液氮射流应用基础研究

本书系统介绍了液氮在石油工程领域应用的基础理论与实践，汇集了液氮在钻井与完井方面的**研究成果。全书共七章，分别介绍液氮的基本物性及在石油工程领域的应用和压裂技术发展概况、液氮对岩石的低温致裂特征、液氮与岩石间的传热特性、液氮射流流场及破岩特征、液氮在管柱内的流动传热、液氮对生产管柱力学性能的影响、液氮压裂裂缝起裂及扩展特征等内容。

黄中伟，1972年生，山东东明人，中国石油大学（北京）石油工程学院教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。先后入选“国家高层次人才特殊支持计划”(万人计划)领军人才、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、科技部“中青年科技创新领军人才”、北京高校很好青年科学家等，兼任中国喷射设备标准化委员会喷嘴专业委员会主任委员、水射流技术专业委员会秘书长、德国Geotherma／Enargy期刊副主编等。 一直从事油气钻完井及地热能开发研究工作，承担了国家重点研发计划、教育部“高等学校学科创新引智基地计划”等重量项目，在钻井提速、水力喷射压裂、水力喷射径向水平井、液氮射流破岩及压裂等方面取得了创新成果。获国家技术发明二等奖和国家科学技术进步二等奖各1项。发表论文100余篇，出版中英文专著3部，授权中外发明专利40余件。

丛书序
序
前言
第一章 绪论
第一节 液氮的基本物性
第二节 液氮在石油工程领域的应用
一、在钻井中的应用
二、在完井中的应用
第三节 液氮压裂技术发展概况
一、现场应用概况
二、理论研究概况
参考文献
第二章 液氮对岩石的低温致裂特征
第一节 干燥岩石物性及微观结构变化
一、物理及力学性质变化
二、孔隙结构变化
三、产生损伤差异的成因
第二节 饱水岩石物性及微观结构变化
一、力学性质变化
二、孔隙结构变化
第三节 高温岩石物性及微观结构变化
一、岩石温度的影响
二、岩石岩性的影响
三、液氮循环冷却影响
参考文献
第三章 液氮与岩石间的传热特性
第一节 液氮淬火冷却岩石表面传热特征
一、实验装置与方法
二、液氮沸腾模式的转变
三、LFP温度的意义及其影响因素
第二节 岩性及表面形貌对传热的影响
一、不同岩性的实验结果对比
二、岩石表面复杂形貌的影响
第三节 液氮淬火传热的可视化分析
一、可视化实验
二、淬火前缘的产生和移动
三、淬火过程的数值模拟分析
参考文献
第四章 液氮射流流场及破岩特征
第一节 液氮射流流场及传热特征
一、液氮自由射流流场特征
二、涡结构演化及传热特征
第二节 液氮射流破岩特征
一、液氮射流破岩试验
二、液氮射流破岩特征
三、射流参数影响规律
第三节 岩石损伤的力学机制分析
一、多场耦合方法
二、模型与参数设置
三、应力响应分析
第四节 液氮磨料射流破岩特征
一、试验装置与试验准备
二、试验结果与分析
三、参数影响规律
参考文献
第五章 液氮在管柱内的流动传热
第一节 液氮圆管内对流换热特性
一、实验装置与方法
二、液氮对流换热规律
三、液氮对流换热度预测准则式
第二节 液氮压裂井筒换热规律
一、井筒温度分布计算模型
二、井底流体温度与换热规律
第三节 液氮压裂施工模式
一、液氮压裂泵注程序
二、管柱预冷液氮损耗量计算
参考文献
第六章 液氮对生产管柱力学性能的影响
第一节 管材强度变化规律
一、试验准备
二、试验方案
三、不同条件下管材强度
第二节 管材韧性变化规律
一、冲击韧性试验
二、断裂韧性试验
第三节 管材力学性能变化微观分析
一、试验仪器与试件制备
二、试验结果与分析
第七章 液氮压裂裂缝起裂及扩展特征
第一节 液氮压裂裂缝起裂特征
一、液氮压裂试验装置与方法
二、液氮压裂型煤
三、液氮压裂高温花岗岩
第二节 液氮压裂裂缝形态特征
一、液氮压裂型煤
二、液氮压裂高温花岗岩
第三节 液氮压裂多场耦合及岩石损伤特性
一、液氮压裂热-流-固耦合模型
二、液氮压裂热-流-固耦合与岩石损伤特征
三、液氮压裂的造缝机理与优势
参考文献