本書(shū)是在地下非常規(guī)能源、固體礦產(chǎn)、南極極端條件下鉆采等相關(guān)理論與技術(shù)方面前沿的科技研究成果，遵循理論分析、物理模擬、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的原則，闡述了目前天然氣水合物、油頁(yè)巖等非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)、固體礦產(chǎn)鉆孔開(kāi)采、極地科考冰鉆取芯等方面的相關(guān)理論與技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)，內(nèi)容包括地下巖（礦）石原位裂化與碎石化、高壓水射流開(kāi)采技術(shù)在天然氣水合物和油頁(yè)巖開(kāi)采中的應(yīng)用、固體礦產(chǎn)的鉆孔水力開(kāi)采技術(shù)、非常規(guī)地下能源的儲(chǔ)層改造技術(shù)、極地冰層孔壁穩(wěn)定理論與技術(shù)等方面。
深水油氣鉆完井常常遇到水合物地層，且已經(jīng)成為影響鉆井過(guò)程井壁力學(xué)穩(wěn)定和固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本書(shū)通過(guò)對(duì)深水油氣區(qū)含水合物地層鉆井和固井過(guò)程的研究，闡述了鉆井過(guò)程鉆井液對(duì)近井壁地層的物性影響規(guī)律、固井過(guò)程水泥漿水化放傳熱規(guī)律和高壓游離氣水反侵的臨界判別條件，建立了利用相變微膠囊水泥漿配合不同固井工藝進(jìn)行水合物安全固井的方法。本書(shū)還介紹了相變微膠囊、全液體減輕劑、固體減輕劑等多種類型的控?zé)峁叹酀{體系，以及圍繞控?zé)岵牧系脑O(shè)計(jì)、選材、制備及其與水泥漿的配伍性等進(jìn)行的的研究。
本書(shū)全面、系統(tǒng)闡述了雙疏和強(qiáng)封堵新理論，以及如何利用創(chuàng)建的新理論使水基鉆井液的“抑制性、潤(rùn)滑性和保護(hù)油氣層效果”達(dá)到甚至超過(guò)油基鉆井液，解決國(guó)際上長(zhǎng)期未解決的技術(shù)難題，滿足非常規(guī)油氣安全、高效、經(jīng)濟(jì)鉆井需要，并介紹了面向2035年以后非常規(guī)油氣井鉆井液技術(shù)的發(fā)展方向，構(gòu)成的“雙疏型強(qiáng)封堵鉆井液理論與技術(shù)”與“仿生鉆井液理論與技術(shù)”共同促成了鉆井液理論與技術(shù)進(jìn)步，為中國(guó)模式“頁(yè)巖革命”的創(chuàng)建提供了一項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)。
本書(shū)將定向鉆井中的若干科學(xué)與工程問(wèn)題凝練為一系列幾何學(xué)命題，構(gòu)建了井眼軌道表征、井眼軌道定位、井眼軌道設(shè)計(jì)、實(shí)鉆軌跡監(jiān)測(cè)和隨鉆軌跡控制等5個(gè)研究主題，應(yīng)用微分幾何、曲線論等理論建立了油氣井工程的成套技術(shù)方法。本書(shū)匯集了作者多年來(lái)的創(chuàng)新性研究成果，其中部分內(nèi)容系首次發(fā)表。
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