适用层次 所有层次 自学学时 120 教材名称 使用教材 编 者 出 版 社 适应专业 石油工程 面授学时 40 钻井工程理论与技术 陈庭根、管志川 石油大学出版社 使用学期 2008春 实验学时 0 参考教材 钻井工艺原理（上中下）、刘希圣主编 本课程是石油工程（专升本）学生的专业必修课之一。本课程旨在使学生能够掌握在整个钻井过程中所采取的各个工艺环节和技术措施的基本概念、基本原理、基本方法和基本计算。 包括：地下各种压力的基本概念以及确定地下各种压力的基本方法及原理，岩石的基本工程力学性质；钻井工具的组成、各工作机理及作用；钻井液的基本功用、课程简介 性能维护以及保持井眼稳定的基本措施；钻进参数优化设计及水力参数设计；定向井井眼轨迹的基本概念、测量、轨道设计及定向井造斜工具和轨迹控制方法；井内各种压力的关系、侵入的检测和控制方法及原理；井身结构设计和套管柱强度设计的基本原则和方法，水泥浆性能的调节和提高固井质量的主要措施，以及各种完井方法和井底结构；各种井下复杂情况发生的原因、井下事故处理的方法以及钻井过程中的其它特殊作业。 通过本课程的学习，使石油工程专业（专升本）的学生能初步学会运用这些理学习建议 论和方法分析解决钻井施工中所遇到的技术问题；掌握各工艺环节和技术措施的基本设计方法，为今后从事与石油钻井有关的工作打下基础。 各章节主要学习内容及要求 绪论 学时要求 主要内容 上交作业 无 备 注 1．钻井的发展史； 2．一口井的基本工艺过程。 第一章 钻井的工程地质条件 学时要求 一、核心知识点 沉积型异常高压形成的原因；异常高压的测定方法及原理；现场测定地层破裂压力的方法和计算；岩石的主要机械性能——强度、硬度、塑性等。 二、教学基本要求 主要内容 【了解】 1.地下各种压力的概念——静液压力、上覆呀层压力、地层压力、基岩应力、异常高压的成因 2.地层压力评价——地层压力预测（声波时差法）、地层压力监测（d指数法、dc指数法等） 3、地层破裂压力——井眼周围岩石的受力状态、 地层破裂压力、预测方法 4.岩石的工程力学性质——岩石的类型及结构特点、岩石的机械性质（力学性质）、影响岩石力学性质的因素、岩石的可钻性和研磨性 【掌握】 1.概念：静液压力；上覆地层压力；地层压力；基岩应力；地层破裂压力；当量密度（或当量泥浆密度）；岩石强度；硬度；塑性系数等； 2.上覆地层压力、地层压力、基岩应力三者的关系； 3.沉积型异常高压形成的原因； 4.异常高压的测定方法及原理； 5.地层破裂压力的影响因素； 6.地层破裂压力的预测方法；地层破裂压力的测定方法与计算； 7.岩石强度与硬度的关系与区别； 8.围压对岩石性质的影响； 9.岩石单轴强度的类型及大小关系； 10.岩石硬度计塑性系数的测定； 11.岩石的研磨性及可钻性。 【重点掌握】 1.概念：上覆地层压力；地层压力；基岩应力；地层破裂压力；当量密度（或当量泥浆密度）；岩石强度；硬度；塑性系数等； 2. 沉积型异常高压形成的原因； 3.异常高压的测定方法及原理； 4.地层破裂压力的测定方法与计算； 5.岩石强度与硬度的关系与区别； 6.围压对岩石性质的影响规律； 7.岩石单轴强度的类型及大小关系等。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第一章习题的第1，2，3，4，10题 备 注 第二章 钻进工具 学时要求 一、核心知识点 钻头的类型及各自的破堰机理；钻柱的功用；钻柱的运动及受力；钻柱中性点的计算；钻铤使用长度的设计；钻杆柱的设计。 二、教学基本要求 【了解】 1.钻头的类型，评价钻头的技术经济指标； 主要内容 2.刮刀钻头结构、破岩机理； 3.牙轮钻头的类型、结构、牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石； 4.金刚石材料的特点，金刚石钻头牙齿的镶装方式，金刚石钻头的结构、水力结构、破岩机理； 5.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理；
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6.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点； 7.钻柱的运动形式及受力，钻中中性点的概念与计算； 8.钻柱的强度设计（包括钻铤的使用长度、钻杆的钢级及使用长度）。 【掌握】 1.刮刀钻头结构、破岩机理； 2.牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石； 3.金刚石材料的特点，金刚石钻头的水力结构、破岩机理； 4.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理； 5.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点； 6.钻柱的运动形式及受力； 7.钻中中性点的概念与计算； 8.钻柱的强度设计（包括钻铤的使用长度、钻杆的钢级及使用长度）。 【重点掌握】 1.牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石； 2.金刚石钻头的水力结构、破岩机理； 3.PDC钻头的意义，破岩机理； 4.钻柱的作用； 5.钻柱的运动形式及受力； 6.钻柱中性点的概念与计算； 7.钻铤的使用长度的确定。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第二章习题的第31，32，33，34题 备 注 第三章 钻井液 学时要求 一、核心知识点 钻井液的功用，钻井液的分类，钻井液的性能与测定，钻井液的固相控制技术，井塌的原因及防塌机理，储层损害的原因及防止措施等。 二、教学基本要求 【了解】 1.钻井液的功能特点； 2.钻井液组成及分类； 主要内容 3.钻井液的性能、测定及性能调整； 4.钻井液的固相控制技术——机械固控设备，聚合物絮凝剂的絮凝机理； 5.井塌的原因及防塌机理——井塌原因，井塌的征兆，防止井塌的措施及机理； 6.储层损害的原因及防止措施——储层损害的主要原因及防止措施，完井液的类型及性能特点。 【掌握】 1.钻井液的功能特点； 2.钻井液分类；
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3.钻井液的性能及测定； 4.钻井液固控设备，聚合物絮凝剂的絮凝机理； 5.井塌的原因及防塌机理； 6.储层损害的原因及防止措施。 【重点掌握】 1.钻井液的功能特点； 2.钻井液的性能及测定； 3.聚合物絮凝剂的絮凝机理； 4.井塌的原因及防塌机理； 5.储层损害的原因及防止措施。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第三章习题的第1，4，7，10，15题 备 注 第四章 钻进参数优选 学时要求 一、核心知识点 影响钻速的主要因素及钻速方程，门限钻压及转速指数的确定，钻头压降、循坏压耗的计算，提高钻头水功率的途径，水力参数优化设计——最大钻头水功率。 二、教学基本要求 【了解】 1. 影响钻速的主要因素及钻速方程 2. 影响钻头寿命的主要因素及磨损方程 3．钻进方程中有关系数的确定 4. 目标函数的建立、极值条件和约束条件 5. 喷射式钻头的水力特性 6．水功率传递的基本关系 7．循环系统压耗的计算 8．钻井泵的工作特性 主要内容 9．水力参数优化设计 【掌握】 1.概念：门限钻压，牙齿磨损量，压持效应，岩屑举升效率，喷射钻井技术，钻井参数优选技术，水力净化系数，压差影响系数； 2.影响钻速的主要因素及钻速方程； 3.钻进方程中有关系数的确定； 4.目标函数的建立、极值条件和约束条件； 5.钻头、射流水力参数的计算； 6.水功率传递的基本关系； 7.循环系统压耗的计算； 8.钻井泵的工作特性； 9.最大钻头水功率的最有条件，最优排量、喷嘴直径随井深的变化； 10.最大射流冲击力的最有条件，最优排量、喷嘴直径随井深的变化； 11.水力参数优化设计步骤及计算；
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12.提高钻头水功率的途径。 【重点掌握】 1.概念：门限钻压，牙齿磨损量，压持效应，岩屑举升效率，喷射钻井技术； 2.影响钻速的主要因素及钻速方程； 3.门限钻压及转速指数的确定； 4.钻头、射流水力参数的计算； 5.水功率传递的基本关系； 6.循环系统压耗的计算； 7.提高钻头水功率的途径； 8.最大钻头水功率的最有条件，最优排量、喷嘴直径随井深的变化。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第四章习题的第3，4，5，7，8题 备 注 第五章 井眼轨道设计与轨迹控制 学时要求 一、核心知识点 井眼轨迹的描述参数，井斜的原因及危害，满眼钻具防斜技术，钟摆钻具纠斜技术，定向井轨道类型及设计计算，定向造斜、增斜及降斜工具，扭方位计算等。 二、教学基本要求 【了解】 1.井眼轨迹的基本参数、计算参数、轨迹图示描述； 2.轨迹的测量与计算 3．井斜的危害及原因，满眼钻具组合特点及防斜（稳斜）机理及正确使用，钟摆钻具组合特点及纠斜（降斜）机理及正确使用 4. 二维定向井轨道类型及设计计算， 5．定向造斜、增斜及降斜工具，各自的作用原理 6．扭方位所涉及的概念，主要的计算公式，扭方位计算。 【掌握】 主要内容 1.概念：井斜角、井斜方位角、井眼曲率、井斜，造斜，装置角，工具面角，高边方向线，反扭角等； 2.井眼轨迹的基本参数、计算参数； 3.井斜的危害及原因； 4.满眼钻具组合特点及防斜（稳斜）机理及正确使用； 5.钟摆钻具组合特点及纠斜（降斜）机理及正确使用； 6.二维定向井轨道类型及设计计算； 7.井下动力钻具弯接头造斜的原理； 8.不同扶正器钻具组合对井斜的影响及正确使用； 9.反扭角的影响因素及计算； 10.扭方位的计算； 11.装置角对新井眼井斜角和方位角影响。 【重点掌握】 1.概念：井斜角、井斜方位角、井眼曲率、井斜，造斜，装置角，反扭角等；
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2.井眼轨迹的基本参数、计算参数； 3.井斜的原因； 4.满眼钻具组合的防斜（稳斜）机理及正确使用； 5.钟摆钻具组合的纠斜（降斜）机理及正确使用； 6.井下动力钻具弯接头造斜的原理及不同扶正器钻具组合对井斜的影响； 7.反扭角的影响因素及计算； 8.扭方位的计算； 9.装置角对新井眼井斜角和方位角影响。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第五章习题的第26，39，40，44，45题 备 注 第六章 油气井压力控制 学时要求 一、核心知识点 地层流体侵入井筒（溢流）的原因，溢流的征兆，关井方式选择，地层压力及压井液密度的计算，压井理论计算，压井方法及压井步骤。 二、教学基本要求 【了解】 1.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系； 2.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围； 3.溢流的原因及征兆，溢流的检测； 4.关井方式选择，关井的“四七”操作步骤； 5.“U” 型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定； 6.压井理论（参数）的计算； 7.压井方法及步骤，参数的变化； 8.特殊压井方法。 【掌握】 主要内容 1.概念：溢流、井涌、关井、压井、循环立管压力、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等； 2.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系； 3.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围； 4.溢流的原因及征兆； 5.气侵的途径及特点； 6.“U” 型管平衡原理计算地层压力和压井液密度； 7.关井立管压力的测定； 8.压井遵循的原则； 9.压井参数的计算； 10.压井方法及步骤，参数的变化。 【重点掌握】 1.概念：溢流、压井、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等； 2.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围；
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3.溢流的原因及征兆； 4.“U” 型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定； 5.压井参数的计算； 6.压井方法及步骤，参数的变化； 7.气侵的途径及特点。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第六章习题的第4，7，12，13，14题 备 注 第七章 固井与完井 学时要求 一、核心知识点 套管的分类及各自的作用，井身结构设计的依据和步骤，套管的受力分析及分布特点，套管柱设计的依据及设计步骤，油井水泥的主要熟料成分及各自的作用，水泥的凝结与硬化，油井水泥性能及与钻井的关系，影响固井质量的因素及提高固井质量的措施，完井的方式的类型及各自的特点。 二、教学基本要求 【了解】 1.套管的分类及各自的作用； 2.井设结构设计的原则、设计系数的确定； 3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤； 4.套管——钢级、壁厚、系列尺寸、扣形、抗硫特性； 5.套管的受力分析及分布特点； 6.套管柱设计的依据及设计步骤； 7.油井水泥的主要熟料成分及各自的作用； 8.油井水泥的水化及产物； 9.水泥的凝结与硬化； 主要内容 10.油井水泥性能及与钻井的关系； 11.隔离液的作用及分类； 12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施； 13.完井的任务及原则； 14.完井的方式的类型及各自的特点。 【掌握】 1.套管的分类及各自的作用； 2.井设结构设计的原则； 3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤； 4.套管——钢级、壁厚、系列尺寸、扣形、抗硫特性； 5.套管的受力分析及分布特点； 6.套管柱设计的依据及设计步骤； 7.油井水泥的主要熟料成分及各自的作用； 8.油井水泥的水化及产物； 9.水泥的凝结与硬化； 10.油井水泥性能及与钻井的关系；
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11.隔离液的作用及分类； 12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施； 13.完井的任务及原则； 14.裸眼完井的概念及各自的特点； 15.概念：井身结构设计，等安全系数法，稠化时间，顶替效率，水泥浆失重，凝结时间等； 16.射孔完井法； 17.双向应力椭圆——轴向力对于抗外挤强度的影响。 【重点掌握】 1.套管的分类及各自的作用； 2.井设结构设计的原则； 3.井身结构设计的内容、依据； 4.套管的受力分析及分布特点； 5.双向应力椭圆——轴向力对于抗外挤强度的影响； 6.套管柱设计的依据及设计步骤； 7.油井水泥的主要熟料成分及各自的作用； 8.水泥的凝结与硬化； 9.隔离液的作用及分类； 10.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施； 11.裸眼完井的概念及各自的特点； 12.射孔完井法。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第七章习题的第3、11、14，15，16题 备 注 第八章 其他钻井技术及作业 学时要求 一、核心知识点 井漏及处理，卡钻的类型及各自的现象，卡钻的主要处理方法，取心钻井的关键环节、工具及经济指标，套管开窗侧钻得有点及适用条件。 二、教学基本要求 【了解】 1. 井漏的原因和现象 2. 井漏的类型及处理 3．卡钻的类型及各自的现象 主要内容 4. 卡钻的主要处理方法 5. 钻具事故及落物事故 6．取心钻井的关键环节及工具 7．取心钻井的工艺及经济指标 8．取心钻井的目的 9．套管开窗侧钻得有点及适用条件 10.简易套管开窗工具及工艺步骤 【掌握】
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1. 井漏的原因和现象； 2. 井漏的类型及处理； 3．卡钻的类型及各自的现象； 4. 卡钻的主要处理方法； 5. 钻具事故及落物事故； 6．取心钻井的关键环节及工具； 7．取心钻井的工艺及经济指标； 8．取心钻井的目的； 9．套管开窗侧钻得有点及适用条件； 10.简易套管开窗工具及工艺步骤。 【重点掌握】 1. 井漏的原因和现象； 2. 井漏的类型及处理； 3．卡钻的类型及各自的现象； 4.取心钻井的关键环节及工具； 5．取心钻井的工艺及经济指标； 6．套管开窗侧钻得有点及适用条件； 7.简易套管开窗工具及工艺步骤； 8.岩心收获率。 三、思考与练习 课后思考与练习题 上交作业 第八章习题的第7，8，11，17，25题 备 注 编者：步玉环
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