本書從氣體與鉆井液鉆井的對比入手,介紹了地面專用設備、井下設備、壓縮機與氮氣發(fā)生器、專用井下鉆井設備等,重點講解了空氣鉆井、氣體鉆井、不穩(wěn)定泡沫鉆井、穩(wěn)定泡沫鉆井、充氣鉆井液鉆井、欠平衡鉆井等內(nèi)容。并且總結了大量公式、圖表和計算實例以方便讀者閱讀。
威廉 C.萊昂斯著等編寫的《空氣與氣體鉆井手冊(第3版)》適用于石油、天然氣和地熱流體開發(fā),對于從事氣體鉆井設計和施工的工程師、地球科學家來說是一本工程實踐教材。本書包括空氣(氣體)鉆井、充氣鉆井和泡沫鉆井。在機械破巖方面,本書涵蓋了傳統(tǒng)的旋轉鉆井、井下動力鉆具鉆井、井下空氣錘沖擊鉆井。
1緒言
1.1宗旨和術語
1.2工程計算和單位制
1.2.1物理機理
1.2.2基本單位和用法
參考文獻
2氣體與鉆井液鉆井的對比
2.1旋轉鉆井
2.2循環(huán)系統(tǒng)
2.2.1正循環(huán)
2.2.2反循環(huán)
2.3鉆井液鉆井和空氣鉆井的對比
2.3.1優(yōu)點和缺點
2.3.2流動特征
參考文獻
3地面專用設備
3.1井場
3.2注氣管匯
3.2.1泄壓管線
3.2.2滌氣器
3.2.3注液泵
3.2.4固體顆粒注入裝置
3.2.5閥門
3.2.6壓力表
3.2.7體積流量計
3.3井口裝置
3.3.1旋轉控制頭
3.3.2防噴器組
3.4排屑管線
3.4.1排屑管線
3.4.2燃燒池
3.4.3主、次噴管
3.4.4巖屑取樣器
3.4.5除塵器
3.4.6天然氣檢測器
3.4.7點火裝置
參考文獻
4井下設備
4.1旋轉鉆柱
4.1.1標準鉆柱
4.1.2雙壁鉆柱
4.2鉆頭
4.2.1刮刀鉆頭
4.2.2牙輪鉆頭
4.2.3空氣錘鉆頭
4.2.4鉆頭分類
4.3井下鉆具組合
4.3.1鉆鋌
4.3.2穩(wěn)定器和擴眼器
4.3.3井下測量設備
4.4鉆桿
4.4.1標準API鉆桿
4.4.2加重鉆桿
4.5安全設備
4.5.1浮閥
4.5.2方鉆桿旋塞閥
4.6鉆柱設計
參考文獻
5壓縮機與氮氣發(fā)生器
5.1壓縮機的分類
5.2不同標準氣體單位
5.3連續(xù)流(動力型)壓縮機
5.3.1離心式壓縮機
5.3.2軸流式壓縮機
5.4容積式壓縮機
5.4.1往復式壓縮機
5.4.2旋轉式壓縮機
5.4.3容積式壓縮機優(yōu)點
5.5壓縮機軸功率要求
5.5.1基本的單級軸功率要求
5.5.2多級軸功率要求
5.6原動機輸入功率要求
5.6.1壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.2往復式壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.3旋轉壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.4燃料消耗
5.6.5小結
5.7壓縮機系統(tǒng)示例
5.7.1小型往復式初級和增壓壓縮機系統(tǒng)
5.7.2四級往復式壓縮機系統(tǒng)
5.7.3旋轉初級壓縮機和往復壓縮機系統(tǒng)
5.8現(xiàn)場膜制氮氣發(fā)生器
5.8.1氧氣濃度極限
5.8.2膜分離設備效率
參考文獻
6正循環(huán)鉆井模型
6.1基本假設
6.2模型推導
6.2.1氣體重量流量
6.2.2環(huán)空三相流
6.2.3鉆頭兩相流
6.2.4鉆柱兩相流
6.3充氣液鉆井模型
6.4穩(wěn)定泡沫鉆井模型
6.5空氣和氣體鉆井模型
參考文獻
7反循環(huán)鉆井模型
7.1基本假設
7.2模型推導
7.2.1氣體的重量流量
7.2.2鉆柱內(nèi)三相流
7.2.3鉆頭三相流
7.2.4環(huán)空兩相流
7.3充氣液鉆井模型
7.4穩(wěn)定泡沫鉆井模型
7.5空氣和氣體鉆井模型
參考文獻
8空氣、氣體及不穩(wěn)定泡沫鉆井
8.1深井鉆井設計流程
8.2最小體積流量和壓縮機配置
8.2.1理論研究
8.2.2工程實踐
8.2.3工程設計圖表
8.3井底壓力和注入壓力
8.4注水與地層出水
8.4.1井底狀態(tài)下氣體的飽和
8.4.2消除黏性
8.4.3防止烴類爆燃
8.5原動機燃油消耗
8.6小結
參考文獻
9充氣液鉆井
9.1深井鉆井設計
9.2充氣液鉆井作業(yè)
9.2.1鉆桿注入方式
9.2.2環(huán)空注入方式
9.2.3優(yōu)點和缺點
9.3最小體積流量
9.3.1理論研究
9.3.2工程實踐
9.4無摩阻和有摩阻的計算實例
9.4.1無摩阻近似值
9.4.2均相多相流的主要和次要摩阻損耗
9.4.3主要、次要摩阻損耗和流體阻滯作用
9.5小結
參考文獻
10穩(wěn)定泡沫鉆井
10.1穩(wěn)定泡沫的流變性
10.1.1穩(wěn)定泡沫的實驗篩選
10.1.2實驗篩選的經(jīng)驗算法
10.2深井鉆井設計
10.3穩(wěn)定泡沫鉆井作業(yè)
10.4最小體積流量
10.5無摩阻和摩阻計算實例
10.5.1無摩阻近似解
10.5.2主要和次要摩阻損耗
10.6小結
參考文獻
11專用井下鉆井設備
11.1井下空氣錘
11.2容積式液壓馬達
11.3小結
參考文獻
12欠平衡鉆井
12.1引言
12.2垂直井
12.2.1欠平衡鉆井實例
12.2.2空氣、氣體和不穩(wěn)定泡沫
12.2.3充氣液
12.2.4穩(wěn)定泡沫
12.2.5氣體型流體
12.3定向井
12.3.1定向控制與測量
12.3.2膜制氮氣鉆水平井
12.3.3斜井(或者水平井)鉆井方程
12.4小結
參考文獻
附錄A單位和量綱,轉換系數(shù)
附錄B大氣的年平均狀態(tài)參數(shù)
附錄C第8章計算實例的MathCadTM解法
附錄D第9章計算實例的MathCadTM解法
附錄E第10章計算實例的MathCadTM解法
附錄F第11章計算實例的MathCadTM解法
附錄G正循環(huán)鉆井所需最小體積流量