上篇 平衡压力固井技术 1
第一章 平衡压力固井技术的形成 1
第一节 平衡压力固井的概念 1
第二节 平衡压力固井与储层保护 2
第三节 平衡压力固井问题的提出与技术的形成 2
第二章 平衡压力固井设计的基础和基本规定 5
第一节 井下各种压力的概念 5
一、固井流体静液柱压力 5
二、固井流体的动液柱压力 5
三、上覆岩层压力 6
四、地层孔隙压力 6
五、地层的破裂压力 8
第二节 地层压力的测定 8
一、地层孔隙压力的测定方法简介 8
二、地层破裂压力的测定方法简介 10
三、地层孔隙压力和破裂压力的经验确定方法 11
第三节 平衡压力固井设计推荐的最小压力安全值 13
一、平衡压力固井技术的规定 13
二、固井流体流变计算基本模式的选择 13
三、平衡压力固井设计水泥浆滤失量标准 14
四、平衡压力固井设计应提供的典型压力曲线 14
五、水泥浆失重后的静液柱压力变化及平衡压力固井的有关规定 14
六、固井注替过程中的“U”型管效应 15
第三章 平衡压力固井的固井流体设计 16
第一节 平衡压力固井流体设计的基础参数 16
一、井下温度参数 16
二、地层压力参数 17
三、井身结构参数 19
四、产层深度与水泥返深 22
五、存在特殊地层条件 22
六、水泥浆的“失重” 22
第二节 平衡压力固井的水泥浆设计 22
一、平衡压力固井对水泥浆性能的要求 22
二、水泥浆水灰比的设计 23
三、水泥浆的密度设计 25
四、水泥浆的失水控制 30
五、水泥浆的稠化时间设计 31
六、水泥浆的流动性设计 32
第三节 平衡压力固井的前置液设计 37
一、冲洗液 38
二、隔离液 38
第四节 水泥浆外加剂 42
一、水泥浆外加剂概述 42
二、水泥浆外加剂的分类 43
第四章平衡压力固井流变设计计算与动态模拟 48
第一节 平衡压力固井流变设计计算基础 48
一、流变设计计算涉及的基本概念 48
二、流体的基本流变模式 49
三、固井流体所属模式的判别 52
第二节 平衡压力固井流变计算的模式与方法 53
一、宾汉流体的流变计算方法 54
二、幂律和修正幂律流体的流变计算方法 57
三、牛顿流体的流变计算方法 59
第三节 固井流体流变性测定与固井流变设计计算应考虑的相关问题 60
一、固井流体流变性测定 60
二、固井流体的组成设计 62
三、水泥浆的顶替效率与流变性的控制 63
四、现场施工条件和经验对固井流体流变性的约束 66
第四节 平衡压力固井动态参数计算模式的推导与求解 68
一、注水泥动态过程分析 68
二、固井动态参数计算模式的推导 69
三、迭代方程的求解及真空度高度的计算 74
四、注水泥动态过程的描述与动态参数的确定 75
五、固井注替过程中的最小紊流接触时间 83
第五章 平衡压力固井的顶替效率 85
第一节 顶替效率 85
一、顶替效率的定义 85
二、影响顶替效率的因素与机理 85
第二节 注水泥顶替机理 86
一、层流顶替机理 87
二、紊流注水泥的顶替机理 88
第三节 偏心环空轴向流动规律 88
一、偏心环空轴向流速分布 88
二、偏心环空轴向定常流动流速分析 90
第四节 泥浆与水泥浆的一维两相流动 91
一、泥浆滞流的临界条件 91
二、最优水泥浆的动切力 92
三、泥浆与水泥浆均为宾汉流体的一维两相流动 94
第五节 顶替效率理论与实践 102
一、理论计算 103
二、提高顶替效率的措施 104
第六章 平衡压力固井技术防气窜工艺方法 106
第一节 发生气窜的主要后果 106
第二节 关于气窜的机理 107
一、造成气窜的基本因素——压差 107
二、水泥浆凝聚的过渡期压差的描述 107
三、水泥的结构特征与气窜 109
四、失水控制 109
第三节 控制气窜工艺方法 110
一、目前国内外防气窜通用的方法 110
二、通过特种外加剂，调节水泥浆性能的控制气窜途径 110
三、新发展的“延迟胶凝强度水泥”的控制气窜技术 111
四、气窜的预测 113
第四节 控制气窜典型水泥浆设计举例 116
一、设计准则和物理性能 116
二、环空水泥浆体系组成设计 117
下篇 平衡压力固井计算机优化设计与实时监测系统（CCDM） 122
第七章 平衡压力固井计算机软件系统 122
第一节 智能软件系统 122
一、平衡压力固井施工智能辅助设计软件 122
二、平衡压力固井流体智能辅助设计软件 124
三、地层孔隙压力、破裂压力智能分析软件 128
第二节 工程软件系统 129
一、工程软件系统的基础条件 130
二、CCDM系统的软件构成、主要技术基础及功能 132
三、施工实时监测软件系统的构成、主要技术基础及功能 135
四、平衡压力固井工程计算机数据库系统 136
第八章 平衡压力固井施工实时监测系统与数据传输 137
第一节 概述 137
一、过程参数检测系统 137
二、数据传输系统 138
三、数据处理系统 138
四、硬件与软件的配合 139
第二节 平衡压力固井施工过程参数的检测 139
一、过程检测仪表的性能指标 139
二、温度测量仪表 140
三、压力测量仪表 140
四、流量测量仪表 141
五、密度测量仪表 141
六、数据采集及接口技术 142
第三节 平衡压力固井施工数据通讯 144
一、固井施工现场指挥调度数据通讯 144
二、施工数据上报与信息共享 144
第四节 数据处理系统硬件与操作系统的选择 147
第九章CCDM系统的室内现场检验与应用 148
第一节CCDM系统的室内检验 148
一、CCDM系统的室内检验装置 148
二、CCDM系统室内测试程序 149
三、CCDM系统室内实验数据处理及准确性分析 150
第二节CCDM系统的现场检验 152
一、CCDM现场检验的主要技术指标 152
二、CCDM系统现场实验井的选定 152
三、CCDM系统现场实验方法简介 153
四、CCDM现场实验效果的对比分析 153
第三节CCDM系统的现场应用 155
一、现场基本情况概述 155
二、CCDM系统现场应用的实施程序 156
三、CCDM系统的现场使用效果 156
第十章CCDM系统用户手册摘要 160
第一节CCDM系统的启动与主菜单 160
一、CCDM系统启动的步骤 160
二、CCDM系统菜单一揽表 160
三、使用说明 161
第二节 系统说明选用的基础数据 161
第三节 基础数据的输入 162
一、井身结构参数的输入 163
二、手工输入井径 165
三、井斜参数的输入 165
四、地层参数的输入 166
五、固井流体参数的输入 168
六、数字化仪录入井径 170
第四节 设计 171
一、套管管柱设计 171
二、尾管管柱设计 172
三、套管／尾管固井流体设计 173
四、套管／尾管固井施工模拟及优化设计 174
五、当前设计反演 175
六、套管／尾管标准固井施工设计书填报 176
第五节 监测 176
一、信号测试 177
二、系统设置 177
三、开始监测 178
四、应急监测 179
五、直接监测 179
第六节 输出 181
一、套管／尾管固井标准施工设计书输出 181
二、套管／尾管固井施工模拟设计方案输出 182
三、套管／尾管固井仿真监测数据输出 182
四、套管／尾管固井直接监测数据输出 183
参考文献 183