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第1章 多场耦合作用下的井底岩石应力分析1

1.1 概述1

1.2 岩石塑性屈服准则3

1.3 有限元模型的建立与验证4

1.4 结果分析6

1.5 小结11

第2章 气体钻井钻柱振动问题的研究12

2.1 钻柱动力学的诞生与发展12

2.2 钻柱—井壁系统动力学模型建立18

2.3 气体钻井钻柱动力学模型的摩擦碰撞边界条件28

2.4 气体钻井钻柱动力学模型的上下端边界条件38

2.5 气体钻井钻柱振动特性分析40

2.6 小结46

第3章 气体钻井钻柱磨损后剩余强度分析47

3.1 钻柱磨损情况调研47

3.2 钻柱安全评价理论47

3.3 钻柱磨损后剩余强度数值计算49

3.4 小结57

第4章 钻柱缺陷对钻柱适用性的影响58

4.1 概述58

4.2 弹塑性力学基础理论58

4.3 卡瓦对钻柱的损伤模型61

4.4 作业损伤缺陷对钻柱失效影响63

4.5 含作业损伤缺陷钻柱的适用性评价65

4.6 小结66

第5章 考虑岩石疲劳损伤的气体冲旋钻井破岩特性研究67

5.1 概述67

5.2 气体冲旋钻井岩石动态本构模型68

5.3 气体钻井冲旋破岩有限元模型建立70

5.4 系统参量对冲旋钻井破岩的影响分析71

5.5 小结76

第6章 气体钻井钻柱冲蚀特性研究77

6.1 气体钻井钻柱冲蚀实验研究78

6.2 环空岩屑冲蚀钻柱数值模拟80

6.3 垂直井段钻杆冲蚀数值模拟与结果分析84

6.4 水平井段钻杆冲蚀数值模拟与结果分析88

6.5 小结92

第7章 气体螺杆钻具定转子啮合动力学93

7.1 气体螺杆钻具定转子啮合动力学数值模型93

7.2 气体螺杆钻具定转子啮合动力学分析96

7.3 小结100

第8章 气体钻水平井专用稳定器的设计与优化101

8.1 气体钻水平井专用稳定器设计101

8.2 气体钻水平井专用稳定器优化103

8.3 气体钻井钻柱稳定器的工作力学特性105

8.4 小结105

第9章 气体钻水平井注气量模型建立和岩屑启动规律分析107

9.1 最小注气量的影响因素分析及预测模型建立107

9.2 岩屑启动规律和注气量实验测试114

9.3 基于多因素的注气量预测模型修正118

9.4 预测模型与已有模型及现场数据的对比分析120

9.5 小结122

第10章 气体钻水平井岩屑运移规律的数值模拟及岩屑携带方法初探123

10.1 气体钻水平井的岩屑运移123

10.2 气体钻水平井岩屑运移数值模型124

10.3 数值模型的边界条件127

10.4 数值模拟结果分析128

10.5 气体钻水平井岩屑高效携带方法初探134

10.6 小结137

第11章 气体钻水平井钻柱屈曲与摩阻扭矩实验研究139

11.1 气体钻水平井摩阻与钻柱屈曲实验台架设计139

11.2 气体钻水平井摩阻与钻柱屈曲实验台架的建立142

11.3 静态条件下水平井段摩阻及钻柱弯曲形态分析144

11.4 动态条件下水平井段摩阻及钻柱弯曲形态分析149

11.5 小结155

第12章 气体钻水平井的摩阻扭矩分析与延伸钻进方法研究156

12.1 实钻水平井井眼轨迹偏斜对摩阻扭矩的影响156

12.2 井型对摩阻扭矩的影响171

12.3 钻井参数对摩阻扭矩的影响176

12.4 井径扩大率、摩擦系数对摩阻扭矩的影响179

12.5 延伸钻进方法研究182

12.6 气体钻水平井极限延伸能力评价191

12.7 小结194

参考文献196