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钻井考试题

一、填空题（每空0.5分，共20分）

1.石油钻井遇的主要是沉积岩，可分为碎屑沉积岩（硅质强度最大）和结晶（化学）沉积岩两大类。

2.表征宾汉型钻井液流变特性的参数是塑性粘度（ηp）和动切力（τ0）。

3.水平地应力主要是由上覆岩层压力和地质构造力引起的。

4.牙轮钻头为了产生滑动剪切作用而在结构上采取了超顶（切向）、移轴（轴向）、复锥（为了使牙轮在滚动时产生滑动）三种形式。

5.金刚石钻头按切削齿材料分为天然金刚石钻头和人造金刚石钻头两大类。

6.除了岩石特性和钻头类型对钻速有重要影响外，钻压、转速、水力因素、钻井液性能和牙齿磨损等也是影响钻速的主要因素。

7.高压喷射钻井的三种工作方式是最大水功率、最大冲击力和最大喷射速度工作方式。

8.牙轮钻头的寿命主要取决于牙轮轴承寿命和牙轮牙齿寿命。

9.当钻遇压力过渡带或异常高压地层时，一般会出现机械钻速_（突然）增大__，Dc指数减小__。

10.造斜工具的装置角为60°时，所钻井眼的井斜角将增大，井斜方位角将增大。

。

11.硬关井的优点是关井时间短，缺点是井口回压大，水击现象严重，可能会压漏地层。

12.常规压井方法主要有工程师法、司钻法和循环加重法三种。

前两个遵循原则井底压力不变

13.地层压力和地层破裂压力两个压力梯度是设计井身结构的依据之一（主要依据）。

14.井眼轨迹的三个基本参数，可直接测量的是井斜角、井斜方位角和井深。

15.在套管柱强度设计中，上部和下部套管柱分别以抗拉和抗挤作为主要设计依据。

16.安全注水泥作业要求水泥浆的稠化时间大于注水泥作业时间。

17.测斜得某井深处的磁方位角为150°，已知磁偏角为20°E，则真方位角为（130°）。

18.提高顶替效率要求水泥浆环空中的流态应为紊流或赛流。

19.最常用的完井方法是射孔完井法。

20.井眼轨迹垂直剖面图的纵坐标是垂深，横坐标是水平投影长度（平长）。

21.常用的固相控制设备包括：

振动筛，旋流分离器、离心机

22.第一临界井深前，最优喷嘴直径虽井深增大而增大，一、二之间，随井深增大而减小。

第一临界井深内，要想获最大钻头水功率，应使钻井泵处于额定泵功率状态。

最优排量为QOPR=Qr

23.（刮刀）（PDC是）切削型钻头破碎塑脆性岩石主要有：

碰撞、挤压、大小剪切三个主要过程

24.钻井泵在额定泵压工作状态事，获得最大钻头水功率的条件是Pt=0.357Pr

25.射流对井底的冲洗作用主要有射流的冲击压力和漫流横推

26.起钻过程中遇卡，钻具偏磨严重，推断为键槽卡钻

27.先期完井法是指先下套管到油气层顶部固井，再打开生产层的完井方法。

28.井漏主要有渗透性裂缝性和溶洞性漏失三种。

。

29.钻具结构中，钻铤的长度是根据钻井过程中施加钻压的需要而确定的。

30.满眼钻具组合中，至少安装3个扶正器。

H447牙轮钻头的轴承为（滚动密封轴承）。

31.注水泥浆井段环空顶替效率为环空水泥浆体积和环形空间体积之比

32.井深结构设计的内容包括套管下入层次及下深的确定、套管-钻头尺寸的配合、环空中水泥上返高度的确定。

33.钻压是由部分钻柱在钻井液中的重量形成的

34.剪切稀释特性是指钻井液随着剪切速率的增加而表观粘度减小的现象。

35.岩石的抗压强度是指岩石抵抗外力破坏的能力。

硬度是指岩石抵抗外物压入的能力。

36.起钻过程中往井内灌钻井液是为了保持井内液面高度不降低。

井漏井涌

37.牙轮在井底的复合运动包括钻头的公转、自转、纵向振动和牙轮在井底的剪切作用

38.固井指在已打好的井眼内下套管，并在井眼与套管内注水泥的工作。

包括下套管和注水泥两个生产过程，套管分为表层套管、技术套管、油层套管三类

39.卡钻主要有沉砂卡钻、井塌卡钻、落物卡钻、键槽卡钻、压差（泥饼粘附）卡钻、缩径卡钻。

40.水平地应力主要有上覆岩层压力和地质构造力引起的。

41.塑性系数为岩石破碎前耗费的总功和破碎前弹性变形功之比，孔隙压力增大，使岩石塑性减小

42.大多数钻井液属于塑性流型。

塑性粘度的物理意义是体系中固相颗粒之间、固相与液相之间、液相与液相之间的内摩擦力

43.动力造斜工具的形式有弯接头、弯外壳和偏心垫块。

44.压井的目的是恢复井眼内压力平衡，压井的原则是保持井底常压

45.套管柱所受的基本载荷可分为轴向力、外挤力和内压力。

H2S对套管腐蚀破坏

46.砾石充填完井的关键是砾石的选择和保证充填的厚度。

裸眼砾石充填完井要求砾石层的厚度不小于（30）毫米。

47.目前常用的测斜仪是磁性多点测斜仪。

轨道参数计算不同是因为假设侧段形状不同。

48.水泥硬化可分为溶胶期、凝结期和硬化期三个阶段。

49.最常见的固井质量问题是窜槽和管外冒油气水。

水泥浆在凝结过程中油气水上窜。

50.裂缝型、孔隙型（及交叉）储集层完井常采用裸眼完井及其变种的完井方法

51.优选钻进参数的原则是钻进成本最低。

巴西试验测岩石单轴抗拉强度

52.某牙轮钻头轴承结构为滑动滚珠滑动止推其中滚珠轴承主要作用是定位

53.直井中，中性点以下的钻压为给钻头施加的钻压

54.等速核内，射流轴线上的速度等于喷嘴出口的速度，超过等速核后，速度逐渐减小

55.当量密度：

某一深度处的压力若用静液柱压力表示时液体所应具有的压力

56.常规三轴岩石拉伸试验的施力方案为（σ1＜σ2=σ3=P）。

57.PDC钻头不适合钻软硬交错地层和砾石层的根本原因是（脆性较大，不耐冲击）。

58.dc指数法与d指数法的主要区别是（dc指数法修正了钻井液密度的影响）。

59.转盘钻井中，井内钻柱受力较严重部位有井口处，中性点附近和下部受压弯曲部分

60.井眼轨迹的某一点在垂直剖面图上的坐标反映了该点的垂深和水平投影长度

61.五点钻速试验用以求取（门限钻压M）和（转速指数λ）；第一点和第六点的钻速相对误差小于（15%）时，试验才算成功

62.欠平衡压力钻井的主要目的是（有效地发现和保护油气层）。

63.油井水泥的主要成分包括硅酸三钙C3S，硅酸二钙C2S，铝酸三钙C3A，铁铝酸四钙C4AF）。

64.套管与井眼之间要有一定的间隙，间隙值最小一般在（9.5~12.7mm）。

二、判断题（每题1分，共15分）

1.在计量井深时，一般以转盘面作为基准面。

（√）

2.在正常钻进中，钻井泵的工作压力等于循环系统压耗和钻头压降之和。

（√）

3.PDC钻头是以冲击和压碎方式破碎岩石的。

（×）

4.转盘钻正常钻进时，在井底处钻柱所受的扭矩最小。

（×）

5.井眼清洗的过程中，使岩屑离开井底比由环空携带至地面更困难。

（√）

6.按等安全系数法设计的套管柱，其底部强度最高，顶部强度最低。

（×）

7.一般地讲，岩石的抗压强度大于其抗拉强度和抗剪强度。

（√）

8.对于实钻轨迹来说，水平位移和水平长度在数值上是相等的。

（×）

9.气柱在井筒内上升时如不能膨胀，则会给井口和地层带来很高的压力。

（√）

10.在三轴应力条件下岩石的塑性会减小，强度会增大。

（×）

11.满眼钻具组合不仅可以防斜，也可用于纠斜。

（×）

12.注水泥作业时，旋转套管比上下活动套管更有利于提高顶替效率。

（√）

13.组成套管柱（套管串）的套管其外径均相同，钢级和壁厚可能相同，也可能不同。

（√）

14.在定向钻井中，可用扶正器组合改变井眼斜度，但不能用来改变井眼方位。

（√）

15.气侵关井后，关井立管压力一般高于关井套管压力。

（×）

三、名词解释（每题3分，共15分）

1、顶替效率

2、圈闭压力：

答：

关井后在记录的立压、套压中，超过平衡地层压力所需压力的那部分压力值称为圈闭压力。

3.岩石可钻性

答：

岩石被钻碎的难易性（岩石抵抗钻头破碎的能力）。

3、定向方位角

定向方位角：

φs=φ1+ω+φn，即井底方位角+装置角+反扭角

四、简答题（每题5分，共20分）

1、储层损害的主要原因有哪些？

（列举出5种）

1）外来流体中的固体颗粒对储层的损害

2）水锁效应

3）储层内部微粒运移造成的损害

4）储层内粘土水化膨胀引起孔喉堵塞

5）流体的不配伍性对储层的损害

2、钻柱在钻井过程中的主要作用有哪些？

答：

1）加深井眼；2）给钻井液提供循环通道；3）给钻头施加钻压；

4）传递扭矩；5）起下钻头。

3、引起井斜的原因有哪些？

答：

引起井斜的原因主要有：

（1）倾斜的各向异性地层；

（2）地层可钻性的横向变化；（3）钻头倾斜引起的对井底的不对称切削；（4）钻头侧向力引起的对井壁的切削；（5）井眼扩大。

4、简述提高固井顶替效率的技术措施有哪些？

1）采用套管扶正器，改善套管居中条件；

2）注水泥过程中活动套管；

3）调节注水泥速度，使水泥浆在环空呈紊流或塞流状态；

4）调整水泥浆性能。

加大钻井液与水泥浆的密度差；降低钻井液粘度和切力；

5）采用优质前置液体系（冲洗液和隔离液）。

五、计算题（每题10分，共30分）

1．某井用φ127mm钻杆（372.4N/m）2200m，φ184.2mm钻铤（1737N/m）60m，φ158.8mm钻铤（1328N/m）100m及φ216mm钻头，钻井液密度1.2g/cm3。

钻进时加钻压180kN，钻柱钢材密度7.8g/cm3，求中性点位置。

解：

（1）

（2分）

（2）

，中性点落在φ158.8mm钻铤上（4分）

（3）设中性点高度（距离井底）为

米

（4分）

2.某井用直径为139.7mm、壁厚为9.17mm的N-80套管，套管钢材密度为7.8g/cm3，其额定抗外挤强度Pc=60881kPa，管体抗拉屈服强度为2078kN，若井内钻井液密度为1.35g/cm3，试求在套管柱下部悬挂自重为210kN套管时的允许下深（抗外挤系数为1.05，考虑双向应力对套管抗挤强度的影响，

）

解：

（1）没有下部悬挂时，该套管的允许下深为：

=4378.14m

（2）在套管下部悬挂210kN的套管，该套管的允许下深为：

=0.827

=58942.19kPa

此时的允许下深为：

=4238.71m

3.某井井深2500m，关井立压为5MPa，原钻井液密度为1.2g/cm3，压井排量为10L/s，压井泵速下原钻井液循环压耗为6MPa，钻柱内容积为20m3，环空容积为50m3，压井液密度附加值为0.1g/cm3请画出工程师法（一周循环法）压井过程的立管压力随时间变化图（标出关键点数据）

解：

（1）计算压井液密度

=1504（kg/m3）

（2）计算压井液循环压耗

（3）计算压井液到达井底所需时间TB

（4）计算压井液循环至地面所需时间TA

（5）作图

立压（MPa）

9000

2000

7.52

T（S）

11

一、判断题（正确者打“√”，否则打“×”，每题1分，共20分）

1．形成异常高压的根本原因是地层孔隙中的流体承担了部分上覆岩层骨架

的重力。

（√）

2．在正常压力层段，声波时差随井深增加呈减小的趋势。

（√）

3．岩石可钻性取决于岩石的物理力学性质，与钻井技术条件无关。

（×）

4．正规式接头的主要优点是外径较小，强度较大。

（√）

5．屏蔽暂堵技术的主要作用是阻止钻井液中的滤液侵入储层。

（×）

6．在钻井液中加入适量聚丙烯酰胺（PAM），可有效清除固相颗粒。

（√）

7．增大钻头压降系数的唯一有效办法是缩小喷嘴直径。

（√）

8．真方位角等于磁方位角加上西磁偏角。

（×）

9．校正平均角法计算轨迹参数的公式是在假定井段形状为圆柱螺线的基

础上推导出来的。

（√）

10．钻头在倾斜的软硬交错地层中钻进时，容易向地层下倾方向偏斜。

（×）

11．扶正器钻具组合可用来增斜、降斜、稳斜和控制井眼的方位变化。

（×）

12．溢流关井后，关井套压通常大于关井立管压力。

（√）

13．套管柱受外挤压力作用时的主要破坏形式是强度破坏。

（×）

14．以等安全系数法设计套管柱时，轴向拉力计算不考虑钻井液浮力。

（×）

15．在取心钻进中，内岩心筒不传递扭矩但要承受部分钻压。

（×）

16．当同一裸眼井段同时存在正常地层压力和异常高压时，容易在异常高

压层段发生压差卡钻。

（×）

17．随着围压增大，岩石的抗压强度增大，抗剪强度减小。

（×）

18．测量返出钻井液流量比测量泥浆罐液面高度更加有效地发现溢流。

（√）

19．喷射钻井能大幅度提高钻速的主要原因是解决了岩屑及时冲离井底问

题，避免了重复破碎。

（√）

20．司钻法压井是在两个循环中完成的。

（√）

四、计算题（共30分）

1．（10分）某井使用PDC钻头，从1500米钻进至3000米，纯钻进时间为150小时，接单根时间为10小时。

起出钻头检查其磨损情况，钻头已不能再下井使用。

钻井队的起下钻定额为20分/100米，钻机作业定额为1600元/小时，PDC钻头成本为20000元。

求：

（1）每米钻进成本。

（200元/米）

（2）若使每米成本降低10%，机械钻速应提高多少？

（15%）

2．（12分）某井用216毫米钻头，177.8毫米外径、长100米的钻铤，127毫米外径钻杆钻进，泥浆密度为1.20g/cm3。

钻至井深1100米测得排量为30升/秒时的循环压耗为4.0兆帕，钻至1100米又测得同排量下的循环压耗为4.3兆帕。

现用18兆帕的泵压继续钻进，要求环空泥浆返速不小于1.05米/秒，求井深1500米的钻头水功率。

（m=6.581×10－6，n=2.194×10－3，Q=25.175l/s，Pb=352.164kw）

3某井在井深1300米测得井斜角35°，井斜方位角255°用动力钻具带2.5°弯接头定向钻进至1500米，测得井斜角为37°，井斜方位角为240°。

求该造斜工具的实际造斜率。

（γ=9.041°或9.022°，K=1.356或1.353°/30

1．地层破裂压力一般随地层孔隙压力的增大而增大。

（）

2．相同埋藏深度的砂岩，其声波时差越大，其孔隙度越大，地层压力可能越高。

（）

3．同种岩石的单轴抗压强度小于其三轴抗压强度。

（）

4．用d指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。

（）

5．牙轮钻头牙轮超顶和复锥可以使牙轮产生轴向滑动。

（）

6．PDC钻头上的复合片具有一定的后倾角和侧转角，这样设计是为了更有效地切削岩石。

（）

7．在设计钻铤柱长度时，主要考虑钻压要求，不考虑其壁厚。

（）

8．钻速方程中的门限钻压主要反映了岩石的抗压入强度。

（）

9．在其它条件不变时，井底压差越大机械钻速越高。

（）

10．真方位角等于磁方位角加上西磁偏角。

（）

11．在倾斜的层状地层中钻进时，钻头一般有平行于地层前进的趋势。

（）

12．多压力层系共存于同一裸眼井段时，应以最高压力层为准设计钻井液密度。

（）

13．压井时控制井底压力不变的途径是保持立管压力不变。

（）

14．下套管时一般将套管引鞋安装在套管鞋之下。

（）

15．满眼钻具只能有效地控制井斜角的变化，不能降斜。

（）

16．钻具折断往往发生在钻杆本体或钻铤的丝扣。

（）

17．起下钻时发生井涌,应迅速将钻具全部起出,然后关井。

（）

18．钻柱设计中安全系数法是针对钻杆解卡时的安全考虑的。

（）

19．采用工程师法压井时，当压井液到达钻头时，立管压力应降到零。

（）

20．第一临界井深范围内，获得最大钻头水功率，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。

三、名词解释（每词4分，共20分）

装置角：

在井底圆上，以高边方向线为始边，顺时针转到造斜工具的装置方向线上所转过的角度。

上覆岩层压力：

地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所产生的压力。

压持效应：

井底岩屑在正压差的作用下不能及时离开井底而造成重复破碎，使机械钻速降低的现象。

窜槽：

套管与井眼的环空中的钻井液没有完全被水泥浆替走而造成的局部未封固现象。

岩石可钻性：

指钻头破碎岩石的难易程度，它反映了岩石抵抗钻头钻进的能力。

一、判断题（对的填“T”，错的填“F”，每题1分，共20分）

1、异常高压层段泥岩的声波时差值小于同深度正常压力层段泥岩的声波时差值。

（）

2、井深2000米处的地层压力为20MPa，该地层为异常高压地层。

（）

3、一般地讲，岩石的抗拉强度小于其抗压强度，大于其抗剪强度。

（）

4、根据双向应力椭圆，套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度降低。

（）

5、牙轮的移轴布置是为了产生径向滑动剪切作用。

（）

6、中性点以上部分钻柱受拉，以下部分钻柱受压。

（）

7、深井钻杆柱由下而上，强度逐段增大。

（）

8、在井斜角为45°时，60°的装置角可使井斜方位增加，井斜角也增加。

（）

9、在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。

（）

10、钻井泵的工作压力等于循环系统压耗和钻头压降之和。

（）

11、定向井轨迹的垂直剖面图的纵坐标是垂深，横坐标是水平位移。

（）

12、造斜工具用于改变井眼斜度，但不能用来改变井眼方位。

（）

13、井内钻井液柱的压力对井底岩石的强度没有影响。

（）

14、由井底钻头水眼喷出的射流是淹没自由射流。

（）

15、气侵关井后，井口压力不断上升,说明地层孔隙压力在不断升高。

（）

16、发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器称为软关井。

（）

17、采用司钻法压井时，在第一循环周应保持总立管压力不变。

（）

18、采用工程师法压井时，当压井液到达钻头时，总的循环立管压力应降到零。

（）

19、等安全系数法设计的套管柱上，每个截面处的安全系数都相等。

（）

20、压差卡钻的特点是开泵循环时泵压很高或憋泵。

（）

四、简答题（每题5分，共15分）

1．简述井斜的原因。

1地质因素：

1）地层可钻性的各向异性

2）地层可钻性的纵向变化

3）地层可钻性的横向变化

2钻具的原因，即钻具的倾斜和弯曲，造成钻头在井底的不对称切削和侧向切削。

1）钻具和井眼之间的间隙过大

2）钻进过程中施加的钻压过大造成下部钻柱弯曲

3）下井钻柱本身弯曲

4）安装设备时，天车、游车、转盘三点不在同一条铅垂线上，或者转盘安装不水平

3井眼扩大后，使钻头左右移动靠向一侧，使得钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。

2．简述钻柱的主要功用。

（1）提供钻井液流动通道

（2）给钻头提供钻压；（3）传递扭距；（4）起下钻头（5）计量井深。

（6）观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）；（7）进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）；（8）钻杆测试,又称中途测试。

3．简述注水泥过程中提高固井质量的主要措施

提高固井质量主要从两个方面入手，即提高顶替效率和防止窜槽。

（1）提高顶替效率的措施有：

①采用套管扶正器，改善套管居中条件；

②注水泥过程中活动套管，增大水泥浆流动的牵引力；

③调整水泥浆性能，使其容易顶替钻井液；

④注水泥过程中使水泥浆在环空的流动形成紊流或塞流，有利于水泥浆的顶替；

⑤在注水泥前，打入一定量的隔离液或清洗液，增加二者的密度差，形成有利的“漂浮”。

（2）

（2）防止窜槽的措施有：

①采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；

②注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；

③使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；

④使用刮泥器，清除井壁泥饼。

1．（10分）某井用12.25in钻头钻进至2000米，钻井液密度为1.25g/cm3，钻压为180kN，井斜角为6º，钻具组合为：

9in钻铤（qc=2847N/m）27m+7in钻铤（qc=1606N/m）54m+6.5in钻铤（qc=1362N/m）81m+5in钻杆1838m，求中性点所处的井深。

（钻柱钢材密度按7.8g/cm3计算）

设中性点落在6.5in钻铤上，高度为x米

根据中性点的定义，有：

解得：

中性点井深为：

2．（12分）某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到井深2000m时，排量为30L/s，循环压耗为5Mpa，钻进到2500m时所用排量为28L/s，循环压耗为5.5Mpa。

现计划保持排量不变，用18MPa的泵压钻到3000米，钻井液密度为1.3g/cm3，钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。

试设计喷嘴直径。

（1）求循环压耗系数

：

解得：

（2）求3000米处的循环压降

（3）求钻头压降：

（4）求喷嘴直径：

2.801（cm2）

3．（13分）某井使用密度为1.35g/cm3的钻井液钻至3800m时发生井涌，关井后求得关井立立管压力为4MPa，关井套管压力为5.5MPa。

（1）求地层压力；

（2）求压井用的最小钻井液密度；

（3）已知上一层套管下深2500m，该处地层破裂压力试验时钻井液密度为1.20g/cm3，漏失压力PL=10.5MPa，开裂压力PR=11.8MPa，传播压力PrRo=10.2MPa，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求不发生井漏允许的最大关井套压。

（1）求地层压力：

（2）求压井最小钻井液密度：

（3）求最大允许关井套压：

解得：

1．油气储层损害的主要原因（10分）：

（1）钻井液、完井液等外来流体中的固相颗粒在井内液柱压差的作用下侵入储层，造成储层油气流通道堵塞，使储层渗透率降低；

（2）储层内部微粒受外力作用时脱离母体随流体一起流动。

当运移至孔喉处，粒径大于孔喉直径的微粒北捕集而沉积下来，对孔喉造成堵塞。

（3）储层内粘土（蒙脱石）与侵入储层内的水接触时，发生水化膨胀，造成孔隙喉道堵塞，使渗透率下降。

（4）不配伍的流体相遇后产生沉淀物，堵塞孔隙喉道。

（5）钻井液等外来流体的滤液侵入油气储层，使储层中水相含量增多，产生水锁效应，导致油流阻力大大增加。

保护油气层措施（5分）：

（1）采用平衡压力钻井和欠平衡压力钻井技术，降低井内正压差，缩短浸泡时间；

（2）实施屏蔽暂堵技术，暂时封堵孔喉；

（3）采用保护油气层钻井液体系，如无固相清洁盐水完井液、强抑制性钻井液等

（4）合理井身结构设计。

2．固井中最常见的质量问题（5分）：

（1）注水泥顶替效率低，套管外水泥环充填不完整，存在“窜槽”现象，导致层间密封不良；

（2）固井后管外冒油汽水。

三、计算题

1．（15分）某井技术套管下到2000米，做液压试验测得套管鞋处的漏失压力为7.9MPa，此时井内钻井液密度为1.1g/cm3。

继续钻进至3000米处发生井涌，井内钻井液密度为1.2g/cm3,关井立管压力5.9MPa，关井套压8.3MPa，求压井钻井液密度和不压漏套管鞋处地层的最大允许关井套压（假定环空钻井液密度均匀）。

（1）压井钻井液密度

（g/cm3）（5分）

（2）环空钻井液密度

（g/cm3）（3分）

（3）套管鞋