本書系統(tǒng)介紹了液氮在石油工程領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐，匯集了液氮在鉆井與完井方面的**研究成果。全書共七章，分別介紹液氮的基本物性及在石油工程領(lǐng)域的應(yīng)用和壓裂技術(shù)發(fā)展概況、液氮對巖石的低溫致裂特征、液氮與巖石間的傳熱特性、液氮射流流場及破巖特征、液氮在管柱內(nèi)的流動傳熱、液氮對生產(chǎn)管柱力學(xué)性能的影響、液氮壓裂裂縫起裂及擴(kuò)展特征等內(nèi)容。
目錄
叢書序
序
前言
章 緒論 1
節(jié) 液氮的基本物性 1
第二節(jié) 液氮在石油工程領(lǐng)域的應(yīng)用 3
一、在鉆井中的應(yīng)用 3
二、在完井中的應(yīng)用 5
第三節(jié) 液氮壓裂技術(shù)發(fā)展概況 8
一、現(xiàn)場應(yīng)用概況 8
二、理論研究概況 10
參考文獻(xiàn) 13
第二章 液氮對巖石的低溫致裂特征 15
節(jié) 干燥巖石物性及微觀結(jié)構(gòu)變化 15
一、物理及力學(xué)性質(zhì)變化 15
二、孔隙結(jié)構(gòu)變化 19
三、產(chǎn)生損傷差異的成因 23
第二節(jié) 飽水巖石物性及微觀結(jié)構(gòu)變化 24
一、力學(xué)性質(zhì)變化 25
二、孔隙結(jié)構(gòu)變化 26
第三節(jié) 高溫巖石物性及微觀結(jié)構(gòu)變化 29
一、巖石溫度的影響 29
二、巖石巖性的影響 36
三、液氮循環(huán)冷卻影響 44
參考文獻(xiàn) 50
第三章 液氮與巖石間的傳熱特性 51
節(jié) 液氮淬火冷卻巖石表面?zhèn)鳠崽卣?51
一、實(shí)驗(yàn)裝置與方法 51
二、液氮沸騰模式的轉(zhuǎn)變 56
三、LFP溫度的意義及其影響因素 59
第二節(jié) 巖性及表面形貌對傳熱的影響 63
一、不同巖性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比 63
二、巖石表面復(fù)雜形貌的影響 64
第三節(jié) 液氮淬火傳熱的可視化分析 67
一、可視化實(shí)驗(yàn) 67
二、淬火前緣的產(chǎn)生和移動 68
三、淬火過程的數(shù)值模擬分析 70
參考文獻(xiàn) 78
第四章 液氮射流流場及破巖特征 81
節(jié) 液氮射流流場及傳熱特征 81
一、液氮自由射流流場特征 81
二、渦結(jié)構(gòu)演化及傳熱特征 89
第二節(jié) 液氮射流破巖特征 98
一、液氮射流破巖試驗(yàn) 98
二、液氮射流破巖特征 100
三、射流參數(shù)影響規(guī)律 107
第三節(jié) 巖石損傷的力學(xué)機(jī)制分析 110
一、多場耦合方法 110
二、模型與參數(shù)設(shè)置 112
三、應(yīng)力響應(yīng)分析 115
第四節(jié) 液氮磨料射流破巖特征 124
一、試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)準(zhǔn)備 124
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析 129
三、參數(shù)影響規(guī)律 137
參考文獻(xiàn) 143
第五章 液氮在管柱內(nèi)的流動傳熱 145
節(jié) 液氮圓管內(nèi)對流換熱特性 145
一、實(shí)驗(yàn)裝置與方法 145
二、液氮對流換熱規(guī)律 152
三、液氮對流換熱度預(yù)測準(zhǔn)則式 157
第二節(jié) 液氮壓裂井筒換熱規(guī)律 163
一、井筒溫度分布計(jì)算模型 163
二、井底流體溫度與換熱規(guī)律 165
第三節(jié) 液氮壓裂施工模式 167
一、液氮壓裂泵注程序 167
二、管柱預(yù)冷液氮損耗量計(jì)算 170
參考文獻(xiàn) 173
第六章 液氮對生產(chǎn)管柱力學(xué)性能的影響 174
節(jié) 管材強(qiáng)度變化規(guī)律 174
一、試驗(yàn)準(zhǔn)備 174
二、試驗(yàn)方案 175
三、不同條件下管材強(qiáng)度 176
第二節(jié) 管材韌性變化規(guī)律 181
一、沖擊韌性試驗(yàn) 181
二、斷裂韌性試驗(yàn) 186
第三節(jié) 管材力學(xué)性能變化微觀分析 190
一、試驗(yàn)儀器與試件制備 190
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析 190
第七章 液氮壓裂裂縫起裂及擴(kuò)展特征 196
節(jié) 液氮壓裂裂縫起裂特征 196
一、液氮壓裂試驗(yàn)裝置與方法 196
二、液氮壓裂型煤 199
三、液氮壓裂高溫花崗巖 204
第二節(jié) 液氮壓裂裂縫形態(tài)特征 209
一、液氮壓裂型煤 209
二、液氮壓裂高溫花崗巖 212
第三節(jié) 液氮壓裂多場耦合及巖石損傷特性 216
一、液氮壓裂熱-流-固耦合模型 216
二、液氮壓裂熱-流-固耦合與巖石損傷特征 220
三、液氮壓裂的造縫機(jī)理與優(yōu)勢 223
參考文獻(xiàn) 224
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