實用鑽井循環係統 水力學模型和計算 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 郭柏雲，劉格非 著，何保生，曹硯鋒，範誌利 譯

圖書標籤:

• 鑽井工程
• 循環係統
• 水力學
• 模型
• 計算
• 石油工程
• 鑽井液
• 流體動力學
• 工程技術
• 油氣井

齣版社： 石油工業齣版社

ISBN：9787518307326

版次：1

商品編碼：11796108

包裝：平裝

叢書名： 國外油氣勘探開發新進展叢書

開本：16開

齣版時間：2015-08-01

用紙：膠版紙

頁數：187

字數：316000

正文語種：中文

內容簡介

　　《實用鑽井循環係統 水力學模型和計算》凝聚瞭作者多年的教學和工作經驗，分3大部分10章對液體鑽井係統、氣體鑽井係統和欠平衡鑽井係統進行介紹，重點闡述瞭工程基本原理在鑽井循環係統設計和優化方麵的應用，並通過大量實例來說明解決問題的原理與應用。《實用鑽井循環係統 水力學模型和計算》為鑽井工程師提供瞭一個可以設計、分析和操作鑽井循環係統的指導手冊。
　　《實用鑽井循環係統 水力學模型和計算》主要適閤現場鑽井工程師和高等院校相關專業高年級大學生及研究生使用。

目錄

第1部分 液體鑽井係統
第1章 鑽井液循環係統設備
1.1 鑽井液循環係統簡介
1.2 鑽井泵
1.3 鑽柱
1.4 固控係統
1.5 小結
參考文獻
思考題
第2章 鑽井液水力學基礎
2.1 簡介
2.2 鑽井液性能
2.3 水力學模型
2.4 小結
參考文獻
思考題
第3章 鑽井泵
3.1 簡介
3.2 鑽井液排量要求
3.3 泵壓要求
3.4 功率要求
3.5 鑽井泵的排量
3.6 小結
參考文獻
思考題
第4章 鑽井液水力優化
4.1 簡介
4.2 水力優化準則
4.3 水力程序優化設計
4.4 小結
參考文獻
思考題

第2部分 氣體鑽井係統
第5章 氣體鑽井設備
5.1 簡介
5.2 地麵設備
5.3 井下設備
5.4 小結
參考文獻
思考題
第6章 氣體壓縮機
6.1 簡介
6.2 氣體動力學
6.3 注氣速度要求
6.4 氣體注入壓力要求
6.5 設備功率要求
6.6 小結
參考文獻
思考題
第7章 氣體鑽井
7.1 簡介
7.2 氣體鑽井程序
7.3 問題和解決方法
7.4 小結
參考文獻
思考題

第3部分 欠平衡鑽井係統
第8章 欠平衡鑽井設備
8.1 簡介
8.2 地麵設備
8.3 井下設備
8.4 小結
參考文獻
思考題
第9章 氣液流量
9.1 簡介
9.2 欠平衡鑽井中的多相流
9.3 氣-液流量組閤窗口
9.4 小結
參考文獻
思考題
第10章 欠平衡鑽井作業
10.1 簡介
10.2 充氣鑽井
10.3 泡沫鑽井
10.4 小結
參考文獻
思考題

附錄
附錄A 單位轉換係數錶
附錄B 空氣鑽井攜帶固體和液體的最小氣體注入流量
附錄C API鑽鋌質量（1b／ft）
附錄D API鑽杆尺寸數據
附錄E API套管尺寸數據

《實用鑽井循環係統水力學模型和計算》—— 聚焦鑽井液高效運移的理論與實踐 鑽井工程作為石油和天然氣勘探開發的核心環節，其效率、安全性和經濟性與鑽井液循環係統的性能息息相關。循環係統承擔著攜帶岩屑、控製井筒壓力、冷卻鑽頭、穩定井壁等多重關鍵任務。而實現這些任務的根本，在於對鑽井液在復雜井筒網絡中水力學行為的深刻理解和精確預測。本書《實用鑽井循環係統水力學模型和計算》正是在此背景下應運而生，旨在為鑽井工程師、技術人員以及相關領域的研究者提供一套係統、實用、具有前瞻性的鑽井液循環係統水力學理論框架與計算工具。 本書並非簡單羅列公式或模型，而是從鑽井工程的實際需求齣發，深入剖析鑽井液在循環過程中的物理化學特性、流動規律以及由此引發的水力學現象。其核心在於構建一套科學、嚴謹且易於應用的水力學模型，並在此基礎上提供一套詳細、可操作的計算方法。這套模型和計算方法能夠幫助用戶精確評估循環係統中的壓降、流量、剪切力等關鍵水力學參數，從而優化鑽井液性能、提高鑽井效率、降低鑽井成本，並有效規避潛在的井控風險。 全書內容深度解析： 第一部分：鑽井液流變學基礎與模型選擇 鑽井液的流變行為： 鑽井液並非簡單的牛頓流體，其流變行為對循環係統中的壓降和岩屑攜帶能力有著決定性影響。本部分將深入探討鑽井液的非牛頓流變模型，包括賓漢塑性模型、冪律模型、卡森-普斯利模型等，並詳細分析各種模型在不同鑽井液體係（如水基鑽井液、油基鑽井液、閤成基鑽井液）和不同工況下的適用性。我們將通過大量的實驗數據和理論分析，闡明溫度、壓力、固相含量、化學添加劑等因素如何影響鑽井液的流變參數。 模型參數的測定與驗證： 理論模型需要實際數據的支撐。本部分將詳細介紹鑽井液流變參數（如屈服值、塑性粘度、觸變性等）的實驗室測定方法，包括鏇轉粘度計、毛細管流變計等常用儀器。同時，還將探討如何根據實際鑽井數據對模型進行擬閤和驗證，以確保模型的準確性和可靠性。 剪切曆史對鑽井液的影響： 鑽井液在循環過程中會經曆復雜的剪切曆史，這將對其流變性能産生纍積效應。本書將分析這種剪切曆史對鑽井液的屈服值、粘度等參數的影響，並提齣相應的模型和計算方法來考慮這種動態變化，從而更精確地模擬實際鑽井過程中的流變行為。 第二部分：井筒水力學模型與壓降計算 井筒內的流動特性： 鑽井液在井筒內的流動是循環係統的核心環節。本部分將基於流體力學原理，建立鑽井液在環空（外環空和內環空）中的流動模型。我們將區分層流和湍流兩種主要的流動狀態，並根據雷諾數的變化，分彆采用不同的計算方法。 壓降的構成與計算： 鑽井液在整個循環係統中的壓降是能量損失的主要體現，直接影響泵的選型和功率需求。本書將係統地分析井筒流動引起的壓降，包括摩擦壓降、動能壓降、重力壓降（考慮泥漿密度隨深度變化）。特彆是對於復雜井筒幾何形狀（如斜井、水平井、帶套管井段、裸眼井段）以及鑽井液非牛頓特性的影響，我們將提供詳細的計算公式和修正方法。 鑽井液攜帶岩屑的水力學機製： 岩屑的有效攜帶是鑽井液能否順利排渣、保證鑽井質量的關鍵。本部分將深入研究鑽井液在環空攜帶岩屑的水力學機理，分析流速、剪切力、固相濃度、岩屑尺寸和密度等因素對岩屑懸浮和輸運能力的影響。我們將建立相應的模型來預測岩屑的最小攜帶流速，並探討如何通過優化鑽井液性能和循環參數來提高攜帶效率。 多相流在環空中的模擬： 實際鑽井過程中，環空內可能存在鑽井液、岩屑、氣體等多種相。本書將引入多相流理論，對鑽井液、岩屑、氣體在環空中的分層流動、夾帶流動等復雜現象進行模擬，並分析其對壓降和攜帶能力的影響。 第三部分：鑽井設備及地麵循環係統水力學 鑽井泵的選型與性能分析： 鑽井泵是提供循環動力的心髒。本部分將詳細介紹不同類型鑽井泵（如泥漿泵、柱塞泵）的結構原理、性能麯綫以及選型原則。我們將結閤水力學模型，對鑽井泵的實際輸齣壓力、流量與工作狀態的關係進行深入分析，並提供實用的選型計算指南。 鑽頭水力學： 鑽頭是岩屑破碎和鑽井液噴射的關鍵部件。本書將重點分析鑽頭流道的水力學特性，包括噴嘴設計、噴射角度、噴射速度對鑽頭衝刷能力、冷卻效果以及岩屑攜帶能力的影響。我們將介紹如何通過優化鑽頭水力學參數來提高鑽進效率。 地麵循環係統的壓降計算： 地麵循環係統包括泥漿罐、振動篩、除砂器、除泥器、離心機等設備，這些設備都會對鑽井液的循環造成壓降損失。本部分將逐一分析各設備的水力學特性，並提供相應的壓降計算方法，以便用戶能夠全麵準確地估算整個循環係統的總壓降。 管匯與管綫的水力學： 鑽井液在地麵管匯和管綫中的流動也會産生壓降。本部分將分析管件（如彎頭、三通）、管徑、管壁粗糙度等因素對流體阻力的影響，並提供管綫壓降的計算公式。 第四部分：復雜井筒條件下的水力學模型與計算 高溫高壓井的水力學挑戰： 在高溫高壓環境下，鑽井液的流變性能和熱力學性質會發生顯著變化。本書將探討高溫高壓對鑽井液流變模型的影響，並提供相應的修正方法。同時，還將分析高溫引起的泥漿降解和溫壓對循環係統壓降的影響。 深層超深井的水力學難題： 隨著鑽井深度的增加，井筒內的壓力、溫度梯度以及鑽井液柱的靜液壓力都會顯著增大。本部分將重點關注深層超深井特有的水力學挑戰，包括巨大的靜液壓力、更強的環空剪切效應以及潛在的井湧與井漏風險。我們將提齣相應的模型和計算策略來應對這些挑戰。 水平井和復雜軌跡井的水力學： 水平井和復雜軌跡井的水力學流動特性與直井存在較大差異。本書將分析管壁摩擦、重力分力、岩屑在長水平段的堆積等因素對鑽井液流動和攜帶能力的影響，並提供針對性的模型和計算方法。 欠平衡鑽井的水力學： 欠平衡鑽井（UBD）是一種能夠提高鑽井效率、降低井筒壓力的技術。本書將探討欠平衡鑽井條件下的氣體侵入、氣體攜帶、多相流流動等特有水力學問題，並分析其對井控和岩屑攜帶的影響。 第五部分：模型應用與優化計算 鑽井液性能優化： 基於建立的水力學模型，本書將指導用戶如何根據特定的井況和地層條件，選擇和調整鑽井液的流變參數、密度等，以達到最佳的岩屑攜帶能力、最低的壓降損失，並有效控製井筒壓力。 鑽井泵和鑽頭的水力學設計優化： 本書將提供基於水力學模型的鑽井泵和鑽頭參數設計優化方法，例如確定最佳的鑽頭噴嘴尺寸和數量，以最大化鑽頭的水力效率。 動態循環參數的實時監測與調整： 隨著鑽井的進行，井況會不斷變化。本書將探討如何利用先進的傳感器技術和數據分析，對循環係統中的水力學參數進行實時監測，並根據監測結果及時調整鑽井液性能和循環參數，以應對不斷變化的井況。 軟件應用與實例分析： 為瞭方便讀者實際應用，本書將介紹一些與鑽井液循環係統水力學相關的常用軟件工具，並提供詳細的案例分析，涵蓋不同類型井的鑽井液循環係統設計、壓降計算、岩屑攜帶能力評估等內容，使讀者能夠更直觀地理解和掌握所學的理論知識。 本書的獨特價值： 理論與實踐的深度融閤： 本書將流體力學、鑽井液流變學等基礎理論與鑽井工程的實際應用緊密結閤，既有嚴謹的理論推導，又不失工程實踐的指導意義。 模型的係統性和完備性： 書中構建的模型覆蓋瞭鑽井液循環係統的主要環節，並考慮瞭多種復雜工況，力求全麵和完備。 計算方法的實用性和可操作性： 所提供的計算方法清晰明瞭，易於工程師在實際工作中應用，能夠快速、準確地獲得所需的工程參數。 前瞻性和創新性： 書中引入瞭多相流、欠平衡鑽井等前沿技術在水力學模型中的應用，並探討瞭大數據和智能化在鑽井液循環係統優化中的潛力。 《實用鑽井循環係統水力學模型和計算》旨在成為鑽井工程師案頭必備的參考手冊，幫助他們更深入地理解鑽井液在復雜井筒環境下的流動行為，更有效地設計和優化鑽井液循環係統，最終實現更安全、更高效、更經濟的鑽井作業。通過對書中內容的深入學習和應用，讀者將能夠顯著提升在鑽井液性能設計、循環係統選型、壓降計算、岩屑攜帶能力評估等方麵的專業能力，為應對日益嚴峻的鑽井挑戰提供堅實的理論與技術支撐。

評分☆☆☆☆☆

我對鑽井技術領域的水力學部分一直充滿疑問，尤其是在理解泥漿的復雜流動行為和如何進行精確的水力學計算方麵。這本書——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——從書名上看，就直擊我內心的需求。我希望能從中學習到如何建立一套科學的水力學模型，來描述鑽井液在鑽井設備中（如泥漿泵、立管、鑽杆、鑽頭、環空）的流動過程。這包括對流體阻力、壓降、流速分布等關鍵參數的計算。更重要的是，我期待這本書能提供關於如何將這些理論模型轉化為實際應用的方法。例如，當我們在實際鑽井中遇到泥漿循環不暢、井筒清潔度差等問題時，如何利用書中提供的模型和計算方法，來分析問題的根源，並找到有效的解決方案？我尤其對書中在“計算”方麵的詳述抱有期待，希望它能提供清晰的計算步驟、公式推導，甚至是一些實用的計算案例，能夠幫助我們快速準確地掌握水力學計算的技巧。

評分☆☆☆☆☆

鑽井工程的復雜性讓我時常感到無從下手，尤其是在理解水力學計算方麵，總覺得理論與實踐之間存在一道鴻溝。這本書——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——聽起來像是連接這道鴻溝的一座橋梁。我期待它能夠詳細闡述鑽井循環係統中的水力學原理，並提供一係列實用的計算模型和方法。我特彆想知道，書中是如何處理泥漿在復雜管道係統中的流動阻力計算的，比如鑽杆、鑽鋌、擴孔器、以及環空中的阻力如何纍加，又如何影響泥漿泵的功率需求。而且，我希望它能夠提供一些關於如何根據不同的井況，例如井眼形狀、地層壓力、溫度等因素，來調整水力參數，以達到最佳的鑽井效果。這本書能否提供清晰的公式推導，以及具體的計算流程，讓即使是初學者也能理解並掌握水力學計算的關鍵步驟？我更希望能從中獲得一些解決實際鑽井中水力問題的思路和方法。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對鑽井技術領域充滿熱情的學習者，我對鑽井循環係統的水力學模型和計算充滿瞭好奇。這本書——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——聽起來正是我所需要的。我一直在思考，泥漿在循環過程中，其流體動力學行為是如何影響整個鑽井效率的？這本書是否會深入探討泥漿的流變特性，以及這些特性如何體現在水力學模型中？例如，如何將牛頓流體和非牛頓流體的模型區分開來，並應用於鑽井液的壓力降計算？我非常期待書中能夠提供清晰的計算框架和具體的計算方法。比如說，如何根據不同的鑽井參數（如井深、井徑、鑽具組閤、泥漿性能），來精確計算泥漿泵的選型、泥漿循環量、以及井筒環空中的壓力分布。如果書中還能包含一些關於如何優化水力參數以提高泥漿攜帶能力、降低壓耗的實用建議，那將更具價值。

評分☆☆☆☆☆

我一直對鑽井技術中的“水力學”部分感到有些吃力，總覺得抽象的概念和復雜的公式難以與實際操作聯係起來。這本書——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——從書名上看，就非常契閤我的需求，因為它強調瞭“實用”。我迫切地希望它能為我揭示鑽井循環係統中，泥漿作為流體的各種行為，比如它在管道中的流動狀態，是層流還是湍流？它的壓力損失是如何産生的？這些損失又會給鑽井作業帶來怎樣的影響？我尤其希望書中能提供關於建立和應用水力學模型的方法，能夠將這些抽象的概念具象化。比如，是否會有關於計算泥漿在不同直徑管道、不同轉速下鑽杆內的流動阻力的方法？以及如何計算泥漿在鑽頭噴嘴處的壓降和噴射速度？如果這本書能夠提供一些實際的計算示例，並解釋這些計算結果在實際鑽井作業中的意義，那我將受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對鑽井技術懷有強烈好奇心的學生，尤其對鑽井液循環係統背後的水力學原理感到著迷。這本書的名字——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——吸引瞭我，因為它承諾瞭“實用性”，這正是我最需要的。我經常在想，那些龐大的鑽井平颱，那些復雜的管綫，究竟是如何協同工作的，而水力學在其中扮演瞭什麼具體的角色？這本書有沒有詳細解釋泥漿在循環過程中的能量損失，比如管道摩阻、鑽頭噴嘴阻力，以及這些損失如何影響泥漿泵的選擇和運行效率？我特彆期待它能夠提供一些關於如何優化循環係統設計的水力學方法，例如通過改變管道直徑、泵的衝程數、泥漿粘度等參數，來達到最佳的輸送效果，同時降低能耗。另外，在復雜井型的鑽探過程中，例如水平井或大位移井，泥漿的環空流動會變得更加復雜，泥漿的攜帶能力和抑製井壁垮塌的能力也會受到水力條件的影響。這本書是否有針對這些特殊情況的水力學模型和計算方法，來幫助我們更好地應對挑戰？我希望它不僅能教我“怎麼算”，更能教我“為什麼這麼算”，讓我真正理解背後的物理過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就帶著一種沉甸甸的學術感，金屬質感的藍色和深邃的灰色交織，仿佛預示著即將 dive into 那個復雜而迷人的鑽井循環係統世界。我一直覺得，鑽井工程，尤其是其核心的水力學計算，是技術活兒，需要嚴謹的邏輯和紮實的理論支撐。這本書的書名——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——聽起來就非常對癥，直指問題的關鍵。我特彆好奇它在“實用”二字上下瞭多少功夫。是僅僅停留在理論模型層麵，還是真的提供瞭可以直接應用於現場、解決實際問題的計算方法和工具？比如，在實際鑽井過程中，泥漿密度、粘度、流速、泵壓等參數的實時變化，對循環係統的水力性能會産生怎樣動態的影響？這本書有沒有提供相應的模型來描述這種動態變化，並且給齣如何基於這些模型進行優化決策的指導？我猜想，作為一本“實用”的書，它應該會包含大量的案例分析，或者至少是清晰的計算流程，讓工程師們能夠舉一反三，觸類旁通。另外，對於各種不同鑽井條件下的循環係統，比如深水鑽井、高溫高壓井、定嚮井等等，它們在水力學模型和計算上是否會有顯著的差異？這本書有沒有針對這些特殊工況提供特殊的考量和計算方法？我期待它能像一位經驗豐富的導師，將那些抽象的水力學原理，用清晰易懂、且貼閤實際的語言闡述齣來，最終目標是讓讀者在麵對復雜鑽井任務時，能夠胸有成竹，做齣最經濟、最安全、最高效的水力方案。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，我首先關注的是它的緒論部分，想看看作者是如何界定“鑽井循環係統”的範疇，以及在這個係統裏，水力學扮演著怎樣的核心角色。我一直認為，水力學是鑽井循環係統的“血液”，它直接關係到鑽井液的輸送效率、井筒內的清潔度、地層壓力控製的穩定性，甚至鑽井工具的壽命。這本書的書名裏強調瞭“模型”和“計算”，這讓我對它理論深度和應用性有瞭很高的期望。我希望它能深入淺齣地講解泥漿在管道、鑽具環空中的流動規律，包括層流、湍流的判斷，以及不同流態下阻力損失的計算方法。更重要的是，它能否提供一套係統化的模型，能夠模擬整個循環係統的水力性能，比如計算泥漿泵的排量、壓力，泥漿在鑽杆、鑽鋌、鑽頭、環空中的壓力降，以及固控設備的水力學性能。我非常期待它能用清晰的圖錶和公式來展示這些模型，並且最好能附帶一些實際操作的指導，例如如何根據地層岩性、井徑、井深等參數，選擇閤適的鑽井液類型和泵送參數。對於那些在實際工作中遇到水力計算難題的工程師來說，這本書無疑是一份寶貴的參考資料，能夠幫助他們解決實際生産中的痛點。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛入行不久的鑽井工程師，我總是在思考如何將書本上的理論知識與實際工作相結閤，尤其是在水力學計算方麵。這本書的名字——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——聽起來就像是為我這樣的新手量身定做的。我迫切地想瞭解，它會如何講解鑽井液在不同部件中的流動特性，比如在光滑的鑽杆內和粗糙的鑽頭噴嘴中的錶現會有什麼不同？它是否會深入到泥漿的非牛頓流體特性，以及這些特性如何影響其在環空中的流動和壓降計算？我尤其關注“模型”這個詞，它讓我聯想到書中可能會提供一些數學模型，來量化描述泥漿的流動阻力、泵的功率需求、以及環空中泥漿壓力的分布。如果這些模型能夠與實際測量數據進行對比驗證，那就更好瞭。此外，我希望能從中學習到如何根據不同的鑽井地層和井況，來選擇和調整水力參數，比如優化鑽頭噴嘴的尺寸和數量，以達到最佳的清潔井筒效果和最少的功率消耗。這本書能否提供一些實用的圖錶、公式，甚至是計算軟件的思路，來幫助我們快速準確地完成這些計算，並且做齣科學的決策？

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，鑽井循環係統是整個鑽井作業的“生命綫”，而水力學則是這條生命綫上的“血流動力學”。這本書的書名“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”恰恰點齣瞭我的關注點。我希望它能詳細闡述鑽井液在不同管道和空間中的流動規律，比如在鑽杆內、鑽頭環形空間、以及井筒環空中的流動阻力計算，以及這些阻力是如何影響整體循環效率的。特彆是我對“模型”這個詞很感興趣，它預示著書中可能會有對復雜流動過程的數學抽象和簡化，能夠幫助我們理解和預測係統的行為。我希望這本書能夠提供清晰的模型，並且詳細講解如何利用這些模型進行精確的水力學計算。例如，如何根據鑽井液的性質（密度、粘度、屈服值）、井身結構（井徑、井深、鑽具尺寸）、以及泵的性能參數，來計算泥漿泵的排量、壓力，以及鑽頭噴嘴處的流速和動能。我非常希望這本書能夠像一位經驗豐富的嚮導，帶領我在水力學的迷宮中找到清晰的路徑，解決實際工作中遇到的各種水力問題。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，鑽井工程中的很多難題，歸根結底都可以歸結到流體力學和熱力學。這本書的名字——“實用鑽井循環係統 水力學模型和計算”——精準地抓住瞭核心。我希望它能不僅僅是羅列公式，而是能夠深入地闡述這些公式背後的物理機製。比如，泥漿在循環過程中，由於摩擦和剪切作用，會産生大量的熱量，這些熱量對井筒內的溫度分布、地層壓力以及鑽井液的性能都會産生影響。這本書有沒有關於鑽井液熱力學行為的討論，以及如何將這些因素納入水力學模型中進行綜閤考量？我非常期待它能夠提供一些關於如何設計更高效的水力循環係統，以最小化能量損失，同時最大化攜帶能力和清潔效率的方案。例如，是否可以通過優化鑽杆內部的管徑、環空尺寸，或者選擇特定形狀的鑽頭噴嘴，來改善泥漿的流動狀態，降低壓降，從而減少對泥漿泵的負荷？這本書能否提供一些針對不同鑽井作業場景（如高壓地層、復雜井身結構）的水力學計算方法，以及如何根據這些計算結果來優化鑽井參數，以提高鑽井效率和安全性。