钻井工程试卷及答案第二章.doc

第二章 钻进工具 一、选择题 二、填空题 三、名词解释 1． “PDC”含义是什么？ 答： “PDC”是聚晶金刚石复合片钻头的简称，它是金刚石材料钻头的一种。 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分届点。 2． 何谓钻柱的中性点？ 答： 中性点的概念是由鲁宾斯基提出来的。他认为中性点时钻柱受拉和受压的分界点。 3． 什么叫复合钻柱？ 答： 即采用不同尺寸（上打下小）、或不同壁厚（上后下薄）、不同钢号（上高下低）的钻杆组成的钻杆柱。 4． 什么叫最大安全静拉载荷？ 答： 指允许钻杆所承受的由钻柱重力（浮重）引起的最大载荷。 四、简答题 评价钻头性能的指标有那几项？ 答： 钻头进尺，钻头工作寿命，钻头平均机械钻速，钻头单位进尺成本。 简述刮刀钻头破岩原理。 答： 刮刀钻头刀翼在钻压W和扭转力T的作用下，一方面作向下的运动，一方面围绕钻头轴线旋转，刀翼以正螺旋面吃入并切削岩层，井底平面与水平面成? 角。刮刀钻头主要以切削和挤压方式破碎地层，具体方式主要取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性。由于这几种破岩方式主要要克服岩石的抗剪强度，所以它比克服岩石的抗压强度的破岩方式要容易得多。 刮刀钻头其刀翼结构角有哪儿个？有什么影响？如何取值？ 答： 刃尖角、切削角、刃前角、刃后角。 刃尖角β、切削角α、刃前角φ、刃后角ψ；刃尖角表示刀翼的减为尖锐程度。从吃入岩石和提高钻速出发，刃尖角越小越好，但是强度不能保证。一般要根据上述因素及岩石性能确定角的大小。岩石软时，β角可以稍小，较硬时硬适当增大，夹层多，井较深时，β角应适当增大。切削角α刀以前刃和水平面之间的夹角，在其他情况一定时，α越大，吃入深度越深，但α过大时，刃前岩石剪切破碎困难，钻进憋劲大。一般情况下，松软地层α=70度；软地层α=70—80度；中硬地层，α=80—85度。刃后角ψ=α-β。刃后角必须大于井底角。刃前角与切削角互为补角，刃前角φ=90-α 铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同？ 答： 牙轮钻头按材料不同分为铣齿（钢齿）和镶齿（硬质合金齿）两大类。 铣齿牙轮钻头的牙齿石油牙轮毛胚铣削加工而成，主要是楔型齿，齿的结构参数要兼顾有利于破岩和齿的强度。一般软地层牙轮钻头的齿高、齿宽、齿距都较大，硬地层则相反。通常要在齿的工作面上敷焊硬质合金以提高齿的耐磨性，在背椎部位业要敷焊硬质合金层已达到保径的目的。 镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后，将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。其齿型较多，如楔型齿、圆锥形齿、球型齿、勺型齿、主要依据岩石的性能和齿材料性能、强度、相撞工艺等。目前向齿牙轮钻头在软地层、中硬地层及坚硬地层中都得到了广泛应用。 牙轮钻头有哪几副轴承？按结构不同可分为几类？滑动轴承有什么特点？ 答： 有大、中、小和止推轴承。钻头轴承按结构分为滚动轴承和滑动轴承两大类。 牙轮钻头的储油滑密封系统包括几部分？其作用是什么？ 答： 储油囊、护膜杯、压盖、密封圈。 牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？ 答： 由于牙轮的超顶、移轴、复锥，使牙轮在滚动的同时在井底产生滑动。 超顶和复锥引起切线方向滑动，除冲击、压碎作用破碎岩石外，还可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩脊；移轴产生轴向滑动，可以剪切掉齿圈之间的岩脊。(钻柱下端面不与井底接触)； 条件二：井内有流体(钻柱下端面不与井底接触)； 条件三：井内无流体钻柱下放（钻进）的情况； 条件四：井内有流体钻柱下放（钻进）的情况。 答： 五、计算题 某井用91／2in钻头，7in钻铤（qc=1632N/m）和5in钻杆（qc=284.78N/m），设计钻压为180kN,钻井液密度为1.28g/cm3,计算所需钻铤长度。 答： 先根据=1-1.28/7.8=0.8359,由计算中性点得LN=180000/（0.8359*1632）=131.45米，按每根钻挺10米计算，则至少需要140 米钻挺。 , , 已知井深Dv=1500m,钻压W＝14t,钻井液密度为1.38g/cm3,钻具结构为：81／2in钻头＋61／2in钻铤200m（qc=136.24kg/m）+5in钻杆1300m（qc=29.04kg/m）得出钻柱和钻挺结合处的拉力FW=(1-1.38/7.8)*(0+0.13624*200)-14=8.428(吨)，所以由线性关系易知（0，-14），（LN,0）,(200,8.428)可假设在钻挺的轴线上。得LN=124.85米。1500-124.85=1375.16米，所以中性点在井深1375.16米处。 试计算由41／2in内外加厚，壁厚为10.92mm的E级钻杆各51／2in内外加厚，壁厚为10.54mm的E级钻杆组成的复合钻柱在密度为