中国大陆科学钻探工程科钻一井钻探工程技术PDF电子书下载

绪论 1

一、科学钻探是地球科学的新兴领域 1

二、中国大陆科学钻探工程简介 1

三、中国大陆科学钻探工程选址及科学与技术目标 2

四、科钻一井钻探工程技术主要成就 3

第一篇　工程背景 9

第一章　世界科学钻探概况 9

第一节　科学钻探的作用和意义 9

第二节　世界科学钻探的历史与现状 12

一、海洋科学钻探 12

二、ICDP之前的世界大陆科学钻探 14

三、国际大陆科学钻探计划 16

第三节　国际大陆科学钻探计划项目实施情况 18

一、研究气候和环境的科学钻探项目（湖泊钻探项目） 18

二、研究陨石撞击和生物灭绝事件的科学钻探项目 19

三、研究火山和地热的科学钻探项目 19

四、断层带科学钻探项目 20

五、其他科学钻探项目 20

第四节　世界大陆深钻项目典型钻探技术 20

一、科拉超深孔钻探技术 21

二、原联邦德国大陆深钻计划钻探技术 23

三、美国卡洪山口项目钻探技术 25

四、美国夏威夷项目钻探技术 26

五、湖泊科学钻探技术 27

第二章　中国大陆科学钻探工程发展历程 28

第一节　前期认识阶段 28

一、跟踪国际科学钻探的发展 28

二、在中国开展科学钻探的建议和规划 29

第二节　立项论证阶段 31

一、广泛深入的国际交流活动 31

二、中国大陆科学钻探工程与国际大陆科学钻探计划 32

三、中国大陆科学钻探项目前期工作 33

第三节　工程筹备阶段 36

一、预先导孔施工 37

二、科钻一井孔位确定 37

三、项目可行性研究、工程设计与开工 37

四、中国大陆科学钻探工程招投标 38

五、更为务实的国际交流合作 39

第四节　工程实施阶段 40

一、科钻一井施工 40

二、施工期间的国内外科技交流活动 40

三、后期资料整理、编写报告及工程验收 43

第五节　蓬勃发展阶段 44

第三章　工程技术准备 46

第一节　技术培训 46

第二节　预先导孔施工 47

一、地层情况 47

二、钻探施工设备与器具 47

三、钻孔结构和套管程序 47

四、钻进工艺与规程参数 48

五、钻进施工过程 48

六、防斜纠斜 49

七、液动潜孔锤试验情况简介 50

八、预先导孔Ⅱ施工成果 52

第三节　关键技术预研究 53

一、国外大陆科学钻探技术分析 54

二、中国大陆科学钻探技术方案 54

第四节　配套技术研究与试验 56

一、钻头的研制 57

二、液动锤的研制 58

三、取心工具的研制 58

四、防斜纠斜技术研究 60

五、数据检测与处理技术研究 60

六、泥浆研究 61

七、综合类项目研究 62

八、其他项目研究 64

第二篇　钻探工程实施 69

第四章　钻探工程设计 69

第一节　钻探任务与设计要点 69

一、钻探任务 69

二、设计原则 69

三、设计要点 70

第二节　钻孔区域基本情况 70

一、地理及环境资料 70

二、钻遇地层及预测地质剖面特征 71

三、预先导孔钻探资料 72

第三节　钻进技术方案与钻孔结构 73

一、钻进技术方案 73

二、钻孔结构和套管程序 75

第四节　方案设计 76

一、钻探设备方案 76

二、取心钻进方案 77

三、井斜控制方案 86

四、全面钻进及扩孔钻进方案 87

五、钻井液技术与固控方案 88

六、固井与完井方案 90

七、活动套管设计 92

八、时间与成本预计 92

第五节　设计变更 98

第五章　现场建设 100

第一节　土地征租 101

第二节　道路铺设 101

第三节　给排水工程 103

一、水井 103

二、蓄水 103

三、排水工程 103

第四节　输变电设施建设 104

一、输电工程 104

二、变电所 104

第五节　房屋建设 105

一、现场指挥部办公生活区建设 105

二、井队生活区建设 106

第六节　井场建设 107

第六章　钻探设备 112

第一节　ZJ70D钻机 112

一、主要优点 112

二、技术参数 113

三、基本结构 114

第二节　RB130顶驱系统 116

一、技术参数和特点 116

二、基本结构 117

三、配套设计 117

第三节　钻机改造 121

一、刹车系统改造 121

二、电子司钻 122

三、捞砂绞车排绳装置 122

第四节　动力系统 123

一、驱动方式 123

二、备用动力 123

三、谐波治理 124

四、空气动力 124

第五节　配套设备 124

一、泥浆泵 124

二、固控设备 126

三、井控装置 127

四、钻井仪表 127

五、钻杆动力钳 128

六、气动卡瓦 128

第六节　应用评价 129

第七章　施工过程 131

第一节　科钻一井施工的基本情况 131

一、基本数据 131

二、钻孔轨迹 135

三、井温曲线 136

第二节　各阶段施工简况 137

一、开孔全面钻进（一开） 137

二、先导孔（CCSD-PH井段）取心钻进（二开） 138

三、主孔（CCSD-MH-1K井段）第一次扩孔钻进 141

四、主孔（CCSD-MH井段）第一段取心钻进（三开） 144

五、主孔第一次侧钻（纠斜）钻进 149

六、主孔（CCSD-MH-1C井段）第二段取心钻进 153

七、主孔（CCSD-MH-2K井段）第二次扩孔钻进 156

八、主孔第二次侧钻（绕障）及下套管固井 161

九、主孔（CCSD-MH-2C井段）第三段取心钻进（四开） 163

十、试验钻具 166

十一、完井 168

第三篇　钻探施工技术 173

第八章　硬岩深井取心钻探技术 173

第一节　国内外取心钻探技术现状 173

一、国内外石油取心钻进技术概况 173

二、国内外地质勘探取心钻进技术概况 174

三、国内外科学钻探取心钻进技术概况 175

第二节　取心钻进方法试验研究 176

一、初步设计拟采用的取心钻进技术 176

二、转盘驱动双管取心钻进 178

三、转盘液动锤驱动双管取心钻进 178

四、顶驱驱动双管取心钻进 179

五、顶驱驱动绳索取心钻进 180

六、顶驱驱动液动锤绳索取心钻进 181

七、螺杆马达驱动单管取心钻进 183

八、螺杆马达驱动双管取心钻进 184

九、螺杆马达驱动绳索取心钻进 186

十、螺杆马达液动锤驱动双管取心钻进 186

十一、螺杆马达液动锤驱动绳索取心钻进 188

十二、取心钻进方法试验研究总结 192

第三节　井底动力冲击回转取心钻进系统 193

一、系统的构成 193

二、系统的技术参数 195

三、系统的研发过程 200

四、系统的创新点 201

第四节　螺杆马达 202

一、螺杆马达结构特点 202

二、螺杆马达性能特点 204

三、螺杆马达的优选 205

四、螺杆马达的应用效果 206

第五节　液动锤 209

一、液动锤冲击回转钻进技术 210

二、液动锤前期研究与试验 212

三、液动锤在先导孔的应用与改进 217

四、主孔阶段的应用与改进 227

五、液动锤技术总结 232

第六节　取心钻具 234

一、基本情况 234

二、第一轮KZ钻具结构设计与试用 236

三、第二轮KZ钻具结构设计与应用 238

四、其他钻具结构及其应用效果 241

第七节　钻进工艺 244

一、钻具组合设计 245

二、钻进规程参数 247

第八节　硬岩深井取心钻进技术应用效果 250

一、取心钻进概况 250

二、井底动力冲击回转取心钻进技术应用效果 253

第九章　金刚石取心钻头 258

第一节　钻遇岩层的物理力学性质 258

一、所钻岩石的特点 258

二、岩石的物理力学性质 258

第二节　金刚石取心钻头的选型 260

一、取心钻进工艺情况 261

二、金刚石取心钻头的类型 261

第三节　孕镶金刚石取心钻头的设计与制造 262

一、二次成型镶嵌金刚石钻头 263

二、一次成型热压金刚石钻头 264

三、二次成型电镀金刚石钻头 265

第四节　金刚石取心钻头使用情况 267

一、总体使用情况 267

二、三种主要取心钻头使用情况 275

三、其他类型取心钻头使用情况 280

第十章　坚硬结晶岩扩孔钻进技术 283

第一节　导向扩孔钻头研制 283

一、KZ157/311.1mm型扩孔钻头 284

二、KHAT157/311.1mm型扩孔钻头 287

三、KZ157/244.5mm型扩孔钻头的研制和改进 287

第二节　钻具设计 289

一、钻柱强度校核 289

二、钻具选择 291

三、钻具组合设计 293

第三节　钻进规程参数优选 297

一、钻压 297

二、转速 297

三、泵量 299

第四节　扩孔钻进施工效果 299

一、总体施工情况 299

二、导向扩孔钻头使用情况 300

第十一章　强致斜地层井斜控制技术 304

第一节　概述 304

一、地层情况 304

二、井斜控制技术 306

三、科钻一井井斜控制基本情况 306

第二节　防斜钻进技术 307

一、取心钻进井斜控制 309

二、全面及扩孔钻进井斜控制 313

第三节　纠斜钻进技术 315

一、侧钻纠斜钻进 315

二、侧钻纠斜钻进情况 317

三、MH-1C井段井底纠斜钻进情况 330

第四节　侧钻绕障钻进 330

一、侧钻工具的选择 331

二、侧钻绕障钻进情况 331

第五节　螺杆马达驱动的连续造斜器研制 336

一、钻具工作原理 336

二、现场实钻试验 336

三、试验结果评述 339

第六节　井斜控制效果分析 339

第十二章　钻井液与固控技术 343

第一节　科学钻探对钻井液的要求 343

一、钻遇地层及钻孔结构的要求 343

二、取心钻进的要求 344

三、全面钻进和扩孔钻进的要求 344

四、录井的要求 345

五、环保的要求 345

六、钻井液设计要求 345

第二节　钻井液体系 346

一、钻井液体系的选择 346

二、LBM-SD复合钻井液材料 347

三、LPA聚合物的钻井液机理与合成 347

四、LBM-SD的制造工艺 350

五、钻井液的评价程序 350

六、LBM-SD钻井液体系的性能 351

第三节　取心钻进钻井液 354

一、性能特点 354

二、循环压力降 357

三、钻井液润滑效果 362

第四节　钻井液固相控制技术 363

一、岩屑粒度分析 364

二、固控设备对钻井液的要求 364

三、固控效果分析 365

第五节　钻井液现场使用情况 367

一、一开全面钻进钻井液使用情况 367

二、先导孔取心钻进钻井液使用情况 367

三、主孔第一次扩孔钻进钻井液使用情况 368

四、主孔第一次取心钻进钻井液使用情况 369

五、主孔第一次侧钻（纠斜）钻进钻井液使用情况 369

六、主孔第二次取心钻进钻井液使用情况 370

七、主孔第二次扩孔钻进钻井液使用情况 370

八、主孔第二次侧钻（绕障）钻进钻井液使用情况 371

九、主孔第三次取心钻进钻井液使用情况 371

十、LBM钻井液使用特点 372

第十三章　套管与固井 373

第一节　钻孔结构和套管程序 373

一、先导孔钻孔结构和套管程序 373

二、主孔钻孔结构和套管程序 374

三、套管设计 375

第二节　井口装置 377

一、一开井口装置 377

二、二开井口装置 378

三、三开和四开井口装置 378

四、完井井口装置 379

第三节　下套管与固井作业 380

一、φ508.0mm井口导管 380

二、φ339.7mm表层套管 381

三、φ273.0mm技术套管 381

四、φ193.7mm技术套管 387

五、φ127.0mm尾管 390

第四节　活动套管技术 392

一、总体方案 393

二、活动套管固定设计 394

三、活动套管强度校核 395

四、套管鞋与承托短节设计 396

五、活动套管防倒扣设计 397

六、扶正器设计 398

七、活动套管施工工艺 399

八、活动套管技术的应用 400

第十四章　钻探数据采集 402

第一节　概况 402

第二节　数据采集与处理需求分析 404

一、数据采集系统需求 404

二、数据处理系统需求 405

第三节　钻探数据采集系统 406

一、地表钻探数据采集系统 406

二、井底钻探数据采集系统 411

第四节　钻探数据处理系统 412

一、单项参数监测 412

二、综合监测 413

三、监测实例 413

第十五章　井内事故预防与处理 417

第一节　地层主要特点 417

第二节　事故预防措施 419

一、断钻具事故预防 419

二、卡钻事故预防 420

三、埋钻事故预防措施 421

第三节　井内事故处理 421

一、科钻一井各类事故统计 421

二、事故处理原则 424

三、不同类型事故处理案例 424

第十六章　技术经济分析 430

第一节　施工时间与成本分析 430

一、施工时间分析 430

二、施工成本分析 431

第二节　取心钻进技术经济评价 433

一、评价方法 433

二、取心钻进施工技术经济性评价指标体系 433

三、钻进施工时间和成本计算 433

四、不同取心钻进方法的技术与经济指标 435

五、经济性评价 436

六、技术风险评价 437

七、综合评价 439

第四篇　工程管理 443

第十七章　组织管理 443

第一节　大科学工程管理特点 443

第二节　CCSD的基本管理模式 444

一、CCSD的组织机构 444

二、CCSD的基本运行制度 445

三、CCSD的整体施工组织 447

第三节　工程招投标 449

一、招标形式的选择 449

二、招标文件编制 450

三、招标过程简述 451

四、合同签订与执行 452

第四节　钻探子工程组织管理 453

一、钻探子工程的施工组织 453

二、钻探子工程的计划管理 454

三、钻探子工程的实施控制 454

四、钻探子工程的生产技术管理 457

五、钻探子工程的其他管理 458

第十八章　健康、安全与环境保护 459

第一节　HSE管理的基本情况 459

第二节　健康安全 460

一、饮食卫生 460

二、医疗保健 460

第三节　生产安全 460

一、安全技术培训 460

二、劳动保护 461

三、外来人员的安全保护 461

第四节　环境保护 462

一、开工前的环境影响评估 462

二、施工期间的环境保护 462

三、工程结束后的环境影响评价 464

主要参考文献 465

后记 467