東北石油大學(xué)鉆井習(xí)題

1、第一章 鉆井的工程地質(zhì)條件1 簡(jiǎn)述地下各種壓力的基本概念及上覆巖層壓力、地層孔隙壓力和基巖應(yīng)力三者之間的關(guān)系。答：08地下壓力包括靜液壓力 、上覆巖層壓力 、地層壓力 和基巖應(yīng)力 等。靜液壓力是由液柱自身的重力所引起的壓力，它的大小與液體的密度、液柱的垂直高度或深度有關(guān)。地層某處的上覆巖層壓力是指該處以上地層巖石基質(zhì)和空隙中流體的總重力所產(chǎn)生的壓力?；鶐r應(yīng)力是指由巖石顆粒之間相互接觸來(lái)支撐的那部分上覆巖層壓力，也稱有效上覆巖層壓力或顆粒間壓力，這部分壓力是不被孔隙水所承擔(dān)的。上覆巖層的重力是由巖石基質(zhì)（基巖）和巖石孔隙中的流體共同承擔(dān)的，即上覆巖層壓力是地層壓力與基巖應(yīng)力的和：不管什么原因使基

2、巖應(yīng)力降低時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致孔隙壓力增大。2 簡(jiǎn)述地層沉積欠壓實(shí)產(chǎn)生異常高壓的機(jī)理。答：沉積物的壓縮過(guò)程是由上覆沉積層的重力所引起的。隨著地層的沉降，上覆沉積物重復(fù)地增加，下覆巖層就逐漸被壓實(shí)。如果沉積速度較慢，沉積層內(nèi)的巖石顆粒就有足夠的時(shí)間重新排列，并使孔隙度減小，空隙中的過(guò)剩流體被擠出。如果是“開(kāi)放”的地質(zhì)環(huán)境，被擠出的流體就沿著阻力小的方向，或向著低壓高滲的方向流動(dòng)，于是便建立了正常的靜液壓力環(huán)境。這種正常沉積壓實(shí)的地層，隨著地層埋藏深度的增加，巖石越致密，密度越大，孔隙度越小。 在穩(wěn)定沉積過(guò)程中，若保持平衡的任意條件受到影響，正常的沉積平衡就被破壞。如果沉積速度很快，巖石顆粒就沒(méi)有足夠的時(shí)

3、間去排列，孔隙內(nèi)流體的排出受到限制，基巖無(wú)法增加它的顆粒與顆粒之間的壓力。由于上覆巖層繼續(xù)沉積，負(fù)荷增加，而下面基巖的支撐能力沒(méi)有增加，孔隙中的流體必然開(kāi)始部分地支撐本來(lái)應(yīng)由巖石顆粒所支撐的那部分上覆巖層壓力，從而導(dǎo)致了異常高壓。3 簡(jiǎn)述在正常壓實(shí)的地層中巖石的密度、強(qiáng)度、孔隙度、聲波時(shí)差和dc指數(shù)隨井深變化的規(guī)律。答：正常壓實(shí)的地層中，隨著地層的沉降，上覆沉積物重復(fù)的增加，下覆巖層就逐漸的被壓實(shí)。所以隨著地層埋藏深度的增加，即隨井深的增加，地層中巖石密度逐漸變大，而巖石的空隙度變小。而隨著地層埋藏深度的增加，圍壓增大，對(duì)所有巖石，當(dāng)圍壓增大時(shí)強(qiáng)度均增大，即隨著井深的增加，巖石的強(qiáng)度增大。常用

4、聲波到達(dá)井壁上不同深度的兩點(diǎn)所用的時(shí)間之差來(lái)表示聲波在地層中傳播的快慢，即聲波時(shí)差。在正常地層壓力井段，隨著井深增加，巖石的空隙度減小，聲波速度增大，聲波時(shí)差減小。在正常地層壓力情況下，機(jī)械鉆速隨井深增加而減小，d指數(shù)隨井深增加而增大。因?yàn)閐c指數(shù)只是對(duì)d指數(shù)因鉆井液密度不同而做的修正，所以dc指數(shù)也隨井深的增加而增大。4 解釋地層破裂壓力的概念，怎樣根據(jù)液壓實(shí)驗(yàn)曲線確定地層破裂壓力。答：在井下一定深度的裸露地層，承受流體壓力的能力是有限的，當(dāng)液體壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)會(huì)使地層破裂，這個(gè)液體壓力稱為地層破裂壓力。在確定地層破裂壓力的液壓試驗(yàn)曲線中，開(kāi)始偏離原始直線點(diǎn)的壓力稱為漏失壓力。試驗(yàn)曲線上達(dá)

5、到最高點(diǎn)時(shí)的壓力稱為破裂壓力，這時(shí)地層開(kāi)始破裂。通常將漏失壓力與第一個(gè)砂層深度的比值作為該處砂層的地層破裂壓力梯度，并以此作為確定井控作業(yè)的關(guān)井壓力依據(jù)。5 某井井深2000m，地層壓力25MPa，求地層壓力當(dāng)量密度。08答：根據(jù)公式：Pp=0.00981h = Pp0.00981h=25MPa(0.009812000m)=1.27gcm36 某井垂深2500m,井內(nèi)鉆井液密度為1.18g/cm3,若地層壓力為27.MPa，求井底壓差。08答: Ph=gh=1.18g/cm30.009812500m =28.94Mpa P=Ph-Pp=28.94-27.5=1.44MPa 即井底壓差為1.44

6、Mpa.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。答：產(chǎn)層的地層壓力梯度 Gp=Pp/h=23.1MPa/3200m=0.0072Mpa/m8 某井井深2500m,鉆進(jìn)時(shí)所用的鉆頭直徑為215mm,鉆壓160kN,鉆速110r/min,機(jī)械鉆速7.3m/h,鉆井液密度1.28g/cm3,正常條件下鉆井液密度為1.07g/cm3,求d和dc指數(shù)。答： d=10(0.0547vpc/n)/ 10(0.0684W/db) =10(0.05477.3/110)/ 10(0.0684160/215) =1.8866 dc=dn/d=1.88661.07/1.28=1.577

7、9 巖石的硬度與抗壓強(qiáng)度有何區(qū)別？答：硬度只是固體表面的局部對(duì)另一物體壓入或侵入時(shí)的阻力，而抗壓強(qiáng)度則是固體抵抗固體整體破壞時(shí)的能力。10 巖石的塑性系數(shù)是怎樣定義的？簡(jiǎn)述脆性，塑脆性和塑性巖石在壓入破碎時(shí)的特性。答：巖石的塑性系數(shù)是用來(lái)定量表征巖石塑性及脆性大小的參數(shù)。塑性系數(shù)為巖石破碎前耗費(fèi)的總功與巖石破碎前彈性變形功的比值。塑性巖石在外力壓入時(shí)，巖石只改變形狀和大小而不破壞自身的連續(xù)性；脆性巖石當(dāng)外力壓入時(shí)，巖石直至破碎無(wú)明顯的形狀改變；而塑脆性巖石受外力作用時(shí)首先發(fā)生形狀改變，當(dāng)外力達(dá)到一定程度后巖石破碎。11 巖石在平行層理和垂直層理方向上的強(qiáng)度有何不同？巖石的這種性質(zhì)叫什么？答：1

8、2 巖石受圍壓作用時(shí)，其強(qiáng)度和塑脆性是怎樣變化的？答：當(dāng)巖石受到圍壓作用時(shí)，所有巖石的強(qiáng)度均增大，但壓力對(duì)砂巖和花崗巖強(qiáng)度的影響要比石灰?guī)r、大理巖大；在開(kāi)始增大圍壓時(shí)，巖石強(qiáng)度的增加比較明顯，再繼續(xù)增加圍壓時(shí)，相應(yīng)的強(qiáng)度增量就變得越來(lái)越小，最后當(dāng)壓力很高時(shí)，有些巖石的強(qiáng)度便趨于常量。 隨著圍壓的增大，巖石表現(xiàn)從脆性向塑性的轉(zhuǎn)變，并且圍壓越大，巖石破碎前所呈現(xiàn)的塑性也越大。13 影響巖石強(qiáng)度的因素有哪些？答：影響巖石強(qiáng)度的因素可以分為自然因素和工藝技術(shù)因素兩類： 自然因素方面包括：巖石的礦物成分、礦物顆粒的大小、巖石的密度和空隙度。同種巖石的空隙度增加，密度降低，巖石的強(qiáng)度也隨之降低。一般情況下

9、，巖石的空隙度隨著巖石的埋藏深度的增加而減小；因此，巖石的強(qiáng)度一般情況下隨著埋藏深度的增加而增加。工藝技術(shù)方面包括：巖石的受載方式不同，相同巖石的強(qiáng)度不同；巖石的應(yīng)力狀態(tài)不同，相同巖石的強(qiáng)度差別也很大；此外還有外載的速度、液體介質(zhì)性質(zhì)等等。14 什么是巖石的可鉆性？我國(guó)石油部門(mén)采用什么方法評(píng)價(jià)巖石的可鉆性？將地層按可鉆性分為幾級(jí)？答：巖石的可鉆性是巖石抗破碎的能力。即一定鉆頭規(guī)格、類型及鉆井工藝條件下巖石抵抗鉆頭破碎的能力。 我國(guó)石油系統(tǒng)巖石可鉆性分類方法是用微鉆頭在巖樣上鉆孔，通過(guò)實(shí)鉆鉆時(shí)（即鉆速）確定巖樣的可鉆性。將地層按可鉆性分為10級(jí)。15 井底和井眼周圍地層巖石受哪些力？答：井眼周圍

10、地層巖石受力包括：上覆巖層壓力、巖石內(nèi)空隙流體的壓力（地層壓力）、水平地應(yīng)力、鉆井液液柱壓力。16 水平地應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的？它與上覆巖層壓力的關(guān)系是怎樣的？答：水平地應(yīng)力由兩部分組成，一部分是由上覆巖層的重力作用引起的，它是巖石泊松比的函數(shù)；另一部分是地質(zhì)構(gòu)造力，它隨著埋藏深度的增加而線形增大，和有效上覆巖層壓力成正比。有效上覆巖層壓力指上覆巖層壓力和巖石內(nèi)孔隙流體壓力的差。17 什么叫有效應(yīng)力、有效上覆巖層壓力、各向壓縮效應(yīng)？答：在“各向壓縮效應(yīng)”試驗(yàn)中，如果巖石孔隙中含有流體且具有一定的孔隙壓力，這種孔隙壓力的作用降低了巖石的各向壓縮效應(yīng)，這樣，把巖石所受外壓與內(nèi)壓之差稱為有效應(yīng)力。上覆巖

11、層壓力和巖石內(nèi)孔隙流體壓力的差稱為有效上覆巖層壓力。 在三軸應(yīng)力試驗(yàn)中，如果巖石是干的或者不滲透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液體或者氣體時(shí)，增大圍壓則一方面增大巖石的強(qiáng)度，另一方面也增大巖石的塑性，這兩方面的作用統(tǒng)稱為“各向壓縮效應(yīng)”。18 簡(jiǎn)述地下各種壓力的基本概念及上覆巖層壓力、地層孔隙壓力和基巖應(yīng)力三者之間的關(guān)系。08答：地下壓力包括靜液壓力 、上覆巖層壓力 、地層壓力 和基巖應(yīng)力 等。靜液壓力是由液柱自身的重力所引起的壓力，它的大小與液體的密度、液柱的垂直高度或深度有關(guān)。地層某處的上覆巖層壓力是指該處以上地層巖石基質(zhì)和空隙中流體的總重力所產(chǎn)生的壓力?；鶐r應(yīng)力是指由巖石顆粒之間相互接觸來(lái)

12、支撐的那部分上覆巖層壓力，也稱有效上覆巖層壓力或顆粒間壓力，這部分壓力是不被孔隙水所承擔(dān)的。上覆巖層的重力是由巖石基質(zhì)（基巖）和巖石孔隙中的流體共同承擔(dān)的，即上覆巖層壓力是地層壓力與基巖應(yīng)力的和：不管什么原因使基巖應(yīng)力降低時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致孔隙壓力增大。19 簡(jiǎn)述液壓試驗(yàn)法（漏失試驗(yàn)）的方法和步驟：答： 循環(huán)調(diào)節(jié)鉆井液性能，保證鉆井液性能穩(wěn)定，上提鉆頭至套管鞋內(nèi)，關(guān)閉防噴器（環(huán)形空間）； 以低速起泵后用較小排量（0.661.32 L/s）向井內(nèi)注入鉆井液，并計(jì)錄各個(gè)時(shí)間的泵入量和立管壓力； 作立管壓力與泵入量（累計(jì)）的關(guān)系曲線圖，這條曲線開(kāi)始時(shí)為過(guò)作標(biāo)原點(diǎn)的直線，然后會(huì)在某處偏離此直線，但壓力仍繼續(xù)

13、上升； 標(biāo)出試驗(yàn)曲線上偏離原始直線之點(diǎn)的壓力，即為漏失壓力； 試驗(yàn)曲線達(dá)到最高點(diǎn)的壓力稱為破裂（開(kāi)裂）壓力，這時(shí)地層開(kāi)使破裂； 最大值過(guò)后壓力下降并趨于平緩，平緩的壓力稱為傳播壓力。20 繪出平底圓柱壓頭壓入脆性巖石、塑脆性巖石、塑性巖石時(shí)的典型變形曲線，并給出脆性巖石、塑脆性巖石的巖石硬度計(jì)算式。給出塑脆性巖石塑性系數(shù)的定義和計(jì)算式。答：巖石硬度計(jì)算式： N/mm2式中 P產(chǎn)生脆性破碎時(shí)壓頭上的載荷，N；S壓頭的底面積，mm2。衡量巖石塑性的大小可以用巖石破碎前耗費(fèi)的總功AF與彈性變形功AE的比值表示，這個(gè)比值稱為巖石的塑性系數(shù)。因此，塑性系數(shù)K等于K=AF/AE21 塑性巖石的特點(diǎn)有那些？

14、脆性巖石的特點(diǎn)有那些？簡(jiǎn)要說(shuō)明流體介質(zhì)對(duì)巖石機(jī)械性質(zhì)的影響。答：塑性巖石的特點(diǎn)是巖石在破碎前發(fā)生永久變形，抗刮切能力弱。脆性巖石的特點(diǎn)是巖石在破碎前未發(fā)生永久變形，抗沖擊能力弱。流體介質(zhì)對(duì)巖石機(jī)械性質(zhì)的影響包含以下兩方面：第一，巖石中所含的水分都使巖石的強(qiáng)度下降，而且含水量越多，強(qiáng)度下降得也越多，含水量對(duì)一些巖石，例如泥頁(yè)巖，也會(huì)影響其塑性性質(zhì)，增大其流變特性；第二，具有化學(xué)活性的液體對(duì)巖石強(qiáng)度的降低，要比同類巖石在相同條件下以非活性液體所飽和時(shí)對(duì)巖石強(qiáng)度的降低要大得多。22 巖石的力學(xué)性質(zhì)含義包括哪些？它們反映了巖石的什么規(guī)律？繪出平底圓柱壓頭壓入脆性巖石、塑脆性巖石、塑性巖石時(shí)的吃入深度與

15、所加載荷關(guān)系的典型變形曲線。答：巖石力學(xué)性質(zhì)的含義包括兩個(gè)：巖石的變形特征和強(qiáng)度特征。巖石的變形特征是指巖石試件在載荷作用下的變形規(guī)律，其中包括巖石的彈性變形、塑性變形、粘性流動(dòng)和破壞規(guī)律，它反應(yīng)了巖石的力學(xué)屬性。巖石強(qiáng)度是指巖石試件在載荷作用下開(kāi)始破壞的最大應(yīng)力（極限強(qiáng)度）以及應(yīng)力與破壞之間的關(guān)系，它反映了巖石抵抗破壞的能力和破壞規(guī)律。巖石的變形規(guī)律和強(qiáng)度特征，由巖石試件在單軸或三軸試驗(yàn)機(jī)上所得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線來(lái)描述。23 分析井內(nèi)液柱壓力和地層孔隙壓力對(duì)鉆井巖石破碎的影響。答：巖石的屈服強(qiáng)度隨著孔隙壓力的減小而增大。當(dāng)圍壓 一定時(shí)，只有當(dāng)孔隙壓力相對(duì)地小時(shí)，巖石才呈現(xiàn)塑性的破壞；增大孔隙壓

16、力將使巖石由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐摹Ｒ恍┦軌簬r頁(yè)（Pressured shale）由于孔隙壓力相當(dāng)高，當(dāng)鉆開(kāi)井眼后，從井壁上因產(chǎn)生脆性的破壞而崩落，大概與這種機(jī)理有關(guān)。因此，在考慮頁(yè)巖井壁的穩(wěn)定時(shí)應(yīng)對(duì)孔隙壓力給予足夠的重視。相反地，在鉆井工程中，孔隙壓力有助于巖石的破碎從而提高鉆井的速度。井底的巖石，如果不滲透、無(wú)孔隙液體時(shí)，則增大泥漿的液柱壓力Ph，也將增大對(duì)巖石的“各向壓縮效應(yīng)”。其結(jié)果必然導(dǎo)致巖石抗壓入強(qiáng)度（或即巖石的硬度）的增加和塑性的增大，并且在一定的液柱壓力下，巖石將從脆性的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?。這個(gè)轉(zhuǎn)變壓力可稱為脆塑性轉(zhuǎn)變的臨界壓力。第二章 鉆進(jìn)工具1 評(píng)價(jià)鉆頭性能的指標(biāo)有那幾項(xiàng)？

17、答：鉆頭進(jìn)尺，鉆頭工作壽命，鉆頭平均機(jī)械鉆速，鉆頭單位進(jìn)尺成本。2 簡(jiǎn)述刮刀鉆頭破巖原理。答：刮刀鉆頭刀翼在鉆壓W和扭轉(zhuǎn)力T的作用下，一方面作向下的運(yùn)動(dòng)，一方面圍繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)，刀翼以正螺旋面吃入并切削巖層，井底平面與水平面成 角。刮刀鉆頭主要以切削和擠壓方式破碎地層，具體方式主要取決于鉆頭的切削結(jié)構(gòu)及所鉆地層的巖性。由于這幾種破巖方式主要要克服巖石的抗剪強(qiáng)度，所以它比克服巖石的抗壓強(qiáng)度的破巖方式要容易得多。3 刮刀鉆頭其刀翼結(jié)構(gòu)角有哪兒個(gè)？有什么影響？如何取值？答：刃尖角、切削角、刃前角、刃后角。刃尖角、切削角、刃前角、刃后角；刃尖角表示刀翼的減為尖銳程度。從吃入巖石和提高鉆速出發(fā)，刃尖角越

18、小越好，但是強(qiáng)度不能保證。一般要根據(jù)上述因素及巖石性能確定角的大小。巖石軟時(shí)，角可以稍小，較硬時(shí)硬適當(dāng)增大，夾層多，井較深時(shí)，角應(yīng)適當(dāng)增大。切削角刀以前刃和水平面之間的夾角，在其他情況一定時(shí)，越大，吃入深度越深，但過(guò)大時(shí)，刃前巖石剪切破碎困難，鉆進(jìn)憋勁大。一般情況下，松軟地層=70度；軟地層=7080度；中硬地層，=8085度。刃后角=-。刃后角必須大于井底角。刃前角與切削角互為補(bǔ)角，刃前角=90-4 銑齒牙輪鉆頭和鑲齒牙輪鉆頭有哪些不同？答：牙輪鉆頭按材料不同分為銑齒（鋼齒）和鑲齒（硬質(zhì)合金齒）兩大類。銑齒牙輪鉆頭的牙齒石油牙輪毛胚銑削加工而成，主要是楔型齒，齒的結(jié)構(gòu)參數(shù)要兼顧有利于破巖和齒

19、的強(qiáng)度。一般軟地層牙輪鉆頭的齒高、齒寬、齒距都較大，硬地層則相反。通常要在齒的工作面上敷焊硬質(zhì)合金以提高齒的耐磨性，在背椎部位業(yè)要敷焊硬質(zhì)合金層已達(dá)到保徑的目的。 鑲齒牙輪鉆頭是在牙輪上鉆出孔后，將硬質(zhì)合金材料制成的齒鑲?cè)肟字小Ｆ潺X型較多，如楔型齒、圓錐形齒、球型齒、勺型齒、主要依據(jù)巖石的性能和齒材料性能、強(qiáng)度、相撞工藝等。目前向齒牙輪鉆頭在軟地層、中硬地層及堅(jiān)硬地層中都得到了廣泛應(yīng)用。5 牙輪鉆頭有哪幾副軸承？按結(jié)構(gòu)不同可分為幾類？滑動(dòng)軸承有什么特點(diǎn)？答：有大、中、小和止推軸承。鉆頭軸承按結(jié)構(gòu)分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。6 牙輪鉆頭的儲(chǔ)油滑密封系統(tǒng)包括幾部分？其作用是什么？答：儲(chǔ)油囊、護(hù)膜

20、杯、壓蓋、密封圈。7 牙輪的超頂、移軸和復(fù)錐各產(chǎn)生哪個(gè)方向的滑動(dòng)？答：由于牙輪的超頂、移軸、復(fù)錐，使牙輪在滾動(dòng)的同時(shí)在井底產(chǎn)生滑動(dòng)。超頂和復(fù)錐引起沿切線方向滑動(dòng)，這種作用除了沖擊、壓碎作用破碎巖石外，還可以剪切掉同一齒圈相鄰牙齒破碎坑之間的巖脊；移軸產(chǎn)生軸向方向的滑動(dòng)，可以剪切掉齒圈之間的巖脊。8 國(guó)產(chǎn)三牙輪鉆頭有哪個(gè)系列？試解釋812HP5的含義？答：普通鉆頭、噴射式鉆頭、密封鉆頭、密封保徑鉆頭、滑動(dòng)軸承鉆頭、滑動(dòng)保徑鉆頭、鄉(xiāng)齒密封鉆頭、鑲齒滑動(dòng)軸承鉆頭8個(gè)系列。表示用于中硬地層、直徑為81/2英寸的銑齒滑動(dòng)密封噴射式三牙輪鉆頭。9 金剛石鉆頭有哪些突出優(yōu)點(diǎn)？答：（1）是一體性鉆頭，沒(méi)有結(jié)構(gòu)

21、薄弱的環(huán)節(jié)，因而可以使用較高的轉(zhuǎn)速，可以承載較大的側(cè)向載荷而不發(fā)生井下事故，（2）金剛石鉆頭在正確使用的情況下，耐磨且壽命長(zhǎng)，適合于深井及研磨性地層。（3）在高溫下，牙輪密封易失效，金剛石鉆頭則不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題。（4）金剛石鉆頭不受空間尺寸的限制，適合于小井巖鉆井。（5）在鉆牙受限的情況下可以使用金剛石鉆頭。（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造比較靈活，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，能滿足非標(biāo)的需要。（7）PDC鉆頭是一種切削型鉆頭，實(shí)踐表明在適應(yīng)地層可以取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。（8）由于熱穩(wěn)定性的限制，必須保證充分的沖洗和冷卻。（9）金剛石鉆頭抗載荷、抗沖擊能力較差，使用時(shí)必須巖嚴(yán)格的規(guī)程。（10）金剛石材料價(jià)格較高。10 按切削

22、齒材料可將金剛石鉆頭分為幾種類型？答：天然、人造11 天然金剛石鉆頭及TSP鉆頭常用的水力結(jié)構(gòu)有哪幾種？各有何優(yōu)點(diǎn)?答：它們均采用水孔水槽式水力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是鉆井液游說(shuō)空中流出經(jīng)水槽流過(guò)鉆頭工作面，沖洗每一粒金剛石前的巖屑并冷卻、潤(rùn)滑每一粒金剛石。防止金剛石杯燒毀。其結(jié)構(gòu)有：副壓式水槽結(jié)構(gòu)；輻射型水槽；輻射型逼壓式水槽；螺旋形水槽。12 天然金剛石鉆頭是怎樣破碎巖石的？適用鉆什么樣的地層?答：聚晶金剛石復(fù)合片。既有金剛石的硬度和耐磨性，又有碳化鎢的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗沖擊能力。金剛石鉆頭由于巖石性能技工條件的復(fù)雜性至今沒(méi)有統(tǒng)一結(jié)論，但是可以歸納以下幾點(diǎn)：（1）在鉆遇硬地層時(shí)，在鉆壓的作用下壓入巖石，

23、使接觸巖石呈現(xiàn)極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性。（2）在塑性地層，金剛石吃入地層并在鉆頭扭矩的作用下使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)，脫離巖石基體，這一過(guò)程稱作犁削。（3）在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩的作用下，巖石表現(xiàn)為脆性破碎，在這種情況下，金剛石鉆頭的破巖速度較高，巖石破碎的體積遠(yuǎn)大于金剛石吃入后位移的體積。13 “PDC”含義是什么？有哪些特點(diǎn)?答：“PDC”是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡(jiǎn)稱，它是金剛石材料鉆頭的一種。 它是一體式鉆頭，在鉆進(jìn)時(shí)鉆頭部件不宜掉落；它主要靠PDC復(fù)合片的切削作用破碎巖石，類似于刮刀鉆頭的切削原理，在鉆進(jìn)過(guò)程中扭矩小，穩(wěn)定性好，在較小鉆壓、高轉(zhuǎn)速下機(jī)械鉆速高，

24、但在含礫巖和軟硬互層的地層不宜使用PDC鉆頭，以防崩掉PDC鉆頭的復(fù)合片；分為胎體PDC鉆頭和剛體PDC鉆頭。14 PDC鉆頭切削刃的后傾角和側(cè)傾角各起什么作用?答：后傾角的作用是減少切削齒在工作時(shí)的振動(dòng)，延長(zhǎng)使用壽命； 側(cè)傾角的作用是使切削齒在切削地層時(shí)對(duì)齒前切削產(chǎn)生側(cè)向推力，使巖屑想鉆頭外緣移動(dòng)，以利排出巖屑。15 PDC鉆頭切削齒布置有哪幾種方式？有何特點(diǎn)?答：PDC鉆頭切削齒的排列及分布方式有刮刀式、單齒式及組合式三種。刮刀式布齒方式將切削齒沿著從鉆頭中心附近到保徑部位的直線（或接近于直線的曲線）不知在胎體刮刀上，在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾脟娮?，每個(gè)噴嘴起到清洗或冷卻一個(gè)或兩個(gè)掛刀片上的切削齒的

25、作用。這種布置方式整體強(qiáng)度高，抗沖擊力強(qiáng)，易于清洗和冷卻，排屑好，抗泥包能力強(qiáng)，適宜于在粘性或軟地層中使用。單齒式布齒方式是將切削齒一個(gè)一個(gè)單獨(dú)布置在鉆頭工作面上，在適當(dāng)?shù)牡胤讲贾脟娮旎蛩?，鉆井液從噴嘴流出后，切削齒受到清洗及冷卻，但同時(shí)也起到阻流和分配液流的作用。這種結(jié)構(gòu)的布齒區(qū)域大、布齒密度高，可以提高鉆頭的壽命，但水力控制能力低，容易在粘性地層泥包。16 PDC鉆頭是怎樣破碎巖石的？適用于什么樣的地層?答：PDC鉆頭實(shí)質(zhì)上就是具有負(fù)切削角度的微型切削片刮刀鉆頭，其工作原理與刮刀鉆頭基本相同。在鉆壓和扭矩的作用下，PDC復(fù)合片吃入地層，充分利用復(fù)合片極硬、耐磨（磨耗比是碳化鎢的100多倍

26、）、自銳的特點(diǎn)犁削和剪切地層、破碎巖石。 PDC鉆頭適宜于在軟到中硬的均質(zhì)、無(wú)礫巖的地層中鉆進(jìn)。17 TSP鉆頭與PDC鉆頭相比有什么優(yōu)點(diǎn)?答：TSP具有良好的熱穩(wěn)定性，齒型也比較多，尺寸也可根據(jù)要求而定。其耐磨性高于PDC，抗沖擊能力強(qiáng)，具有金剛石材料的優(yōu)點(diǎn)。18 鉆柱主要由哪幾部分組成？其主要功用有哪些? 08答：鉆柱由方鉆桿、鉆桿段和下部鉆具組合三部分組成。鉆桿段包括鉆桿和街頭，有時(shí)也裝擴(kuò)眼器。下部鉆具組合主要時(shí)鉆停，也可能安裝穩(wěn)定器、減震器、震擊器、擴(kuò)眼器及其他特殊工具。主要作用有：為鉆井液提供通道；為鉆頭施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ话训孛媾ぞ貍鞯骄?；起下鉆頭；計(jì)算井深19 鉆桿的API鋼級(jí)有哪

27、幾種?答：D、E、95(X)、105(G)、135(S)級(jí)共5種。20 為什么鉆柱下部使用鉆鋌而不使用鉆桿？答：鉆挺具有加大的中立和剛度，它在鉆井工程中有加鉆壓、保證壓縮條件下必要的強(qiáng)度；減輕鉆頭的振動(dòng)、擺動(dòng)、跳動(dòng)等，使鉆頭工作平穩(wěn)；控制井斜等作用不能由鉆桿替代。21 內(nèi)平、貫眼和正規(guī)三種接頭的主要內(nèi)別是什么?答：內(nèi)平式接頭主要用于外加厚鉆桿，其特點(diǎn)時(shí)鉆桿內(nèi)徑與管體加厚處內(nèi)徑，接頭內(nèi)徑相同，鉆井液流動(dòng)阻力笑，有利于提高水功率，但外徑較大，易磨損。慣眼式接頭適用予內(nèi)加厚桿，其特點(diǎn)是鉆桿有兩個(gè)內(nèi)徑，接頭內(nèi)徑等于管體加厚處內(nèi)徑，但小于管體部分內(nèi)徑。正規(guī)式接頭適用于內(nèi)加厚鉆桿。這種接頭的內(nèi)徑比較小，這

28、種接頭的內(nèi)徑比較小，小于鉆桿加後處的內(nèi)徑，所以鉆井液六國(guó)的阻力最大，但它的外徑最小，強(qiáng)度較大。22 鉆柱在井下的運(yùn)動(dòng)形式可能有哪幾種?答：自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)結(jié)合、無(wú)規(guī)則的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。23 井下鉆柱受到哪些力的作用？最主要的作用力是什么?答：鉆柱在井下受到多種載荷的作用，在不同的工作狀態(tài)下，不同部位的鉆柱受力是不同的。（1）、軸向壓力和拉力（2）、在轉(zhuǎn)盤(pán)鉆井時(shí)，受到扭矩（3）在鉆壓超過(guò)鉆柱臨界值時(shí)等情況下，將受到彎曲力距。（4）當(dāng)鉆柱繞井眼軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生離心力。（5）鉆桿測(cè)試時(shí)，鉆桿將受到很大的外擠壓力。（6）鉆進(jìn)時(shí)會(huì)引起鉆柱的縱向振動(dòng)。（7）在某一臨界轉(zhuǎn)速下鉆頭將出現(xiàn)橫向擺振。24 何謂

29、鉆柱的中性點(diǎn)？為什么要保證中性點(diǎn)落在鉆鋌上? 08答：中性點(diǎn)的概念是由魯賓斯基提出來(lái)的。他認(rèn)為中性點(diǎn)時(shí)鉆柱受拉和受壓的分屆點(diǎn)。在管柱的設(shè)計(jì)中，我們希望中性點(diǎn)始終落在剛度大，抗彎能力強(qiáng)的鉆挺上，使鉆桿一直處于受拉伸的直線穩(wěn)定狀態(tài)。25 鉆柱的哪些部位受力最嚴(yán)重？都受到什么載荷的作用?答：鉆柱在兩端口處受力最嚴(yán)重，在上端口受到在大拉力，在井底處受到最大壓力。26 鉆柱設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些要求?答：滿足強(qiáng)度要求，保證鉆柱安全工作；盡量減輕整個(gè)鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負(fù)荷能力下鉆更深的井。27 在條件允許的情況下，為什么要盡可能選用在尺寸鉆柱?答：方鉆桿由于受到扭矩和拉力最大，在供應(yīng)可能的情況下，應(yīng)盡量選

30、用大尺寸鉆桿，因?yàn)榇蟪叽玢@桿強(qiáng)度大，水眼大，鉆井液流動(dòng)阻力小，鉆井液上返速度高，有利于攜帶巖屑。28 什么叫復(fù)合鉆柱，使用復(fù)合鉆柱有何優(yōu)點(diǎn)?答：即采用不同尺寸（上打下?。?、或不同壁厚（上后下?。?、不同鋼號(hào)（上高下低）的鉆桿組成的鉆桿柱。它既能滿足強(qiáng)度要求又能減輕鉆柱的重力，允許在一定的鉆機(jī)負(fù)荷下鉆的更深。29 鉆桿柱設(shè)計(jì)主要考慮哪種力的作用？強(qiáng)度條件是什么?答：鉆桿設(shè)計(jì)主要是抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即按抗拉強(qiáng)度進(jìn)行校核。鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)的強(qiáng)度條件是：鉆桿柱任意界面上的靜拉伸載荷要小于鉆桿柱的最大安全靜拉力。30 什么叫最大安全靜拉載荷？如何確定鉆柱的最大安全靜拉載荷?答：指允許鉆桿所承受的由鉆柱重力（浮重）

31、引起的最大載荷。目前有三種確定鉆桿的最大安全靜拉力的方法：（1）安全系數(shù)法：考慮起下鉆的動(dòng)載和摩擦力，一般取一個(gè)安全系數(shù)保證鉆柱的安全，一般取1.3。（2）設(shè)計(jì)系數(shù)法：（考慮卡瓦擠壓）（3）最大余量法：考慮鉆柱被卡時(shí)的上提解卡力。并以它為最大允許靜拉力和最大安全拉伸力的余量。31 某井用912in鉆頭，7in鉆鋌（qc=1632N/m）和5in鉆桿（qc=284.78N/m），設(shè)計(jì)鉆壓為180kN,鉆井液密度為1.28g/cm3,計(jì)算所需鉆鋌長(zhǎng)度。答：先根據(jù) =1-1.28/7.8=0.8359,由 計(jì)算中性點(diǎn)得LN=180000/（0.8359*1632）=131.45米，按每根鉆挺10米計(jì)

32、算，則至少需要140 米鉆挺。, , 32 已知井深Dv=1500m,鉆壓W14t,鉆井液密度為1.38g/cm3,鉆具結(jié)構(gòu)為：812in鉆頭612in鉆鋌200m（qc=136.24kg/m）+5in鉆桿1300m（qc=29.04kg/m）。求中性點(diǎn)所在井深。答：由鉆柱任意截面上的軸向拉力 得出鉆柱和鉆挺結(jié)合處的拉力FW=(1-1.38/7.8)*(0+0.13624*200)-14=8.428(噸)，所以由線性關(guān)系易知（0，-14），（LN,0）,(200,8.428)可假設(shè)在鉆挺的軸線上。得LN=124.85米。1500-124.85=1375.16米，所以中性點(diǎn)在井深1375.16米

33、處。33 試計(jì)算由412in內(nèi)外加厚，壁厚為10.92mm的E級(jí)鉆桿各512in內(nèi)外加厚，壁厚為10.54mm的E級(jí)鉆桿組成的復(fù)合鉆柱在密度為1.2 g/cm3的鉆井液中的可下深度。若將512in鉆桿換成412in內(nèi)外加厚，壁厚為10.92mm的95（X）級(jí)鉆桿，可下深度又是多少？答：34 某井用1214in鉆頭鉆至3500m,試根據(jù)以下條件進(jìn)行鉆柱設(shè)計(jì)：鉆井液密度：d=1.25g/cm3;鉆壓：W200kN;拉力余量：MOP450kN;安全系數(shù)：St=1.30;卡瓦長(zhǎng)度：Ls=406.4mm,正常潤(rùn)滑；井斜角：6；庫(kù)存鉆具：鉆鋌：9in鉆鋌（qc=2860N/m）27m,7in鉆鋌（qc=1

34、632N/m）81m,612in鉆鋌（qc=1362.4N/m）供應(yīng)充足。鉆桿：E級(jí)5in鉆桿（qc=284.78N/m）900m,95（X）及105（G）級(jí)5in鉆桿（qc=284.78N/m）供應(yīng)充足。答：35 簡(jiǎn)要分析三牙輪鉆頭的破巖機(jī)理以及用每米鉆井成本評(píng)選三牙輪鉆頭的思路，并給出每米鉆井成本的計(jì)算式。答：三牙輪鉆頭是通過(guò)兩個(gè)方面的作用來(lái)破碎巖石：（1）沖擊、壓碎作用：鉆進(jìn)時(shí)鉆頭承受的鉆壓經(jīng)牙齒作用在巖石上壓碎巖石。除此靜載以外還有一沖擊載荷，牙輪在滾動(dòng)過(guò)程中，以單齒和雙齒交替與井底相接觸引起鉆頭的縱向振動(dòng)，使鉆頭齒對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊作用。（2）剪切作用：剪切作用主要是通過(guò)牙輪在井底滾動(dòng)的

35、同時(shí)還產(chǎn)生牙輪齒對(duì)井底的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)牙輪錐頂不與鉆頭軸線重合時(shí)就有滑動(dòng)產(chǎn)生，引起鉆頭滑動(dòng)的主要因數(shù)有三個(gè)，即超頂、復(fù)錐和移軸。評(píng)價(jià)鉆頭的選擇是否合適決不能單純地根據(jù)進(jìn)尺最多或機(jī)械鉆速最高來(lái)衡量，因?yàn)樗@地層的深淺、鉆頭成本的多少以及設(shè)備使用費(fèi)等都是影響鉆頭效率的因素。因此可以用“每米成本”來(lái)衡量。即：Ct=(Cb+Cr(T+Tr)/H式中 Ct成本，元/米；Cb鉆頭成本，元；Cr設(shè)備使用成本，元/小時(shí)；T鉆頭鉆進(jìn)時(shí)間，小時(shí)；Tr起下鉆時(shí)間，小時(shí)；H鉆頭的進(jìn)尺，米。36 已知某鉆頭單價(jià)為6000元，用該鉆頭鉆進(jìn)500m進(jìn)尺，純鉆進(jìn)時(shí)間為23h，起下鉆時(shí)間為18.5h，如果設(shè)備使用費(fèi)按4000元

36、/h，試求每米鉆井成本。解：鉆井每米成本是鉆頭選型與合理使用的標(biāo)準(zhǔn)，它的計(jì)算公式如下：其中 Cb一一鉆頭成本，元； Cr設(shè)備使用成本，元h； Tr起下鉆時(shí)間（包括起鉆前循環(huán)鉆井液時(shí)間與鉆頭在井底跑和的時(shí)間）h； T一一純鉆進(jìn)時(shí)間，h； H鉆頭的進(jìn)尺，m。代入已知參數(shù)，得：37 轉(zhuǎn)盤(pán)鉆井時(shí)，鉆柱受那些不變應(yīng)力和交變應(yīng)力的作用？分析指出鉆柱受力的嚴(yán)重部位。答：轉(zhuǎn)盤(pán)鉆井時(shí)，屬于不變應(yīng)力的有拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪應(yīng)力；而屬于交變應(yīng)力的有彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)所引起的剪應(yīng)力以及縱向振動(dòng)作用所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。在整個(gè)鉆柱長(zhǎng)度內(nèi)，載荷作用的特點(diǎn)是在井口處主要是不變載荷的影響，而靠近井底處主要是交變負(fù)荷的影響。這

37、種交變載荷的作用正是鉆柱疲勞破壞的原因。（1）鉆進(jìn)時(shí)鉆柱的下部受力最為嚴(yán)重。因?yàn)殂@柱同時(shí)受到軸向壓力、扭矩和彎曲應(yīng)力矩的作用，更為嚴(yán)重的是自轉(zhuǎn)存在著劇烈的交變應(yīng)力循環(huán)，以及鉆頭突然遇阻卡，會(huì)使鉆柱受到的扭矩大大增加。（2）鉆進(jìn)時(shí)和起下鉆時(shí)井口處受力復(fù)雜。起下鉆時(shí)井口處受到最大拉力，如果下鉆時(shí)猛提、猛殺，會(huì)使井口處鉆柱受到的軸向力大大增加，鉆進(jìn)時(shí)所受拉力和扭矩最大，受力情況也比較嚴(yán)重。（3）由于地層巖性變化、鉆頭的沖擊和縱向振動(dòng)等因素的存在，使得鉆壓不均勻，因而使中和點(diǎn)位置上下移動(dòng)，這樣，在中和點(diǎn)附近的鉆柱就受到交變載荷的作用。38 分析單一尺寸（沿鉆柱軸線截面積相同）鉆柱分別在下列四種條件下軸

38、向受拉、壓載荷的情況(用圖示之)，并標(biāo)出軸向應(yīng)力為零的點(diǎn)和中和點(diǎn)。條件一：井內(nèi)無(wú)流體(鉆柱下端面不與井底接觸)；條件二：井內(nèi)有流體(鉆柱下端面不與井底接觸)；條件三：井內(nèi)無(wú)流體鉆柱下放（鉆進(jìn)）的情況；條件四：井內(nèi)有流體鉆柱下放（鉆進(jìn)）的情況。答：39 已知井深為1000m，鉆鋌外徑為177.8mm，鉆鋌長(zhǎng)度為100m，鉆壓為 =117.72kN，鉆井液密度為1.2 ，鉆鋌單位重量為 =1601 N/m， 請(qǐng)計(jì)算中和點(diǎn)位置。解：中和點(diǎn)位置可由下列公式計(jì)算：-中和點(diǎn)距井底的高度，m；-鉆壓，N；-鉆鋌在空氣中的每米重量， N/m-浮力系數(shù)。浮力系數(shù)為 米第四章 鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選1 某井用直徑200mm

39、24l型鉆頭鉆進(jìn)，鉆壓W196kN,轉(zhuǎn)速n=70r/min,井底凈化條件較好，鉆頭工作14h以后起鉆，已知Af=2.3310-3。求牙齒磨損量hf。答：2 某井用直徑200mm21l型鉆頭鉆進(jìn)，鉆壓W196kN,轉(zhuǎn)速n=80r/min,鉆頭工作14h以后起鉆，軸承磨損到B6級(jí)，求軸承工作系數(shù)b。答：3 已知某井五點(diǎn)法鉆進(jìn)試驗(yàn)的結(jié)果如下表所示：實(shí)驗(yàn)點(diǎn)123456鉆壓kN225254254196196225轉(zhuǎn)速(rmin-1)70601201206070鉆速(mh-1)3132.546342430求該地區(qū)的門(mén)限鉆壓M和轉(zhuǎn)速指數(shù) 。答：4 某井使用215.9mm鉆頭鉆進(jìn)，噴嘴流量系數(shù)C0.96，井內(nèi)

40、鉆井液密度為1.42g/cm3,排量為16Ls。若要求井底比水功率為0.418kW/cm2,且三個(gè)噴嘴中擬采用一個(gè)直徑為9mm,另兩個(gè)為等徑。試求另兩個(gè)噴嘴的直徑，并計(jì)算射流水力參數(shù)和鉆頭水力參數(shù)。答：5 某井鉆進(jìn)215.9mm井眼，使用127mm內(nèi)平鉆桿（內(nèi)徑108.6mm）,177.8mm鉆鋌（內(nèi)徑71.4mm）100m。測(cè)得鉆井液性能d=1.2g/cm3, PV =0.022Pas,Pg=0.34MPa,Q=22L/s。試求m、a值及井深2000m時(shí)循環(huán)系統(tǒng)的壓力損耗。答：6 條件同題5，求允許泵壓分別為17.3MPa時(shí)鉆頭所可能獲得的壓降及相應(yīng)的噴嘴當(dāng)量直徑（噴嘴流量系統(tǒng)C0.96）和

41、射流水力參數(shù)。答：7 已知某井用215.9mm鉆頭鉆進(jìn)，井眼擴(kuò)大處井徑310mm,鉆桿外徑127mm,排量21L/s。鉆井液密度1.16g/cm3,其范氏粘度計(jì)600、300r/min的讀數(shù)分別為65、39。巖屑密度2.52 g/cm3，平均粒徑6mm。試校核巖屑舉升效率。答：8 某井采用215.9mm鉆頭鉆進(jìn)（噴嘴流量系數(shù)C0.98），177.8鉆鋌（內(nèi)徑71.4mm）120m,所用鉆桿為127mm內(nèi)平鉆桿（內(nèi)徑108.6mm）。井隊(duì)配備有兩臺(tái)NB1000鉆井泵，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)而言，地面泵壓以不超過(guò)18MPa較合適；Kg取值1.0710-MPas1.8。預(yù)計(jì)鉆進(jìn)到4000m處鉆井液

42、密度為1.64g/cm3,塑性粘度0.0047Pas。試按最大鉆頭水功率方式對(duì)該井深處進(jìn)行水力參數(shù)設(shè)計(jì)。要求環(huán)空返速不低于0.7m/s。答：9 影響鉆進(jìn)速度的主要因素有哪些，哪些為可控制的因素？簡(jiǎn)要分析這些可控因素對(duì)鉆進(jìn)速度的影響。答：影響因素：地質(zhì)條件、巖層性質(zhì)和鉆井深度等客觀因素；鉆頭類型、鉆井液性能、水力參數(shù)、鉆壓、轉(zhuǎn)速等可控變量。鉆頭類型：因不同的鉆頭類型適用于不同的地層，選擇好鉆頭可獲得高的機(jī)械鉆速。鉆井液性能：密度增加會(huì)降低機(jī)械鉆速；粘度增加會(huì)降低機(jī)械鉆速，固相含量增加會(huì)降低機(jī)械鉆速，鉆井液的分散性增加鉆速降低。鉆壓：增加鉆壓，提高機(jī)械鉆速。轉(zhuǎn)速：增加轉(zhuǎn)速，一般機(jī)械鉆速提高，但當(dāng)鉆

43、頭齒的接觸時(shí)間小于破碎巖石的接觸時(shí)間時(shí)，鉆速降低。10 寫(xiě)出修正的楊格模式鉆速方程，簡(jiǎn)要分析該鉆速方程中所列因素對(duì)鉆進(jìn)機(jī)械鉆速的影響規(guī)律。答：楊格模式鉆速方程為：式中 鉆速，m/h； W鉆壓，kN； M門(mén)限鉆壓，kN； N轉(zhuǎn)速，r/min； 、 、 、 、 、h為無(wú)因次量。鉆速方程考慮的因素對(duì)鉆進(jìn)機(jī)械鉆速的影響規(guī)律如下：（1）巖石可鉆性：它包含了巖石強(qiáng)度，以及與可鉆性有關(guān)的鉆頭類型和泥漿性能等對(duì)鉆速的影響；可鉆性越大鉆速越高。（2）井底壓差：隨著井底壓差的增加鉆速減小。（3）單位鉆壓：隨著單位鉆壓的增加鉆速增加。（4）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速的增加鉆速增加。（5）水力凈化和水力參數(shù)：隨著井眼凈化程度和水力能

44、量的提高鉆速增加。（6）牙齒磨損：磨損量增加鉆速降低。11 什么是噴射鉆井？噴射鉆井能大幅度提高鉆速的主要原因是什么。答：簡(jiǎn)單地說(shuō)噴射鉆井就是充分利用鉆井液通過(guò)噴射鉆頭所形成的高速射流的水力作用，以提高機(jī)械鉆速的一種鉆井方法。噴射鉆井的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是從鉆頭噴嘴中噴出強(qiáng)大的鉆井液射流。它具有很高的噴射速度，具有很大的水力功率，它能給予井底巖屑一個(gè)很大的沖擊力，從而使巖屑及時(shí)迅速地離開(kāi)井底，始終保持井底干凈。另當(dāng)鉆井液射流水力功率達(dá)到一定程度時(shí)，它還具有輔助鉆頭機(jī)械破巖的作用，從而使機(jī)械鉆速更進(jìn)一步地提高。12 射流為什么能提高機(jī)械鉆速？當(dāng)鉆井泵處在額定泵壓狀態(tài)時(shí)(Ps=Pr)，試推導(dǎo)獲得最大鉆

45、頭水馬力（Nbmax）的條件。答：射流沖到井底以后能產(chǎn)生兩種凈化井底的作用，其一是射流對(duì)巖屑的沖擊壓力作用，其二是射流在井底產(chǎn)生漫流對(duì)巖石起橫推作用，使巖屑迅速離開(kāi)井底，保持井底干凈，避免鉆頭重復(fù)破碎巖石。當(dāng)?shù)貙虞^軟時(shí)射流會(huì)產(chǎn)生直接的破巖作用，從而提高了鉆進(jìn)速度。當(dāng)泥漿泵處在額定泵壓狀態(tài)時(shí)(Ps=Pr)，鉆頭水功率可以用下式表示： 獲得最大鉆頭水馬力（Nbmax）的條件是： 即： 可得： 這就是額定泵壓狀態(tài)下獲得最大鉆頭水馬力的條件。13 射流為什么能提高機(jī)械鉆速？當(dāng)鉆井泵處在額定泵壓狀態(tài)時(shí)(Ps=Pr)，試推導(dǎo)獲得最大射流沖擊力（Fjmax）的條件。答：射流沖到井底以后能產(chǎn)生兩種凈化井底的作

46、用，其一是射流對(duì)巖屑的沖擊壓力作用，其二是射流在井底產(chǎn)生漫流對(duì)巖石起橫推作用，使巖屑迅速離開(kāi)井底，保持井底干凈，避免鉆頭重復(fù)破碎巖石。當(dāng)?shù)貙虞^軟時(shí)射流會(huì)產(chǎn)生直接的破巖作用，從而提高了鉆進(jìn)速度。當(dāng)泥漿泵處在額定泵壓狀態(tài)時(shí)(Ps=Pr)，射流沖擊力可以用下式表示：由 ，可獲得最大射流沖擊力（Fjmax）的條件為： 這就是額定泵壓狀態(tài)下獲得最大射流沖擊力的條件。1 井眼軌跡的基本參數(shù)有哪些？為什么將它們稱為基本參數(shù)？08答：井眼軌跡基本參數(shù)包括：井深、井斜角、井斜方位角。這三個(gè)參數(shù)足夠表明井眼中一個(gè)測(cè)點(diǎn)的具體位置，所以將他們稱為基本參數(shù)。2 方位與方向的區(qū)別何在？請(qǐng)舉例說(shuō)明。井斜方位角有哪兩種表示方

47、法？二者之間如何換算？答：方位都在某個(gè)水平面上，而方向則是在三維空間內(nèi)（當(dāng)然也可能在水平面上）。方位角表示方法：真方位角、象限角。方位線位置真方位角與象限角關(guān)系第一象限真方位角象限角第二象限真方位角180象限角第三象限真方位角180象限角第四象限真方位角360象限角3 水平投影長(zhǎng)度與水平位移有何區(qū)別？視平移與水平位移有何區(qū)別?答：水平投影長(zhǎng)度是指井眼軌跡上某點(diǎn)至井口的長(zhǎng)度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長(zhǎng)度。水平位移是指軌跡上某點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。在實(shí)鉆井眼軌跡上，二者有明顯區(qū)別，水平長(zhǎng)度一般為曲線段，而水平位移為直線段。視平移是水平位

48、移在設(shè)計(jì)方位上的投影長(zhǎng)度。4 狗腿角、狗腿度、狗腿嚴(yán)重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指測(cè)段上、下二測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線之間的夾角（注意是在空間的夾角）。狗腿嚴(yán)重度是指井眼曲率，是井眼軌跡曲線的曲率。5 垂直投影圖與垂直剖面圖有何區(qū)別？答：垂直投影圖相當(dāng)于機(jī)械制造圖中的側(cè)視圖，即將井眼軌跡投影到鉛垂平面上；垂直剖面圖是經(jīng)過(guò)井眼軌跡上的每一點(diǎn)做鉛垂線所組成的曲面，將此曲面展開(kāi)就是垂直剖面圖。6 為什么要規(guī)定一個(gè)測(cè)段內(nèi)方位角變化的絕對(duì)值不得超過(guò)180 ？實(shí)際資料中如果超過(guò)了怎么辦？答：7 測(cè)斜計(jì)算，對(duì)一個(gè)測(cè)段來(lái)說(shuō)，要計(jì)算那些參數(shù)？對(duì)一個(gè)測(cè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，需要計(jì)算哪些參數(shù)？測(cè)段計(jì)算與測(cè)點(diǎn)計(jì)算有什么關(guān)系？答：

49、測(cè)斜時(shí)，對(duì)一個(gè)測(cè)段來(lái)說(shuō)，需要計(jì)算的參數(shù)有五個(gè)：垂增、平增、N坐標(biāo)增量、E坐標(biāo)增量和井眼曲率；對(duì)一個(gè)測(cè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，需要計(jì)算的參數(shù)有七個(gè)：五個(gè)直角坐標(biāo)值（垂深、水平長(zhǎng)度、N坐標(biāo)、E坐標(biāo)、視平移）和兩個(gè)極坐標(biāo)（水平位移、平移方位角）。軌跡計(jì)算時(shí)，必須首先算出每個(gè)測(cè)段的坐標(biāo)增量，然后才能求得測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。8 平均角法與校正角法有什么區(qū)別？實(shí)際計(jì)算結(jié)果可能有什么差別？答：平均角法假設(shè)測(cè)段是一條直線，該直線的方向是上下二測(cè)點(diǎn)處井眼方向的“和方向”（矢量和）。校正平均角法假設(shè)測(cè)段形狀為一條圓柱螺線。校正平均角法的計(jì)算公式是在平均角計(jì)算公式的基礎(chǔ)上加入了校正系數(shù)。9 直井軌跡控制的主要任務(wù)是什么？答：直井軌跡控制

50、的主要任務(wù)就是要防止實(shí)鉆軌跡偏離設(shè)計(jì)的鉛垂直線。一般來(lái)說(shuō)實(shí)鉆軌跡總是要偏離設(shè)計(jì)軌道的，問(wèn)題在于能否控制井斜的度數(shù)或井眼的曲率在一定范圍之內(nèi)。10 引起井斜的地質(zhì)原因中最本質(zhì)的兩個(gè)因素是什么？二者如何起作用？答：最本質(zhì)的兩個(gè)因素是地層可鉆性的不均勻性和地層的傾斜。沉積巖都有這樣的特征：垂直層面方向的可鉆性高，平行層面方向的可鉆性低。在地層傾斜的情況下，當(dāng)?shù)貙觾A角小于45時(shí)，鉆頭前進(jìn)方向偏向垂直地層層面的方向，于是偏離鉛垂線；當(dāng)傾角超過(guò)60以后，鉆頭前進(jìn)方向則是沿著平行地層層面方向下滑，也要偏離鉛垂線；當(dāng)?shù)貙觾A角在4560之間時(shí)，井斜方向?qū)俨环€(wěn)定狀態(tài)。11 引起井斜的鉆具原因中最主要的兩個(gè)因素是什

51、么？他們又與什么因素有關(guān)？答：鉆具導(dǎo)致井斜的主要因素是鉆具的傾斜和彎曲。導(dǎo)致鉆具傾斜和彎曲的主要因素：首先，由于鉆具直徑小于井眼直徑，鉆具和井眼之間有一定的間隙。其次，由于鉆壓的作用，下部鉆具受壓后必將靠向井壁一側(cè)而傾斜。12 井徑擴(kuò)大如何引起井斜？如何防止井徑擴(kuò)大？答：井眼擴(kuò)大后，鉆頭可在井眼內(nèi)左右移動(dòng)，靠向一側(cè)，也可使受壓彎曲的鉆柱撓度加大，于是轉(zhuǎn)頭軸線與井眼軸線不重合，導(dǎo)致井斜。要防止井徑擴(kuò)大，首先要有好的鉆井液護(hù)壁技術(shù)；其次可以搶在井徑擴(kuò)大以前鉆出新的井眼。13 滿眼鉆具組合控制井斜的原理是什么?它能使井斜角減小嗎？08答：滿眼鉆具組合采用在鉆鋌上適當(dāng)安裝扶正器（近鉆頭扶正器、中扶正器

52、、上扶正器、第四扶正器），采用扶正器組合的辦法解決井斜問(wèn)題。滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能做到使井斜角的變化（增斜或?qū)⑿保┖苄』虿蛔兓?4 鐘擺鉆具組合控制井斜的原理是什么？為什么使用它鉆速很慢？08答：鐘擺鉆具組合在鉆柱的下部適當(dāng)位置加一個(gè)扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個(gè)鐘擺，也要產(chǎn)生一個(gè)鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側(cè)，從而使新鉆的井眼不斷降斜。鐘擺鉆具組合的性能對(duì)鉆壓特別敏感。鉆壓加大，則增斜力加大，鐘擺力減小。鉆壓再增大，還會(huì)將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至出現(xiàn)新的接觸點(diǎn)，從而完全失去鐘擺組合的作用。所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴(yán)格控制鉆壓，故鉆速很慢。15 定向井如何分類？常規(guī)二維定向井包括哪些？答：根據(jù)軌道的不同，定向井可分為二維定向井和三維定向井兩大類，按照井斜角的大小，可將定向井分為三類：井斜角在1530的屬小傾斜角定向井；井斜角在3060的屬中傾斜角定向井；