第一章 中国水资源现状及节水钻探问题的提出 1
第一节 概述 1
第二节 中国水资源的特点及缺水现状 2
一、人均、地均水资源拥有量少 2
二、水资源时空分布极不均衡 2
三、水资源与人口、耕地、矿产资源分布不匹配 4
四、中国的缺水现状 4
第三节 节水是缓解我国水资源短缺的重要措施 6
一、水资源短缺的基本形式 6
二、节水是缓解我国水资源短缺的重要措施 7
三、节水钻探新技术在水资源短缺的形势下应运而生 8
第二章 干旱缺水地区现有的节水钻探方法 12
第一节 无泵反循环钻进 12
一、无泵反循环钻进的工作原理及特点 12
二、无泵反循环钻进的适用范围 14
三、无泵钻具的结构 14
四、无泵钻具的钻进规程及操作注意事项 14
第二节 空气钻探技术 15
一、空气钻探技术的发展背景及应用领域 15
二、空气钻进的工作原理及特点 16
第三节 气动冲击-回转钻进技术 17
一、气动冲击-回转钻进技术概述 17
二、气动潜孔锤的结构及工作原理 18
三、气动潜孔锤与液动冲击器的比较 22
四、气动潜孔锤的钻进工艺 23
五、气动潜孔锤钻进的主要设备及配套机具 26
第三章 泡沫钻探技术 27
第一节 泡沫钻探技术的发展概况 27
一、国外泡沫钻探技术发展概况 27
二、国内泡沫钻探技术发展概况 28
第二节 泡沫钻进的工作原理及特点 29
一、泡沫钻进的工作原理 29
二、泡沫钻进的特点 30
第三节 泡沫流体的组成和性能 31
一、泡沫流体的组成 31
二、泡沫流体的性能 32
第四节 泡沫钻进的主要设备 37
一、地矿系统常用的泡沫钻进设备 37
二、石油系统常用的泡沫钻进设备 39
第五节 泡沫钻进工艺 40
一、泡沫钻进的循环方式与灌注方法 40
二、泡沫溶液的浓度、气液比和泡沫质量的控制 42
三、泡沫钻进的空气量、泡沫灌注量的确定 42
四、泡沫洗井时的注入压力 43
五、泡沫钻进的钻压、转速参数 44
六、金刚石泡沫钻进应注意的问题 44
第六节 泡沫流体的消泡与安全技术 45
一、泡沫钻进中的消泡技术 45
二、机械消泡装置 46
三、泡沫钻进中的安全技术 46
第四章 孔内局部循环节水钻探新方法 48
第一节 实现孔内局部循环的基本方法 48
一、建立孔内冲洗液局部循环的方法与机具 48
二、对现行孔内局部循环钻进工艺的评述 48
三、实现孔内局部循环节水钻探的基本原则与思路 51
第二节 孔内局部循环节水钻探系统的结构 52
一、往复式潜水泵的结构 52
二、地表专用单缸柱塞泵的结构 53
三、排气阀的结构 55
第三节 孔内局部循环节水钻探的工作原理 56
一、节水钻探系统的组成 56
二、节水钻探的工作原理 56
第四节 孔内局部循环节水钻探关键部件的设计 58
一、总的设计思路 58
二、往复式潜水泵的设计 60
三、脉动式双向阀的设计 70
四、地表单缸柱塞泵的设计 70
第五节 孔内局部循环节水钻探工艺 74
一、节水钻探系统的操作规程 75
二、节水钻探系统可能出现的故障及排除方法 77
三、节水钻探取心方法 77
第五章 孔内局部循环节水钻探系统的数学模型及计算机仿真 82
第一节 地表单缸往复泵的运动规律 82
一、单缸往复泵的工作原理 82
二、单缸往复泵主要参数的计算 82
第二节 地表单缸往复泵的压头 84
一、实际液体不稳定流的伯努利方程 84
二、吸入过程液缸内压头变化规律 85
三、排出过程液缸内压头变化规律 87
第三节 冲洗液循环时的压力损失 88
一、在钻杆中的压力损失 88
二、在环状空间中的压力损失 89
三、在接头中的压力损失 89
四、在岩心管和钻头中的压力损失 90
第四节 往复式潜水泵柱塞的运动规律 90
第五节 节水钻探系统的计算机仿真 92
一、仿真程序的开发 92
二、往复式潜水泵的工作特性 95
三、地表单缸往复泵的工作特性 98
第六节 节水钻探系统的计算机仿真结果分析 99
一、单缸泵容积效率对往复式潜水泵泵量的影响 99
二、往复式潜水泵在孔内的深度对单缸往复泵泵压的影响 99
三、孔深对单缸泵泵压的影响 100
四、高压管线中残留空气对单缸泵泵压和往复式潜水泵泵量的影响 101
第六章 节水钻探新方法的配套技术 104
第一节 气动球体冲击器 104
一、问题的提出 104
二、国外回转-冲击钻进用的钢球振动器、冲击器结构分析 105
三、球体冲击器的结构分析 108
四、球体冲击器的工作原理 109
五、球体冲击器关键部件的设计 110
六、球体冲击器的实验研究 111
第二节 新型旋流除砂器 115
一、问题的提出 115
二、传统旋流除砂器除砂效果分析 116
三、手动旋流除砂器 118
四、自动旋流除砂器 120
五、新型旋流除砂器的室内外试验研究 121
第三节 多功能防事故接头 125
一、问题的提出 125
二、多功能防事故接头的结构 126
三、多功能防事故接头的工作原理 127
四、多功能防事故接头的使用效果 128
第七章 节水钻探新方法的衍生技术 129
第一节 节水型液动冲击器 129
一、问题的提出 129
二、节水型液动冲击器的结构 130
三、节水型液动冲击器的工作原理 132
第二节 节水型液动冲击器的测试与研究 134
一、节水型液动冲击器性能参数的测试方法 134
二、泵压的测试 135
三、冲锤位移的测试 137
四、冲击频率及冲锤的速度曲线 137
五、借助位移曲线的傅里叶级数表达式求单次冲击功 139
六、节水型液动冲击器初步试验效果 141
第三节 潜水提水泵 142
一、问题的提出 142
二、由节水钻具改型的潜水提水泵 143
第四节 孔内打入式取样器 145
一、问题的提出 145
二、由节水钻具改型孔内打入式取样器 145
第八章 节水钻探新技术的室内外试验研究 147
第一节 室内试验研究 147
一、检测节水钻探往复式潜水泵工作柱塞的伸缩量 147
二、检测往复式潜水泵的局部循环流量 147
三、孔内实钻试验 149
第二节 野外实地生产试验（一） 151
一、试验概况 151
二、试验总结与建议 153
第三节 野外实地生产试验（二） 153
一、概述 153
二、ZK225号孔的实钻试验 154
三、ZK228号孔的实钻试验 157
四、山西试验的总结与建议 158
第四节 节水钻探新技术的应用与示范 159
一、概述 159
二、现场生产应用与示范 160
三、节水钻探新技术应用与示范座谈会纪要 161
参考文献 163
后记 164