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上篇 平衡压力固井技术1

第一章平衡压力固井技术的形成1

第一节 平衡压力固井的概念1

第二节 平衡压力固井与储层保护2

第三节 平衡压力固井问题的提出与技术的形成2

第二章平衡压力固井设计的基础和基本规定5

第一节 井下各种压力的概念5

一、固井流体静液柱压力5

二、固井流体的动液柱压力5

三、上覆岩层压力6

四、地层孔隙压力6

五、地层的破裂压力8

第二节 地层压力的测定8

一、地层孔隙压力的测定方法简介8

二、地层破裂压力的测定方法简介10

三、地层孔隙压力和破裂压力的经验确定方法11

第三节 平衡压力固井设计推荐的最小压力安全值13

一、平衡压力固井技术的规定13

二、固井流体流变计算基本模式的选择13

三、平衡压力固井设计水泥浆滤失量标准14

四、平衡压力固井设计应提供的典型压力曲线14

五、水泥浆失重后的静液柱压力变化及平衡压力固井的有关规定14

六、固井注替过程中的“U”型管效应15

第三章平衡压力固井的固井流体设计16

第一节 平衡压力固井流体设计的基础参数16

一、井下温度参数16

二、地层压力参数17

三、井身结构参数19

四、产层深度与水泥返深22

五、存在特殊地层条件22

六、水泥浆的“失重”22

第二节 平衡压力固井的水泥浆设计22

一、平衡压力固井对水泥浆性能的要求22

二、水泥浆水灰比的设计23

三、水泥浆的密度设计25

四、水泥浆的失水控制30

五、水泥浆的稠化时间设计31

六、水泥浆的流动性设计32

第三节 平衡压力固井的前置液设计37

一、冲洗液38

二、隔离液38

第四节 水泥浆外加剂42

一、水泥浆外加剂概述42

二、水泥浆外加剂的分类43

第四章平衡压力固井流变设计计算与动态模拟48

第一节 平衡压力固井流变设计计算基础48

一、流变设计计算涉及的基本概念48

二、流体的基本流变模式49

三、固井流体所属模式的判别52

第二节 平衡压力固井流变计算的模式与方法53

一、宾汉流体的流变计算方法54

二、幂律和修正幂律流体的流变计算方法57

三、牛顿流体的流变计算方法59

第三节 固井流体流变性测定与固井流变设计计算应考虑的相关问题60

一、固井流体流变性测定60

二、固井流体的组成设计62

三、水泥浆的顶替效率与流变性的控制63

四、现场施工条件和经验对固井流体流变性的约束66

第四节 平衡压力固井动态参数计算模式的推导与求解68

一、注水泥动态过程分析68

二、固井动态参数计算模式的推导69

三、迭代方程的求解及真空度高度的计算74

四、注水泥动态过程的描述与动态参数的确定75

五、固井注替过程中的最小紊流接触时间83

第五章平衡压力固井的顶替效率85

第一节 顶替效率85

一、顶替效率的定义85

二、影响顶替效率的因素与机理85

第二节 注水泥顶替机理86

一、层流顶替机理87

二、紊流注水泥的顶替机理88

第三节 偏心环空轴向流动规律88

一、偏心环空轴向流速分布88

二、偏心环空轴向定常流动流速分析90

第四节 泥浆与水泥浆的一维两相流动91

一、泥浆滞流的临界条件91

二、最优水泥浆的动切力92

三、泥浆与水泥浆均为宾汉流体的一维两相流动94

第五节 顶替效率理论与实践102

一、理论计算103

二、提高顶替效率的措施104

第六章平衡压力固井技术防气窜工艺方法106

第一节 发生气窜的主要后果106

第二节 关于气窜的机理107

一、造成气窜的基本因素——压差107

二、水泥浆凝聚的过渡期压差的描述107

三、水泥的结构特征与气窜109

四、失水控制109

第三节 控制气窜工艺方法110

一、目前国内外防气窜通用的方法110

二、通过特种外加剂，调节水泥浆性能的控制气窜途径110

三、新发展的“延迟胶凝强度水泥”的控制气窜技术111

四、气窜的预测113

第四节 控制气窜典型水泥浆设计举例116

一、设计准则和物理性能116

二、环空水泥浆体系组成设计117

下篇 平衡压力固井计算机优化设计与实时监测系统（CCDM）122

第七章平衡压力固井计算机软件系统122

第一节 智能软件系统122

一、平衡压力固井施工智能辅助设计软件122

二、平衡压力固井流体智能辅助设计软件124

三、地层孔隙压力、破裂压力智能分析软件128

第二节 工程软件系统129

一、工程软件系统的基础条件130

二、CCDM系统的软件构成、主要技术基础及功能132

三、施工实时监测软件系统的构成、主要技术基础及功能135

四、平衡压力固井工程计算机数据库系统136

第八章平衡压力固井施工实时监测系统与数据传输137

第一节 概述137

一、过程参数检测系统137

二、数据传输系统138

三、数据处理系统138

四、硬件与软件的配合139

第二节 平衡压力固井施工过程参数的检测139

一、过程检测仪表的性能指标139

二、温度测量仪表140

三、压力测量仪表140

四、流量测量仪表141

五、密度测量仪表141

六、数据采集及接口技术142

第三节 平衡压力固井施工数据通讯144

一、固井施工现场指挥调度数据通讯144

二、施工数据上报与信息共享144

第四节 数据处理系统硬件与操作系统的选择147

第九章CCDM系统的室内现场检验与应用148

第一节CCDM系统的室内检验148

一、CCDM系统的室内检验装置148

二、CCDM系统室内测试程序149

三、CCDM系统室内实验数据处理及准确性分析150

第二节CCDM系统的现场检验152

一、CCDM现场检验的主要技术指标152

二、CCDM系统现场实验井的选定152

三、CCDM系统现场实验方法简介153

四、CCDM现场实验效果的对比分析153

第三节CCDM系统的现场应用155

一、现场基本情况概述155

二、CCDM系统现场应用的实施程序156

三、CCDM系统的现场使用效果156

第十章CCDM系统用户手册摘要160

第一节CCDM系统的启动与主菜单160

一、CCDM系统启动的步骤160

二、CCDM系统菜单一揽表160

三、使用说明161

第二节 系统说明选用的基础数据161

第三节 基础数据的输入162

一、井身结构参数的输入163

二、手工输入井径165

三、井斜参数的输入165

四、地层参数的输入166

五、固井流体参数的输入168

六、数字化仪录入井径170

第四节 设计171

一、套管管柱设计171

二、尾管管柱设计172

三、套管／尾管固井流体设计173

四、套管／尾管固井施工模拟及优化设计174

五、当前设计反演175

六、套管／尾管标准固井施工设计书填报176

第五节 监测176

一、信号测试177

二、系统设置177

三、开始监测178

四、应急监测179

五、直接监测179

第六节 输出181

一、套管／尾管固井标准施工设计书输出181

二、套管／尾管固井施工模拟设计方案输出182

三、套管／尾管固井仿真监测数据输出182

四、套管／尾管固井直接监测数据输出183

参考文献183