中国石油大学(北京)2023年春季期末考试_《钻井工程》参考答案.docx
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1、大学(北京)2023 春季期末考试_钻井工程参考答案大学北京远程教育学院期末考试钻井工程一、名词解释每题 5 分,共 20 分1、井斜方位角答:井斜方位角:某测点处的井眼方向线投影到水平面上,称为井眼方位线, 或井抖方位线。以正北方位线为始边,顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过角度,即井眼方位角。留意,正北方位线是指地理子午线沿正北方向延长线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段,都可以用矢量表示。2、硬关井答:觉察井涌后,在节流阀关闭的状况下关闭防喷器。本方法关井最快速, 地层流体侵入井眼最少。但在防喷器关闭期间,由于环空流体由流淌突然变为静止,对井口装置将产生水击作用。其水击波又会反
2、作用于整个环空,也作用于套管鞋处及裸眼地层。严峻时,可能损害井口装置,并有可能压漏套管鞋处地层及下部裸眼地层。3. 欠平衡钻井答:所谓欠平衡压力钻井,即在钻井过程中允许地层流体进入井内,循环出井,并在地面得到把握。其主要标志为井底有效压力低于地层压力。由此可见, 承受密度低于 1.0g/cm,的钻井液钻井,未必是欠平衡钻井,而在压力系数低于1.0 的油气藏进展欠平衡钻井则必需承受低密度钻井液。实际上欠平衡钻井既可以在低压油气藏进展,只要满足欠平衡压力条件,也可以在较高地层压力且井眼稳定的油气藏进展。4. 岩石的可钻性答:岩石可钻性是岩石抗裂开的力气。可以理解为在确定钻头规格、类型及1钻井工艺条
3、件下岩石抵抗钻头裂开的力气。可钻性的概念,已经把岩石性质由强度、硬度等比较一般性的概念,引向了与钻孔有联系的概念,在实际应用方面占有重要的地位。通常钻头选型、制定生产定额、确定钻头工作参数、预浏钻头工作指标等都以岩石可钻性为根底。二、简答题每题 10 分,共 40 分1. 钟摆钻具组合的防斜原理答:钟摆钻具原理如以下图。当钟摆摆过确定角度时,在钟摆上会产生一个向回摆的力 Gc,称作钟摆力, Gc=G.sina。明显,钟摆摆过的角度越大,钟摆力就越大。假设在钻柱的下部适当位置加一个扶正器,该扶正器支撑在井壁上,使下部钻柱悬空,则该扶正器以下的钻柱就似乎一个钟摆,也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用
4、是使钻头切削井壁的下侧,从而使钻的井眼不断降斜。2. 钻井液的功用答:钻井液在钻井中的重要性是通过它在钻井过程中的功用表现出来的。钻井液通过以下路线沿井眼周而复始地循环。钻井液在钻杆内向下循环,通过钻头水眼流出,经过井壁(或套管)和钻杆的环形空间上返。钻井液携带着钻屑经过振动筛,钻屑留在筛布上面,钻井液流经钻井液槽到钻井液池。去掉钻屑后的钻井液被钻井泵从钻井液池吸入并泵入钻杆内,开头下一个循环。在该循环过程中, 钻井液具有以下功用。大学(北京)2023 春季期末考试_钻井工程参考答案1) 从井底去除岩屑,经钻头裂开下来的岩石碎屑叫钻屑或岩屑,随着钻井过程的不断进展,必需将井底的岩屑准时地去除出
5、去,以利于提高钻速和削减钻井事故。虽然重力倾向于使钻屑向井底滑落,知果钻井液在环形空间向上的流速大于滑落速度,则岩屑就可被带出井眼。去除钻屑的效率与钻井液的密度、钻井液的粘度和切力、钻井液的流型等因素有关2) 冷却和润滑钻头及钻柱,钻进中,钻头摩擦局部以及钻柱与地层接触处会产生很大热量,这些热量很难由地层传递出去,但热量从摩擦部位传到钻井液中后,随着循环该热量就会被带到地面大气中。钻井液中加有各种类型的添加#1, 尤其是润滑齐类,钻井液具有好的润滑性能,这有利于削减扭矩、延长钻头寿命、降低泵压、提高钻速。3) 造壁性能,性能良好的钻井液在井壁上形成一层比地层渗透性低得多的滤饼,一方面稳固井壁,
6、防止井壁坍塌,同时阻挡滤液进入地层。在钻井液中参与膨润土并进展化学处理,改善膨润土的颗粒度分布,增加钻井液中胶体颗粒含量,可使钻井液的造壁性能得到改善。4) 把握地层压力。地层压力的合理把握,取决于钻井液的密度。正常状况下地层的压力为地层水柱产生的压力。一般状况下,钻进过程中混入的钻屑加上水的质量足以平衡地层压力。然而有时存在地层压力特别,不留意会引起井漏或井喷。5) 循环停赶忙悬浮钻屑和加重材料,防止下沉良好的钻井液在循环停顿后都具有切力,即具有悬浮钻屑和加重材料的能叫钻井工程理论与技术力,否则这些固相颗粒沉于井底,造成反复研磨和沉砂卡钻等事故。循环恢复后,钻井液又呈液体状态可把钻屑等粗颗拉
7、带到地面。6) 从所钻地层获得资料,从钻井液携带出的岩屑分析和钻井液中的油气显示,可以推断所钻地层是否含油气资源。从钻井液性能变化和滤液分析可以知道是否钻遇到岩盐层、盐膏层和盐水层等。7) 传递水力功率,钻井液是将有用的水功率从地面传递到钻头及井底动力钻具的媒介。钻井液的类型、排量、流淌特性和固相含量等是影响水力功率传递的重要因素。103. 射流清洁井底的机理答:射流对井底的清洗作用,射流撞击井底后形成的井底冲击压力波和井底漫流是射流对井底清洗的两个主要作用形式。(1) 射流的冲击压力作用。射流撞击井底后形成的冲击压力波并不是作用在整个井底,而是作用在小圆面积上。就整个井底而言,射流作用的面积
8、内压力较高, 而射流作用的面积以外压力较低。在射流的冲击范围内。冲击压力也极不均匀, 射流作用的中心压力最高,离开中心则压力急剧下降。另外,由于钻头的旋转, 射流作用的小面积在快速移动,原来不均匀的压力分布又在快速变化。由于这两个缘由。使作用在井底岩屑上的冲击压力极不均匀,极不均匀的冲击压力使岩屑产生一个翻转力矩,从而离开井底。这就是射流对井底岩屑的冲击翻转作用。(2) 漫流的横推作用。射流撞击井底后形成的漫流是一层很薄的高速液流层, 具有附面射流的性质。争论说明,在外表光滑的井底条件下,最大漫流速度消灭在小于距井底 0. 5 mm 的高度范围内,最大漫流速度值可到达射流喷嘴出口速度的 50%
9、-80%.喷嘴出口距井底越近,井底漫流速度越高。正是这层具有很高速度的井底漫流,对井底岩屑产生一个横向推力,使其离开原来的位笠 .而处于被钻井液携带并随钻井液一起运动的状态。因而,井底漫流对井底清洗有格外重要的作用。4. 钻柱的功用答:(一)钻柱的功用,钻柱在钻井过程中的主要作用:(1)为钻井液由井口流向钻头供给通道;(2)给钻头施加适当的压力(钻压),使钻头的工作刃不断吃入岩石;(3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头,使钻头不断旋转裂开岩石;(4)起下钻头; (5)依据钻柱的长度计算井深。2. 钻柱的特别作用,(1)通过钻柱可以观看和了解钻头的工作状况、井眼状况及地层状况等; (2)进展取心、
10、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特别作业;(3)对地层流体及压力状况进展测试与评价,即钻杆浏试,又称中途测试。三、课程设计共 40 分设计任务:XX 油区 XX 凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。1 地质设计摘要1.1 地质概况该探井位于 504 和 45 地震测线交点,距 XX 省 XX 市东 500m,所在的地质构造为 XX 凹陷,该井海拔较低,钻该井目的是通过翻开Q 层来了解该层的油气状况J矿大该油区的勘探范围,增加油区的总体油气后备储量。井别探井井号地面海拔A5m设计井深目的层QJ坐标井位测线位置地理位置构造位置钻探目的纵m横 y m504 和 45 地震测线交点XX 省XX 市
11、东 500m XX 凹陷50427516520416485了解 XX 构造Q 含油气状况,扩大勘探区域,增加后备油气源J完钻原则进入Q 150m 完钻J完井方法层位代号A B底界深度,m280600先期裸眼分层厚度,m3201050450主要岩性描述砾岩层夹砂土,未胶结上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩; 下部砺状砂岩,含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等厚互层,泥质粉砂岩砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺故障提示渗漏渗漏C防塌D1600防漏防斜防斜F2J29002503150250F13500350泥岩夹钙质砂岩,夹
12、碳质条带煤线,中部泥岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩泥岩为主,泥质粉砂岩,中粗砂岩,砂砾岩间互泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防斜、塌、卡F2K防漏、喷、卡表 A-1E1900300砂岩防漏F32650750泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜QJ3650(未穿)150深灰,浅灰色灰岩为主,间夹褐,砖红色泥防漏、喷、卡岩1.2 地质根本数据1.2.1 井号:A51.2.2 井别:生产井1.2.3 井位:(1)井位座标:纵X4275165横Y20416485(2) 地面海拔:50m(3) 地理位置:XX 省 XX 市东 500m (4)构造位置:XX 凹陷(5)过井测线:504 和 45 地震测
13、线交点1.2.4 设计井深: H=3000+4100+763=3628m 学号:1.2.5 目的层: QJ层,底层深度 3628m,分层厚度 150m1.2.6 完钻层位: A、B、C、D、E、F3、F2J、F2K、F1、QJ1.2.7 完钻原则:先期裸眼完井J1.2.8 钻探目的:了解XX 构造Q 含油气状况,扩大勘探区域,增加后备油气源2 井身构造设计2.1 井下简洁状况提示2.1.1 在本井的钻井过程中,现场有关技术人员充分了解、分析邻井事故简洁状况,防止事故的发生,准时处理好工程简洁。留意观看地震对钻井影响:井漏:井漏深度及层位;井斜:易斜井段及对应层位;井喷:易井喷井段及对应层位。2
14、.1.2 进入目的层,应依据实钻状况准时调整泥浆密度,留意防喷、防漏和防卡,一方面要搞好油气层的觉察,保护工作,另一方面要切实搞好井控工作, 确保安全施工。2.1.3 依据油田分公司钻开油气层申报制度要求,由地质监视以书面形式向钻井监视和井队提出油气层预报;原则:1) 钻揭目的层前 7 天。2) 目的层提前或非目的层觉察油气显示要马上通知。3) 邻井没有觉察 H S 气体,但本井应亲热监控。行业标准中 H2S 的安全临2界浓度为 20mg/m3约 14PPm,假设觉察 H2S,无论浓度凹凸,都要向勘探事业部的钻井技术部及 HSE 治理办公室、生产技术处和质量安全环保处报告,同时作业队伍要向所属
15、的上级部门报告。2.2 地层可钻性分级及地层压力推想2.2.1 地层可钻性分级地层ABCDEF3F2JF2KF1QJ可钻性值0.611.392.1633.57.35.24.92.2.2 压力剖面推想2.3 井身构造设计系数钻探目的层为灰岩地层,确定完井方法为先期裸眼完井。依据地质状况钻达目的层过程中不受盐岩,高压水层等简洁地层影响,故井身构造设计按地层压力和裂开压力剖面进展。井深构造设计系数如下表所示。名称Swg/cm3Sgg/cm3Sfg/cm3Skg/cm3DPNMPaDPaMPa数值0.050.050.030.051520来源理论计算理论计算区域资料统计区域资料统计区域资料统计区域资料统
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