原因及其预防答：造成井底有效压力降低，进而导致地层流体进入井眼的原因有多种，主要为：（1）钻井液密度低；（2）环空钻井液液柱降低；（3）起钻抽汲；（4）停止循环要预防地层流体的侵入，就要使井底有效压力不小于地层压力值：首先钻井液密度不小于地层压力当量密度与安全系数之和；保持钻井液液柱高度不降，起下钻要平稳等9.简述地层流体侵入井眼的征兆答：地层液体侵入井眼的征兆有：（1）钻时加快；（2）钻井液池液面增高；（3）钻井液返出流量增加；（4）返出钻井液温度增高；（5）返出钻井液密度变低；（6）返出钻井液电导率变化； （7）返出钻井液粘度变化；（8）循环压力下降；（9）地面油气显示；（10）大钩负荷（Hook Load）增大。
10.某井井深为D=4000m；钻头尺寸为215.9mm；钻杆尺寸为114.3mm，24.72kg/m，壁厚8.6mm；钻井液密度ρd=1.50g/cm3；技术套管下至3000m，该处地层破裂压力梯度Gf=19.9kPa/m根据溢流发生之前的记录，泵速30冲每分时，循环压力pci=12.00MPa；钻井泵。