本書主要介紹復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井技術(shù)相關(guān)的基本理論和最新研究成果，包括針對(duì)三大復(fù)雜油氣藏形成的欠平衡鉆井儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)方法、機(jī)理、模型，欠平衡鉆井提速的破巖理論、提速潛力評(píng)價(jià)方法，欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定評(píng)價(jià)理論、方法、模型，欠平衡鉆井井筒多相流基本理論、壓力控制理論與方法，欠平衡鉆井完井的理論、技術(shù)與工藝，欠平衡鉆井技術(shù)裝備與工具，及復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井的典型應(yīng)用范例，展望了復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井的技術(shù)潛力與應(yīng)用前景。本書對(duì)欠平衡鉆井在復(fù)雜油氣藏勘探開發(fā)中的應(yīng)用實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。
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隨著油氣資源勘探開發(fā)的深入，深層致密油氣、海相碳酸鹽巖油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣等復(fù)雜油氣資源已成為主要的勘探開發(fā)對(duì)象，這些復(fù)雜油氣藏在鉆完井過程中普遍面臨井漏、井塌等復(fù)雜事故頻繁發(fā)生、機(jī)械鈷速低、儲(chǔ)層損害嚴(yán)重、井控風(fēng)險(xiǎn)大等技術(shù)難題。實(shí)踐和理論研究表明，欠平衡鉆井系列技術(shù)能夠有效地保護(hù)儲(chǔ)層、提高機(jī)械鉆速、減少由于過高井筒壓力引發(fā)的井下復(fù)雜情況，已成為復(fù)雜油氣藏勘探開發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)主流鉆井技術(shù)。
圍繞復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)理論和最新研究成果，本書較為系統(tǒng)地闡述了欠平衡鉆井的發(fā)展、工程分類及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井儲(chǔ)層保護(hù)基礎(chǔ)，欠平衡鉆井提速基礎(chǔ)理論，欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性基礎(chǔ)理論，欠平衡鉆井多相流基礎(chǔ)理論，欠平衡鉆井的完井方法和技術(shù)，欠平衡鉆井的裝備、工具與儀器，我國(guó)復(fù)雜油氣藏的典型欠平衡鉆井實(shí)踐，以及在欠平衡鉆井基礎(chǔ)上衍生發(fā)展的控壓鉆井技術(shù)，并對(duì)欠平衡鉆井系列技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
參與本書撰寫的主要人員與任務(wù)分工為：第1、9、10章由孟英峰獨(dú)立撰寫，第2章由李皋、孟英峰、練章華撰寫，第3章由石祥超、孟英峰撰寫，第4章由劉厚彬、孟英峰、李皋撰寫，第5章由魏納、孟英峰，李皋撰寫，第6章由孟英峰、萬里平、鄧虎、李皋撰寫，第7章由孟英峰、李皋、鄧虎、唐貴、王延民、梁紅軍撰寫，第8章由孟英峰、李皋撰寫，孟英峰、石祥超負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和審校。
團(tuán)隊(duì)的其他老師和博士、碩士研究生參與了大量的研究工作和著作撰寫、圖文編校整理，特別包括下列同志：楊謀、李永杰、林鐵軍、蔣俊、孫愛生、孫萬通、孔斌、簡(jiǎn)旭、文科、曾輝、胡強(qiáng)、楚恒智、楊旭、龍俊西、方強(qiáng)等。
特別感謝川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院塔里木油田分公司，以及中國(guó)石油、中國(guó)石化各油田及研究機(jī)構(gòu)的大力支持和幫助。
由于著者水平的限制，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
目錄
第1章 緒論1
1.1欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展概述1
1.1.1過平衡鉆井技術(shù)的起源與發(fā)展1
1.1.2欠平衡鉆井技術(shù)的起源與發(fā)展2
1.1.3我國(guó)欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展5
1.2欠平衡鉆井系列技術(shù)的工程分類及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)9
1.2.1欠平衡鉆井系列技術(shù)的工程分類9
1.2.2欠平衡鉆井系列技術(shù)的分類與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)12
1.2.3欠平衡鉆井系列技術(shù)的選用14
參考文獻(xiàn)15
第2章 復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井儲(chǔ)層保護(hù)基礎(chǔ)17
2.1孔隙型儲(chǔ)層鉆完井儲(chǔ)層損害17
2.1.1孔隙型儲(chǔ)層地質(zhì)特征17
2.1.2孔隙型儲(chǔ)層損害機(jī)理及評(píng)價(jià)25
2.2裂縫型儲(chǔ)層鉆完井儲(chǔ)層損害37
2.2.1裂縫型儲(chǔ)層地質(zhì)特征37
2.2.2裂縫型儲(chǔ)層損害機(jī)理及評(píng)價(jià)44
2.3漏失型儲(chǔ)層鉆完井儲(chǔ)層損害58
2.3.1漏失型儲(chǔ)層地質(zhì)特征58
2.3.2漏失型儲(chǔ)層損害機(jī)理及評(píng)價(jià)67
2.4復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)流程79
2.4.1復(fù)雜儲(chǔ)層欠平衡鉆完井決策基本思路79
2.4.2復(fù)雜儲(chǔ)層欠平衡鉆完井評(píng)價(jià)流程81
參考文獻(xiàn)87
第3章 欠平衡鉆井提速基礎(chǔ)理論88
3.1欠平衡鉆井井底巖石力學(xué)與破巖特征分析88
3.1.1欠平衡鉆井對(duì)井底巖石力學(xué)性質(zhì)的影響88
3.1.2欠平衡鉆井井底牙齒侵入裂紋擴(kuò)展機(jī)制94
3.2欠平衡鉆井井底應(yīng)力場(chǎng)特征分析97
3.2.1孔隙壓力對(duì)不同鉆井方式下井底應(yīng)力場(chǎng)的影響97
3.2.2不同原地應(yīng)力條件下井底應(yīng)力場(chǎng)分析99
3.3欠平衡鉆井提速潛力評(píng)價(jià)方法101
3.3.1欠平衡對(duì)井底巖石可鉆性的影響101
3.3.2欠平衡鉆井提速潛力評(píng)價(jià)模型103
參考文獻(xiàn)107
第4章 欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定基礎(chǔ)理論108
4.1欠平衡鉆井巖石力學(xué)特性108
4.1.1欠平衡鉆井巖石力學(xué)基礎(chǔ)理論108
4.1.2欠平衡鉆井巖石力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法114
4.2欠平衡鉆井井壁巖石水化效應(yīng)及評(píng)價(jià)方法117
4.2.1井壁巖石水化效應(yīng)理論118
4.2.2井壁巖石水化效應(yīng)機(jī)理研究119
4.2.3巖石水化效應(yīng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法130
4.3欠平衡鉆井井周地應(yīng)力評(píng)價(jià)方法135
4.3.1地應(yīng)力大小評(píng)價(jià)方法135
4.3.2欠平衡鉆井井眼周圍應(yīng)力場(chǎng)評(píng)價(jià)方法142
4.4欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定判斷準(zhǔn)則及評(píng)價(jià)方法149
4.4.1井壁穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則149
4.4.2井壁穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法152
參考文獻(xiàn)153
第5章 欠平衡鉆井多相流基礎(chǔ)理論155
5.1液基欠平衡鉆井井筒多相流基本理論155
5.1.1井筒多相流基本概念155
5.1.2井筒氣液兩相流動(dòng)流態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)157
5.1.3井筒氣液兩相流動(dòng)特征參數(shù)預(yù)測(cè)159
5.2氣體欠平衡鉆井井筒多相流動(dòng)理論162
5.2.1氣固兩相流動(dòng)理論162
5.2.2氣體鉆直井、水平井臨界攜巖理論164
5.3氣液固多相流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法170
5.3.1多功能大型氣體鉆井多相流動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架簡(jiǎn)介170
5.3.2氣體鉆井水平井筒環(huán)空攜巖動(dòng)態(tài)及井眼凈化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)173
5.3.3氣體鉆井垂直環(huán)空攜巖動(dòng)態(tài)流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)175
5.3.4欠平衡鉆井水平井筒環(huán)空攜巖動(dòng)態(tài)及井眼凈化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)178
5.3.5欠平衡鉆井垂直環(huán)空攜巖動(dòng)態(tài)流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)183
5.4欠平衡鉆井壓力控制方法185
5.4.1液基欠平衡鉆井壓力控制及施工參數(shù)優(yōu)化方法185
5.4.2氣體鉆井壓力控制及施工參數(shù)優(yōu)化方法199
參考文獻(xiàn)206
第6章 欠平衡鉆井的完井方法和技術(shù)208
6.1欠平衡完井技術(shù)概述208
6.2欠平衡鉆井的完井原則211
6.2.1欠平衡鉆井完井的第一原則211
6.2.2欠平衡鉆井完井的第二原則211
6.2.3欠平衡鉆井完井的第三原則212
6.3全過程欠平衡鉆完井技術(shù)213
6.3.1不壓井作業(yè)的全過程欠平衡鉆完術(shù)井技術(shù)213
6.3.2連續(xù)管鉆機(jī)的全過程欠平衡鉆完井技術(shù)216
6.3.3全過程欠平衡鉆完井技術(shù)的應(yīng)用范例216
6.4套管閥的欠平衡鉆完井技術(shù)217
6.4.1套管閥的結(jié)構(gòu)與控制217
6.4.2井下套管閥的鉆進(jìn)與起下鉆218
6.4.3井下套管閥的完井218
6.4.4帶測(cè)壓功能的井下套管閥219
6.4.5機(jī)械式開關(guān)的井下套管閥220
6.5凍膠閥的欠平衡鉆完井技術(shù)220
6.5.1凍膠閥的組成及性能220
6.5.2凍膠閥全過程欠平衡鉆井工藝技術(shù)221
6.6欠平衡鉆井的其他完井技術(shù)223
6.6.1裸眼完井223
6.6.2篩管完井224
6.6.3實(shí)體帶眼管完井技術(shù)225
6.6.4非透式可膨脹篩管完井技術(shù)226
6.6.5特殊完井液完井226
6.6.6低密度水泥漿固井與負(fù)壓射孔的套管射孔完井227
6.6.7欠平衡的鉆桿完井228
6.6.8控壓固井229
參考文獻(xiàn)229
第7章 欠平衡鉆井的裝備、工具與儀器231
7.1井口裝備與地面裝置231
7.1.1注入設(shè)備231
7.1.2旋轉(zhuǎn)防噴器236
7.1.3節(jié)流管匯與回壓控制裝置243
7.1.4不壓井起下鉆裝置245
7.1.5氣液固分離裝置246
7.1.6點(diǎn)火裝置253
7.1.7燃爆監(jiān)測(cè)裝置254
7.2井下工具與測(cè)量?jī)x器258
7.2.1旋塞閥258
7.2.2止回閥260
7.2.3旁通閥265
7.2.4井下測(cè)量工具266
7.2.5欠平衡測(cè)井269
7.2.6空氣錘與沖擊鉆頭270
參考文獻(xiàn)272
第8章 復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井實(shí)踐273
8.1儲(chǔ)層液基欠平衡鉆井實(shí)踐273
8.1.1大港千米橋縫洞型儲(chǔ)層實(shí)踐273
8.1.2四川邛西致密砂巖氣實(shí)踐274
8.1.3哈薩克斯坦肯吉亞高壓油藏實(shí)踐276
8.2非儲(chǔ)層井段欠平衡鉆井提速實(shí)踐277
8.2.1伊朗空氣泡沫鉆井提速實(shí)踐277
8.2.2玉門窿9井實(shí)踐280
8.2.3七里北101井實(shí)踐284
8.2.4龍崗氣體鉆井提速技術(shù)實(shí)踐289
8.2.5松遼盆地深層氣體鉆井提速技術(shù)實(shí)踐291
8.2.6大北6井、大北204井實(shí)踐292
8.2.7元壩161井、元陸9井實(shí)踐296
8.3產(chǎn)層氣體鉆井的應(yīng)用實(shí)踐297
8.3.1長(zhǎng)慶油田陜242井天然氣鉆井實(shí)踐297
8.3.2四川地區(qū)白淺111H井水平井鉆井實(shí)踐301
8.3.3塔里木地區(qū)氮?dú)忏@井實(shí)踐——迪西1井302
8.3.4川西地區(qū)大邑1井304
參考文獻(xiàn)306
第9章 控壓鉆井307
9.1控壓鉆井的起源、定義與原理307
9.1.1鉆井的操作窗口與安全窗口307
9.1.2控壓鉆井的起源308
9.1.3控壓鉆井的原理309
9.1.4控壓鉆井的種類310
9.2控壓鉆井的工具與裝備312
9.2.1保證井控安全的工具與裝備312
9.2.2縮小鉆井操作窗口的技術(shù)與裝備313
9.2.3“自適應(yīng)追蹤安全窗口走鋼絲”的技術(shù)與裝備316
9.2.4控壓鉆井相關(guān)的其他工具322
9.3欠平衡控壓鉆井——由儲(chǔ)層欠平衡鉆井產(chǎn)生的控壓鉆井324
9.3.1儲(chǔ)層欠平衡鉆井向控壓鉆井的過渡324
9.3.2儲(chǔ)層欠平衡鉆井的窄窗口概念325
9.3.3欠平衡控壓鉆井326
9.4精細(xì)控壓鉆井332
9.5儲(chǔ)層段精細(xì)控壓鉆井實(shí)踐333
9.5.1塔中地區(qū)應(yīng)用實(shí)踐333
9.5.2冀東油田南堡23—平2009井實(shí)踐336
9.5.3渤海灣盆地牛東102井實(shí)踐337
參考文獻(xiàn)339
第10章 復(fù)雜油氣藏欠平衡鉆井技術(shù)展望340
參考文獻(xiàn)351
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