2024年3月27日发(作者：恭幻梅)
长江大学
2005年硕士研究生入学考试试题
考试科目： 钻井工程（A卷）标准答案
一、名词解释(每题3分，共30分)
1、 地层破裂压力
在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数
值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
2、TSP钻头
用热稳定聚晶金刚石制成的钻头。
3、满眼钻具
在靠近钻头大约20m长的钻铤上适当安置扶正器，以此来达到防斜的目的。
4、井斜变化率
单位长度井斜角的变化
5、门限钻压
钻头牙齿开始压入地层时的钻压。
6、dc指数法
d
c指数法实质上是机械钻速法，它是利用泥页岩压实规律和压差（即井底的钻井液
柱压力与地层压力之差）对机械钻速的影响理论来检测地层压力。
7、欠平衡钻井
在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井，并在地面得到控制。
8、激动压力系数Sg
下放钻柱时，由于钻柱向下运动产生的激动压力使井内液柱压力的增加值，用当量密
度表示。
9、岩石抗压强度
岩石在一定条件下受压力作用而达到整体破坏时的应力。
10、射孔完井
是指下入油层套管封固产层后再用射孔弹将套管、水泥环、部分产层射穿，形成油气
1
流通道的完井方法。
二、简答题（每题7分，共70分）
1、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理
在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就被破坏。若
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
增加它的颗粒与颗粒之间的压力，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，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没有增加，孔隙中的流体必然开始部分的支撑
本来应由岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
2、简述钻柱在井下的旋转运动形式
钻柱在井下的旋转运动形式有如下四种：①自转。钻柱像一根柔性轴，围绕自身轴
线旋转。②公转。钻柱像一个刚体，围绕着井眼轴线旋转并沿着井壁滑动。③公转与自转
的结合。钻柱围绕井眼轴线旋转，同时围绕自身轴线转动，即不是沿着井壁滑动而是滚动。
④整个钻柱或部分钻柱作无规则的旋转摆动。这种运动形式很不稳定，常常造成钻柱的强
烈振动。
3、简述钻井液的功能
(1)、从井底清除岩屑；（2）、冷却和润滑钻头及钻柱；（3）、造壁性能；（4）、控制地
层压力；（5）、循环停止时悬浮钻屑和加重材料，防止下沉；（6）、从所钻地层获得资料；
（7）传递水力功率。
4、简述牙轮钻头的破岩形式
①冲击和压碎作用。钻头在井底的纵向振动，使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这
种周期变化的弹性变形能通过钻头牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石，与静载
压力一起形成了钻头对地层岩石的冲击、压碎作用，这种作用是牙轮钻头破碎岩石的主要
方式。
②剪切作用。牙轮钻头除对地层岩石产生冲击、压碎作用外，还对地层岩石产生剪切
作用。剪切作用主要是通过牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底的滑动实现的，产生
滑动的原因是由牙轮钻头的超顶、复锥和移轴三种结构特点引起的。
5、简述三轴应力条件下岩石的强度和变形的特点
答：
岩石在三轴应力条件下强度明显增加，随着围压的增大，岩石表现出从脆性向塑性
的转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大。
2
6、简述在石油钻井中钻头优选应注意的问题
根据地层条件合理地选择钻头类型和钻井参数，是提高钻速、降低钻井成本的最重要
环节。
牙轮钻头是应用范围最广的钻头，它选型的原则及应考虑的问题：①地层的软硬程度
和研磨性。②钻进井段的深浅。③易斜地层。在易斜地层钻进，应选择不移轴或移轴量小
的钻头；同时在保证移轴小的前提下，所选的钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这
样可以在较低的钻压下提高机械钻速。④软硬交错地层。在软硬交错地层钻进时，一般应
按其中较硬的岩石选择钻头类型。
在选择金刚石钻头时应注意，TSP钻头适合于在具有研磨性的中等至硬地层钻井。
PDC钻头适用于软到中等硬度地层，但是PDC钻头钻进的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。
7、简述定向井井身剖面设计的基本原则是什么
定向井设计应遵循以下原则：①应能实现钻定向井的目的。轨道设计首先要考虑实
现本井的目的。②应有利于安全、优质、快速钻井。要注意选好造斜点，要选择硬度适中，
无坍塌、缩径、高压、易漏等复杂情况的地层开始造斜。在可能的条件下尽量减小最大井
斜角以便减小钻井的难度。在选择井眼曲率值时，要权衡造斜工具的造斜能力，减小起下
钻和下套管的难度以及缩短造斜井段的长度等各方面的要求。③要满足采油工艺的要求。
在可能的情况下，减小井眼曲率，以改善油管和抽油管的工作条件。
8、简述确定井身结构的基本原则
①有效的保护油气层，使不同地层压力的油气层免受钻井夜的损害。②应避免漏、
喷、塌、卡等井下复杂情况的发生，为全井顺利钻进创造条件，以获得最短建井周期。③
钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力不致压裂上层套管处最薄弱的裸露地层。④下
套管过程中，井内钻井液柱的压力和地层压力之间的压力差，不致产生压差卡套管现象。
9、简述套管柱设计的基本原则
套管柱设计的原则应考虑以下三个方面：①应能满足钻井作业、油气层开发和产层改
造的需要。②在承受外载时应有一定的储备能力。③经济性要好。
10、简述动力钻具造斜工具的形式和其造斜原理的共同之处
动力钻具造斜工具的形式有三种：①弯接头，在动力钻具和钻铤之间接一个弯接头，
使此部位形成一个弯接头。这种结构一方面迫使钻头倾斜，造成对井底的不对称切割，从
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2024年3月27日发(作者：恭幻梅)
长江大学
2005年硕士研究生入学考试试题
考试科目： 钻井工程（A卷）标准答案
一、名词解释(每题3分，共30分)
1、 地层破裂压力
在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数
值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
2、TSP钻头
用热稳定聚晶金刚石制成的钻头。
3、满眼钻具
在靠近钻头大约20m长的钻铤上适当安置扶正器，以此来达到防斜的目的。
4、井斜变化率
单位长度井斜角的变化
5、门限钻压
钻头牙齿开始压入地层时的钻压。
6、dc指数法
d
c指数法实质上是机械钻速法，它是利用泥页岩压实规律和压差（即井底的钻井液
柱压力与地层压力之差）对机械钻速的影响理论来检测地层压力。
7、欠平衡钻井
在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井，并在地面得到控制。
8、激动压力系数Sg
下放钻柱时，由于钻柱向下运动产生的激动压力使井内液柱压力的增加值，用当量密
度表示。
9、岩石抗压强度
岩石在一定条件下受压力作用而达到整体破坏时的应力。
10、射孔完井
是指下入油层套管封固产层后再用射孔弹将套管、水泥环、部分产层射穿，形成油气
1
流通道的完井方法。
二、简答题（每题7分，共70分）
1、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理
在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就被破坏。若
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
增加它的颗粒与颗粒之间的压力，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，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没有增加，孔隙中的流体必然开始部分的支撑
本来应由岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
2、简述钻柱在井下的旋转运动形式
钻柱在井下的旋转运动形式有如下四种：①自转。钻柱像一根柔性轴，围绕自身轴
线旋转。②公转。钻柱像一个刚体，围绕着井眼轴线旋转并沿着井壁滑动。③公转与自转
的结合。钻柱围绕井眼轴线旋转，同时围绕自身轴线转动，即不是沿着井壁滑动而是滚动。
④整个钻柱或部分钻柱作无规则的旋转摆动。这种运动形式很不稳定，常常造成钻柱的强
烈振动。
3、简述钻井液的功能
(1)、从井底清除岩屑；（2）、冷却和润滑钻头及钻柱；（3）、造壁性能；（4）、控制地
层压力；（5）、循环停止时悬浮钻屑和加重材料，防止下沉；（6）、从所钻地层获得资料；
（7）传递水力功率。
4、简述牙轮钻头的破岩形式
①冲击和压碎作用。钻头在井底的纵向振动，使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这
种周期变化的弹性变形能通过钻头牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石，与静载
压力一起形成了钻头对地层岩石的冲击、压碎作用，这种作用是牙轮钻头破碎岩石的主要
方式。
②剪切作用。牙轮钻头除对地层岩石产生冲击、压碎作用外，还对地层岩石产生剪切
作用。剪切作用主要是通过牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底的滑动实现的，产生
滑动的原因是由牙轮钻头的超顶、复锥和移轴三种结构特点引起的。
5、简述三轴应力条件下岩石的强度和变形的特点
答：
岩石在三轴应力条件下强度明显增加，随着围压的增大，岩石表现出从脆性向塑性
的转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑性也越大。
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6、简述在石油钻井中钻头优选应注意的问题
根据地层条件合理地选择钻头类型和钻井参数，是提高钻速、降低钻井成本的最重要
环节。
牙轮钻头是应用范围最广的钻头，它选型的原则及应考虑的问题：①地层的软硬程度
和研磨性。②钻进井段的深浅。③易斜地层。在易斜地层钻进，应选择不移轴或移轴量小
的钻头；同时在保证移轴小的前提下，所选的钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这
样可以在较低的钻压下提高机械钻速。④软硬交错地层。在软硬交错地层钻进时，一般应
按其中较硬的岩石选择钻头类型。
在选择金刚石钻头时应注意，TSP钻头适合于在具有研磨性的中等至硬地层钻井。
PDC钻头适用于软到中等硬度地层，但是PDC钻头钻进的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。
7、简述定向井井身剖面设计的基本原则是什么
定向井设计应遵循以下原则：①应能实现钻定向井的目的。轨道设计首先要考虑实
现本井的目的。②应有利于安全、优质、快速钻井。要注意选好造斜点，要选择硬度适中，
无坍塌、缩径、高压、易漏等复杂情况的地层开始造斜。在可能的条件下尽量减小最大井
斜角以便减小钻井的难度。在选择井眼曲率值时，要权衡造斜工具的造斜能力，减小起下
钻和下套管的难度以及缩短造斜井段的长度等各方面的要求。③要满足采油工艺的要求。
在可能的情况下，减小井眼曲率，以改善油管和抽油管的工作条件。
8、简述确定井身结构的基本原则
①有效的保护油气层，使不同地层压力的油气层免受钻井夜的损害。②应避免漏、
喷、塌、卡等井下复杂情况的发生，为全井顺利钻进创造条件，以获得最短建井周期。③
钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力不致压裂上层套管处最薄弱的裸露地层。④下
套管过程中，井内钻井液柱的压力和地层压力之间的压力差，不致产生压差卡套管现象。
9、简述套管柱设计的基本原则
套管柱设计的原则应考虑以下三个方面：①应能满足钻井作业、油气层开发和产层改
造的需要。②在承受外载时应有一定的储备能力。③经济性要好。
10、简述动力钻具造斜工具的形式和其造斜原理的共同之处
动力钻具造斜工具的形式有三种：①弯接头，在动力钻具和钻铤之间接一个弯接头，
使此部位形成一个弯接头。这种结构一方面迫使钻头倾斜，造成对井底的不对称切割，从
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