第一章钻井的工程地质条件 1.简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。 地下压力包括静液压力、上覆岩层压力、地层压力和基岩应力等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力,它 的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体 的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力,也称有效上覆岩层压力 或颗粒间压力,这部分压力是不被孔隙水所承担的 上覆岩层的重力是由岩石基质(基岩)和岩石孔隙中的流体共同承担的,即上覆岩层压力是地层压力与基岩应力 不管什么原因使基岩应力降低时,都会导致孔隙压力增大 2.简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理 答 沉积物的压缩过程是由上覆沉积层的重力所引起的。随着地层的沉降,上覆沉积物重复地増加,下覆岩层就逐渐被压 实。如果沉积速度较慢,沉积层内的岩石颗粒就有足够的时间重新排列,并使孔隙度减小,空隙中的过剩流体被挤岀 如果是”开放”的地质环境,被挤出的流体就沿着阻力小的方向,或向着低压高渗的方向流动,于是便建立了正常的静液 压力环境。这种正常沉积压实的地层,随着地层埋藏深度的增加,岩石越致密,密度越大,孔隙度越小。 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。如果沉积速度很快,岩石颗粒就没 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。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地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 简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。 答 正常压实的地层中,随着地层的沉降,上覆沉积物重复的增加,下覆岩层就逐渐的被压实。所以随着地层埋藏深度的增 加,即随井深的增加,地层中岩石密度逐渐变大,而岩石的空隙度变小。而随着地层埋藏深度的增加,围压增大,对所 有岩石,当围压增大时强度均增大,即随着井深的增加,岩石的强度增大。常用声波到达井壁上不同深度的两点所用的 时间之差来表示声波在地层中传播的快慢,即声波时差。在正常地层压力井段,随着井深增加,岩石的空隙度减小,声 波速度增大,声波时差减小。在正常地层压力情况下,机械钻速随井深增加而减小,d指数随井深増加而增大。因为d 指数只是对d指数因钻井液密度不同而做的修正,所以dc指数也随井深的增加而增大 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 在井下一定深度的裸露地层,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。在确定地层破裂压力的液压试验曲线中,开始偏离原始直线点的压力称为漏失压力。试验曲线上达 到最高点时的压力称为破裂压力,这时地层开始破裂。通常将漏失压力与第一个砂层深度的比值作为该处砂层的地层破 裂压力梯度,并以此作为确定井控作业的关井压力依据 5.某井井深2000m,地层压力25MPa,求地层压力当量密度。08 答:根据公式:Pp=0.00981×php=Pp/0.00981×h 25MPa/(0.00981×2000m) 1.27g/cm3 6.某井垂深2500m,井内钻井液密度为1.18g/cm3,若地层压力为27.5MPa,求井底压差。08 答:Ph=pgh=1.18g/cm3×0.00981×2500m =28.94Mpa △P=Ph-Pp=28.94-27.5=1.44MPa 即井底压差为144Mpa 7.某井井深3200m,产层压力为23.1MPa,求产层的地层压力梯度 答:产层的地层压力梯度 Gp=Pp/h=23.1MPa/3200m=0.0072Mpa/m 8.某井井深2500m,钻进时所用的钻头直径为215mm,钻压160kN,钻速110r/min,机械钻速7.3m/h,钻井液 密度1.289/cm3,正常条件下钻井液密度为1.07g/cm3,求d和dc指数 答:d=kg10(0.0547vpc/n)/kg10(0.0684W/db) g10(0.0547×7.3/110)/10(0.0684×160/215) dc=dxpn/pd=1.8866×1.07/1.28=1.577 9.岩石的硬度与抗压强度有何区别? 答 硬度只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力,而抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的能力第一章 钻井的工程地质条件 1． 简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。 答：08 地下压力包括静液压力 、上覆岩层压力 、地层压力 和基岩应力 等。静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它 的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体 的总重力所产生的压力。基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力 或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。 上覆岩层的重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中的流体共同承担的，即上覆岩层压力是地层压力与基岩应力的和： 不管什么原因使基岩应力降低时，都会导致孔隙压力增大。 2． 简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。 答： 沉积物的压缩过程是由上覆沉积层的重力所引起的。随着地层的沉降，上覆沉积物重复地增加，下覆岩层就逐渐被压 实。如果沉积速度较慢，沉积层内的岩石颗粒就有足够的时间重新排列，并使孔隙度减小，空隙中的过剩流体被挤出。 如果是“开放”的地质环境，被挤出的流体就沿着阻力小的方向，或向着低压高渗的方向流动，于是便建立了正常的静液 压力环境。这种正常沉积压实的地层，随着地层埋藏深度的增加，岩石越致密，密度越大，孔隙度越小。 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。如果沉积速度很快，岩石颗粒就没 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。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地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。 3． 简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。 答： 正常压实的地层中，随着地层的沉降，上覆沉积物重复的增加，下覆岩层就逐渐的被压实。所以随着地层埋藏深度的增 加，即随井深的增加，地层中岩石密度逐渐变大，而岩石的空隙度变小。而随着地层埋藏深度的增加，围压增大，对所 有岩石，当围压增大时强度均增大，即随着井深的增加，岩石的强度增大。常用声波到达井壁上不同深度的两点所用的 时间之差来表示声波在地层中传播的快慢，即声波时差。在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石的空隙度减小，声 波速度增大，声波时差减小。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。因为dc 指数只是对d指数因钻井液密度不同而做的修正，所以dc指数也随井深的增加而增大。 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： 在井下一定深度的裸露地层，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。在确定地层破裂压力的液压试验曲线中，开始偏离原始直线点的压力称为漏失压力。试验曲线上达 到最高点时的压力称为破裂压力，这时地层开始破裂。通常将漏失压力与第一个砂层深度的比值作为该处砂层的地层破 裂压力梯度，并以此作为确定井控作业的关井压力依据。 5． 某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。08 答：根据公式：Pp=0.00981×ρh ρ= Pp∕0.00981×h =25MPa∕(0.00981×2000m) =1.27g∕cm3 6． 某井垂深2500m,井内钻井液密度为1.18g/cm3,若地层压力为27.５MPa，求井底压差。08 答: Ph=ρgh=1.18g/cm3×0.00981×2500m =28.94Mpa △P=Ph-Pp=28.94-27.5=1.44MPa 即井底压差为1.44Mpa. 7． 某井井深3200m，产层压力为23.1MPa,求产层的地层压力梯度。 答：产层的地层压力梯度 Gp=Pp/h=23.1MPa/3200m=0.0072Mpa/m 8． 某井井深2500m,钻进时所用的钻头直径为215mm,钻压160kN,钻速110r/min,机械钻速7.3m/h,钻井液 密度1.28g/cm3,正常条件下钻井液密度为1.07g/cm3,求d和dc指数。 答： d=㏒10(0.0547vpc /n)/ ㏒10(0.0684W/db) =㏒10(0.0547×7.3/110)/ ㏒10(0.0684×160/215) =1.8866 dc=d×ρn/ρd=1.8866×1.07/1.28=1.577 9． 岩石的硬度与抗压强度有何区别？ 答： 硬度只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力，而抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的能力