空气与气体钻井手册 第3版PDF电子书下载

1绪言 1

1.1宗旨和术语 1

1.2工程计算和单位制 1

1.2.1物理机理 2

1.2.2基本单位和用法 2

参考文献 4

2气体与钻井液钻井的对比 5

2.1旋转钻井 5

2.2循环系统 9

2.2.1正循环 9

2.2.2反循环 10

2.3钻井液钻井和空气钻井的对比 11

2.3.1优点和缺点 11

2.3.2流动特征 13

参考文献 17

3地面专用设备 19

3.1井场 19

3.2注气管汇 21

3.2.1泄压管线 21

3.2.2涤气器 21

3.2.3注液泵 21

3.2.4固体颗粒注入装置 22

3.2.5阀门 22

3.2.6压力表 22

3.2.7体积流量计 22

3.3井口装置 23

3.3.1旋转控制头 24

3.3.2防喷器组 26

3.4排屑管线 28

3.4.1排屑管线 29

3.4.2燃烧池 29

3.4.3主、次喷管 30

3.4.4岩屑取样器 30

3.4.5除尘器 31

3.4.6天然气检测器 31

3.4.7点火装置 31

参考文献 32

4井下设备 33

4.1旋转钻柱 33

4.1.1标准钻柱 33

4.1.2双壁钻柱 34

4.2钻头 35

4.2.1刮刀钻头 35

4.2.2牙轮钻头 36

4.2.3空气锤钻头 38

4.2.4钻头分类 40

4.3井下钻具组合 42

4.3.1钻铤 42

4.3.2稳定器和护眼器 42

4.3.3井下测量设备 44

4.4钻杆 45

4.4.1标准API钻杆 45

4.4.2加重钻杆 45

4.5安全设备 47

4.5.1浮阀 47

4.5.2方钻杆旋塞阀 48

4.6钻柱设计 48

参考文献 50

5压缩机与氮气发生器 51

5.1压缩机的分类 51

5.2不同标准气体单位 52

5.3连续流（动力型）压缩机 53

5.3.1离心式压缩机 53

5.3.2轴流式压缩机 54

5.4容积式压缩机 55

5.4.1往复式压缩机 55

5.4.2旋转式压缩机 56

5.4.3容积式压缩机优点 59

5.5压缩机轴功率要求 59

5.5.1基本的单级轴功率要求 59

5.5.2多级轴功率要求 63

5.6原动机输入功率要求 64

5.6.1压缩机系统组成 65

5.6.2往复式压缩机系统组成 65

5.6.3旋转压缩机系统组成 69

5.6.4燃料消耗 73

5.6.5小结 77

5.7压缩机系统示例 77

5.7.1小型往复式初级和增压压缩机系统 78

5.7.2四级往复式压缩机系统 79

5.7.3旋转初级压缩机和往复压缩机系统 79

5.8现场膜制氮气发生器 81

5.8.1氧气浓度极限 81

5.8.2膜分离设备效率 83

参考文献 83

6正循环钻井模型 85

6.1基本假设 85

6.2模型推导 86

6.2.1气体重量流量 86

6.2.2环空三相流 88

6.2.3钻头两相流 92

6.2.4钻柱两相流 93

6.3充气液钻井模型 95

6.4稳定泡沫钻井模型 95

6.5空气和气体钻井模型 97

参考文献 101

7反循环钻井模型 103

7.1基本假设 103

7.2模型推导 104

7.2.1气体的重量流量 104

7.2.2钻柱内三相流 106

7.2.3钻头三相流 109

7.2.4环空两相流 110

7.3充气液钻井模型 112

7.4稳定泡沫钻井模型 112

7.5空气和气体钻井模型 113

参考文献 116

8空气、气体及不稳定泡沫钻井 117

8.1深井钻井设计流程 117

8.2最小体积流量和压缩机配置 119

8.2.1理论研究 119

8.2.2工程实践 120

8.2.3工程设计图表 121

8.3井底压力和注入压力 128

8.4注水与地层出水 130

8.4.1井底状态下气体的饱和 131

8.4.2消除黏性 132

8.4.3防止烃类爆燃 132

8.5原动机燃油消耗 134

8.6小结 134

参考文献 134

9充气液钻井 136

9.1深井钻井设计 136

9.2充气液钻井作业 137

9.2.1钻杆注入方式 137

9.2.2环空注入方式 139

9.2.3优点和缺点 139

9.3最小体积流量 140

9.3.1理论研究 140

9.3.2工程实践 142

9.4无摩阻和有摩阻的计算实例 147

9.4.1无摩阻近似值 147

9.4.2均相多相流的主要和次要摩阻损耗 151

9.4.3主要、次要摩阻损耗和流体阻滞作用 152

9.5小结 157

参考文献 157

10稳定泡沫钻井 159

10.1稳定泡沫的流变性 160

10.1.1稳定泡沫的实验筛选 161

10.1.2实验筛选的经验算法 162

10.2深井钻井设计 162

10.3稳定泡沫钻井作业 163

10.4最小体积流量 164

10.5无摩阻和摩阻计算实例 166

10.5.1无摩阻近似解 167

10.5.2主要和次要摩阻损耗 168

10.6小结 170

参考文献 171

11专用井下钻井设备 173

11.1井下空气锤 173

11.2容积式液压马达 177

11.3小结 181

参考文献 182

12欠平衡钻井 183

12.1引言 183

12.2垂直井 184

12.2.1欠平衡钻井实例 184

12.2.2空气、气体和不稳定泡沫 186

12.2.3充气液 187

12.2.4稳定泡沫 188

12.2.5气体型流体 188

12.3定向井 189

12.3.1定向控制与测量 190

12.3.2膜制氮气钻水平井 192

12.3.3斜井（或者水平井）钻井方程 195

12.4小结 198

参考文献 198

附录A 单位和量纲，转换系数 199

附录B 大气的年平均状态参数 204

附录C 第8章计算实例的MathCad TM解法 206

附录D 第9章计算实例的MathCad TM解法 277

附录E 第10章计算实例的MathCad TM解法 383

附录F 第11章计算实例的MathCad TM解法 469

附录G 正循环钻井所需最小体积流量 519