本書從氣體與鉆井液鉆井的對(duì)比入手，介紹了地面專用設(shè)備、井下設(shè)備、壓縮機(jī)與氮?dú)獍l(fā)生器、專用井下鉆井設(shè)備等，重點(diǎn)講解了空氣鉆井、氣體鉆井、不穩(wěn)定泡沫鉆井、穩(wěn)定泡沫鉆井、充氣鉆井液鉆井、欠平衡鉆井等內(nèi)容。并且總結(jié)了大量公式、圖表和計(jì)算實(shí)例以方便讀者閱讀。
威廉 C.萊昂斯著等編寫的《空氣與氣體鉆井手冊(cè)(第3版)》適用于石油、天然氣和地?zé)崃黧w開發(fā)，對(duì)于從事氣體鉆井設(shè)計(jì)和施工的工程師、地球科學(xué)家來說是一本工程實(shí)踐教材。本書包括空氣(氣體)鉆井、充氣鉆井和泡沫鉆井。在機(jī)械破巖方面，本書涵蓋了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鉆井、井下動(dòng)力鉆具鉆井、井下空氣錘沖擊鉆井。
1緒言
1.1宗旨和術(shù)語
1.2工程計(jì)算和單位制
1.2.1物理機(jī)理
1.2.2基本單位和用法
參考文獻(xiàn)
2氣體與鉆井液鉆井的對(duì)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(duì)比
2.3.1優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
2.3.2流動(dòng)特征
參考文獻(xiàn)
3地面專用設(shè)備
3.1井場(chǎng)
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(jì)
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(cè)器
3.4.7點(diǎn)火裝置
參考文獻(xiàn)
4井下設(shè)備
4.1旋轉(zhuǎn)鉆柱
4.1.1標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)眼器
4.3.3井下測(cè)量設(shè)備
4.4鉆桿
4.4.1標(biāo)準(zhǔn)API鉆桿
4.4.2加重鉆桿
4.5安全設(shè)備
4.5.1浮閥
4.5.2方鉆桿旋塞閥
4.6鉆柱設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
5壓縮機(jī)與氮?dú)獍l(fā)生器
5.1壓縮機(jī)的分類
5.2不同標(biāo)準(zhǔn)氣體單位
5.3連續(xù)流（動(dòng)力型）壓縮機(jī)
5.3.1離心式壓縮機(jī)
5.3.2軸流式壓縮機(jī)
5.4容積式壓縮機(jī)
5.4.1往復(fù)式壓縮機(jī)
5.4.2旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)
5.4.3容積式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)
5.5壓縮機(jī)軸功率要求
5.5.1基本的單級(jí)軸功率要求
5.5.2多級(jí)軸功率要求
5.6原動(dòng)機(jī)輸入功率要求
5.6.1壓縮機(jī)系統(tǒng)組成
5.6.2往復(fù)式壓縮機(jī)系統(tǒng)組成
5.6.3旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)系統(tǒng)組成
5.6.4燃料消耗
5.6.5小結(jié)
5.7壓縮機(jī)系統(tǒng)示例
5.7.1小型往復(fù)式初級(jí)和增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)
5.7.2四級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)系統(tǒng)
5.7.3旋轉(zhuǎn)初級(jí)壓縮機(jī)和往復(fù)壓縮機(jī)系統(tǒng)
5.8現(xiàn)場(chǎng)膜制氮?dú)獍l(fā)生器
5.8.1氧氣濃度極限
5.8.2膜分離設(shè)備效率
參考文獻(xiàn)
6正循環(huán)鉆井模型
6.1基本假設(shè)
6.2模型推導(dǎo)
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(xiàn)
7反循環(huán)鉆井模型
7.1基本假設(shè)
7.2模型推導(dǎo)
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(xiàn)
8空氣、氣體及不穩(wěn)定泡沫鉆井
8.1深井鉆井設(shè)計(jì)流程
8.2最小體積流量和壓縮機(jī)配置
8.2.1理論研究
8.2.2工程實(shí)踐
8.2.3工程設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)燃油消耗
8.6小結(jié)
參考文獻(xiàn)
9充氣液鉆井
9.1深井鉆井設(shè)計(jì)
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(diǎn)和缺點(diǎn)
9.3最小體積流量
9.3.1理論研究
9.3.2工程實(shí)踐
9.4無摩阻和有摩阻的計(jì)算實(shí)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(jié)
參考文獻(xiàn)
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(shí)驗(yàn)篩選
10.1.2實(shí)驗(yàn)篩選的經(jīng)驗(yàn)算法
10.2深井鉆井設(shè)計(jì)
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(jì)算實(shí)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(jié)
參考文獻(xiàn)
11專用井下鉆井設(shè)備
11.1井下空氣錘
11.2容積式液壓馬達(dá)
11.3小結(jié)
參考文獻(xiàn)
12欠平衡鉆井
12.1引言
12.2垂直井
12.2.1欠平衡鉆井實(shí)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(cè)量
12.3.2膜制氮?dú)忏@水平井
12.3.3斜井（或者水平井）鉆井方程
12.4小結(jié)
參考文獻(xiàn)
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(jì)算實(shí)例的MathCadTM解法
附錄D第9章計(jì)算實(shí)例的MathCadTM解法
附錄E第10章計(jì)算實(shí)例的MathCadTM解法
附錄F第11章計(jì)算實(shí)例的MathCadTM解法
附錄G正循環(huán)鉆井所需最小體積流量
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