高清PDF带书签《空气与气体钻井手册（第3版）》（美）威廉C·莱昂斯

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版权页 -9
前言页 -8
目录页 -5
1绪言 1
1.1宗旨和术语 1
1.2工程计算和单位制 1
1.2.1物理机理 2
1.2.2基本单位和用法 2
参考文献 4
2气体与钻井液钻井的对比 5
2.1旋转钻井 5
2.2循环系统 9
2.2.1正循环 9
2.2.2反循环 10
2.3钻井液钻井和空气钻井的对比 11
2.3.1优点和缺点 11
2.3.2流动特征 13
参考文献 17
3地面专用设备 19
3.1井场 19
3.2注气管汇 21
3.2.1泄压管线 21
3.2.2涤气器 21
3.2.3注液泵 21
3.2.4固体颗粒注入装置 22
3.2.5阀门 22
3.2.6压力表 22
3.2.7体积流量计 22
3.3井口装置 23
3.3.1旋转控制头 24
3.3.2防喷器组 26
3.4排屑管线 28
3.4.1排屑管线 29
3.4.2燃烧池 29
3.4.3主、次喷管 30
3.4.4岩屑取样器 30
3.4.5除尘器 31
3.4.6天然气检测器 31
3.4.7点火装置 31
参考文献 32
4井下设备 33
4.1旋转钻柱 33
4.1.1标准钻柱 33
4.1.2双壁钻柱 34
4.2钻头 35
4.2.1刮刀钻头 35
4.2.2牙轮钻头 36
4.2.3空气锤钻头 38
4.2.4钻头分类 40
4.3井下钻具组合 42
4.3.1钻铤 42
4.3.2稳定器和护眼器 42
4.3.3井下测量设备 44
4.4钻杆 45
4.4.1标准API钻杆 45
4.4.2加重钻杆 45
4.5安全设备 47
4.5.1浮阀 47
4.5.2方钻杆旋塞阀 48
4.6钻柱设计 48
参考文献 50
5压缩机与氮气发生器 51
5.1压缩机的分类 51
5.2不同标准气体单位 52
5.3连续流（动力型）压缩机 53
5.3.1离心式压缩机 53
5.3.2轴流式压缩机 54
5.4容积式压缩机 55
5.4.1往复式压缩机 55
5.4.2旋转式压缩机 56
5.4.3容积式压缩机优点 59
5.5压缩机轴功率要求 59
5.5.1基本的单级轴功率要求 59
5.5.2多级轴功率要求 63
5.6原动机输入功率要求 64
5.6.1压缩机系统组成 65
5.6.2往复式压缩机系统组成 65
5.6.3旋转压缩机系统组成 69
5.6.4燃料消耗 73
5.6.5小结 77
5.7压缩机系统示例 77
5.7.1小型往复式初级和增压压缩机系统 78
5.7.2四级往复式压缩机系统 79
5.7.3旋转初级压缩机和往复压缩机系统 79
5.8现场膜制氮气发生器 81
5.8.1氧气浓度极限 81
5.8.2膜分离设备效率 83
参考文献 83
6正循环钻井模型 85
6.1基本假设 85
6.2模型推导 86
6.2.1气体重量流量 86
6.2.2环空三相流 88
6.2.3钻头两相流 92
6.2.4钻柱两相流 93
6.3充气液钻井模型 95
6.4稳定泡沫钻井模型 95
6.5空气和气体钻井模型 97
参考文献 101
7反循环钻井模型 103
7.1基本假设 103
7.2模型推导 104
7.2.1气体的重量流量 104
7.2.2钻柱内三相流 106
7.2.3钻头三相流 109
7.2.4环空两相流 110
7.3充气液钻井模型 112
7.4稳定泡沫钻井模型 112
7.5空气和气体钻井模型 113
参考文献 116
8空气、气体及不稳定泡沫钻井 117
8.1深井钻井设计流程 117
8.2最小体积流量和压缩机配置 119
8.2.1理论研究 119
8.2.2工程实践 120
8.2.3工程设计图表 121
8.3井底压力和注入压力 128
8.4注水与地层出水 130
8.4.1井底状态下气体的饱和 131
8.4.2消除黏性 132
8.4.3防止烃类爆燃 132
8.5原动机燃油消耗 134
8.6小结 134
参考文献 134
9充气液钻井 136
9.1深井钻井设计 136
9.2充气液钻井作业 137
9.2.1钻杆注入方式 137
9.2.2环空注入方式 139
9.2.3优点和缺点 139
9.3最小体积流量 140
9.3.1理论研究 140
9.3.2工程实践 142
9.4无摩阻和有摩阻的计算实例 147
9.4.1无摩阻近似值 147
9.4.2均相多相流的主要和次要摩阻损耗 151
9.4.3主要、次要摩阻损耗和流体阻滞作用 152
9.5小结 157
参考文献 157
10稳定泡沫钻井 159
10.1稳定泡沫的流变性 160
10.1.1稳定泡沫的实验筛选 161
10.1.2实验筛选的经验算法 162
10.2深井钻井设计 162
10.3稳定泡沫钻井作业 163
10.4最小体积流量 164
10.5无摩阻和摩阻计算实例 166
10.5.1无摩阻近似解 167
10.5.2主要和次要摩阻损耗 168
10.6小结 170
参考文献 171
11专用井下钻井设备 173
11.1井下空气锤 173
11.2容积式液压马达 177
11.3小结 181
参考文献 182
12欠平衡钻井 183
12.1引言 183
12.2垂直井 184
12.2.1欠平衡钻井实例 184
12.2.2空气、气体和不稳定泡沫 186
12.2.3充气液 187
12.2.4稳定泡沫 188
12.2.5气体型流体 188
12.3定向井 189
12.3.1定向控制与测量 190
12.3.2膜制氮气钻水平井 192
12.3.3斜井（或者水平井）钻井方程 195
12.4小结 198
参考文献 198
附录A 单位和量纲，转换系数 199
附录B 大气的年平均状态参数 204
附录C 第8章计算实例的MathCad TM解法 206
附录D 第9章计算实例的MathCad TM解法 277
附录E 第10章计算实例的MathCad TM解法 383
附录F 第11章计算实例的MathCad TM解法 469
附录G 正循环钻井所需最小体积流量 519
插页页
附录页
封底页

序
为了及时学习国外油气勘探开发新理论、新技术和新工艺，推动中国石油上游业务技术进步，本着先进、实用、有效的原则，中国石油勘探与生产分公司和石油工业出版社组织多方力量，对国外著名出版社和知名学者最新出版的、代表最先进理论和技术水平的著作进行了引进，并翻译和出版。
从2001年起，在跟踪国外油气勘探、开发最新理论新技术发展和最新出版动态基础上，从生产需求出发，通过优中选优已经翻译出版了8辑近50本专著。在这套系列丛书中，有些代表了某一专业的最先进理论和技术水平，有些非常具有实用性，也是生产中所亟需。这些译著发行后，得到了企业和科研院校广大生产管理、科技人员的欢迎，并在实用中发挥了重要作用，"达到了促进生产、更新知识、提高业务水平的目的。部分石油单位统一购买并配发到了相关的技术人员手中。同时中国石油总部也筛选了部分适合基层员工学习参考的图书，列入“千万图书送基层，百万员工品书香”活动的书目，配发到中国石油所属的4万个基层队站。该套系列丛书也获得了我国出版界的认可，三次获得了中国出版工作者协会的“引进版科技类优秀图书奖”，形成了规模品牌，产生了很好的社会效益。
2011年在前8辑出版的基础上，经过多次调研、筛选，又推选出了国外最新出版的6 本专著，即《油藏工程手册》、《现代油藏工程》、《钻井工程手册》、《空气与气体钻井手册（第三版）》、《燃气轮机工程手册》、《阀门选用手册（第五版）》，以飨读者。
在本套丛书的引进、翻译和出版过程中，中国石油勘探与生产分公司和石油工业出版社组织了一批著名专家、教授和有丰富实践经验的工程技术人员担任翻译和审校人员，使得该套丛书能以较高的质量和效率翻译出版，并和广大读者见面。
希望该套丛书在相关企业、科研单位、院校的生产和科研中发挥应有的作用。
中国石油天然气股份有限公司副总裁

原 书 前 言
第三版的《空气与气体钻井手册》适用于石油、天然气和地热流体开发，对于从事气体钻井设计和施工的工程师、地球科学家来说是一本工程实践教材。本书包括空气（气体）钻井、充气钻井和泡沫钻井。在机械破岩方面，本书涵盖了传统的旋转钻井、井下动力钻具钻井、井下空气锤冲击钻井。
本书的第一版是在1984年由休斯敦的Gulf公司出版。主要是为了油气钻井工业而作，并获得了一定的成功，第一次印刷后在20世纪80年代末就售完了。第二版是在2001年由MCGraw-Hill公司出版，增加了很重要的关于浅层钻井技术的章节（例如，水井、环境监测井、双壁钻杆和空气锤技术）。
新编第三版的独特之处在于全部公式计算均由英制和国际单位制表示，包括空气（气体）钻井、充气钻井和泡沫钻井的重要方程。方程的求解以MathCadTM为基础，采用英制和国际单位，将这些复杂流体问题的求解过程清晰地展示给读者，MathCadTM的求解过程详见附录。
作者要感谢Elsevier Science和Technology Books的编辑和全体工作人员，尤其是高级编辑Ken McCombs和开发项目经理Anne McGee在手册准备阶段的大力支持和帮助。
作者也要感谢威德福国际公司欠平衡钻井全体技术人员对手册出版工作的大力支持。我们还要特别感谢Jim Stanley的不断鼓励。
作者希望钻井界的工程师和科学家们对本书进行指导批评，也对本书中存在的一些疏漏表示歉意。我们知道这本书并不是完美无缺的，但我们也相信这个版本内容是完整的。
William C.Lyons
Boyun Guo Reuben L. Graham
Greg D. Kawley

投稿会员：怪难瘦