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钻井工程复习总结 【精华】

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钻井工程 总结 精华
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1钻井工程复习总结绪论1、把钻井按钻井的目的进行分类: 区域普查井 :基准井、剖面井、参数井、构造井 探井:预探井、详探井、边探井开发井:生产井(油井、气井) 、注入井(注水井、注气井)特殊用途井:检查井、观察井、调整井、救援井等。按井深不同分:浅井 按形状分:直井、定向井、水平井2、 建井过程三个阶段 : 钻前准备、钻进、固井和完井 3、油气井:在进行油田开发时,为开采石油和天然气而钻的井。 (4、旋转钻井:靠动力带动钻头旋转,在旋转的过程中对井底岩石进行破碎,同时循环钻井液以清洁井底和携带岩屑的钻井方法。 (一章 钻井的工程地质条件1. 静液压力:由液柱自身重力所引起的压力。 井底压差:井底钻井液柱压力与地层压力之差。 2. 上覆岩石压力:地层某处的上覆岩石压力是指该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体总重力所产生的压力。 (09 . )3. 基岩应力:岩应力是岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力。亦称有效上覆岩层压力、骨架应力或颗粒间压力,用  表示4. 地层孔隙压力:指岩石孔隙中的流体所具有的压力,也称地层压力。用 示;其大小主要取决于孔隙内流体的密度和环境温度。预测方法:地震法、声波时差法、页岩电阻率法。监测方法:数法、标准化钻钻速法、页岩密度法。6. 什么是地层孔隙压力异常?包括哪几类?地层孔隙压力异常:在钻井过程中,遇到实际的地层压大于或者小于正常地层压力的现象。异常高压:超过正常地层静液压力的地层压力。成因:沉积压实不均,水热增压,渗透作用,构造作用等。 (详述 )异常低压:低于正常地层静液压力的地层压力。7. 地层破裂压力 (:在井下一定深度裸露的地层,承受流体的压力能力有限,当井内液柱压力达到某一值时,使地层发生破裂时的压力。 (也就是使地层发生破裂的最小井内液柱压力。 ) ( ) 8. 地层坍塌压力:当井内液柱压力低于某一压力值时地层出现坍塌或者缩径的压力。9. 岩石的强度:岩石在一定条件下,受外力的作用而达到破坏时的应力,被称为岩石在这种情条件下的强度。 (岩石的强度是岩石的机械性质,是岩石在一定条件下抵抗外力破坏的能力。 )10. 岩石的孔隙度:是岩石中孔隙的体积与岩石体积的比值。岩石的硬度:岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。 (2. 岩石的 塑性系数:为岩石破碎前耗费的总功 岩石破碎前的弹性形变功 比值。13. 岩石可以分为:塑性岩石,脆性岩石,塑脆性岩石三大类。应力应变曲线:主要掌握塑脆性 (底圆柱压头压入岩石时的变形曲线:14. 岩石的 研磨性:岩石磨损破岩工具表面的能力。15. 岩石的可钻性 :岩石抗破碎的能力 ,可以理解为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。它是衡量钻头破碎岩石难易程度的标准。16. 岩石的 各向异性:如果岩石的某一性质随方向的不同而不同,则称岩石具有各向异性。(岩石一般具有各向异性的性质。如在垂直于或平行于层理面的方向上,岩石的力学性质(弹性、强度等)有较大的差异。岩石的各向异性性质是由岩石的构造特点所决定的。 )17. 岩石的不均质性:如果岩石中不同部分的物理、化学性质不同,称该岩石是不均质的。18. 井眼周围地层岩石的受力状况:1、上覆岩石压力。 2、岩石内孔隙流体的压力。3、水平地应力。 4、钻井液液柱压力。19. 简述异常高压地层形成的原因。 (:成因:沉积压实不均,水热增压,渗透作用,构造作用,油田注水等。地层在沉积压实过程中,能否保持压实平衡主要取决于四个因素:(1) 上覆沉积速度的大小,(2) 地层渗透率的大小,(3) 地层孔隙减小的速度,(4) 排出孔隙流体的能力。在地层的沉积过程中,如果沉积速度很快,岩石颗粒没有足够的时间去排列,孔隙内流体的排出受到限制,基岩无法增加它的颗粒和颗粒之间的压力,即无法增加它对上覆岩层的支撑能力。 由于上覆岩层继续沉积,岩层压力增加,而下面的基岩的支撑能力并没有增加,孔隙流体必然开始部分地支撑本应有岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力。如果该地层的周围又有不渗透的地层圈闭,就造成了地层的欠压实,从而导致了异常高压的形成。 ( )答 :1. 预测方法:地震法、声波时差法、页岩电阻率法。声波时差法(原理):通过测量声波在不同地层中传播的速度可以识别地层的岩性,判断储集层,确定地层孔隙度和计算底层孔隙压力。在正常地层压力井段,随着井深的增加,岩石的孔隙度减小,声波速度增大,声波时差减小;进入异常高压地层后,岩石的孔隙度增大,声波速度减小,时差增大,便偏离正常趋势线。开始偏离的那一点就是异常高压的顶部。2. 检测(监测)方法:数法、标准化钻钻速法、页岩密度法。数法(原理):利用泥页岩压实规律和井底压差理论对机械钻速的影响规律来检测地层压力的一种方法在正常地层压力情况下,机械钻速随井深增加而减小,d 指数随井深增加而增大。当钻入压力过渡带和异常高压地层后,岩石的孔隙度逐渐增大,孔隙压力逐渐增加,压差逐渐减小,机械钻速逐渐加快;实际的 d 指数较正常基线偏小;因此利用这个特点可以预报异常高压地层。 21. 简述正常压实地层岩石密度、强度、孔隙度、声波时差和 数 随井深变化规律。答:1、正常压实的地层中,随井深的增加,地层中岩石密度逐渐变大,岩石的空隙度变小,强度增大,声波速度增大,声波时差减小。2、在正常地层压力情况下,机械钻速随井深增加而减小,d 指数随井深增加而增大。 ,所以 数也随井深的增加而增大。第二章:钻进工具钻头1. 钻头分类:刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石材料钻头。牙轮钻头又分为 铣齿 和 镶齿 两大类,其中 镶齿(硬质合金镶齿)更适应硬质底层。金刚石钻头切削齿材料分为:天然金刚石 和人造金刚石 两大类。人造金刚石主要有:聚晶金刚石复合片(稳定聚晶金刚石 (头分为:胎体 头 和 钢体 头。金刚石钻头的水力结构:水孔—水槽式常用四类:副压式水槽结构、辐射形水槽、辐射形逼压式水槽、螺旋形水4槽。2. 钻头平均机械钻速:指一个钻头的进尺与工作寿命之比。4.牙轮及牙齿的布置方式 :• 布齿原则: (1)转一周牙齿全部破碎井底,不留下未被破碎的凸起; (2)牙轮在重复滚动时应使牙齿不落入别的牙齿的破碎坑内; (3)牙齿磨损均匀。• 牙轮布置方案: (1)非自洗无滑动布置:各牙轮牙齿齿圈不嵌合,单锥、不超顶,不移轴,用于硬地层;(2)自洗不移轴布置: 各牙轮牙齿齿圈相互嵌合,副锥、超顶,不移轴,用于中硬地层; (3)自洗移轴布置: 各牙轮牙齿齿圈相互嵌合,副锥、超顶,移轴,用于软地层; 3. 各类型钻头的破岩和优缺点: (11. 1、刮刀钻头:主要以切削、剪切和挤压 的方式破碎地层。优缺点:1. 刮刀钻头制造工艺简单,成本低;2. 适用于软地层,钻速快,每米钻进成本低;3. 容易磨损成锥形,造成缩径和井斜;4. 产生剧烈的扭转振动,破坏钻具和设备; 2、牙轮钻头:(冲击、压碎,滑动剪切,射流冲蚀 )优缺点:1. 适用软到坚硬的各种底层,适用范围广2. 在地温较高的情况下,轴承密封容易失效3. 小井眼钻进中,牙轮钻头由于尺寸限制,磨削(研磨)方式破碎岩石。优缺点:1. 硬度、抗压强度、耐磨性高,钻头寿命长,单只钻头进尺高;2. 适用于硬、研磨性地层,涡轮钻井,深井钻井。3. 但是其脆性大,受冲击载荷易碎裂;热稳定性较差,价格较高,4. 不适合钻软硬交错地层和砾石层。 ((牙轮钻头选型的原则和考虑的问题?)基本原则:地层:选择兼有移轴,超顶,复锥三种结构,牙轮齿形较大、较尖、齿数较少的铣齿或镶齿钻头。随着岩石硬度的增大,选择钻头的上述三种结构值相应减小,牙齿减短、加密。研磨性地层:应使用有保径齿的镶齿钻头。浅井用较高机械钻速的钻头,深井用较高总进尺的钻头。选用不移轴或移轴量小的钻头,同时保证所选的钻头适应的地层应比所钻的地层稍软一些。般按较硬的岩石选择钻头类型,在钻进过程中钻井参数要及时调整。6.简述牙轮钻头在井底的运动形式及破岩机理。 (牙轮钻头的破岩方式及如何实现)5答:牙轮钻头在井底产生的运动形式主要有: ( 公转:牙齿随钻头一起旋转饶钻头轴线作顺时针方向旋转。 • 自转:牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转。 • 滑动:超顶,复锥,移轴 引起的牙轮齿相对于井底的滑动。• 纵向振动:牙轮在滚动过程,其中心上下波动,使钻头做上下往复运动。牙轮钻头的破岩机理:1)钻头对地层的冲击、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)牙齿对地层的滑动剪切作用 : 牙轮牙齿的轴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。牙轮的超顶和复锥引起的切向滑动剪切掉相邻牙齿破碎坑之间的岩石 移轴在轴向产生滑动剪切掉齿圈之间的岩石。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. 头的使用及其为何不适应软硬交错地层、不均质地层? (10. )答:头不适应软硬交错地层、不均质地层最主要的原因是:其脆性较大,钻遇软硬交错地层和不均质地层时,会产生较大的冲击载荷引起钻头的破裂。 8. 金刚石钻头的破岩机理 概括地讲,金刚石钻头以磨削(研磨)方式破碎岩石 (1 )钻进某些硬地层时,在钻压作用下压入岩石,使与金刚石接触的岩石处于极高的应力状态而使岩石呈现塑性; (2) 在塑性地层, 使前方的岩石内部发生破碎或塑性流动, 脱离岩石基体,形成岩屑,称作犁削。 (3) 在脆性较大的岩石中,在钻压和扭矩作用下所产生的应力使岩石表现为脆性破碎,即属于以剪力和张力形式破碎岩石。 (4) 在坚硬岩石中,是要靠金刚石的棱角实现微切削、刻划等方式来破碎岩石。 钻柱1. 钻柱:是钻头以上,水龙头以下部分的钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头以及稳定器等井下工具。2. 卡钻:钻井过程中,由于各种原因造成的钻具在井内不能自由活动的现象。3. 压差卡钻:是指当井下钻具静止不动时,在井下压差作用下,钻柱与井壁泥饼粘合在一起,而产生的卡钻现象。4. 压持效应:在钻井过程中,井内始终存在钻井液液柱压力与地层压力之间的压差,在压差的作用下岩屑难以离开井底,造成钻头重复破碎的现象。进时通过地面动力或钻铤等作用在钻头上的压力。使钻头不断吃入地层破碎岩石。5. 门限钻压:指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压,其值的大小主要取决于岩石的性质。6. 钻杆:是钻柱的基本组成部分,用无缝钢管制成,有钻杆管体和钻杆接头两部分。6作用:传递扭矩、输送钻井液、延长钻柱。常用加厚形式:内加厚、外加厚、内外加厚。丝扣连接条件:尺寸相等,丝扣类型相同,公母扣相匹配。 • 钻杆接头特点:壁厚较大,外径较大,强度较高。 • 钻杆接头类型:内平、贯眼、正规;( 列) 。 7. 方钻杆:传递扭矩和承受钻柱的全部重量。 (特点:壁厚较大,强度较高)8. 钻铤:是钻柱的最下部,是下部钻具组合的主要组成部分。结构特点:管体两端直接车制丝扣,无专门接头;壁厚大,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。9. 稳定器:类型:刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、滚轮稳定器。 作用:1)防斜; 2)控制井眼轨迹。10. 中性点: 钻柱上轴向力等于零的点。 也称中和点。11. 最大安全静拉力: 是指允许钻杆所承受的由钻柱重力(浮重)引起的最大载荷。确定方法:安全系数法(考虑动载和摩擦力) 、设计系数法(考虑卡瓦挤压) 、拉力余量法(考虑钻柱被卡时的上提解卡力) 。12. 钻柱的 工作状态 :1. 起下钻工况下: 直井:直的拉伸、滑动 斜井:随井眼倾斜和弯曲,滑动。 2. 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。 13. 钻柱的旋转运动形式:一般认为弯曲钻柱旋转的主要形式是自转 (1)自转— 钻柱象一根柔性轴,围绕自身轴线旋转。 均匀磨损,易发生疲劳破坏。 (2)公转— 钻柱象一个刚体,围绕着井眼轴线旋转并沿着井壁滑动。 产生偏磨。 (3)公转与自转的结合,弯曲钻柱围绕井眼轴线旋转,同时围绕自身轴线转动。 (4) 纵向振动— 钻头振动引起,产生交变应力。 (5 ) 扭转振动— 由井底对钻头旋转阻力的变化引起,产生交变扭剪应力。 (6)横向摆振— 达到某一临界转速,可能产生无规则摆动,产生交变弯曲应力。14. 钻柱的受力分析: ( (11. )受力情况:1、轴向拉力及压力: 自重产生的拉力、钻压产生的压力、钻井液的 浮力、摩擦阻力、循环压降产生的附加拉力 、起下钻时产生的动载荷。扭矩、弯曲力矩 、离心力、外挤压力、振动产生的交变应力。钻柱受力最严重的部位: 1)井口断面 :受拉力最大,扭距最大; 2)下部受压弯曲部分: 同时受轴向压力、扭矩、弯曲力矩 的作用。 3)中性点 :受拉压交变载荷的作用。 715. 何谓钻柱的中性点?为什么要保证中性点落在钻铤上?答:中性点是钻柱受拉和受压的分界点,在中性点处轴向力等于零。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,以免钻杆受压弯曲和受交变应力的作用。 ( 钻柱是钻头以上,水龙头以下部分的钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头以及稳定器等井下工具;钻柱的组成:由方钻杆、钻杆段、下部钻具组合三大部分组成。 作用:(1)提供钻井液流动通道; (2)给钻头提供钻压;使钻头的工作刃不断吃入岩石。(3)传递扭距; 使钻头不断旋转破碎岩石。(4)起下钻头 (5)根据钻柱的长度计算井深(6)观察和了解钻头工作情况、井眼状况、地层情况等; (7)进行取芯、挤水泥、打捞等特殊作业; (8)对地层流体及压力状况进行测试和评价;(钻杆测试)用不同尺寸(上大下小) ,或者不同壁厚(上厚下薄) 、不同钢度(上高下低)的钻杆组成的钻杆柱。优点:既满足强度要求,又能减轻钻柱的重力、允许在一定钻机负荷能力下达到更大的井深。18. 在条件允许的情况下,为什么要尽可能选用大尺寸钻柱?答:方钻杆由于受到扭矩和拉力最大,在供应可能的情况下,应尽量选用大尺寸钻杆,因为大尺寸钻杆强度大,水眼大,钻井液流动阻力小,钻井液上返速度高,有利于携带岩屑。19. 钻杆柱设计内容、原则,以及主要考虑哪种力的作用?强度条件是什么?答:1、内容:尺寸选择、钻铤柱长度计算 、钻杆柱强度设计及较核。2、原则:满足强度(抗拉、抗挤强度等)要求,保证钻柱安全工作; 尽量减轻整个钻柱的重力,以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。经济性要好3、钻杆设计主要是抗拉强度设计,即按抗拉强度进行校核。钻杆强度设计的强度条件是:钻杆柱任意截面上的静拉伸载荷要小于钻杆柱的最大安全静拉力。 ( )第三章 钻井液1. 钻井液:钻井时用来清洗井底并将岩屑携带到地面,维持钻井操作正常运行的流体。2. 比表面积——单位体积或单位重量物质的总的表面积。2. 泥浆泵排量:单位时间内流出泵的泥浆体积。4. 粘土的水化作用——粘土表面吸附水分子,使粘土表面形成水化膜,粘土晶格层面间的8距离扩大,产生膨胀以至分散的作用。它是影响水基泥浆性能和井壁稳定的重要因素。水化机理:粘土表面直接或间接吸引水分子而水化。5. 钻井液的性能:钻井液的流变性:在外力作用下,钻井液流动和变形的特性。实际液体分为:牛顿液体、非牛顿液体;非牛顿液体又分为:塑性液体、假塑性液体、膨胀型液体。大多数钻井液属于塑性流型。粘度:钻井液流动时,固体颗粒之间、固体颗粒与液体之间、以及液体分子之间的内摩擦的总反映。塑性粘度:是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。剪切速率:在垂直于流动方向上单位距离内流速的增量(dv/剪切应力:液体流动过程中,单位面积上抵抗流动的内摩擦力。钻井液的静切力:使钻井液开始做层流流动时所必须的最低切应力。钻井液的动切力: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。滤失过程中,随着钻井液中的自由水进入岩层,钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼,这便是钻井液的造壁性。钻井液产生滤失的同时,在井壁表面形成一层固体颗粒胶状物——滤饼;滤饼在井壁上的形成过程称为造壁过程。7. 表观粘度(有效粘度):在某一流速梯度下,其剪切:应力与相应流速梯度的比值。8. 结构粘度:分散相颗粒之间的相互作用或空间网架结构给流动增加的摩擦力,与泥浆的屈服值紧密相关。9. 剪切稀释性:表观粘度随剪切速率增大而降低的现象。10. 触变性:搅拌后泥浆变稀,静置后泥浆变稠的特性。11. 动塑比:动切力与塑性粘度的比值,表示剪切稀释性的强弱13. 滤失: 钻井液中的自由水在压差的作用下向具有孔隙的地层渗滤的现象。类型:瞬时滤失、动滤失、静滤失 (钻井液内的水=化学结合水+吸附水+自由水)14. 瞬时失水:新的井眼形成瞬间,未形成泥饼的一段时间内钻井液迅速向地层渗滤的滤失。15. 动滤失:钻井液在井内循环流动时的滤失过程。 16. 静滤失:钻井液在停止循环时的滤失过程。失时间、压差、温度、固相含量及类型、滤饼的渗透率。失量:失量仪测定,在常温、差下测量 30测得的滤液体积。高温高压滤失量:要求试验在 150^C 温度,差下 30测的滤失量值乘以2。 量 又称亚甲基蓝容量,是每 100井液所能吸附亚甲基蓝的毫摩尔数。要是指井塌和井漏,受地质因素、工程因素、水化膨胀、井内压差、钻井密度等影响;通常使用无机盐抑制剂,高聚物,封堵裂缝类物质优化钻井液性能,保持井壁稳定。眼不稳定,井壁岩石碎块掉入井内的现象。9井漏:钻井过程中,钻井液或水泥浆漏入地层的现象。: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等。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底层压力及钻井液浸泡时间过长等。岩的水化膨胀造成井壁不稳定。械钻速 和 井壁稳定 两方面,如何优化钻井液性能。 (11 学 )答:1、机械钻速: 钻井液性能是影响钻速的极其重要的因素。可能的减小钻井液密度,提高机械钻速。高钻速。、井壁稳定:(1) 钻井液中加入 K+、+等无机阳离子,(K+的固定作用,抑制粘土水化膨胀。)(2) 钻井液中加入高聚物, (巩固井壁,护胶和堵孔作用。 )(3) 何阻碍流体从井眼周围流入井底,造成储层渗透率下降的现象。打开油气储层过程中,通过优化钻井液性能或采用欠平衡压力钻井等工艺措施,防止或减少对油气储层的损害。29 流体的不配伍:是指不同流体相遇后会产生沉淀物,这些沉淀物会堵塞储层孔隙喉道,造成储层损害。是指油流中的水滴在通过狭窄的孔隙喉道时,喉道两侧必须有一定的压差水滴才能通过,否则孔喉会被水滴堵塞。 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。固相含量过高的危害:起压差卡钻。失量大,造成储集层的损害和井壁不稳定;样预防。答:防措施:1、减少钻井液的滤失量、尽可能降低压差、缩短流体对地层的浸泡时10间。2、实施屏蔽暂堵技术3、使用无固相清洁盐水做完井液。2. 储层内部微粒运移造成的损害;预防措施 . 储层内粘土水化膨胀,引起孔喉堵塞; 预防措施:减少入井流体的滤失量,提高滤液的矿化度和使用粘土防膨剂。4. 流体的不配伍性对储层的损害:预防措施:入井前对入井流体进行配伍性试验,对配伍性差的流体进行改性。5. 水锁效应;预防措施:控制外来流体滤失量33. 膨润土的作用: (钻井液 149)(通常将蒙脱石为主要成分的配浆土称为膨润土)答:作用:1、提高体系的塑性粘度、静切力、动切力,提高井眼净化能力;2、形成低渗透率的致密泥饼,降低滤失量,增强造壁性;3、对于胶结不 良的地层,可改善井眼的稳定性;4、防止井漏。35. 降滤失剂是如何起降滤失作用的?答: 低滤失量。低滤失量。2. 钻井液的分类及作用: ( )连续相性质可分为:水基钻井液、油基钻井液、气基钻井液。组成:液相、活性固相、惰性固相、各种钻井液添加剂。九类:不分散钻井液、分散钻井液、钙处理钻井液、聚合物钻井液、低固相钻井液、盐水钻井液、油基钻井液、合成钻井液、低压钻井液。作用: 1. 清洗井底,携带岩屑; 有利于提高机械钻速和减少钻井事故。2. 冷却、润滑钻头和钻柱; 有利于减少扭矩,延长钻头寿命,提高钻速等。3. 造壁性能; 防止井壁坍塌,阻止滤液进入地层。4. 控制和平衡地层压力; 防止井漏或井喷。5. 停止循环时悬浮钻屑和加重材料,防止下沉;6. 提供所钻地层的地质资料;7. 传递水力功率; 34. 如果钻井液密度选择不当,给钻井带来的影响和不良后果。答:钻井液密度是钻井液的重要性能参数;1、 合适的钻井液密度用于平衡地层油气水的压力,防止油气水入侵井内造成井涌或井11喷。2、钻井液液柱压力平衡岩石侧压力, 保持井壁稳定,防止井壁坍塌 。3、 钻井液密度对钻速也有很大的影响。为了提高钻速,在地层情况允许下,尽可能使用密度较低的钻井液。4、 钻井液密度过高,容易压漏地层发生井漏或伤害油气层;严重时会导致井下复杂事故、油气层被堵死等。5、 密度过低,会导致地层流体侵入井内,发生井涌,严重时可能导致井喷。35、完井液的作用及使用:完井液:新井从钻开产层到正式投产前,由于作业需要而使用的任何接触产层的液体。作用:减少对油气层渗透率的损害,提高储层的采收率。适用于钻开储集层的完井液:1、无固相清洁盐水完井液 2、水包油完井液3、低膨润土聚合物完井液 4、改性完井液5、油基完井 6、气体类完井液第四章:钻进参数优选1. 机械钻速:在纯钻进时,单位时间内的钻头进尺。2. 钻速指数:随着转速的提高,钻速是以指数关系变化的;指数 为钻速指数,一般小1,数值大小主要与岩层性质有关,3. 牙齿磨损量:以牙齿的相对磨损高度表示,即磨损掉的高度与原始高度之比。4. 水力因素:表征钻头及射流水力特性的参数的统称,总体指标通常用井底单位面积上的平均水功率(比水功率) 。7. 机械破岩参数:主要包括 钻压 和 转速。牙轮钻头的主要磨损形式:牙齿磨损、轴承磨损、直径磨损。6. 压差影响系数 实际钻速与零压差条件下的钻速之比。水力净化系数: 实际钻速与净化完善时的钻速之比。8. 钻头最优磨损量、最优钻压、最优钻速: (主要使钻进成本最低)最优磨损量:在一定钻压、钻速条件下,钻头磨损到什么程度时起钻,钻井成本最低。最优钻速:在一定的磨损量、钻压条件下,使钻进成本最低的钻速。最优钻压:在一定的磨损量、钻速条件下,使钻进成本最低的钻压。9. 喷射钻井:采用大功率的泥浆泵和可以产生高速射流的钻头喷嘴,使高压钻井液流过喷嘴时可产生高速流动的水射流,以射流冲击的形式作用于井底,把岩屑及时的冲离井底,并辅助破碎岩石. (属于:淹没非自由连续射流)14. 井底漫流: 射流撞击井底后,形成压力冲击波和沿井底高速流动的漫流。是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。 射流分类(按条件): (射流与周围流体介质的关系:非淹没射流和淹没射流有无固体边界: 自由射流 和非自由射流射流压力是否稳定:连续射流、脉冲射流、混合射流、空化射流。11. 喷射式钻头的水力特性:在钻头上安放喷嘴,钻井液流经喷嘴产生高压射流,射流冲击井底,达到清除井底岩屑及辅助破碎岩石的目的。12. 射流扩散角:射流纵剖面上周界母线的夹角。13. 射流的喷距: 射流断面距喷嘴出口的距离。15. 射流水力参数: 射流喷射速度、射流冲击力、射流水功率。射流喷射速度:钻头喷嘴出口处的射流速度。射流冲击力:射流在其作用的面积上的总作用力的大小(射流冲击力越大,井底清洗效果越好) 。射流水功率:单位时间内射流所具有的做功能量。16. 钻头水力参数:钻头压力降、钻头水功率。钻头压力降: 指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力降低的值。 钻头水功率: 指钻井液流过钻头时所消耗的水功率。17. 循环系统压耗:钻井液在地面管汇、钻柱内、环形空间这三部分流动时所造成的压力损耗统称为循环系统压耗。18. 钻井泵的工作方式:额定泵压 、 额定泵功率;19. 喷射钻井时常用的两种水力工作方法:最大射流冲击力 、 最大钻头水功率 。20. 水力参数优选的标准:最大钻头水功率、最大射流冲击力、最大射流喷速。实际获得最大钻头水功率的条件: (最优排量等于额定排量 )钻头实际上能否达到最大钻头水功率,取决于 喷嘴直径 是否合适。当最优排量确定以后,最优喷嘴直径的确定取决于最大钻头水功率条件下的钻头压力降。21 最优排量 : 当井深 D>,钻头水功率最高时排量。最小排量: 是指钻井液携带岩屑所需要的最低排量。23. 岩屑举升效率:指岩屑在环空中实际上返速度与钻井液在环空的上返速度之比.(或称 岩屑运载比, 一般要求 于等于 34. 钻压、转速、牙齿磨损量对钻头磨损的影响规律:答:大转速,钻头牙齿的磨损速度加大。而磨损速度逐渐下降影响机械钻速的因素及如何影响。 (:1、钻压对钻速的影响 (A 段:钻压小,钻速 小:钻压增大,钻速 钻压增大呈线性关系增加:当钻压增大到一定值 ,钻压增大,钻速改进效果并不明显。2、转速,钻速随转速的增大而增大,呈指数关系变化。3、牙齿磨损:随着钻头牙齿磨损,钻速下降。4、水力因素:(1)水力净化井底,井底比水功率越大,净化程度越好,钻速越快。(2)水力辅助破岩,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— 钻井液密度越大,压持效应越严重,机械钻速降低。(2)钻井液粘度— 钻井液粘度增大,将会增大环空压降,使井底压差增大;钻柱内压耗增大,钻头水功率减小,使得钻速降低。(3)钻井液固相含量 — 钻井液固相含量增大,机械钻速降低。 (4 )钻井液分散性—分散性钻井液比不分散性钻井液钻速低,:取值在钻压—钻速曲线上线性变化关系范围内)当增大功率;(尽量使用低固相不分散体系)25.简述提高钻头水力参数的主要途径。 ( (如何提高深部井段的井底水力能量)答:钻头水力参数包括钻头水功率和钻头压力降。(1) 提高泵压 泵功率 (2) 降低循环压耗系数 ① 使用低密度钻井液; ② 减小钻井液粘度;③ 适当增大管路内径; (3)增大钻头压降系数 4)优选排量 喷射钻井射流对井底的作用。 ( ) (:1、射流对井底的清洗作用: (1 )射流的冲击压力作用:射流冲击井底后形成的冲击压力极不均匀,极不均匀的冲击压力使 岩屑受到一个翻转的力矩,从而离开井底。 (2)井底漫流的横推作用: 射流冲击井底后形成的漫流是一层很薄的高速液流(高速漫流) ,井底岩屑产生一个横向推力,使其离开原来的位置。2、射流对井底破岩作用:(1 )在岩石强度较低的地层,射流的冲击力超过了地层的破碎强度,直接破碎岩石。(2)在岩石强度较高的地层 ,射流挤入岩石中由钻头机械力造成的 微裂纹和微裂缝内,形成“水楔”,使微裂纹和裂缝扩展,从而大大降低岩石的破碎强度。27、钻井泵的性能参数: (定功率—— 钻井泵的最大输出功率, ,定泵压—— 所用缸套的允许工作压力, ,定排量—— 在额定功率和额定泵压时的排量,Q r ,L/s;额定泵冲—— 额定排量时的泵冲数 , 次/分钟。22. 额定功率、额定泵压和额定排量关系:23. 额定泵的工作状态:根据泵排量大小,可将钻井泵的工作分为两种工作状态:(1)额定泵压工作状态:(2)额定功率工作状态:钻井泵的实际工作状态取决于所选缸套的大小:只有当泵排量等于额定排量时,钻井泵才能同时达到额定输出功率和额定泵压,因此,应尽量选用额定排量与实际排量相近的缸套。27. 各水力参数随排量的变化规律: (157)由曲线可知:选择一个排量不能使四个参数同时达到最大,那么究竟按照什么标准来优选排量呢? ,,时当 时当 rr 为标准选排量称为最大钻头水功率工作方式 (最多)以 为标准选排量称为最大射流冲击力工作方式 (其次)以 为标准选排量称为最大喷射速度工作方式28. 不同井深和排量下钻头水功率的变化规律: (—2 时,钻头水功率最高时的排量为额定排量,此时泵处于额定功率工作状态,2—3 时,泵处于额定泵压工作状态3—4 时,为满足携带岩屑所需要的最小排量 。2 点和 3 点是两个转折点,有特殊的意义。2 点对应的深度 为第一临界井深,该井深是钻井泵由额定功率工作方式向额定泵压工作方式的转折点。3 点对应的深度 为第二临界井深。当 D= 时,最优排量:当 D= 时,最优排量:钻头实际上能否达到最大钻头水功率,取决于 喷嘴直径 是否合适。当最优排量定以后,最优喷嘴直径的确定取决于最大钻头水功率条件下的钻头压力降。因为喷嘴直径的大小决定了钻头上的压力降,从而决定泵的工作压力。当 D 时,喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大当 时,喷嘴直径应随井深的增加而逐渐减小。当 时,喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。29. 水力参数优化设计的标准是获得最大钻头水功率或最大射流冲击力。能否获得上述标准,取决于排量、喷嘴直径和钻井泵的工作状态(与缸套选择有关)30. 水力参数优化设计的主要任务是什么? 如何进行水力参数的优化设计?答:水力参数优化设计的主要任务是:确定钻井液排量,选择合适的钻头喷嘴直径 和 泵的缸套直径。水力参数优化设计的内容:1. 3. 选择缸套直径,确定额定泵压 排量 、功率 aDa a最优排量和喷嘴直径计算5. 各水力参数计算 得最大钻头水功率的条件是什么?对于一口较深的井,按最大钻头水功率方式设计水力参数时,是否一定要依照上述条件设计水力参数?为什么?( )答:喷射钻井的主要工作方式:最大钻头水功率,最大射流冲击力,最大射流喷射速度。获得最大钻头水功率的条件是:于一口较深的井,按最大钻头水功率方式,不一定要依照上述条件设计水力参数。根据“钻头水功率随排量和井深变化规律曲线”可知道:井深小于第一临界井深时,泵处于额定功率工作状态,排量为额定排量。井深介于第一、第二临界井深时,泵处于额定泵压工作状态,排量为最优排量井深大于第二临界井深时,排量为满足携带岩屑所需要的最小排量 。所以当井深大于第二临界井深时,将不再按上述的条件进行设计。第五章:井眼轨道设计与轨迹控制1. 井眼轨道:一口井开钻之前,预先设计的井眼轴线形状。直井轨道: 过井口的铅垂线 定向井轨道: 二维定向井:过井口和目标点的铅锤面上的曲线。分为:常规二维定向井、非常规二维定向井 三维定向井:具有不同曲率的空间曲线。分为:纠偏三维定向井,绕障三维定向井。 轨道设计:定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。 2. 井眼轨迹:一口井实际钻成后的井眼轴线形状。轨迹控制:• 直井防斜打直;• 特殊工艺井控制井斜和方位,使轨道和轨迹相一致。3. 轨迹的基本参数 —— 井深、井斜角、井斜方位角井深 —井口至测点的井眼长度 。井斜角 —指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 ( )井眼方向线:  过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线,该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。井斜方位角(井眼方位角、方位角):在水平投影图上,以正北方位线为始边,顺 17时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。井眼方位线: 某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。井斜方位角的表示方式:在一个测段内,井斜方位角变化的绝对值不得超过 180 度。象限角:指井斜方位线与正北方位线或与正南
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