本書主要介紹復(fù)雜油氣鉆井的相關(guān)基本理論和應(yīng)用成果。包括：緒論；復(fù)雜地層工程地質(zhì)力學(xué)研究；特殊結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)；復(fù)雜難鉆地層高效破巖技術(shù)等。
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隨著石油勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，致密油、致密氣、頁巖油氣、煤層氣、深部高溫高壓高含硫等復(fù)雜油氣藏己成為主要的勘探開發(fā)對(duì)象。復(fù)雜深層油氣藏的鉆井完井技術(shù)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括壓力層序多、井壁失穩(wěn)、機(jī)械鉆速慢、單井產(chǎn)量低、井控風(fēng)險(xiǎn)大、鉆井參數(shù)選擇難以適應(yīng)安全快速鉆井的需要等。其中頁巖地層井壁穩(wěn)定技術(shù)、用于開發(fā)頁巖油氣、致密油氣的長水平位移水平井鉆井技術(shù)、開發(fā)超深層油氣的側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)、高溫高壓氣井的非常規(guī)井控技術(shù)、有利于提高鉆速的PDC鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)技術(shù)、井下工程參數(shù)的測量和控制技術(shù)均是近年來油氣井工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對(duì)復(fù)雜油氣藏安全高效勘探開發(fā)的關(guān)鍵鉆井工程技術(shù)難點(diǎn)，本書較為系統(tǒng)地闡述了近年來復(fù)雜油氣藏鉆井相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)理論和最新研究成果。圍繞復(fù)雜工程地質(zhì)力學(xué)問題，開展了深部砂泥巖地層巖石力學(xué)、鹽膏層巖石力學(xué)、頁巖氣儲(chǔ)層巖石力學(xué)研究，確定了復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的安全鉆井液密度窗口，提出了穩(wěn)定井壁的工藝技術(shù)措施；針對(duì)復(fù)雜深層側(cè)鉆井及長位移水平井技術(shù)難點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了側(cè)鉆井、水平井鉆井過程中的軌跡優(yōu)化、鉆柱優(yōu)化、軌跡控制及井眼凈化問題；為提高難鉆地層機(jī)械鉆速，提出了PDC鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)方法，研究、開發(fā)了多種針對(duì)不同巖石特點(diǎn)的PDC鉆頭，并取得了較好的提速效果；針對(duì)高溫高壓氣井特殊工況，提出了非常規(guī)井控工藝技術(shù)；為提高鉆井工程決策的科學(xué)性，開發(fā)了多種井下工程參數(shù)測量工具。
參與本書撰寫的主要人員與任務(wù)分工為：第1、3章由付建紅撰寫，第2章由夏宏泉、陳平、馬天壽、張杰撰寫，第4章由楊迎新撰寫，第5章由陳平、馬天壽撰寫，第6章由付建紅、張智、郭昭學(xué)撰寫，付建紅、陳平負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和審校。
團(tuán)隊(duì)的石曉兵、范祥宇、況雨春、陳煉、任海濤、張德榮、包澤軍等老師和馮劍、蘇昱、黃奎林、張春亮、牛世偉、劉茂森、張強(qiáng)、李彬等博士、碩士研究生參與了研究工作和著作撰寫、圖文編校整理工作，對(duì)他們的辛勤勞動(dòng)表示衷心感謝。
特別感謝中國石化西北分公司工程技術(shù)研究院、中國石化西南分公司工程技術(shù)研究院、中海油研究總院，以及中國石油、中國石化各油田及研究機(jī)構(gòu)的大力支持和幫助。
由于著者水平的限制，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 復(fù)雜油氣藏類型 1
1.2 復(fù)雜油氣藏鉆井技術(shù)現(xiàn)狀 3
1.3 復(fù)雜油氣藏鉆井面臨的主要技術(shù)難題 7
第2章 復(fù)雜地層工程地質(zhì)力學(xué)研究 9
2.1 深部砂泥巖地層巖石力學(xué)特征 9
2.1.1 深部砂泥巖地層的巖石力學(xué)參數(shù)和地應(yīng)力實(shí)驗(yàn)研究 9
2.1.2 橫波時(shí)差曲線提取或構(gòu)建 16
2.1.3 巖石力學(xué)參數(shù)的測井計(jì)算方法及實(shí)例 16
2.1.4 BD地區(qū)井壁力學(xué)穩(wěn)定性分析 20
2.2 鹽膏層地層巖石力學(xué)特征 27
2.2.1 鹽層塑性蠕動(dòng)特征及規(guī)律分析 27
2.2.2 鹽巖位移的黏彈性解 29
2.2.3 鹽巖巖石力學(xué)參數(shù)反演分析 30
2.2.4 確定合理鉆井液密度和安全鉆井時(shí)間 32
2.2.5 現(xiàn)場應(yīng)用 34
2.3 頁巖氣儲(chǔ)層水平井井壁穩(wěn)定力化耦合評(píng)價(jià)方法 35
2.3.1 井周圍巖應(yīng)力分布模型 35
2.3.2 井壁穩(wěn)定性判別模型 40
2.3.3 實(shí)例分析 43
參考文獻(xiàn) 55
第3章 特殊結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù) 57
3.1 特殊結(jié)構(gòu)井鉆井工程優(yōu)化設(shè)計(jì) 57
3.1.1 特殊結(jié)構(gòu)井井眼軌跡設(shè)計(jì) 57
3.1.2 特殊結(jié)構(gòu)井鉆柱優(yōu)化設(shè)計(jì) 63
3.2 特殊結(jié)構(gòu)井軌跡控制 72
3.2.1 特殊結(jié)構(gòu)井軌跡控制模型的建立 72
3.2.2 特殊結(jié)構(gòu)井軌跡控制影響因素分析 77
3.3 深井套管開窗工藝技術(shù) 82
3.3.1 斜向器開窗技術(shù) 82
3.3.2 段銑器開窗技術(shù) 86
3.3.3 斜向器開窗和段銑開窗技術(shù)比較 89
3.4 隨鉆擴(kuò)眼技術(shù) 90
3.4.1 隨鉆擴(kuò)眼鉆柱動(dòng)力學(xué)模擬理論模型的建立 91
3.4.2 隨鉆擴(kuò)眼鉆柱動(dòng)力學(xué)影響因素分析 95
3.4.3 隨鉆擴(kuò)眼效果影響因素分析 100
3.4.4 隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn) 103
3.5 小井眼流體力學(xué)與井眼凈化 104
3.5.1 超深井小井眼水力學(xué)模型 104
3.5.2 環(huán)空流速分布特征及壓力梯度影響因素分析 107
3.5.3 試驗(yàn)井水力參數(shù)對(duì)比分析 109
3.5.4 井眼凈化 110
參考文獻(xiàn) 114
第4章 復(fù)雜難鉆地層高效破巖技術(shù) 115
4.1 復(fù)雜難鉆地層鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)技術(shù) 116
4.1.1 復(fù)雜難鉆地層巖石可鉆性測試 116
4.1.2 復(fù)雜難鉆地層鉆頭失效分析 122
4.1.3 PDC鉆頭的個(gè)性化設(shè)計(jì)原理 125
4.2 高效鉆頭新技術(shù)、新思想 133
4.2.1 PDC-牙輪復(fù)合鉆頭 133
4.2.2 微心鉆頭 153
4.2.3 交叉刮切PDC鉆頭 159
4.2.4 旋轉(zhuǎn)齒PDC鉆頭 161
4.2.5 錐齒鉆頭 164
4.3 個(gè)性化PDC鉆頭開發(fā)與應(yīng)用 166
4.3.1 CK系列PDC鉆頭開發(fā)與應(yīng)用 166
4.3.2 內(nèi)鑲二級(jí)齒PDC鉆頭開發(fā)與應(yīng)用 168
4.3.3 橢圓PDC齒鉆頭開發(fā)與應(yīng)用 171
4.4 輔助破巖工具 174
4.4.1 扭轉(zhuǎn)沖擊器 174
4.4.2 鉆柱延伸工具 177
參考文獻(xiàn) 182
第5章 井下隨鉆測量技術(shù)基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用 184
5.1 隨鉆地層壓力測試基礎(chǔ)理論 184
5.1.1 隨鉆地層壓力測試原理 184
5.1.2 隨鉆地層壓力測試壓力響應(yīng)特征 186
5.1.3 隨鉆地層壓力測試模擬實(shí)驗(yàn) 198
5.2 隨鉆壓力和溫度測試技術(shù)及應(yīng)用 203
5.2.1 隨鉆環(huán)空壓力及溫度監(jiān)測裝置 203
5.2.2 隨鉆壓力溫度測試原理及標(biāo)定 205
5.2.3 基于PTWD的井眼工況評(píng)價(jià)技術(shù) 212
5.2.4 現(xiàn)場試驗(yàn) 214
5.3 井下鉆壓扭矩測試技術(shù)及應(yīng)用 217
5.3.1 井下鉆壓、扭矩測試儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 218
5.3.2 井下鉆壓、扭矩測試原理 218
5.3.3 測量儀電氣系統(tǒng)及標(biāo)定 221
5.3.4 井下工程參數(shù)測量儀應(yīng)用 223
5.4 井下微流量隨鉆測試與控制技術(shù) 229
5.4.1 井下微流量控制鉆井系統(tǒng) 229
5.4.2 井下微流量測量裝置及其測量原理 231
5.4.3 環(huán)空流量與壓差計(jì)算理論模型 234
5.4.4 井下環(huán)空流量的流體動(dòng)力學(xué)模擬 237
5.4.5 井下微流量測量裝置現(xiàn)場試驗(yàn) 239
參考文獻(xiàn) 242
第6章 復(fù)雜地層井筒壓力控制技術(shù) 244
6.1 高溫高壓高產(chǎn)井非常規(guī)井控技術(shù) 244
6.2 改進(jìn)動(dòng)力壓井法 248
6.2.1 壓力平衡過程環(huán)空壓力場模型 248
6.2.2 擠入過程壓力模型 250
6.2.3 壓井參數(shù)設(shè)計(jì) 253
6.2.4 改進(jìn)動(dòng)力壓井法壓井程序 256
6.3 非常規(guī)壓井方法實(shí)例計(jì)算分析 256
6.4 井噴失控后復(fù)雜地形含硫天然氣擴(kuò)散機(jī)理 261
6.4.1 常見擴(kuò)散模型及其特點(diǎn) 261
6.4.2 基本擴(kuò)散模，性的建立 264
6.4.3 特定條件下模型的解 265
6.4.4 模型數(shù)值計(jì)算方法研究 267
6.4.5 計(jì)算實(shí)例 272
參考文獻(xiàn) 274
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