空氣與氣體鉆井手冊（第3版）

1 緒言
1.1 宗旨和術語
1.2 工程計算和單位制
1.2.1 物理機理
1.2.2 基本單位和用法
參考文獻
2 氣體與鉆井液鉆井的對比
2.1 旋轉(zhuǎn)鉆井
2.2 循環(huán)系統(tǒng)
2.2.1 正循環(huán)
2.2.2 反循環(huán)
2.3 鉆井液鉆井和空氣鉆井的對比
2.3.1 優(yōu)點和缺點
2.3.2 流動特征
參考文獻
3 地面專用設備
3.1 井場
3.2 注氣管匯
3.2.1 泄壓管線
3.2.2 滌氣器
3.2.3 注液泵
3.2.4 固體顆粒注入裝置
3.2.5 閥門
3.2.6 壓力表
3.2.7 體積流量計
3.3 井口裝置
3.3.1 旋轉(zhuǎn)控制頭
3.3.2 防噴器組
3.4 排屑管線
3.4.1 排屑管線
3.4.2 燃燒池
3.4.3 主、次噴管
3.4.4 巖屑取樣器
3.4.5 除塵器
3.4.6 天然氣檢測器
3.4.7 點火裝置
參考文獻
4 井下設備
4.1 旋轉(zhuǎn)鉆柱
4.1.1 標準鉆柱
4.1.2 雙壁鉆柱
4.2 鉆頭
4.2.1 刮刀鉆頭
4.2.2 牙輪鉆頭
4.2.3 空氣錘鉆頭
4.2.4 鉆頭分類
4.3 井下鉆具組合
4.3.1 鉆鋌
4.3.2 穩(wěn)定器和擴眼器
4.3.3 井下測量設備
4.4 鉆桿
4.4.1 標準API鉆桿
4.4.2 加重鉆桿
4.5 安全設備
4.5.1 浮閥
4.5.2 方鉆桿旋塞閥
4.6 鉆柱設計
參考文獻
5 壓縮機與氮氣發(fā)生器
5.1 壓縮機的分類
5.2 不同標準氣體單位
5.3 連續(xù)流（動力型）壓縮機
5.3.1 離心式壓縮機
5.3.2 軸流式壓縮機
5.4 容積式壓縮機
5.4.1 往復式壓縮機
5.4.2 旋轉(zhuǎn)式壓縮機
5.4.3 容積式壓縮機優(yōu)點
5.5 壓縮機軸功率要求
5.5.1 基本的單級軸功率要求
5.5.2 多級軸功率要求
5.6 原動機輸入功率要求
5.6.1 壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.2 往復式壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.3 旋轉(zhuǎn)壓縮機系統(tǒng)組成
5.6.4 燃料消耗
5.6.5 小結
5.7 壓縮機系統(tǒng)示例
5.7.1 小型往復式初級和增壓壓縮機系統(tǒng)
5.7.2 四級往復式壓縮機系統(tǒng)
5.7.3 旋轉(zhuǎn)初級壓縮機和往復壓縮機系統(tǒng)
5.8 現(xiàn)場膜制氮氣發(fā)生器
5.8.1 氧氣濃度極限
5.8.2 膜分離設備效率
參考文獻
6 正循環(huán)鉆井模型
6.1 基本假設
6.2 模型推導
6.2.1 氣體重量流量
6.2.2 環(huán)空三相流
6.2.3 鉆頭兩相流
6.2.4 鉆柱兩相流
6.3 充氣液鉆井模型
6.4 穩(wěn)定泡沫鉆井模型
6.5 空氣和氣體鉆井模型
參考文獻
7 反循環(huán)鉆井模型
7.1 基本假設
7.2 模型推導
7.2.1 氣體的重量流量
7.2.2 鉆柱內(nèi)三相流
7.2.3 鉆頭三相流
7.2.4 環(huán)空兩相流
7.3 充氣液鉆井模型
7.4 穩(wěn)定泡沫鉆井模型
7.5 空氣和氣體鉆井模型
參考文獻
8 空氣、氣體及不穩(wěn)定泡沫鉆井
8.1 深井鉆井設計流程
8.2 最小體積流量和壓縮機配置
8.2.1 理論研究
8.2.2 工程實踐
8.2.3 工程設計圖表
8.3 井底壓力和注入壓力
8.4 注水與地層出水
8.4.1 井底狀態(tài)下氣體的飽和
8.4.2 消除黏性
8.4.3 防止烴類爆燃
8.5 原動機燃油消耗
8.6 小結
參考文獻
9 充氣液鉆井
9.1 深井鉆井設計
9.2 充氣液鉆井作業(yè)
9.2.1 鉆桿注入方式
9.2.2 環(huán)空注入方式
9.2.3 優(yōu)點和缺點
9.3 最小體積流量
9.3.1 理論研究
9.3.2 工程實踐
9.4 無摩阻和有摩阻的計算實例
9.4.1 無摩阻近似值
9.4.2 均相多相流的主要和次要摩阻損耗
9.4.3 主要、次要摩阻損耗和流體阻滯作用
9.5 小結
參考文獻
10 穩(wěn)定泡沫鉆井
10.1 穩(wěn)定泡沫的流變性
10.1.1 穩(wěn)定泡沫的實驗篩選
10.1.2 實驗篩選的經(jīng)驗算法
10.2 深井鉆井設計
10.3 穩(wěn)定泡沫鉆井作業(yè)
10.4 最小體積流量
10.5 無摩阻和摩阻計算實例
10.5.1 無摩阻近似解
10.5.2 主要和次要摩阻損耗
10.6 小結
參考文獻
11 專用井下鉆井設備
11.1 井下空氣錘
11.2 容積式液壓馬達
11.3 小結
參考文獻
12 欠平衡鉆井
12.1 引言
12.2 垂直井
12.2.1 欠平衡鉆井實例
12.2.2 空氣、氣體和不穩(wěn)定泡沫
12.2.3 充氣液
12.2.4 穩(wěn)定泡沫
12.2.5 氣體型流體
12.3 定向井
12.3.1 定向控制與測量
12.3.2 膜制氮氣鉆水平井
12.3.3 斜井（或者水平井）鉆井方程
12.4 小結
參考文獻
附錄A 單位和量綱，轉(zhuǎn)換系數(shù)
附錄B 大氣的年平均狀態(tài)參數(shù)
附錄C 第8章計算實例的MathCad TM解法
附錄D 第9章計算實例的MathCad TM解法
附錄E 第10章計算實例的MathCad TM解法
附錄F 第11章計算實例的MathCadTM解法
附錄G 正循環(huán)鉆井所需最小體積流量