1、第五章試題及答案一、簡答題1. 井眼軌跡的基本參數有哪些？為什么將它們稱為基本參數？答：井眼軌跡基本參數包括：井深、井斜角、井斜方位角。這三個參數足夠表明井眼中一個 測點的具體位置。2. 方位與方向的區別何在？請舉例說明。井斜方位角有哪兩種表示方法？二者之間如何換算？答：方位都在某個水平面上，而方向則是在三維空間內（當然也可能在水平面上）。方位角表示方法：真方位角、象限角。方位線位置真方位角與象限角關系第一象限真方位角=象限角第二象限真方位角=180 象限角第三象限真方位角=180 +象限角第四象限真方位角=360 象限角3. 水平投影長度與水平位移有何區別？視平移與水平位移有何區別？答：水平

2、投影長度是指井眼軌跡上某點至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平位移是指軌跡上某點至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點至井口的距離在水平面上的投影。在實鉆井眼軌跡上，二者有明顯區別，水平長度一般為曲線段，而 水平位移為直線段。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。視平移是水平位移在設計方位上的投影長度。4. 狗腿角、狗腿度、狗腿嚴重度三者的概念有何不同?答：狗腿角是指測段上、下二測點處的井眼方向線之間的夾角（注意是在空間的夾角）。狗腿嚴重度是指井眼曲率，是井眼軌跡曲線的曲率。聞創溝燴鐺險愛氌譴凈。5. 垂直投影圖與垂直剖面圖有何區別？答：垂直投影圖相當于機械制造圖中的側視圖， 即將井

3、眼軌跡投影到鉛垂平面上； 垂直剖面 圖是經過井眼軌跡上的每一點做鉛垂線所組成的曲面，將此曲面展開就是垂直剖面圖。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。180 ?實際資料中如果超過6. 為什么要規定一個測段內方位角變化的絕對值不得超過答:了怎么辦?因為假設一個測段內方位角沿順時針變化超過以一個測段內方位角變化的絕對值不得超過180°。實際資料中超過了,180°時，沿逆時針其變化則小于180°，所則可用如下方法計算：釅錒極額閉鎮檜豬訣錐。當i-i-i > 180°時,i=© i-卜1 -360 °當i-i-1 v -180 0時, i 二 i -

4、i-1 +36007.測斜計算，對一個測段來說，要計算那些參數？對一個測點來說,測段計算與測點計算有什么關系？彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡。需要計算哪些參數?答：測斜時，對一個測段來說，需要計算的參數有五個：垂增、平增、 增量和井眼曲率；對一個測點來說，需要計算的參數有七個：五個直角坐標值 長度、N坐標、E坐標、視平移）和兩個極坐標（水平位移、平移方位角） 薔。N坐標增量、E坐標（垂深、水平。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣軌跡計算時，必須首先算出每個測段的坐標增量，然后才能求得測點的坐標值。&平均角法與校正角法有什么區別？實際計算結果可能有什么差別？答：平均角法假設測段是一條直線，該直線的方向是上下二測點

5、處井眼方向的“和方向”（矢量和）。校正平均角法假設測段形狀為一條圓柱螺線。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。校正平均角法的計算公式是在平均角計算公式的基礎上加入了校正系數。9.答:直井軌跡控制的主要任務是什么？直井軌跡控制的主要任務就是要防止實鉆軌跡偏離設計的鉛垂直線。一般來說實鉆軌跡總是要偏離設計軌道的，問題在于能否控制井斜的度數或井眼的曲率在一定范圍之內。煢楨廣鰳鯡選塊網羈淚。答:最本質的兩個因素是地層可鉆性的不均勻性和地層的傾斜。10.引起井斜的地質原因中最本質的兩個因素是什么？二者如何起作用?沉積巖都有這樣的特征： 垂直層面方向的可鉆性高，平行層面方向的可鉆性低。 在地層傾斜的情況下，當地層傾角小

6、于45°時，鉆頭前進方向偏向垂直地層層面的方向，于是偏離鉛垂線；當傾角超過 60。以后，鉆頭前進方向則是沿著平行地層層面方向下滑，也要偏 離鉛垂線；當地層傾角在 45°60°之間時，井斜方向屬不穩定狀態。鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。11.引起井斜的鉆具原因中最主要的兩個因素是什么？他們又與什么因素有關?鉆具導致井斜的主要因素是鉆具的傾斜和彎曲。導致鉆具傾斜和彎曲的主要因素：首先，由于鉆具直徑小于井眼直徑，鉆具和井眼之間有一定的間隙。其次，由于鉆壓的作用，下部鉆具受壓后必將靠向井壁一側而傾斜。籟叢媽羥為贍債蟶練淨。12. 井徑擴大如何引起井斜？如何防止井徑擴大？答：井眼擴

7、大后，鉆頭可在井眼內左右移動，靠向一側，也可使受壓彎曲的鉆柱撓度加大， 于是轉頭軸線與井眼軸線不重合，導致井斜。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。要防止井徑擴大，首先要有好的鉆井液護壁技術；其次可以搶在井徑擴大以前鉆出新的 井眼。13. 滿眼鉆具組合控制井斜的原理是什么？它能使井斜角減小嗎？答：滿眼鉆具組合采用在鉆鋌上適當安裝扶正器（近鉆頭扶正器、中扶正器、上扶正器、第 四扶正器），采用扶正器組合的辦法解決井斜問題。滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能 做到使井斜角的變化（增斜或將斜）很小或不變化。滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦。14. 鐘擺鉆具組合控制井斜的原理是什么？為什么使用它鉆速很慢？答：鐘擺鉆具組合在鉆柱的

8、下部適當位置加一個扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺， 也要產生一個鐘擺力。 此鐘擺力的作用是 使鉆頭切削井壁的下側，從而使新鉆的井眼不斷降斜。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感。鉆壓加大，則增斜力加大，鐘擺力減小。鉆壓再 增大，還會將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至出現新的接觸點，從而完全失去鐘擺組合的作用。所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴格控制鉆壓，故鉆速很慢。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。15. 定向井如何分類？常規二維定向井包括哪些？答：根據軌道的不同，定向井可分為二維定向井和三維定向井兩大類，按照井斜角的大小，可將定向井分為三類：井斜

9、角在15°30°的屬小傾斜角定向井；井斜角在30°60°的屬中傾斜角定向井；井斜角超過60°的屬大傾斜角定向井。常規二維定向井軌道有四種類型：三段式、多靶三段式、五段式和雙增式。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。6. 從鉆井工藝的角度看，定向井的最大井斜角是大點好還是小點好?答:在可能的條件下，盡量減小最大井斜角，以便減小鉆井的難度。但最大井斜角不得小于5°,否則井斜方位不易穩定。壇搏鄉囂懺蔞鍥鈴氈淚。17. 多靶三段式與三段式有何區別？軌道設計方法有何不同?答:多靶三段式的軌道給定條件中，沒有目標的水平位移。 多靶三段式在設計中需要求出目標點的

10、水平位移，確定地面上的井位，所以被稱為“倒推設計法”。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。18. 軌道設計的最終結果包括哪些內容？答：設計結果包括：井斜角/ °、垂增/m、垂深/m、平增/m、平移/m、段長/m和井深/m。19. 動力鉆具造斜工具有哪幾種形式？他們的造斜原理有何共同之處？答：動力鉆具又稱井下馬達，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動鉆具三種。動力鉆具接在鉆鋌 之下，鉆頭之上。在鉆井液循環通過動力鉆具時，驅動動力鉆具轉動并帶動鉆頭旋轉破碎巖石。動力鉆具以上的整個鉆柱都可以不旋轉。這種特點對于定向造斜非常有利。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。20. 螺桿鉆具在定向井造斜方面有何優點？答：螺桿鉆具的扭矩與

11、壓力降成正比。壓力降可從泵壓表上讀出，扭矩則反映所加鉆壓的大小，所以可以看著泵壓表打鉆。 根據泵壓表上的壓力降還可以換算出鉆頭上的扭矩，從而可以較為準確的求得反扭矩。這是螺桿鉆具在定向鉆井應用中的突出優點。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。21. 變向器與射流鉆頭造斜原理有什么不同？它們能連續造斜嗎？答：變向器是鉆出小井眼擴眼并增斜來鉆井的，射流鉆頭是利用一個大噴嘴中噴出的強大射流形成的沖擊來造斜的，它們不能連續造斜。驅躓髏彥浹綏譎飴憂錦。22. BHA是什么意思？它有什么用途？答：BHA( Bottom Hole Assembly )為靠近鉆頭的那部分鉆具，稱為“底部鉆具組合”。BHA是定向造斜的關健，

12、通過它進行定向井軌跡控制。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。23. 軌跡控制的三個階段的主要任務各是什么？答：(1) 打好垂直井段。在鉆垂直井段時要求實鉆軌跡盡可能接近鉛垂線，也就是要求井 斜角盡可能小。(2) 把好定向井造斜關。如果定向造斜段的方位有偏差，則會給以后的軌跡控制造成巨大困難。所以定向造斜是關鍵。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。(3) 跟蹤控制到靶點。從造斜段結束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段。這一階段的任務是在鉆進過程中，不斷了解軌跡的變化發展情況，不斷地使用各種造斜工具或鉆具組合，對井眼軌跡進行控制，原則就是既要保證中靶，又要加快鉆速。構氽頑黌碩飩薺齦話騖。24. 高邊方向與裝置方向線各是怎樣形

13、成的？這兩條線是否處在同一平面上答:我們假設造斜工具放在井內時不受井眼地限制，鉆頭將在井底地外面。 旋轉鉆柱，則鉆頭中心點將畫出一個與井底圓同心地圓。井底圓上地最高點與圓心的連線稱為“高邊方向線”，轉頭中心與圓心的連線稱為“裝置方向線”。兩條線都在井底平面上。 輒嶧陽檉籪癤網儂號 澩。25. 裝置角有什么重要意義？當裝置角等于240 時，井眼軌跡將如何發展?答：可以根據裝置角算出鉆具的高邊，確定鉆頭的位置。26. 有了裝置角為什么還要有裝置方位角？它們之間有什么關系？答：裝置方位角可以正確指出彎接頭在井下的裝置角的大小。裝置方位角是裝置角與井斜方位角之和。27. 動力鉆具反扭角是如何產生的？為

14、什么反扭角總是使裝置角減小？答：動力鉆具在工作中，液流作用于轉子并產生扭矩，傳給鉆頭去破碎巖石。液流同時也作 用于定子，使定子受到一反扭矩。 此反扭矩將有使鉆柱旋轉的趨勢， 但由于鉆柱在井口處是 被鎖住的，所以只能扭轉一定的角度，此角度稱為反扭角。堯側閆繭絳闕絢勵蜆贅。28. 什么是定向？定向的目的和意義是什么？答：定向就是把造斜工具的工具面擺在預定的定向方位線上。在扭方位計算中，我們可以算出造斜工具的定向方位角， 定向可以知道造斜工具在井下的狀況，以及使造斜工具的工具面正好處在預定的定向方位。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。29. 井下定向的工藝過程有哪些？答：井下定向法是先用正常下鉆法將造斜工具下到

15、井底，然后從鉆柱內下入儀器測量工具面在井下實際方位；如果實際方位與預定方位不符， 亦可在地面上通過轉盤將工具面扭到預定 的定向方位上。凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。30. 定向鍵法是如何使測量儀器中羅盤的”發線”與造斜工具的工具面對準？答：在測量儀器的羅盤面上有一個“發線”，在測量儀器的最下面有一個“定向鞋”，定向鞋 上有一個“定向槽”，在儀器安裝時使“發線”與“定向槽”在同一個母線上對齊。當儀器下到井底時，定向鞋的特殊曲線將使定向槽自動卡在定向鍵上，從而使羅盤面上的發線方位能表示造斜工具的工具面方位。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。31. 無磁鉆鋌在定向中的作用是什么？什么情況下需要使用無磁鉆鋌？答：使用無磁

16、鉆鋌是為了消除鉆鋌磁性對磁性測斜儀的影響。在安裝磁性測量裝置的位置， 應使用無磁鉆鋌。32. 水平井分類的依據是什么 ？為什么要分類？答：水平井的分類是根據從垂直井段向水平井段轉彎時的轉彎半徑(曲率半徑)的大小進行的。因為各類水平井的曲率半徑不同，鉆井所用的設備、工具和方法不同，固井、完井方法 也不一樣。鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統庫。33. 水平井的難度主要表現在哪些方面？引起這些難度的原因是什么？答：(1) 水平井的軌跡控制要求高，難度大。要求高，是指軌跡控制的目標區要求高。水平井的目標區是一個扁平的立方體，不僅要求井眼準確進入窗口，而且要求井眼的方位與靶區軸線一致，俗稱“矢量中靶”。難度大，是指在

17、軌跡控制過程中存在“兩個不確定性因素”。一是目標垂深的不確定性；二是造斜工具的造斜率的不確定性。這兩個不確性的存在，對直井和普通定向井來說，不會有很大的影 響，但對水平井來說，則可能導致脫靶。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。(2) 管柱受力復雜。由于井眼的井斜角大， 井眼曲率大，管柱在井內運動將受到巨大的摩阻，致使起下鉆困難，下套管困難，給鉆頭加壓困難；在大斜度和水平井段需要使用“倒裝鉆具”，下部的鉆桿將受軸向壓力，壓力過大將出現失穩彎曲，彎曲之后摩阻更大；摩阻力、摩扭矩和彎曲應 力將顯著增大，使鉆柱的受力分析、強度設計和強度校核比直井和普通定向井更為復雜；由于彎曲應力很大，在鉆柱旋轉條件下應力交變，將

18、加劇鉆柱的疲勞破壞。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。(3) 鉆井液密度選擇范圍變小，容易出現井漏和井塌。地層的破裂壓力和坍塌壓力隨井斜角和井斜方位角而變化；在水平井段，地層破裂壓力不變，而隨著水平井段的增長， 井內鉆井液液柱的激動壓力和抽吸壓力將增大， 也將導致井 漏和井塌。氬嚕躑竄貿懇彈濾頷澩。(4) 巖屑攜帶困難。由于井眼傾斜，巖屑在上返過程中將沉向井壁的下側，堆積起來，形成“巖屑床”。特別是在井斜角 45°60°的井段，已形成的“巖屑床”會沿井壁下側向下滑，形成嚴重的 堆積，從而堵塞井眼。 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。(5) 井下纜線作業困難。在大斜度和水平井段，測井儀器不可能依靠自

19、重滑到井底。（6）保證固井質量的難度大。一方面由于大斜度和水平井段的套管在自重下貼在下井壁， 居中困難； 另一方面鉆井液 在凝固過程中析出的自由水將集中在井眼上側，從而形成一條沿井眼上側的“水槽” ，大大 影響固井質量。 慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。（7）完井方法選擇和完井工藝難度大。水平井井眼曲率較大時， 套管將難以下入， 無法使用射孔完井法， 將不得不采用裸眼完 井或篩管完井法等。 這將使完井方法不能很好地與地層特性相適應， 將給采油工藝帶來難度。 諺辭調擔鈧諂動禪瀉類。34 定向井方位與方向的區別何在？井斜方位角有那兩種表示方法？二者之間如何換算？答：“方向” 與“方位” 是有區別的。 方位線

20、是水平面上的矢量， 而方向線則是空間的矢量。 只要講到方位、方位線、方位角，都是在某個水平面上；而方向和方向線則是在三維空間內 （當然也可能在水平面上） 。井眼方向線是指井眼軸線上某一點處井眼前進的方向線。該點 的井眼方位線則指該點井眼方向線在水平面上的投影。 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。目前廣泛使用的磁性測斜儀是以地球磁北方位為基準的。 磁北方位與正北方位并不重合 而是有個夾角， 稱為磁偏角。 磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。 東磁偏角指磁北方位線在 正北方位線的東面， 西磁偏角指磁北方位線在正北方位線的西面。 用磁性測斜儀測得的井斜 方位角稱為磁方位角， 并不是真方位角， 需要經過換算求得真方位

21、角。 這種換算稱為磁偏角 校正。換算的方法如下： 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。真方位角=磁方位角+東磁偏角真方位角=磁方位角一西磁偏角35 分析造成井斜的原因，簡述控制井斜的基本方法和原理。答：造成井斜的原因主要有：（ 1）地質因素a. 地層可鉆性的各向異性，即地層可鉆性在不同方向上的不均勻性。b. 地層可鉆性的縱向變化。C. 地層可鉆性的橫向變化。（2）鉆具原因下部鉆具的傾斜和彎曲， 引起鉆頭傾斜， 在井底形成不對稱切削； 或使鉆頭受到側向力 的作用，迫使鉆頭進行側向切削。 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。（3）井眼擴大井眼擴大 , 鉆頭可在井眼內左右移動，靠向一側，也可使受壓彎曲的鉆柱撓度加大，于 是鉆頭

22、軸線與井眼軸線不重合，導致井斜。 紂憂蔣氳頑薟驅藥憫騖。控制井斜的基本方法有：（1）滿眼鉆具組合控制井斜如果鉆具直徑與鉆頭直徑完全相等，上述三個井斜原因就都會被克服。(2) 鐘擺鉆具組合控制井斜鉆柱的下部適當位置加一個扶正器， 該扶正器支撐在井壁上， 使下部鉆柱懸空，則該扶 正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺， 產生一個鐘擺力，其作用是使鉆頭切削井壁的下側， 從而 使新的井眼不斷降斜。 穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。36.分析(圖示)斜井內下部鉆柱的受力情況，指出作用在鉆頭上的力中哪些力為造斜力，哪些力為減斜力？各項同性地層中，井斜平衡角數值主要取決哪些因素？濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。答：如圖所示為下部鉆柱在斜

23、井內的受力情況。井斜角為:，鉆鋌靠在井壁的低邊，并在切點 T處與井壁接觸，作 用在鉆頭上的力有： 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。(1) 鉆壓P鉆壓分解為：平行于井眼軸線的力P O=P COS 一：對井斜無影響垂直于井眼軸線的力F i=P sin 一：是增斜力(2) 鐘擺力1FdWsi n>是減斜力2(3) 地層造斜力FfFf是增斜還是減降斜取決于地層傾角大小和各向異性因素。井斜平衡角的數值主要取決于三個因素：鉆壓、鉆鋌尺寸和井眼尺寸。37 . 簡述定向井剖面的具體設計方法。所設計的井眼曲率要受到哪些因素的制約，為 什么？答：具體方法：(1) 掌握原始資料主要是該地區的地質剖面，地表對井位的限制條

24、件，目的層位的垂 直井深和總的水平位移，自然造斜規律，工具的造斜能力，鉆井技術水平以及故障提示等。 擠貼綬電麥結鈺贖嘵類。(2) 根據井身剖面確定原則，選定一個井身剖面類型。(3) 根據原始資料選定造斜點的位置，并確定造斜率和將斜率的大小。(4) 確定最大井斜角(5) 計算剖面上各井段的井斜角，方位角，垂直井深，水平位移。(6) 校核井眼曲率，使其滿足對各種條件的限制，并作出井身的控制圓柱。 井眼曲率的限制：(1)井下動力鉆具的限制，應力問題。(2) 套管的限制，應力問題。(3) 測井及完井的限制，下入問題。(4) 起下鉆阻卡及鍵槽的限制，高摩阻問題。38 . 簡述定向井扭方位作業中裝置角的定

25、義及其對方位和井斜的影響。答：井底平面上以高邊方位線為始邊順時針旋轉到造斜工具裝置方向線所轉過的角度。0180°270°五、計算題39.井斜方位角與象限角的換算：00OO00(1)將下列方位角用象限角表示：50 , 90 , 175 ,200 , 315 , 0 ;QQ(2)將下列象限角用方位角表示：S13.5 E, S70 WN50 E, N33 W答：(1)N50°E N90°E S5°ES20 0W N450W N0oE(2)166.5 0 250 0 500327 040. 試用兩種井眼曲率公式分別計算表中所列三個測斜的井眼曲率。測 段

26、123段長/m3 33 53 5井斜角g 1廠38 03 5井斜角0( 2 / '38 53 9方位角4廠1510 03 0 3方位角*2 /:19 416 02 9 5曲率（方法1）曲率（方法2）答：41. 求下列各測段的井斜方位角增量'和平均井斜方位角 c。測段1234300185345*2102535523070200352185155105179137.5答:42. 請分別用平均角法和校正平均角法完成下表數據的測斜計算。已知設計方位角L/m0a /N/mE/mD/mV/mDLS/30m1524.246.111.061532.2417.340.891542.8919.00

27、358.21551.9420.120.99答:43. 驗算表5-1中某些測段及測點的計算結果。答:44. 鐘擺鉆具組合扶正器最優距離的計算。已知條件為：Dh=216mm,。扶=214mm, De =178mm(內徑 75mm ,E=20.594 漢 1O10 Pa,叫=1.33kg/L ,設計賠荊允許最大井斜角 3 ，鉆壓P=120k2試求該組合的中扶正器距離鉆頭的最優距離。紳諮侖驟遼輩襪錈。45. 某定向井設計目標點垂深 800m,水平位移為200m造斜點垂深500m造斜率1.8 /30m,設計軌道形狀為三段式。試設計該井軌道，并按表列項目計算有關未知參數。塤礙籟饈決穩賽釙冊庫。節點井斜角垂

28、深水平位移井深O0000K05000500b13.46722.2726.23724.33t13.468002001226.3346. 某井擬設計為雙增軌道，設計條件如下：造斜點垂深Dmp =500m，完鉆點垂深Dd = 2930m ,完鉆點位移S 1830m ,目標段長t400m ,第一造斜率Kz =3 /30m，第二造斜率K 2.5 /30m。試設計該軌道，并按表列項目計算有關 未知參數。 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。節點井斜角垂深水平位移井深OKbCtd47.某井擬設計為多靶三段式軌道，已知設計條件為造斜點垂深Dkop = 350m ,目標點垂深Dt = 2930m ,目標段井斜角：,=55 ',目標段長t400m，給定造斜率Kz =3.3 /30m。試設計該軌道，并按表列項目計算有關未知參數。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。節點井斜角垂深水平位移井深OKbtd48. 某井鉆至2000m深處，井斜方位角 102。根據軌跡控制要求，希望鉆進100m使井斜角達到33，井斜方位角達到 70。求造斜工具的裝置角和造斜率。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。答：cos =cos _：” cos _：:2+sin 一詁 sin _：:2cos 匚=cos31°c