石油钻井中水力辅助机械破岩机理研究

[收稿日期]2009203222 [作者简介]黄志强(19642),男,1984年江汉石油学院毕业,硕士,副教授,现主要从事油气井钻井完井技术研究工作。

石油钻井中水力辅助机械破岩机理研究

黄志强

(湖北省油气钻采工程重点实验室,长江大学石油工程学院,湖北荆州434023) 周 磊 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)

[摘要]分析了石油钻井中水力辅助机械破岩的机理,认为水力预破碎作用、水楔作用及射流对机械破碎

坑附近薄弱岩石的冲蚀作用是水力辅助机械破岩的3种主要方式;采用四川油气田岩样进行了纯机械破

岩、纯水力破岩及水力与机械联合破岩的室内全尺寸台架试验,并对岩石磨片作了显微分析,结果进一

步论证了对水力辅助机械破岩机理的理论分析是正确的;揭示了石油钻井中水力辅助机械破岩的机理,

完善了喷射钻井理论,有利于推动钻井工艺技术的发展。

[关键词]水力;机械;预破碎;水楔;冲蚀;试验;途径

[中图分类号]TE242[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)0320088203

法国石油研究院[1]、西德矿业公司、苏联斯珂琴斯基矿业学院都对水力和机械联合破岩的机理、工作装置等问题作了大量研究;Veenhuizen 等用超高压井下泵所做的现场试验表明,对于页岩,超高压射流辅助破岩的速度约为常规破岩速度的1145倍,花岗岩1150倍,而砂岩则高达210倍[2]。国内梁宗辉、徐依吉对水力与机械联合清洗问题开展了研究工作

[3,4],李根生、沈忠厚等学者对石油钻井中水力与机械联合破岩也开展了理论与试验研究工作[5,6]。需要说明的是,这些研究工作虽然取得了一些研究

成果,但对石油钻井中水力辅助机械破岩机理的认识还有待深入,对于提高水力辅助机械破岩效率的途径还需要进一步探讨。

1 水力辅助机械破岩机理的理论研究

应用弹性力学、渗流力学理论对水射流冲击岩石的过程分析可知,水力辅助机械破岩主要体现在以下几个方面。

111 水力预破碎作用

射流冲击渗透性差的岩石时,一般产生4种作用力,即冲击压力、剪切应力、气蚀作用及冲击卸载时在岩石内造成的拉应力,正是在这些力的综合作用下岩石产生破碎的。在现有的机泵条件下,射流还难以有效地破碎坚硬的岩石,但对于浅部较软地层,这种作用是比较明显的。如果岩石的渗流性较好,则射流除了以上4种作用外,更重要的是其能在岩石空隙中渗透并在空隙周围介质中产生更大的拉伸应力,由于岩石的抗拉强度相对较小,从而较容易地破碎岩石。在钻井实际中,由于钻头的旋转,岩面上被射流冲过的部分接着会受到牙齿的切削。射流对岩石的直接冲蚀,造成岩面上出现强度薄弱的部位,为进一步的牙齿机械破岩创造了有利条件,一方面可减小牙齿的切削力,另一方面增大了破岩体积。112 水楔作用

1)裂纹对岩石强度的影响 经过钻头牙齿破碎后的岩石,在其表面附近产生了许多微裂纹,由于裂纹扩展比无裂隙岩石的破碎需要的应力要小得多,所以它的存在使岩石的强度大大降低。裂纹的扩展过程是不可逆的,裂纹面上含有水时其扩展的力学阻力就会降低。所以,裂纹使岩石更容易被破碎。

2)裂纹尖端的应力状态 把裂纹简化为半椭圆型裂纹,如果任意变化椭圆的2个半轴的长度,则#88#石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2009年6月 第31卷 第3期

Journal of Oil and Gas Technology (J 1JPI) Jun

12009 Vol 131 No 13

可模拟各种形状的裂纹。简化模型如图1所示,M(r,H )是以焦点F 为原点的极坐标系中裂纹尖端附近的一点[7]。根据弹性力学原理可计算出裂纹尖端附近的最大拉应力为:

表1 裂纹尖端最大拉应力计算c/r

不同渗流压力P 下的最大拉应力R tm /kg #cm -220kg/cm 230kg/cm 240kg/cm 22

26003900521004

361855*********

4510767161901148

5210478106104109105812087130116140 R tm =0192P (c/r )12(1)

式中,P 为流入裂纹内的液体压力,kg/cm 2;c 为半椭圆型裂纹的半焦距,mm ;r 为M 点的极径,mm 。为了具体地说明R tm 的大小,取各种裂纹尺寸c/r 和渗流压力P ,按式(1)计算R tm ,结果见表1。由实算可知,现有的机泵条件使得井底获得30~40大气压的射流冲击力是不难的。经验表明,由

于裂纹结构的特点,决定其c/r 常常远大于4。可见

,

图1 半椭圆型裂纹

裂纹尖端附近的拉应力是比较大的,足以引起开

裂,造成岩石破碎。

3)裂纹的传播 当裂纹在拉应力作用下扩展

时,最初的扩展是稳定的,即随着应力的增加而

逐渐延伸,应力减小后裂纹就不再变形。随着拉

应力的进一步升高,裂纹的扩展越来越大,具有

裂纹的岩石抵抗载荷的能力越来越小,当达到某

一临界状态时,裂纹的扩展不再取决于液体的冲

击压力而成为不稳定扩展过程,即使应力保持稳

定,裂纹也会迅速地扩展。当裂纹向自由面扩展

时,就会产生崩裂;若裂纹向其他裂纹处扩展,

则引起裂纹间串通,在应力的继续作用下,造成

更大的岩块剥落。113 射流对机械破碎坑附近薄弱岩石的冲蚀

由于组成岩石的颗粒及其胶结的不均质性,机械破碎后的岩石表面并不是平滑的,而是暴漏出各种大小不同的薄弱颗粒或颗粒团,降低了岩石抵抗外载的能力,同时颗粒表面的增大,又使得渗流入口通道增多,增强了射流液体在岩石空隙中的渗透扩张应力,从而使射流更容易破碎岩石。

2 水力辅助机械破岩的室内试验及岩石磨片显微分析

为了进一步揭示水力辅助机械破岩的机理,进行了室内全尺寸台架试验。试验通过比较纯机械破岩、纯水力破岩以及水力和机械联合破岩后的破碎坑体积大小、表面结构,反映出水力辅助机械破岩的机理所在。试验所用的200个砂岩和灰岩岩样均选自四川油气田,对岩石的组成和特性作了地质鉴定,还测试了部分岩样的渗透率。试验用的钻头和喷嘴尺寸都与实际情况比较接近,喷嘴压力模拟了目前钻井现场的机泵能力,试验用的回压一定程度上反映了井底压力环境。

试验发现,对疏松软岩石,目前机泵条件下有明显的冲蚀现象;对致密硬岩石,则几乎不能产生直接水力破岩。如果岩石经机械破碎形成破碎坑后,对破碎坑再用射流冲击,则疏松岩石可被整块冲碎,而致密岩石破碎坑体积也显著增大。

为了对比分析岩样经机械破碎后及经水力辅助冲蚀后的破碎特征,对岩样分别进行了解剖,磨成地质薄片,并在显微镜下作了显微分析。结果表明,虽然岩样表面是平整的,但经机械破岩后,其破碎区域会有许多薄弱颗粒及裂纹产生,受到射流进一步冲击后则薄弱颗粒及裂纹都被冲脱了。

可见,通过室内破岩试验及岩石磨片显微分析证实了对水力辅助机械破岩机理所作的理论分析是正确的。

#89#第31卷第3期黄志强等:石油钻井中水力辅助机械破岩机理研究

3 提高水力辅助机械破岩效率的途径

在对水力辅助机械破岩机理进行理论和试验研究的基础上,为了实现高效水力辅助机械破岩,提高钻井速度,应重点做好以下方面的工作:

1)尽可能地提高射流的峰值压力 射流最大冲击压力的大小决定着其在岩石空隙和裂纹中的渗透效果,影响着能否产生有效的预破碎和水楔作用。射流的峰值压力越高,则水力辅助机械破岩的作用就越明显。

2)增大射流的压力梯度 当压力梯度很大时,射流像尖劈一样冲击岩石,能够产生较高的剪应力,同时加强了冲击后液体沿岩面的横向流动,减小了对射流冲击波的阻滞作用。

3)增强射流的脉动性 这一方面能够提高射流瞬间冲击压力,同时也可增大射流卸载时在岩石内产生的拉应力,促使射流压碎或拉伸破碎岩石。

4)改善井底流场,提高井底净化效果 这不仅能减少重复破碎,而且可疏通岩石空隙和裂纹,促进水力辅助机械破岩作用。可见,井底净化是水力有效地辅助机械破岩的前提和基础。

5)完善钻头结构设计 改善钻头牙齿的特性,合理使用钻压、转速,以便增大破岩体积,产生更多更大的微裂纹,为射流的辅助破岩创造更有利的环境条件。

4 结 论

通过对水力辅助机械破岩的理论与试验研究,可得出以下主要结论:

1)牙轮钻头水力辅助机械破岩的作用主要包括3个方面,即水力预破碎作用、水楔作用及射流对机械破碎坑中薄弱岩石的冲蚀作用。

2)石油钻井现有的机泵条件下,水力辅助机械破岩不仅是存在的,而且是射流发挥破岩作用的主要形式。钻井水力参数的设计应当考虑破岩对水力能量的需要。

3)改善射流冲击压力波的性能,提高射流的峰值压力,增大射流的压力梯度,增强射流的脉动性,实现井底净化,是提高水力辅助机械破岩效率的有效途径。

[参考文献]

[1]克里斯蒂昂,亨利1空化破环作用辅助深井钻井[J ]1高压水射流,1989,(3):35~411

[2]Veenhuizen S D ,Kolle J J ,Rice ,C C ,et al 1Ultra 2hig h pressu rejet assist of m ech anical drilling [J ]1Society of Petroleum Engi 2

neer s ,1997,5:84~851

[3]梁宗辉,徐依吉1高压水射流2机械联合清洗方法在换热器中的应用[J]1清洗世界,2004,20(8):28~301

[4]徐依吉,赵付国,陈宏道1高压水射流与机械联合作用处理堵塞油管[J]1西南石油学院学报,2004,26(2):70~731

[5]李根生,沈忠厚,徐依吉,等1超高压射流辅助钻井技术研究进展[J]1石油钻探技术,2005,33(5):20~221

[6]李根生,沈忠厚1高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展[J]1石油勘探与开发,2005,32(1):96~991

[7]耶格#库克1岩石力学基础[M]1中国科学院工程力学研究所译1北京:科学出版社,19811

[编辑] 苏开科

#90# 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年6月

Ex p loration Develop men t Resear ch In s titute of Dagang Oilf ield,CN P C,T ianjin300280,China)

Y U Cha ng2hua,D ON G X ia o2wei,LIU Ai2Ping(Petroleum Ex p loration and Develop ment Research I nstitute of Dag an g Oil2

f ield,Tianjin300280,China)

Abstr act:Qikou Depression was a depression with oil resources in Bohai Bay Basin1Many methods and theor ies were used to find out oil and gas reservoir s,especially lithologic reservoir s,however most of these methods and theor ies were based on22D seismic ana lysis and could not make full use of seism ic,well logging and cor e data,as a r esult,they may cause multi2inter pr eting of analysis on sequence st ratigra phy because of the complex geologic sit uation1In2007,t he 3150km232D seismic data of Qikou Depr ession was disposed and the seismic quality was obviously impr oved,thus many geologic infor mation fr om3150km232D seismic data help us make further geologic ana lysis1By taking the explor ation pr act ice in Qikou Depr ession for an example,the concept of32D cube technology is proposed based on sequence stratigr a2 phy and this technology is systematically denoted1M aking good use of this technology not only helps us to find more ex2 ploration targets,but also r educes the multi2inter pr etation of geologic phenomenon and incr ease success r ate of lithologic trap prediction,as the result,the pur pose of industria lized explor ation is implemented1

Key words:Qikou Depr ession;sequence st ratigr aphy;32D cube t echnology;lithologic tr ap

76Improvement on the Method to Determine Archie Parameter s a and m in Low Porosity and Low Permea2 bility Reservoirs

WU Ze2yun,WA NG Xia o2guang,WA N G Hao(Key La borator y of Ex p loration T echnologies f or Oil and Gas Res our ces(Y ang tze Univer sity),Ministr y of E ducation,J ing zh ou434023,H ubei,China)

Abstr act:Archie formula was used under some special conditions and the accur acy of its parameter s dir ect ly affected t he calculation of saturation1The parameter s a and m in the formula are affected by many factor s,so they wer e not fixed val2 ues in application,but changed with the r eser voir proper ties1The petr ophysical data of an oilfield with low porosity and low per meability wer e used to corr ect the Ar chie for mula,establish the quadr at ic funct ion r elationship between F and

Key wor ds:Archie for mula;low porosity and low permeability;cementation exponent;porosity

79Integrated Identification Method of Low2resistivity Reservoirs

QIN Dong2feng(Geological Scientif ic Resear ch In s titute of Sh eng li Oilf ield,Dongy in g257015,Shan dong,China)

Abstr act:Lots of low2resistivity reservoir s wer e found out in Shengli Oilfield,conventional logging responses in low2r e2 sistivit y reser voirs wer e difficult to distinguish oil and water layers because of the low2resistivity reservoir s1Gas logging was the pr imar y data from open2hole,it was not closely related with conductibilit y and closely r elated with oil content1 To some extent gas logging can r eflect the fluid char acter of the r eser voir,and is com pensat ion to the low2resistivity res2 er voirs1A method for low2r esist ivity r eser voir r ecognit ion is proposed based on hydr ocar bon accumulation and well log2 ging data1I t is used with good application result1

Key words:low2resistivit y reservoir;logging data;gas logging;reservoir form ing r ule

84Study and Application of Ultra2deep Well Drilling in Well Yuanba21

L I We i2ting(T he3rd Drilling Cor p or ation,Zhong yu an P etroleum Exp loration Bureau,SIN OP EC,Lankao475300,H enan,Chi2 na)

H OU Shu2gang(Dr illing Eng ineering Institute,Zhongy uan P etroleum E xp lor ation Bur eau,SIN OP E C,Puy ang457001,H enan,

China)

L I Wu2chen(T he3rd Dr illin g Cor poration,Zhong yuan Petr oleum Ex p loration Bur eau,SIN OPE C,Lankao475300,H enan,Chi2 na)

X IA Bin(Drilling Eng ineering Institute,Zhongy uan P etroleum E xp lor ation Bur eau,SIN OP E C,Puy ang457001,H enan,Ch ina) Abstr act:To implement t he sust ainable development of oil and gas resources,explor ation of oil and gas was focused on deep wells and ultr a2deep wells in western and southern China1But at the cur rent,deep well dr illing techniques could not completely need the exploration and development1Therefore,studies on air dr illing techniques,composite drilling techniques,prevention techniques against wear of casing,optimization of dr illing fluid and cement ing techniques are con2 ducted and applied to deep Well Yuanba211The t otal drilling dept h of t his well is7170171m and the drilling per iod is 279117days1And the wellbor e quality and the cement job quality are high1A number of technological breakthroughs and high regional dr illing index are acquir ed1

Key words:ultra2deep well;Well Yuanba21;air drilling;com posite dr illing

88On Hydraulic Auxiliary Mechanical Rock Br eaking Mechanism in Drilling

H U AN G Zhi2qia ng(Key Labor atory of Oil and Gas Dr illin g Eng ineering of H ubei P rovince,J ing zhou434023,H ubei,China)

ZH OU L e i(College of P etroleum Eng ineering,Y ang tze University,J ing zhou434023,H ubei,China)

Abstr act:The mechanism of hydr aulic auxiliar y mechanical rock break was analyzed1It was r ecognized t hat the roles of hydr aulic pre2break,water wedge effect and hydr aulic crushing to the weak r ocks near the pit formed by mechanical br eaking wer e the ma in ways for hydraulic auxiliar y mechanical breaking1T he full2scale bench tests for pur e mechanical rock break,pure hydraulic break,hydraulic and mechanical combined rock br eak are made by using the r ock sample fr om Sichuan Oil and Gas Fields,and a micr oanalysis for rock lapping is made1T he r esult demonstrates the theor etical analy2 sis for hydraulic auxiliar y mechanical br eak is corr ect,it reveals that it is helpful to promote the development of drilling technology1

Key words:hydr aulic;machinery;pre2break;water wedge;cr ush;test

91Study on Reservoir Protection Effect of Enzyme Gel Br eaker of PRF Spud2in Fluid X U Ming2Biao,H ua ng Hong2xi(College of Petroleum Eng ineering,Y ang tze University,J ing zhou434023,H ubei,Ch ina) Wang Chang2Jun(College of Chemistry and E nvir onmen tal E ngineer ing,Yangtze University,J ing zhou434023,H u bei,Ch ina) Zha ng Feng(College of Geosciences,Y an gtze University,J ing zhou434023,H ubei,China)

Abstr act:By liquefying the com pletion fluid of solid2free spud2in fluid with enzyme,it was found out that the effect of format ion prot ection could not be impr oved only using enzyme gel breaker alone1After solid particles were added int o t he spud2in f luid,the r ecover y value of core per meability was raised great ly1I t is found out in the experiment that the recov2 er y value is as high as80%aft er enzymetic gel breaking when3%of ca lcium car bonate acid soluable temporar y plugging agent is added in,it can basically meet the r equir ements of formation pr otection1

Key words:enzyme breaker;gel br eaking;solid2free drilling fluid;for mation prot ection

5

爆破

1）工业炸药基本要求：1、具有足够的爆炸能量2、具有合适的感度，保证使用、运输、搬运等环节的安全，并能被8号雷管或其他引爆体直接引爆3、具有一定的化学安定性，在储存中不变质、老化、失效、甚至爆炸，具有一定的存储期4、爆炸生成的有毒气体少5、原材料来源广，成本低廉，便于生产加工。 2）铵梯炸药成分：1、硝酸铵作氧化剂2、梯恩梯作还原剂3、木粉起疏松作用，可以阻止硝酸铵颗粒之间的粘结4、石蜡作防潮剂 3）乳化炸药(油包水型结构)主要成分：1、氧化剂水溶液2、燃料油3、乳化剂4、敏化剂5，稳定剂6，高热剂 4）最大安全电流：给电雷管通以恒定直流电，5min内不致引爆雷管的电流最大值，叫做最大安全电流，又称工作电流。 5）最小发火电流：给电雷管通以恒定的直流电，能准确地引爆雷管的最小电流值，称为电雷管的最小发火电流，一般不大于0.7A。 6）电雷管的反应时间：电雷管从通入最低准爆电流开始到引火头点燃的这一时间，称为电雷管的点燃时间tB，从引火头点燃开始到雷管爆炸的这一时间，称为传导时间θB,tB与θB 之和称为电雷管的反应时间。 7）电力起爆法优点：1、在准备到整个施工过程中，从挑选雷管到连接起爆网路等所有工序，都能用仪表进行检查；并能按设计计算数据，即使发现施工和网路连接中的质量和错误，从而保证了爆破的可靠性和准确性。2、能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作在安全条件下顺利进行。3、能准确地控制起爆时间和药包群之间的爆炸顺序，因而可保证良好的爆破效果。4、可同时起爆大量雷管等。 电力起爆法缺点：1、普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。所以，在有杂散电流的地点或露天爆破遇有雷电时，危险性较大，此时应避免使用普通电雷管。2、电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。3、电爆网路的设计计算，敷设和连接要求较高，操作人员必须要有一定的技术水平。4、需要可靠的电源和必要的仪表设备等。 8）导爆管起爆法优点：操作简单轻便，使用安全、准确、可靠；能抗杂散电流、静电和雷电；原料是塑料，金属和棉纱的用量少；导爆管运输安全。缺点：不能用仪表检测网路连接质量；爆炸时产生冲击波，不适用于有瓦斯与矿尘爆炸危险的矿山。 1）爆炸：爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，是之发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈的发光和声响。分为，物理爆炸，化学爆炸，核爆炸 2）炸药：炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药是主要由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物或混合物。 炸药特点：平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互碰撞力增加，是之发生迅速的化学反应，就会丧失安定性，引起炸药爆炸。需要指出，炸药爆炸通常是从局部分子被活化、分解开始的，其反应热又使周围炸药分子被活化、分解，如此循环下去，直至全部炸药反应完毕。 3）爆炸三要素：反应的放热性、生成气体产物（必须借助气体介质才能转化为机械功）、化学反应和传播的高速性（由冲击波所激起） 4）炸药化学变化形式：1、缓慢分解（特点：炸药内个点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药类型和环境温度）2、燃烧（特点：炸药的燃烧过程只是在炸药的局部区域（即反应区）内进行并在炸药内一层层地传播。）3、爆轰（特点：是借助于冲击波对炸药一层层的强烈

钻井机械复习题

钻井机械复习题 一、填空 １．钻井的方法有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两种方法。 ２．钻机由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿系统组成。 ３．钻机按钻井深度不同可分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ４．钻机按钻井方法不同可分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ５．钻机按动力设备分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ６．钻机按传动方式分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ７．钻机按运移方式分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ８．钻机按使用地区条件分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ９．钻机按钻机井身形式分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １０．石油钻机的传动形式分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １１．石油钻机的移动方式形式分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １２．石油钻机的三大工作机组＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １３．根据动力机和工作机间的相互联系来分，钻机的驱动方案大致可分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。三种。 １４．传动系统主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿等几部分组成。 １５．绞车从功用上看一般由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １６．绞车按轴数分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。。 １７．绞车按滚筒数目分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 １８．绞车按提升速度分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。现场用的是＿＿＿＿＿。 １９．滚筒的结构包括＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，按表面加工状况主要分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ２０．气动摩擦离合器主要分为两大类即＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ２１．绞车的刹车机构包括＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿按作用原理可分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿按作用原理可分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿等。 ２２．带式刹车机构有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿之分。 ２３．设计带式刹车刹车杠杆的依据是＿＿＿＿＿。设计带式刹车平衡梁与刹带强度的依据是＿＿＿＿＿。 ２４．刹车块分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两种。 ２５．钻机的游动系统是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等用＿＿＿＿＿把它们串联而成的。 ２６．钻机游动系统的结构指的是＿＿＿＿＿×＿＿＿＿＿。 ２７．国内外石油钻机使用的大钩从主要结构上看可分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 ２８．大钩主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成。 ２９．钢丝绳的绳芯分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两类。＿＿＿＿＿有：油浸麻芯、油浸石棉芯，油浸棉纱芯，＿＿＿＿＿主要是＿＿＿＿＿。 ３０．转盘实质上是一个结构特殊的＿＿＿＿＿，主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等几部分组成。 ３１．往复泵属＿＿＿＿＿，它的特点是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。

爆破工程-知识点知识讲解

●爆破工程特点：对安全的高度重视和对爆破作业人员的素质有较高的要求。 ●爆破方法：（1）按药包形状：集中、平面、延长药包法，异性药包。 （2）按装药方式和装药空间形状不同：药室、药壶、炮孔、裸露药包法。 （3）按爆破技术：定向，预裂、光面，微差爆破；其他特殊条件下爆破技术。 ●浅孔：孔径＜50mm，孔深≥3~5m ●深孔：孔径≥80mm，孔深＞12~15mm ●钻孔方法：冲击式、旋转式、旋转冲击式、滚压式。 ●潜孔钻机：工作方式属于风动冲击式凿岩，穿孔过程中风动冲击器跟钻头一起潜入孔内。 ●潜孔钻机优点：（1）其冲击器活塞直接撞击在钻头上，能量损失少，穿孔速度受孔深影 响少，因此能穿凿出直径较大和较深的炮孔。（2）冲击器潜入孔内工作，噪声小。（3）冲击器排出的飞起可用来排碴，节省动力。（4）冲击力传递简单，钻杆使用寿命长。 （5）与牙轮钻机相比，钻孔结果好，购置费用低。 ●潜孔钻机缺点：（1）冲击器的气缸直径受钻孔直径限制，孔径愈小，穿孔速度愈低。（2） 当孔径在200mm以上时，穿孔速度没有牙轮款，而动力消耗更多。 ●工业炸药：指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药。 ●工业炸药的基本要求：（1）有足够的爆炸能量。（2）有合适的感度。（3）有一定的 化学安定性。（4）爆炸生成的有毒气体少。（5）原料来源广，成本低廉，便于生产。 ●工业炸药分类：（1）按主要化学成分：硝胺类、硝化甘油类、芳香族硝基化合物类炸药， 液氧炸药。（2）按使用条件：准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山；准许在（同上），但不包括（同上）；只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 ●起爆药：雷汞（不铝），氮化铅（二氧化碳湿不铜），二硝基重氮酚（常用）。 ●单质炸药（加强药）：梯恩梯（TNT），黑索金（RDX），泰安（PETN）。 ●混合炸药：（1）铵梯炸药：岩石、露天、煤矿、高威力硝铵炸药。（2）铵油炸药。（3） 铵松蜡炸药。（4）含水炸药：浆状、水胶、乳化炸药。（5）煤矿许用炸药：粉状硝酸铵类、许用含水、离子交换、被筒炸药。 ●起爆器材：雷管、导火索、导爆索、导爆管、继爆管、起爆药柱。 ●电雷管：瞬发、秒延期、毫秒延期、抗杂散电流、安全电雷管，无起爆药雷管。 ●电雷管性能参数：电雷管全电阻，最大安全电流，最小发火电流，6ms发火电流，100ms 发火电流，电雷管的反应时间，发火冲能。 ●电雷管全电阻：每发电雷管的桥丝电阻和脚丝电阻之和。 ●导火索检验：外观检查、喷火强度试验、耐水性能试验、燃速测定。 ●导爆索：药芯白色，表面鲜红色，以黑索金或泰安做药芯，以棉麻线做覆盖材料的传递 爆轰波的一种索状起爆器材。 ●导爆管性能：起爆感度，传爆速度，传爆性能，耐火性能，抗冲击性能，抗水性能，抗 电性能，破坏性能，强度性能。 ●起爆方法：电力、导火索、导爆索、导爆管起爆法。 ●电力起爆法：利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引起爆炸炸药的方法。优点：（1） 在整个施工过程中，都能用仪表进行检查，并能按设计计算数据，及时发现施工中的质量和错误，保证了爆破的准确性和可靠性。（2）能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作安全顺利进行。（3）能准确控制起爆时间和爆炸顺序，因而保证良好爆破效果。（4）可同时起爆大量雷管等。 缺点：（1）普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。（2）电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。（3）电爆网络的设计计算、敷设和连接要求较高。（4）需要可靠的电源和必要的仪表设备等。

TBM破岩机理及刀圈改形技术研究_李亮

文章编号:1001-8360(2000)S0-0008-03 T BM破岩机理及刀圈改形技术研究 李　亮,　傅鹤林 (长沙铁道学院科学研究处,长沙　410075) 摘　要:通过地应力对破岩影响的分析,对T BM破岩机理进行了研究,着重考虑了岩石破裂角对破岩效果的影 响。在刀圈荷载一定的条件下,为提高破岩效果可以针对不同的岩石采用不同的刀圈外形。结合秦岭隧道的工程 实际,提出了提高工作效率的刀圈改形方案。 关键词:T BM;破岩机理;刀圈改形 中图分类号:U455.6 文献标识码:A Rock breaking mechanism by TBM and modification to pan knife ring LI Liang,　FU He-lin (Science Research Dep t.,Changs ha Railway Univer sity,C han gsha410075,Chin a) Abstract:T he effect o f earth pressur e to r ock breaking is studied.T he principle of rock breaking mechanism by TBM is discussed and the action o f ro ck breaking angle is emphasized.Efficiency of rock breaking can be increased by using proper pan knife for differ ent rock sedim entary w hen the thrust of machine is a constant.A modification o f pan knife is pr ovided for using in Qinling tunnel. Keywords:TBM;ro ck breaking mechanism;modification of pan knife 为了提高我国铁路隧道的装备水平和参与国际竞争的能力,铁道部从德国Wir th公司引进了两台TBM 掘进机在中国最长的秦岭隧道(18.4km)投入使用。由装有刀圈的刀盘、刀盘旋转驱动装置和刀盘纵向推进装置组成的凿进挖掘系统(boring or excavating sy stem)是整个机器中的最重要部分,其性能和质量的好坏直接影响着掘进机的整个工作效率。该系统中的碟形刀圈,在整个掘进过程中始终与掌子面上的岩石接触,是挤压破岩凿进的刀具,因而是整个掘进机的关键零件。由于秦岭的岩体属于多重变质体,地质条件极其复杂,岩体坚硬而且岩性变化大,导致T BM刀圈出现卷刀、崩口、断裂、刀圈移位磨蚀度偏大及空磨刀等现象,严重影响掘进速度。为了使刀圈适应秦岭的复杂地质条件,有必要对T BM破岩机理进行研究,在给定的机械条件下,提出适合不同地质环境的刀圈方案。 1　地应力场对破岩的影响 由于掌子面岩体在刀圈挤压力作用下,岩体处于三向受力状态,按摩尔-库仑定理,要使岩体发生挤压破收稿日期:1999-10-11;修回日期:2000-03-07 基金项目:铁道部T BM刀具攻关技术研究课题(95G48B) 作者简介:李　亮(1962—),男,江苏泰兴人,副教授,硕士坏,所受压力R必须满足 R>R y+1+sin< 1-sin< R3=R y+1-L L R3(1)式中,R y为岩体单轴抗压强度;<,L分别为岩体内摩擦角和泊松比;R3为地应力场的某一方向的主应力。 秦岭隧道北口岩体为混合变质片麻岩。由于岩体发生变质的因素主要为高温、高压和化学性质活泼的流体所致。高压的作用导致大的断裂结构及高地应力场存在,根据勘测结果发现的F4等大断层及地应力场测试结果,说明秦岭北口变质岩形成的原因与高压作用有关。 由已有的测试结果可知,秦岭隧道岩体的裂隙系数为0.6～0.8,岩体的单轴抗压强度为100～320 M Pa,岩体泊松比为0.20～0.25,岩体的取样通常是完整性比较好的岩体,室内单轴抗压强度代表了现场完整性比较好的岩体强度,假定工作面岩体的地应力场按理想自重应力场为主计算,当工作面深度约400m 时,取C=27.5kN/m3,则R3=11M Pa,在式(1)中,令L=0.25,则由计算可知,要使完整性较好的岩体发生挤压破坏,R必须大于133～353M Pa。而对节理裂隙发育的岩体,地应力场在岩体开挖过程中就已经转移到了完整性较好的岩体上,因而在开挖节理裂隙发育的 第22卷增刊铁 道 学 报V ol.22　Supple. 2000年5月JOU RN AL O F T HE CHIN A RA IL W AY SO CI ET Y M ay 2000

最新井控培训试题标准答案

井控培训考试题 单位：姓名：岗位：成绩： 一、填空（每空1分，共20分） 1、井控是指实施油气井（压力控制）的简称。“大井控”是指对油气生产的（全过程）控制、各部门协调配合，全员参与，齐抓共管。 2、溢流是当（井侵）发生后，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的量多，（停泵）后井口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。 3、钻开油气层后，起钻前要进行（短程起下钻）作业，即在起钻前先从井内起出（10～15）柱钻具，然后再下到井底开泵循环一周。 4、起钻过程中主要产生（抽吸压力），它使井底压力（降低），其值过大会导致溢流。 5、每起出（3）柱钻杆或（1）柱钻铤必须要检查一次灌浆情况。 6、关井情况下，气柱在井内滑脱上升过程中，气柱压力（不变），井底压力不断（升高），井口压力不断升高。 7、司钻法压井第一循环周使用（原浆）将井内溢流顶替到地面，第二周用（压井液）将原浆顶替到地面。 8、钻井队（每日白班）开始钻进前要做低泵冲实验并有记录。其他如泥浆性能、钻具结构等发生（较大变化）时必须重新做低泵冲试验。 9、每次安装完套管头之后，均要进行（注塑、试压）。注塑、试压压力取本次所用套管抗外挤强度的80%和连接法兰的额定工作压力的（最小值）。 10、远控台各操作手柄应处于（实际工作）位置，继电器的压力范围是（18.5～21）MPa。 11、节控箱的油压为（2.6～3）MPa，待命状态时液动节流阀的开度为（3/8～1/2）。 二、选择题（每题1分，共 30分） 1、钻井液静液柱压力的大小与（C）有关。 A、井径和钻井液密度 B、井斜和钻井液密度 C、钻井液密度和垂深 D、井径和垂深。 2、发现溢流后应立即停止一切作业尽快（A）。 A、按关井程序关井 B、开泵循环 C、将钻头下到井底 D、加重泥浆。 3、最大允许关井套压必须低于（D）。 A、最薄弱地层破裂压力 B、套管抗内压强度的80％ C、封井器最高工作压力 D、以上数据中最小的值 4、气侵关井后，天然气在井内上升时井底压力（B）。 A、不变 B、升高 C、降低 D、不确定。 5、某井溢流关井后套压不断升高接近最大允许关井套压这时应（B）。 A、打开防喷器卸压 B、适当打开节流阀放压 C、憋漏地层以保护环境 D、组织撤离 6、下列四种情况下，（A）时的井底压力最小。 A、起钻 B、下钻 C、静止 D、钻进 7、压井过程中，是通过调节（A）来控制井底压力不变。 A、节流阀 B、防喷器 C、储能器 D、泥浆泵泵速 8、影响波动压力的因素有（a.b c ）。 A、起下钻速度 B、环空间隙 C、钻井液性能

岩爆发生机理及防治措施

岩爆发生机理与治理措施 摘要：岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一，目前基于岩爆发生机理和治理方式国内外专家都提出了不少理论方法，但用于生产实践时都遇到或多或少的问题。内外相关文献资料的基础上，笔者通过两年多来在岩爆洞段的 施工经验，并查阅国对岩爆的发生机理和防治对策进行探讨。 关键词：深埋长隧道断裂型岩爆应力型岩爆水胀式锚杆爆破应力释放孔1、岩爆发生机理 岩爆是高地应力地区岩石地下工程中的一种常见灾害。它常常表现为声响、片状剥落、严重照片帮和岩爆性的坍塌，有的伴的声响及岩片弹射、能量猛烈释放、洞室豁然破坏，往往给人员、机械设备和建筑的安全带画巨大的损失。在地下洞室的修建过程中，由于开挖使地应力重新分布，围岩应力集中，在洞壁平行于最大初始应力σ1的部位，切向应力梯度显著增大，洞壁受压导致垂直洞壁方向产生张应力。这种应力的作用不断增强，首先产生环向的张裂或劈裂，进而发生剪切破坏。一旦岩块被剪断，且又具有较高的剩余能量时，致使岩块发生弹射，完成弹性势能到动能的转换，形成岩爆。岩爆的发生有外部和内部两方面的原因。其外因在于：岩体中蓄存有高地应力，特别是地下洞室的开挖改变了岩体内存的力学环境，其内因是岩石矿物结构密度、坚硬度较高，一般发生岩爆的岩石单轴搞压强度均在120Mpa以上，内因和外因同时成立是即发生岩爆。 2、岩爆的分类 根据对辅助洞1000多米的岩爆洞段的观察分析，可将岩爆划分为应力型岩爆和断裂型岩爆，应力型岩爆主要发生在围岩结构完整，无贯穿性结构面的岩层中，岩石的主应力达到40%岩石单轴抗压强度以上，岩爆表现形式以片状剥落为主，并伴有声响及岩片弹射，一般破坏性不大；断裂型岩爆主要发生在岩石结构完整，并伴有贯穿性结构面或断层的岩体中，岩体的应力主要集中在贯穿性结构面附近，往往岩体内的最大主应力大于或接近岩石单轴抗压强度，主要表现形式为突发性的震动，并伴有强烈的响声，在有相交结构面的围岩中往往还因岩爆震动引起大规模的坍塌，破坏性较大。对辅助洞施工安全造成严重威胁的极强岩爆多属于断裂型岩爆，从本质上讲，岩爆的发生并不是洞周高应力直接作用结果，而是开挖面附近某一范围内存在的断裂构造在高应力作用下发生破坏（如错动），

隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么

隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么？应当采取的主要措施有哪些？两者有何区别？答：1.光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 2.光面爆破的主要技术措施如下： （1）.根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）.严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）.采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）.边孔直径小于等于50mm。 预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。 （2）炮孔间距宜为孔径的8-12倍，坚硬岩石取小值。 （3）.不耦令系数(炮孔直径d与药卷直径d的比值)建议取2-4，坚硬岩石取小值。 （4）.线装药密度一般取250-400g/m。 （5）.药包结构形式，目前较多的是将药卷分散绑扎在传爆线上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2-5倍。 （6）.装药时距孔口1m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞段过短，容易形成 漏头过长则不能出现裂缝。 3两者有区别： 1.概念方面区别：光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形式一个平整的开挖；预裂爆破是先起爆布置在设计轮廓线上的预裂破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏。 2.起爆方法的区别：由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏，为了保证周边孔准爆，对光面爆破孔采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区爆孔组成同一网络起爆，则预裂孔应超前第一排爆孔75-100ms起爆。 3.主要技术措施要求的区别：（见第二问光面爆破和预裂爆破的主要措施）。

井控考试试题及答案

井控考试试题集 钻井部分 初级（1） 一、以下各题均为单项选择题，请在答题卡上选出正确答案。（每题1分，共35分） 1、钻井作业中采取一定的方法控制地层压力，保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行，称为C。 A固控B气控C井控D液控 2在钻井中靠适当的钻井液柱的压力平衡地层压力的方法是A。 A一级井控B二级井控C三级井控 3按照（（新疆油田石油与天然气钻井井控实施细则））规定：C是钻井工程中性质严重，损失巨大的灾难性事故。 A人身伤亡B油气井报废C井喷失控D机械设备 4按照（（新疆油田石油与天然气钻井井控实施细则））规定：D技术是石油天然气钻井安全的关键技术。 A固井技术B钻井技术C井控设备维修保养技术D井控技术 5井控的基本原理是指C。 A作用于地层压力之和小于地层力 B作用于地层压力之和等于地层压力 C作用于地层压力之和等于或略大于地层压力 6压力的概念是指B。 A静止液体重力产生的压力B物体单位面积上所受的垂直力 C单位深度压力的变化量D地层隙内流体的压力 7地层压力是指B。 A基体岩石的重力B作用于地层流体上的压力 C上覆岩层压力D井底压力 8地层破裂压力是指A。 A某一深度地层发生破裂时所承受的压力 B某一深度地层流体压力 C某一深度地层压力与液柱压力差值 D某一深度地层所承受的液柱压力 9压差是指B。 A某一深度地层压力与液柱压力差值 B作用于某一深度的液柱压力与地层压力差值 C关井立、套压差值 D井底流动压力与液柱压力差值 10井内正压差越大，对油气层C。 A无损害B损害越小C损害越大 11钻井作业中，井口返出的钻井液量大于泵入量停稳泵后井内流体自动外溢，这种现象称为C。 A井侵B井涌C溢流D井喷 12溢流发生后，说明了液柱压力C地层孔隙压力。 A等于B大于C小于 13、发生溢流的最基本条件是井内B。

钻井液

钻井液 钻井液工艺（90%的原题，可能考试中有选择，自己感觉吧。 以下内容仅供参考） 一、选择 1、高温对钻井液处理剂的影响是（高温降解、高温交联）。 2、用六速旋转粘度计测量静切力，用（3r/min）的速度。 3、盐水钻井液体系中除了必要的配浆土和盐以外，还需要加入（降粘剂、降滤失剂）。 4、测得某钻井液旋转计600r的读数为60，300r的读数为38，则该钻井液塑性粘度为（22）。 5、机械钻速增大或出现放空现象，并且钻井液中出现油气显示，钻屑中发现油砂或水砂，气测值升高，氯离子含量升高，这种现象一般表示为（井喷）。 6、钻井液密度、粘度、切力和含砂量都有升高，泵压忽高忽低，有时突然憋泵，这属于（井塌）。 7、不能防塌的钻井液是（分散型钻井液）。 8、如果旋流器的底流口调节到比平衡点的开口大，则（这种不合理调节成为湿底）。 9、对于一般地层，API滤失量要求（小于10ml）,HTHP滤失量要求（小于20ml）。10、聚合物钻井液的携岩能力强，主要是因为这种钻井液的剪切稀释性（强），环空钻井液的粘度和切力（大）。11、进入除砂器的钻井液必须首先经过（振动筛）。12、旋流器的规格尺寸指（圆柱部分的内径）。13、钻井液清洁器的筛网通常使用（150）目。14、由于钻井液悬浮性能不好，其中所悬浮的钻屑或重晶石沉淀，埋住井底一段井眼，造成卡钻，称为（沉砂卡钻）。15、若沉砂卡钻发生后不能恢复循环，只能采取（倒扣套铣）。16、钻井液密度在钻井中的主要作用是（平衡地层压力）。17、化学除砂是通过加入化学（絮凝剂），将细小颗粒由小变大，再通过机械方法除砂。18、易塌地层钻进时，滤失量应（不大于5ml）。

钻井机械标准答案1

《钻井机械》（标准答案及评分标准） 一、填空题（将正确答案填在横线上，每空1分、共20分） 1、顶驱钻井装置主要由（水龙头——钻井马达总成）、（导向滑车总成）、（钻 井上卸扣装置）三大部分组成。 2、石油矿场使用的井架主要有（A形井架）、（塔形井架）、（前开口井架）和（桅 形井架）四种结构类型。 3、盘式刹车主要由（刹车盘）、（刹车钳）和（液压系统）组成。 4、水龙头主要由（承载系统）、（钻井液系统）和（辅助系统）三部 分组成。 5、往复泵基本工作性能参数有（流量）、（泵压）、（泵的功率和效率）和（泵速）。 6.、井场常用的钻井固控设备有（振动筛）、（除砂器）、（除泥器）、（除气器）和 （离心机）。 二、判断题（在括号内对的打√，错的打×，每题1分，共10分） 1、（√）工作时，往复泵的排除法门绝对不能关闭。 2、（√）钻井绞车滚筒的缠绳层数一般不超过3层。 3、（×）三大工作机中转盘的载荷变化最大。 4、（√）旋转防喷器用于欠平衡钻井中。 5、（√）往复泵的有效压头H由沿程阻力损失决定。 6、（×）一般泵的吸入口直径与排出口的直径相同。 7、（√）电磁涡流刹车当转速降低时，仍能保证较大的制动力矩，完全能满 足低速重载下钻要求。 8、（×）螺杆钻具的转速与钻井液的排量无关。 9、（×）A形井架的稳定性最好。 10、（√）使用液力变矩器驱动绞车时，可明显提高钻机的起升功效。 三、简答题(共30分)： 1、三缸单作用往复泵的优缺点。（6分） 答：优点：1）三缸泵的缸径小，冲程短，冲次高，在功率相同的条件下，体积小，重量轻。

2）缸套在液缸外部用夹持器固定。活塞杆与介杆也用夹持器固定，因而拆装方便，无活塞杆密封，有利于快速维修和延长活塞杆寿命。 3）活塞单面工作，可以从后部喷进冷却液，对缸套和活塞进行冲洗和润滑，有利于延长缸套和活塞的使用寿命。 4）流量均匀，压力波动较小。 缺点：由于泵的冲次提高，导致自吸能力降低，通常情况下应配备灌注系统。 2、钻井绞车的功用。（6分） 答：（1）用以起下钻具，下套管； （2）借助猫头上、卸钻具丝扣，起吊重物及进行其他辅助工作； （3）钻进过程中控制钻压，送进钻具； （4）作为转盘的变速机构或中间传动机构； （5）整体起放井架。 3、简述前开口井架的结构特征。（6分） 答：（1）整个井架主体是3~5段焊接结构组成，段间采用锥销定位和螺栓连接。（2）通常采用水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。搬迁方便、安全、迅速。 （3）受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。（4）井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇钢采用特殊腹杆布置形式，以保证司钻视野良好。 4、螺杆钻具的优缺点。（6分） 答：优点：（1）转速与泥浆排量成正比，而与扭矩无关，可通过调节泥浆排量获得钻头所需的低转速，具有低速大扭矩的硬特性；过载能力强，操作方便，这是涡轮钻具所部具备的。 （2）螺杆钻具的转矩随钻压变化，而转矩的变化又反映在钻井液的压力降变化上，故从泵压表上即可知道转矩的变化。 （3）结构简单，钻具较短，维修方便 缺点：需定排量工作，有横向振动；对油基钻井液敏感，不适应在高密度钻井液中工作；橡胶定子耐高温性差，不宜于深井作业 5、简述水力旋流器的作用和优点。（6分） 答：（1）作用：主要用于两种互不相容流体介质的液——液分离和气——液分离（2）优点：①水力旋流器有多种功能，可根据应用的需要在不同场合应用。 ②水力旋流器的结构十分简单，内部没有运动部件。 ③占地面积小，安装方便，运行费用低。

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。 因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。 课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。 试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。 同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。

特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。 天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。 不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。 爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。 在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。 次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。 数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善

阐述高效破岩前沿钻井技术

阐述高效破岩前沿钻井技术 摘要：本文着重介绍当前一些主要的高效破岩钻井技术，分析结果表明：高压水射流破岩技术、旋冲钻井破岩技术等传统破岩技术在一定时间仍将是高效破岩钻井技术的主体，而激光钻井破岩技术、电子束破岩技术等新型高效破岩钻井技术处于探索阶段，但会逐渐成为钻井破岩技术的发展方向。 关键词：高效破岩破岩效率钻井 破岩技术是油气钻井技术的核心内容，破岩效率的好坏直接决定着钻井速度和成本，更决定着钻井工程的经济效益。而现有的旋转钻井方式在提高机械钻速的能力方面是有限的，因此研究高效破岩钻井技术势在必行。 随着现代科学技术的发展，高效破岩技术出现了一些新的发展趋势。本文综述了高效破岩前沿钻井技术的发展，介绍了几种广泛应用的高效破岩技术以及它们的特点，并展望了高效破岩钻井技术的未来与发展趋势。 一、旋转钻井高效破岩方法 1.欠平衡钻井破岩技术 欠平衡钻井技术是采用井筒负压的钻井技术，是降压差提高机械钻速最有效的方法。欠平衡钻井过程中由于钻头端面上液柱压力减小，正在被钻的岩石更易破碎；另外，低密度的循环液体有助于减少“压持效应”，使钻头继续切削新的岩石而不是重复碾压已破碎的岩石，减少了岩屑的重复破碎现象，能够有效地破碎岩石。欠平衡钻井的这一技术优势在钻水平井和大尺寸、长井段井眼时表现得尤为突出。 2.旋冲钻井破岩技术 旋冲钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术，其方法是在转盘钻进的基础上再加上１个冲击器；其原理是在旋转钻井的同时，接在钻头上端的冲击器在高压气体或钻井液的推动下，促使冲锤上下往复运动冲击钻头，在冲击动载和静压旋转联合作用下，岩石裂隙扩展，形成大体积的岩石破碎。应用旋冲钻井技术可以减少钻挺使用和钻柱的弯曲、磨损与疲劳破坏及井下事故，提高井身质量。冲击点密度大增加，冲击破岩产生体积破碎，两相邻点的冲击波可相互重叠，破碎区相连，从而大大提高了岩石破碎效率，消耗功率较低，产生的较大岩屑有利于地质录井。在不增加任何设备的情况下，提高了钻深能力。实现旋冲钻井的主要手段是冲击钻具，在不需要改变任何设备的前提下实现石油钻井。在石油钻井领域研究应用最多的还是气动（又称空气锤）和液动冲击器２种。 2.1液动旋冲钻井技术 液动冲击器只需串联于井下钻具组合中即可实现液动旋冲钻井。1900-1905年，俄国工程师Ｂ·沃尔斯基-第１位液动冲击钻具理论研究者，设计了几种石油钻井液动冲击器。目前，国外许多公司在液动冲击器方面的研究都处于先进水平，其中有美国Smithtooll公司、Undergauge公司、AWDS公司、Sperry钻井服务公司和德国克劳斯塔尔工业大学、日本TONEＥ公司、挪威国家石油公司等，其研究主要以各类阀式冲击器为主。 2.2气动旋冲钻井技术（空气锤钻井）加拿大一项使用气动旋冲钻井技术的现场记录表明，用166个纯钻时，钻深可达1738ｍ。目前，美国英格索兰公司在空气锤钻井技术领域处于领先地位，能生产多达40余种气动冲击器，钻孔范围90~1980mm；同时其研制了多种类型冲击钻头和比较成熟的配套设备，能适

2017井控培训试题及标准答案

2017井控培训试题及标准答案 目前井控技术已从单纯的防喷发展成为保护油气层，防止破坏资源，防止环境污染的重要保证。以下是为大家整理的2017井控培训试题及标准答案，希望可以给大家带来帮 助!更多精彩内容请及时关注我们网! 一、填空(每空1分，共20分) 1、井控是指实施油气井(压力控制)的简称。“大井控”是指对油气生产的(全过程)控制、各部门协调配合，全员参与，齐抓共管。 2、溢流是当(井侵)发生后，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的量多，(停泵) 后井口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。 3、钻开油气层后，起钻前要进行(短程起下钻)作业，即在起钻前先从井内起出(10～15)柱钻具，然后再下到井底开泵循环一周。 4、起钻过程中主要产生(抽吸压力)，它使井底压力(降低)，其值过大会导致溢流。 5、每起出(3)柱钻杆或(1)柱钻铤必须要检查一次灌浆情况。 6、关井情况下，气柱在井内滑脱上升过程中，气柱压力(不变)，井底压力不断(升高)，井口压力不断升高。 7、司钻法压井第一循环周使用(原浆)将井内溢流顶替到地面，第二周用(压井液)将 原浆顶替到地面。 8、钻井队(每日白班)开始钻进前要做低泵冲实验并有记录。其他如泥浆性能、钻具 结构等发生(较大变化)时必须重新做低泵冲试验。 9、每次安装完套管头之后，均要进行(注塑、试压)。注塑、试压压力取本次所用套 管抗外挤强度的80%和连接法兰的额定工作压力的(最小值)。 10、远控台各操作手柄应处于(实际工作)位置，继电器的压力范围是(18.5～21)MPa。 11、节控箱的油压为(2.6～3)MPa，待命状态时液动节流阀的开度为(3/8～1/2)。 二、选择题(每题1分，共 30分) 1、钻井液静液柱压力的大小与(C)有关。 A、井径和钻井液密度 B、井斜和钻井液密度 C、钻井液密度和垂深 D、井径和垂深。

钻井井控试题A(附答案)

井控检查试卷 试卷类型：A 考试时间：40分钟 单位：岗位：姓名：成绩：一、判断题：（每小题1分，共35分） （）1、井控就是采用一定的方法平衡地层孔隙压力，即油气井的压力控制技术。 （）2、井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，。 （）3、地层的埋藏深度越深，岩石的密度越大，孔隙度越小，上覆岩层压力越小。 （）4、地层漏失压力试验是指当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋3～5m），用水泥车进行试验。 （）5、井底压力是不随钻井作业工况而变化的。 （）6、油水井的钻井液静液压力安全附加值为：1.5～3.5MPa。 （）7、无论是在国内钻井还是在国外钻井，是在海上还是在陆上，是在热带丛林还是在严寒地区钻井，都要遵守中国的有关规定。 （）8、合理的钻井液密度应该略大于（平衡）地层压力，大于漏失压力，而小于坍塌压力、破裂压力。 （）9、起钻过程中井筒内钻井液液面下降最大不允许超过50m。 （）10、硬关井的主要特点是地层流体进入井筒的体积多，即溢流量大。 （）11、下尾管时发生溢流，如果尾管已快接近井底，应尽力强行下到预定的位置。（）12、关井后要及时组织压井，如果是天然气溢流，可允许长时间关井而不作处理。（）13、压井时，为了实现井底压力与地层压力的的平衡，可以通过调节节流阀来控制立管压力。 （）14、压井时可以利用正常钻进时排量快速循环排除溢流。 （）15、压井钻井液密度的大小与关井立管压力有直接的关系。 （）16、每次开井后必须检查环形防喷器是否全开，以防挂坏胶芯。 （）17、打开闸板防喷器前，必须先逆时针旋转闸板防喷器锁紧轴两侧操纵手轮到位解锁。（）18、手动平板阀可以当节流阀使用。 （）19、H2S防护演习应保证至少两人在一起工作，禁止任何人单独出入H2S污染区。 （）20、钻具浮阀在正常钻井情况下，钻井液冲开阀盖进行循环。当井下发生溢流或井喷时，阀盖关闭达到防喷的目的。 （）21、球形胶芯环形防喷器，当井内有钻具时不能用切割胶芯的办法进行更换胶芯。（）22、若井喷与漏失发生在同一裸眼井段中，应先压井，后处理井漏。 （）23、一般情况下，井底通常是裸眼井段最薄弱的部分。 （）24、SY/T 5053.1《防喷器及控制装置防喷器》中规定我国液压防喷器的公称通径共分为9种。 （）25、5″半封闸板对5″钻具才能实现封井，否则不能有效密封。 （）26、地层破裂压力是指某一深度地层发生破裂和裂缝时所能承受的压力。 （）27、地层漏失压力试验时，如果压力保持不变，则试验结束。 （）28、地面压力的变化会影响井底压力的变化。 （）29、按规定，井口装置的额定工作压力要与地层压力相匹配。 （）30．从天然气侵入井内的方式来看，当井底压力大于地层压力时，天然气不会侵入井内。 二、单项选择题：（每小题1分，共35分） 1、地层流体无控制地涌入井筒，喷出转盘面（）米以上的现象称为井喷。 A、0.5 B、1 C、1.5 D、2 2、压力梯度是指( )压力的增加值。 A、某一深度 B、套管鞋深度 C、单位井深 D、单位垂直深度

冲击地压发生的机理

1 冲击地压发生的机理 界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。1783年英国在世界上首先报导了煤矿中所发生的冲击地压现象。以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区，冲击地压现象时有发生。 在我国，冲击地压最早于1933年发生在抚顺胜利煤矿。以后，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。 一、冲击地压发生的机理 冲击地压又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。 1992年以前，我国有50余个煤矿发生了冲击地压。比较突出的有北京矿务局门头沟煤矿、抚顺矿务局龙风煤矿、枣庄矿务局陶庄煤矿、大同矿务局忻州窑煤矿、四川省天池煤矿和新汶矿务局华丰煤矿等。 （一）我国煤矿冲击地压显现具有如下特征： 1、突发性。发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间为几秒到几十秒。 2、一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)。浅部冲击(发生在煤壁2m～6m范围内，破坏性大)和深部冲击(发生在煤体深处，声如闷雷，破坏程度不同)。最常见的是煤层冲击，也有顶板冲击和底板冲击，少数矿井发生了岩爆。在煤层冲击中，多数表现为煤块抛出，少数为数十平方米煤体整体移动，并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波。 3、具有破坏性。往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵塞、人员伤亡。 4、具有复杂性。在自然地质条件上，除褐煤以外的各煤种，采深从200m～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等，都发生过冲击地压；在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面，不论水采、炮采、普采或是综采，采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法，是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采，都发生过冲击地压。只是无煤柱长壁开采法冲击次数较少。 （二）冲击地压的分类 冲击地压可根据应力状态、显现强度和发生的不同地点和位置进行分类。1、根据原岩(煤)体的应力状态分类 (1)重力应力型冲击地压。主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击地压。 (2)构造应力型冲击地压。主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压，如北票矿务局和天池煤矿发生的冲击地压。 (3)中间型或重力～构造型冲击地压。主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。 2、根据冲击的显现强度分类 (1)弹射。一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。 (2)矿震。它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，煤、岩并不向已采空间抛出，只有片带或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，有时产生煤尘。较弱的矿震称为微震，也称为煤炮。