中国石油大学(华东)钻井工程课后题答案

第一章 钻井的工程地质条件（P41）

1、简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层压力和基岩应力三者之间的关系。答：P6～P8

2、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。答：P10

答：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）上覆岩层沉积速度的大小，（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，就造成了地层欠压实，从而导致了异常高压的形成。

3、简述在正常压实地层中岩石的密度、强度、空隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。

答：密度、强度、dc指数随井深增加而增大（见P10上、P25下、P15中）；

空隙度、声波时差随井深增加而减小（见P12下）。

4、解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力？ 答：地层破裂压力：P17中。

根据液压实验曲线确定地层破裂压力：见P21中（步骤4、5）。

5、某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。

解：根据P13、式（1-12），地层压力pp?0.00981?pD

地层压力当量密度 ?p?

pp0.00981D?25?1.274(g/m3)

0.00981?20001

6、某井井深2500m，钻井液密度1.18 g/cm3，若地层压力27.5MPa/m，求井底压差。

解：井底压差＝井底钻井液液柱压力－地层压力 静液压力： P6、式（1-1）

Ph?0.00981?h?0.00981?1.18?2500?28.94(MPa)

井底压差：?P?Ph?Ph?28.94?27.5?1.44(MPa)

7、某井井深3200m，产层压力为23.1MPa，求产层的地层压力梯度。

解：地层压力梯度＝地层压力/井深

参考P13、式（1-12），地层压力pp?0.00981?pD 或P7、式（1-2），静液压力梯度Gp?ppDph h产层压力梯度：Gp?

?23.1?0.00722(MPa/m) 32008、某井钻至2500m，钻头D＝215mm，钻压W＝160KN，钻速n＝110r/min，机械钻速7.3m/h，钻井液密度1.28 g/cm3，正常条件下钻井液密度1.07 g/cm3，求d和dc指数。

解：据P15、式（1-16）、式（1-17） （注意：各变量的单位） 0.0547?7.3n110??1.8868 d指数：d?0.0684W0.0684?160lglgdb215lglg0.0547vpcdc指数：dc?d?

?n1.07??1.8868?1.5772 ?d1.2812、岩石受围压作用时，其强度和塑性是怎样变化的？

答：（1）当围压增加时强度均增大，但所增加的幅度对于不同类型的岩石是不一样的

（P28）；（2）随着围压增大，岩石表现出由脆性向塑性转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大（P31）。

2

补充题：某井将套管下至1000m固井后做漏失试验，测得漏失压力为pL=5.9MPa，井内泥浆密度为1.15g/cm3。继续钻进至2000m将钻遇油气层，预计油气层压力为35.0MPa。若采用平衡压力钻井方法钻穿油气层，能否压漏地层？（或是否需要下技术套管？） 解：等价问题——“钻2000m处油层时，使用的钻井液在1000m处产生的液柱压力是否会超过此处的地层破裂压力”。

思路： （1）计算套管鞋处地层破裂压力当量密度，与钻开油层所需钻井液密度比较； （2）计算套管鞋处地层破裂压力，与钻开油层时该处的液柱压力比较；

（3）计算套管鞋处地层破裂压力当量密度，以及采用该密度的钻井液钻开油层时井底液柱压力，与油层压力比较

（4）计算当前密度的钻井液钻开油层时关井套压，与漏失试验的漏失压力比较。 解法1：①计算地层破裂压力的当量密度： P21、式（1-27）

?f??d?pL5.9?1.15??1.751(g/cm3)

0.00981D0.00981?1000②计算钻开油层所需要的钻井液密度：

采用平衡钻井钻穿油气层，钻井液静液压力等于地层压力。

地层压力：pp?0.00981?pD P13、式（1-12） 则井深2000m处，地层压力35.0MPa，对应的钻井液密度为：

?p?pp0.00981D?35.0?1.784(g/cm3)

0.00981?2000③比较两当量密度：?p??f

采用平衡钻井钻穿油气层时，钻井液密度大于1000m处的地层破裂压力当量密度，而此处地层又没有用套管封隔，则地层被压漏。

解法2：(比较1000m处的压力) ①计算1000m处的地层破裂压力：

pf?pL?0.00981?dD?5.9?0.00981?1.15?1000?17.18(MPa)

②计算钻开油层所需要的钻井液密度：（同上）

采用平衡钻井钻穿油气层，钻井液静液压力等于地层压力。

3

地层压力：pp?0.00981?pD P13、式（1-12） 则井深2000m处，地层压力35.0MPa，对应的钻井液密度为：

?h??p?pp0.00981D?35.0?1.784(g/cm3)

0.00981?2000③钻开油层时，1000m处的静液柱压力：

ph?0.00981?hD?0.0091?1.784?1000?17.50(MPa)

④比较两个压力：由于ph?pf，则地层被压漏。

解法3：①计算地层破裂压力当量密度： P21、式（1-27）

?f??d?pL5.9?1.15??1.751(g/cm3)

0.00981D0.00981?1000②破裂压力当量密度在2000m处能产生的静液柱压力：

ph?0.00981?hD?0.0091?1.751?2000?34.47(MPa)

③比较两个压力：由于ph?pp，说明该密度的钻井液在井底产生的静液压力不能平衡地层压力；如果采用平衡压力钻井方式钻开2000m处油气层，所需钻井液密度必定要高于套管鞋处地层破裂压力当量密度，则地层被压漏。

第1章补充复习题：

1、名词解释：地层破裂压力、岩石的强度、岩石的可钻性

4

第二章 钻进工具（P98-99）

7、牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？(P53-54)

答：超顶和复锥产生切向滑动，可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿之间的岩石；移轴产生轴向滑动，可以剪切掉相邻齿圈之间的岩石。

16、PDC钻头是怎样破碎岩石的？适用于什么样的地层？

答：（1）工作原理（P45：）：与刮刀钻头基本相同。主要以切削、剪切和挤压方式破碎岩石，具体方式取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性。

（2）适用地层（P69）：软到中硬地层；地层必须是均质地层，以避免冲击载荷；含砾石的地层不能使用PDC钻头。

18、钻柱主要由哪几部分组成？其主要功用有哪些？答：P73中、P73上。 23、井下钻柱受到哪些力的作用？最主要的作用力是什么？ 答：P86～90。

24、何为钻柱的中性点？为什么要保证中性点落在钻铤上？ 答：P87下、P88中上。。 25、钻柱的哪些部位受力最严重？最主要的作用力是什么？（P91）

答：（1）钻进时：钻柱下部受力最为严重，同时受到轴向压力、扭矩和弯曲力矩作用。井口处钻柱受力比较严重，所受拉力、扭矩都最大。

（2）起下钻时：井口处受力最严重，受到最大拉力。

31、某井用91/2in钻头，7in钻铤（qc?1632N/m）和5in钻杆（qp?284.78N/m），设计钻压为180kN，钻井液密度1.28g/cm3，试计算所需钻铤长度。

3解：钢材密度统一取?s?7.8g/cm

（1）浮力系数：KB?1??b1.28?1??0.836 P87、式（2-3） ?s7.8（2）取安全系数SN＝1.2 P88、式（2-7） 钻铤长度：LN?W?SN180?1.2??189.70(m)

qc?kB?cos?1.362?0.836若此井为直井，则需要钻铤长度为189.70m。

5

332、已知：井深Dv?1500m，钻压W?14t，钻井液密度为?d?1.38g/cm；

钻具结构：81/2 in钻头＋61/2 in钻铤200m（qc?136.24kg/m）＋5in钻杆1300m（qp?29.04kg/m）。求中性点所在井深。

解：（1）浮力系数: KB?1??d1.38?1??0.823 P87、式（2-3） ?s7.8W14?103??124.86(m) P88、式（2-7） （2）中性点位置： LN?qc?KB136.24?0.823（3）中性点所在井深：Dv?LN?1500?124.86?1375.14(m)

34、某井用121/4in钻头钻至3500m，试进行钻柱设计。

13已知：钻头直径db?12/4in，井深D?3500m；钻井液密度?d?1.23g/cm；

钻压W?200kN；拉力余量MOP?450kN；安全系数St?1.30； 卡瓦长度Ls?406.4mm；正常润滑；井斜角??6?。 库存钻具：

9in钻铤（qc?2860N/m）27m；7in 钻铤（qc?1632N/m）81m；

61/4in钻铤（qc?1362.4N/m）供应充足; E级5in钻杆（qp?284.78N/m）900m；

95（X）及105（G）级5in钻杆（qp?284.78N/m）供应充足。

解：（1）选择钻铤

查表2-21（P91，“钻头尺寸与钻柱尺寸配合”）：121/4 in钻头首选9in钻铤。 浮力系数：KB?1??d1.23?1??0.842 P87、式（2-3） ?s7.8取安全系数SN?1.20 P92、式（2-12） 则钻铤长度：Lc?SN?W1.20?200??100.21(m)?27(m)

qc?kB?cos?2.860?0.842?cos6? 6

计算长度Lc?100.21m大于库存量（27m），则实际长度Lc1?27m。除了9in钻铤、还要选1～2段尺寸较小的钻铤，组成 “塔式钻具组合”（直井防斜打直）。

中性点（P87）：“钻柱上轴向力等于0的点”。

W??(qci?Lci)?kB?cos?

i?1n钻铤长度的确定原则（P92）：“保持中性点始终处在钻铤上”。

Wmax?SN??(qci?Lci)?kB?cos?

i?1n各段钻铤长度的计算公式如下：

SN?Wmaxn?1??(qci?Lci)SN?Wmaxq?L?qc2?Lc2?????qcn?1?Lcn?1 k?cos?i?1Lcn?B??c1c1qcnqcn?kB?cos?qcn第2段钻铤选择7in钻铤，则该段钻铤的计算长度为：

Lc2?SN?Wmaxq?L1.20?2002.860?27.0?c1c1???128.30(m)

qc2?kB?cos?qc21.632?0.842?cos6?1.632计算长度Lc2?128.30m仍然大于库存量（81m），则实际长度Lc2?81.0m。 除了9in钻铤、7in钻铤，还要使用61/4in钻铤，计算长度为：

Lc3??SN?WmaxLq?Lc2qc2?c1c1qc3?kB?cos?qc31.20?20027.0?2.860?81.0?1.632??56.68(m)1.362?0.842?cos6?1.362

该尺寸钻铤供应充足。若按每根钻铤9m计算，需要7根，实际长度Lc3?63.0m。 全部钻铤的总长度：?Lci?27.0?81.0?63.0?171.0(m)

i?13全部钻铤在空气中的重量：

?(qi?13ci?Lci)?2.860?27.0?1.632?81.0?1.362?63.0?295.22(kN)

3全部钻铤的浮重：?(qci?Lci)?kB?295.22?0.842?248.57(kN)

i?1 7

（2）选择第一段钻杆（接钻铤）：E级5in钻杆，线重qp1?284.78N/m

据钻杆直径、钢级、线重（或壁厚），查表2-12（P75）、表2-14（P77），最小抗拉载荷Fy1?1760.31kN。

A、计算最大安全静拉载荷： P93-95、分3种情况计算，最后取最小值 ? 安全系数法： P95、式（2－20） 0.9?1760.31Fa1?0.9Fy1/st??1218.68(kN)1.3? 设计系数法（卡瓦挤毁）： P95、式（2－21） ?y0.9?1760.31Fa1?0.9Fy1/()??1115.69(kN)?t1.42其中，据钻杆外径127.0mm，卡瓦长度Ls?406.4mm及正常润滑条件，查表2-22

（P94），得到防止卡瓦挤毁钻杆的设计系数?y?1.42。 ?x? 拉力余量法： P95、式（2－22） Fa1?0.9Fy1?MOP?0.9?1760.31?450?1134.28(kN)

显然，按卡瓦挤毁比值计算的最大安全载荷最小，取Fa1?1115.69kN。 B、计算最大许用长度：

Lp1qcLcFa11115.69295.22??????3616.22(m)

qp1KBqp1284.78?10?3?0.842284.78?10?3因为库存量仅有900m，实取第1段钻杆长度Lp1?900.0m。

（3）选取第2段钻杆： 95 X级5in钻杆，线重qp1?284.78N/m

同理：①最小抗拉力Fy2?2229.71kN ②最大安全静拉载荷：

? 安全系数法：Fa2?0.9Fy2/st?0.9?2229.71?1543.65(kN)

1.3?y0.9?2229.71?1413.20(kN) ? 设计系数法（卡瓦挤毁）：Fa2?0.9Fy2/()??t1.42 8

? 拉力余量法：Fa2?0.9Fy2?MOP?0.9?2229.71?450?1556.74(kN) 实取最大安全静拉载荷Fa2?1413.20kN。 ③最大许用长度：

Lp2??Fa2/KB??qcLc?qp1Lp1qp2?3

1413.20/0.842?295.22?284.78?10?900?3956.12m284.78?10?3因为总井深为3500m，实取第2段钻杆长度：

Lp2?D??Lc?Lp1?3500.0?168.0?900?2432.0(m)。

设计钻柱组合列表如下： 规范 第1段钻铤：9in，线重2.860kN/m 第2段钻铤：7in，线重1.632kN/m 第3段钻铤：61/2in，线重1.362kN/m 第1段钻杆：5in，E级，线重284.78N/m 第2段钻杆：5in，95 X级，线重284.78N /m 合计

第3章复习题：

1、钻井液的功用是什么？P101-102 2、名词解释：井塌（P116）

长度 /m 27 81 63 900 2432 3500 空气中重 /kN 77.22 132.19 85.81 256.30 692.59 1144.11 9

第四章 钻进参数优选（P165）

1、某井用?200mm241型钻头钻进，W=196kN，n=70r/min，井底净化条件较好，钻头工作14h后起钻，已知Af=2.33×10-3。求牙齿磨损量hf。

解：查表4－1（P130）、表4－2（P131），?200mm241型钻头的有关数据：

Z1?0.0167，Z2?5.94，a1?0.9，a2?0.392?10-4，C1?3Z=0.0167

1

牙齿磨损量： P132、例4-1

?1?1?2C1hf?Af(a1n?a2n3)tfZ2?Z1WC12.33?10?3?(0.9?70?0.392?10?4?703)?14?1?1?2?3?5.94?0.0167?196 ?3?0.52

2、某井用?200mm211型钻头钻进，W=196kN，n=80r/min，钻头工作14h后起钻，轴承磨损到B6级，求轴承工作系数b。

解：轴承磨损到B6级，表示轴承磨损了6/8。 参考P141、例4-2

轴承的磨损速度方程：

dB11.5P133、式（4-15） ?WNdtb

nW1.5t80?1961.5?14??4.1?106 轴承工作系数: b?Bf0.75

3、已知某井五点法钻进试验结果如下，求该地区钻压M和转速系数λ。

实验点 钻压/kN 转速/(r.min-1) 钻速/(m.h-1)

解：该表中实验点编号与表4-3（P134）不一致！ 1 225 70 31 2 254 60 32.5 3 254 120 46 4 196 120 34 5 196 60 24 6 225 70 30

10

E3?E2??E3?0.04?(?0.03)?0.01(m) S3?N32?E32?6.282?0.012?6.28(m)

?3?atn???E3??0.01???atn???0.09? ??6.28??N3?V3?S3cos?0??3?6.28?cos22o?0.09??5.83(m)

?3????32???32sin2?c3?Kc3?

0.5?1.662???2.69??sin218.172??0.5?1.86o

30?3?Dm3?30?1.8610.65?5.24(o/30m)?0.175(o/m)

测段4：?D4??Dm4cos?c4?9.05?cos19.56o?8.53(m)

D4?D3??D4?1542.15?8.53?1550.68(m)

?N4??Dm4sin?c4cos?c4?9.05?sin19.56?cos359.595??3.03(m) N4?N3??N4?6.28?3.03?9.31(m)

?E4??Dm4sin?c4sin?c4?9.05?sin19.56osin359.6o??0.02(m)

E4?E3??E4?0.01?(?0.02)??0.01(m) S4?22N4?E4?9.312???0.01??9.31(m)

2?4?atn???E4?N4???0.01???atn????0.06? ?9.31???V4?S4cos?0??4?9.31?cos22o???0.06???8.63(m)

22?4????4???4sin2?c4?0.5?1.122?2.792?sin219.56??0.5?2.13o

Kc4?

30?4?Dm4?30?2.139.05?7.06(o/30m)?0.235(o/m)

（2）校正平均角法：同样依据公式计算。

??D0?fD1?Dm1cos?c1?1499.24?0.996?25cos3.055o?1524.10(m) 测段1：D1??N0?fH1?Dm1sin?c1cos?c1?0?1.000?25sin3.055ocos0.53o?1.33(m) N1

21

??E0?fH1?Dm1sin?c1sin?c1?0?1.000?25sin3.055osin0.53o?0.01(m) E1S1'?'1N1'2?E1'2?1.332?0.012?1.33(m)

?E1'??0.01????atn??atn???0.43? ?N'??1.33??1?V1'?S1'cos?0??1'?1.33?cos22o?0.43o?1.24(m)

??D1??fD2?Dm2cos?c2?1524.10?0.992?8cos11.725o?1531.87(m) 测段2：D2??N1??fH2?Dm2sin?c2cos?c2?1.33?0.998?8sin11.725ocos0.975o?2.95(m) N2??E1??fH2?Dm2sin?c2sin?c2?0.01?0.998?8sin11.725osin0.975o?0.04(m) E2'S2?'2'2N2?E2?2.952?0.042?2.95(m)

'?E2??atn??N'?2'2??0.04???atn???0.78? ??2.95??'V2'?S2cos?0??2'?2.95?cos22o?0.78o?2.75(m)

??D2??fD3?Dm3cos?c3?1531.87?0.999?10.65cos18.17o?1541.98(m) 测段3：D3??N2??fH3?Dm3sin?c3cos?c3?2.95?1.000?10.65sin18.17ocos?0.46o?6.27(m)N3??E2??fH3?Dm3sin?c3sin?c3?0.04?1.000?10.65sin18.17osin?0.46o?0.01(m)E3'S3?'2N3'2?E3?6.272?0.012?6.27(m)

??

??

?E3'??0.01????atn??atn???0.09? ?N'?6.27???3?'3'V3'?S3cos?0??3'?6.27?cos22o?0.09o?5.82(m)

??D3??fD4?Dm4cos?c4?1541.98?0.999?9.05cos19.56o?1550.50(m) 测段4：D4??N3??fH4?Dm4sin?c4cos?c4?6.27?1.000?9.05?sin19.56ocos359.6o?9.30(m) N4 22

??E3??fH4?Dm4sin?c4sin?c4?0.01?1.000?9.05?sin19.56?sin359.6???0.01(m) E4'S4?'2'2N4?E4?9.302???0.01??9.30(m)

2'?E4??atn??N'?4'4???0.01???atn????0.06? ??9.30??o'V4'?S4cos?0??4'?9.30?cos22o???0.06??8.62(m)

39、满眼钻具组合扶正器最优距离计算。Dh＝216mm，Ds＝214mm，Dc＝178mm（内径75mm），E=20.584×1010Pa ，ρd＝1.33kg/L；设计允许最大井斜角（3o）。试求该组合的中扶正器距离钻头的最优距离。

解：据P183、式（5-30），可以参考例5-2： 注意各变量的单位

C?(dh?ds)2?(0.216?0.215)2?0.0005(m)

E?20.594?1010Pa?20.594?107kN/m2

J??64(dc?dci)?44?64 (1784?754)?10?12?4.77?10?5(m4) （P183、例5-2）qm?q(1??d?1.33)??(0.1782?0.0752)?7.8?9.8?(1?)?1.30(kN/m) ?s47.8147?514?16CEJ??16?0.0005?20.594?10?4.77?10??∴ Lp??????5.83m ?q?sin??1.30?sin3????m?∴ 中扶正器距钻头最优距离为5.83m

40．钟摆钻具组合扶正器最优距离计算。Dh=216mm，Ds=214mm，Dc=178mm（内径75mm）， E=20.594×1010Pa，ρd＝1.33kg/L，设计允许最大井斜角3o，钻压w=120KN。试求该组合扶正器距离钻头的最优距离。

解：据P185、式（5-31）： 注意各变量的单位

qm?q(1??d?1.33)??(0.1782?0.0752)?7.8?9.8?(1?)?1.30(kN/m) ?s47.8A??2qmsin???2?1.30?sin3o?0.67

E?20.594?1010Pa?20.594?107kN/m2

23

r??dh?dc??2?0.216?0.178 ?0.019(m) （r为环空间隙）2B?82.04W?r?82.04?120?0.019?187.05 J??D644c4?Dci???17864?4?754?10?12?4.77?10?5(m4)

?C?184.6?2EJ?r?184.6??2?20.594?107?4.77?10?5?0.019?3.40?105

∴LZ?B2?4AC?B?2A187.052?4?0.67?3.40?105?187.05?24.21m

2?0.67扶正器距钻头的最优距离为24.21m。

41、某定向井设计目标点垂深800m，造斜点垂深500m，造斜率1.8°/30m。设计轨道形状为三段式。设计该轨道，并按表计算有关未知参数。（水平位移40m）

节点 井斜角 /° 0 a b t

解：已知Dt?800m、St?40m、Dkop?500m、Kz?1.8?/30m

计算稳斜段井斜角： 据P189、式（5-33）～（5-37）

RZ?17191719??955(m) Kz1.8垂深 /m 0 500 678.90 800 水平位移 /m 0 0 16.92 40 井深 /m 0 500 680.01 801.11 0 0 10.8 10.8 De?Dt?Dkop?800?500?300(m)

Se?St?40m Re?RZ?955m

∴ ?Dmw?De?Se?2ReSe?3002?402?2?955?40?123.28(m)

22?b?2atn[De??Dmw300?123.28]?2atn[]?10.80o

2Re?Se2?955?4024

增斜段计算： 据P190、式（5-52）～（5-54）

?Dz?Rzsin?b?955?sin10.80o?178.90(m) ?Sz?Rz(1?cos?b)?955?(1?cos10.80o)?16.92(m)

?Dmz?Rz?b?180?955?10.80??180?180.01(m)

稳斜段计算： 据P190、式（5-55）～（5-56） ?Dw??Dmw?cos?b?123.28?cos10.80o?121.10(m) ?Sw??Dmw?sin?b?123.28?sin10.80o?23.10(m)

检验t点位移：?Sz??Sw?16.92?23.10?40.02(m)

44、某井井深2000m处，井斜角?1?31o，方位角?1?102o。根据轨迹控制要求，希望钻进?Dm?100m，使井斜角?2?33o，方位角?2?70o，，求造斜工具的装置角及造斜率。

解：据P202、式（5-69）～（5-73），采用解析法，可以参考P202、例5－5

cos??cos?1?cos?2?sin?1?sin?2?cos?? cos??cos?1?cos??cos?2

sin?1sin????0??arccosC令cos??C，则???o???arccosC或?arccosC?360?Dm?30? Kc???0

代入数据： 注意：三角函数值保留4位小数！

cos??cos?1?cos?2?sin?1?sin?2?cos???cos31?cos33?sin31?sin33?cos(70??102)?0.9568ooooo

??arccos0.9568?16.91? 造斜率 Kc?30?30?16.91??5.07(o/30m) ?Dm100 25

cos??cos?1?cos??cos?2cos31??cos16.91??cos33????0.1239

sin?1sin?sin31?sin16.91?∵?2??1?70?102??32?0

∴ ???arccos(?0.1239)??97.12o，实取??360??(?97.12o)?262.88?

45、某井方位控制计算。已知：当前井底井斜角?1?22.5o，方位角?1?205o，造斜工具的造斜率Kz?4.5o/30m，装置角??95o，求钻进?Dm?120m以后的井斜角?2，方位角?2。

解： ∵ Kz?K??Dm4.5?12030? ∴ ??z??18.0o ?Dm3030cos?1?cos??cos?2

sin?1sin?由公式cos??得：

cos?2?cos?1?cos??cos??sin?1?sin??cos22.5?cos18?cos95?sin22.5?sin18?0.8890ooooo

∴?2?arccos(0.8890)?27.26o

由公式cos??cos?1cos?2?sin?1sin?2cos??

cos??cos?1cos?2cos18o?cos22.5ocos27.26o??0.7407 得：cos???oosin?1sin?2sin22.5sin27.26∵??95o（相当于全力增方位） ∴???0，???arccos(0.7407)?42.21o，?2??1????205??42.21??247.21o

第5章补充复习题：

1、名词解释：井斜角、方位角、水平位移、狗腿角（全角变化）：P167-169

装置角（P200）、反扭角（P203）、造斜（P199）、定向（P204）

2、井斜原因及防斜打直措施？P179-181

3、满眼钻具、钟摆钻具的原理及使用特点？（P182、184；P184、185～186

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第六章 油气井压力控制（P248）

4＋7、简述地层流体侵入井眼的原因、征兆、检测方法。 答：原因（P222）、征兆（P226-227）、检测方法（P227－229）

14、某井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=1.5g/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?12MPa；钻井泵类型为3NB-900，缸套直径120mm，泵速30冲每分时排量Q=15.56L/S，最大泵压为33.27MPa；发生井涌关井后10min，立管压力psp＝4.67MPa，套压pa＝6.65MPa；钻井液池内钻井液量增加4.5m3。利用工程师法设计一压井施工单。

解：工程师法压井与司钻法压井的工艺不同，但压井数据计算是相同的。可以参考P242-例，P237、式（6-16）～（6-28） 比较关井立管压力和套压，?p?pa-psp?1.98MPa，钻井液增量4.5m3，说明环

空气侵不严重，关井及时。

①计算地层压力： P237、式（6-16） Pp?Psp?0.00981?dD?4.67?0.00981?1.5?4000?63.5(MPa)

②计算压井所需钻井液密度： P237、式（6-17） ?d1??d?psp0.00981D?1.5?4.67?1.619(g/cm3)

0.00981?4000③计算钻井时所需钻井液密度： P237、式（6-19） ?d2??d1????1.619?0.055?1.674(g/cm3) 将整个井筒容积二倍的钻井液加重，根据经验公式

2（井径英寸数） 每1000m井筒容积＝28.524000m井筒容积：4??144.5(m3)

2二倍为： 144.5×2=289(m3)

由钻井手册查得，将密度为1.5g/cm3的钻井液加重到1.674g/cm3，每1 m3原浆需

要重晶石（密度4.0 g/cm3）0.2784t。因此，压井需重晶石289×0.2784=80.4576（t）。

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④计算初始立管压力： P237、式（6-25）

pTi?psp??pci?4.67?12.00?16.67(MPa)

小于最大泵压（33.27MPa）,则120mm缸套可用。

⑤计算终了立管总压力： P237、式（6-26）

pTf??pCf??d11.619??pCi??12?12.952(MPa) ?d1.5⑥计算重钻井液到达钻头所需的时间：

由钻井手册查得114.3mm、24.72kg/m的钻柱每米长的内容积Vd=7.417L/m，则

t?VdD7.417?4000??31.78(min) 60Q60?15.56⑦计算许可的最大关井套压： P237、式（6-26） pamax?(Gt?9.81?d)Dc?(19.9?9.81?1.5)?3000?15.56(MPa)

第6章补充复习题：

1、名词解释：平衡压力钻井、欠平衡压力钻井、硬（软）关井（P230）、压井

第7章补充复习题：

1、名词解释：井身结构、水泥浆的稠化时间、裸眼完井、射孔完井 2、套管种类及作用？（P250） 3、井身结构设计原则？（P257）

4、提高固井（或注水泥）质量的技术措施？（P280-283）

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