第一章 绪论 1
第一节 欠平衡钻井技术概述 1
一、欠平衡钻井技术的概念 1
二、欠平衡钻井技术的分类 1
第二节 气体钻井技术概述 3
一、气体钻井技术的分类 3
二、气体钻井的优势与局限性 5
三、气体钻井技术的应用 8
第二章 气体钻井流体力学分析 11
第一节 气体的主要参数 11
一、气体的组成 11
二、气体的主要参数 12
三、气体状态方程 12
四、气体的压缩系数 14
第二节 气体钻井井内流体力学 16
一、气体钻井循环系统 16
二、气体钻井井内流动模型 17
第三节 气体钻井循环系统压力计算 20
一、环空压耗计算 20
二、钻头压降计算 22
三、钻杆压耗计算 23
第四节 气体钻井最小注气量计算 25
一、携岩的环空“关键点” 25
二、气体钻井中岩屑的运移 25
三、最小注气量计算方法 28
第五节 气体设备的配置 33
第六节 气体钻井随钻储层评价技术 35
一、随钻储层评价数学模型 35
二、随钻储层评价数学模型的求解 37
第三章 井下着火与爆炸 41
一、井下燃爆的危害 41
二、井下着火与爆炸的原因 41
第一节 井下燃烧方式概述 43
一、热自燃 43
二、点火燃烧 44
第二节 井下燃爆机理与井下灭火 47
一、气体钻井井下燃爆机理 47
二、井下灭火 51
第四章 井壁稳定性分析 53
第一节 气体钻井井壁力学分析 53
一、井眼与地层坐标系的地应力转换 53
二、井眼围岩应力分布 55
三、井壁主应力计算 56
四、井壁围岩位移 57
第二节 岩体破坏准则 58
一、井壁围岩的压剪破坏准则 58
二、井壁围岩的张性破裂准则 61
第三节 泥页岩稳定性分析 62
一、泥页岩的基本特性及物理模型 62
二、泥页岩水化反应的系统仿真模型建立 63
第五章 地层出水预测与井眼净化机理 68
第一节 地层出水预测概述 68
一、根据地质水文资料分析 68
二、利用测井资料预测 68
三、射开水层测试 71
四、欠平衡钻开水层的随钻测试和综合录井 71
第二节 地层出水时井眼净化机理分析 72
一、岩屑团的形成 72
二、泥饼圈的形成 72
三、泥饼圈的危害及预防措施 73
四、纯气／雾化／泡沫钻井携岩、携水研究 73
第六章 气体钻井防斜理论初探 80
第一节 气体钻井井斜原因分析 80
第二节 气体钻井动力学模型 81
一、下部钻具组合动力学基本模型 81
二、光钻铤动力学模型 83
三、屈曲模式和临界钻压 84
四、转子质量偏心距的确定 85
五、由转子动力学特性决定的钻头作用力 85
第三节 气体钻井与钻井液钻井对比分析 86
一、光钻铤钻具组合 86
二、计算结果分析 86
三、气体钻井与钻井液钻井钻铤动力学特征比较 87
第四节 气体钻井预弯曲动力学防斜打快技术特点分析 89
一、钻压影响规律 89
二、转速影响规律 92
三、L2对防斜力的影响 92
四、结构参数和施工参数优化 93
第七章 气体钻井钻头选型研究 94
第一节 气体钻井破岩机理分析 94
一、地层孔隙压力 94
二、应力分析 94
第二节 影响气体钻井钻速的因素 96
一、岩性对钻速的影响 96
二、钻井参数对钻速的影响 97
三、地层出水对钻速的影响 97
四、钻头选型对钻速的影响 97
五、影响钻头寿命的因素 97
第三节 气体钻井钻头优选 98
一、热交换冷却方式 98
二、焦耳—汤姆逊效应 100
第八章 气体钻井HSE管理 101
第一节 气体钻井仪器设备的安全管理 101
一、气体钻井井口设备配套及钻具结构 101
二、必要的仪器 101
三、安全钻井措施 101
第二节 气体钻井现场HSE管理 102
一、现场管理机构 102
二、岗位责任 103
三、风险识别 103
四、风险评估 103
五、风险控制措施 103
第九章 气体钻井技术实践 105
第一节 长庆油田气体钻井基本情况 105
一、苏里格气田气藏地质概况 105
二、苏里格气田储层潜在的伤害评价结果 106
第二节 长庆油田气体钻井设备配套 107
第三节 长庆油田气体钻井概况 109
第四节 设计及施工中应考虑的问题 113
一、设计中考虑的问题 113
二、施工中应注意的问题 117
第五节 气体钻井出现的问题及对策 119
一、冰堵问题 119
二、地层出水问题 121
三、钻头选型及使用 124
四、井斜问题 127
五、替换钻井液过程中的遇阻卡问题 129
六、天然气钻井地面上的安全问题 130
参考文献 132