摘要："水平井+多级压裂"技术是目前页岩气藏开发的一项核心技术,并已取得商业化成功.该技术的应用有效改变了压裂的作用区域,但对于裂缝分支的起裂和扩展程度认识的不清,导致水力压裂设计较为粗糙.本文应用最小作用量原理,使裂缝系统的流体压力能、流体动能、弹性能、岩石表面能和摩擦损失热能构成的拉格朗日函数满足哈密顿积分条件,建立了预测最大储层改造体积(Stimulated Reservoir Volume,SRV)时裂缝虚拟个数和虚拟长度模型,其中裂缝虚拟个数可以用来描述裂缝的复杂性.对裂缝虚拟个数和裂缝生长率模型单因素分析结果表明,杨氏模量、范宁摩擦系数等对裂缝虚拟个数的影响显著,裂缝净压力、范宁摩擦系数对裂缝生长率的影响显著.威远-长宁页岩的现场研究实例表明,W1井的裂缝虚拟个数比N1井强,W1井的储层体积改造程度比N1井好,且W1井的裂缝复杂程度更好,而裂缝虚拟个数概念能够反映压裂裂缝的实际复杂性.这为完井工程师提供了理论指导,以提高页岩气储层井压裂改造设计和分析准确性.

摘要：近年来,气体钻井在国内外的应用越来越广泛,其机械钻速高于钻井液钻井,气体钻井提高机械钻速的机理有待进一步研究。本文在弹性力学、热弹性理论的基础上建立气体钻井井底岩石物理模型,考虑温度和初始地应力对井底岩石应力场的影响,采用有限元软件对井底温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,井底钻头前方待破碎岩石存在一个低应力区域,考虑温度后的低应力区域大于不考虑温度的低应力区;不考虑温度情况下井底、井壁局部岩石受拉应力作用,考虑温度情况下井底、井壁岩石均受到拉应力作用;由于拉应力的作用降低了钻头破岩难度,有利于提高机械钻速;温度对井底应力状态的影响是显著的,在井底应力场研究中应作为一个不可忽略的因素。

摘要：论述了机械比能理论的进展概况,对现有的机械比能模型进行了系统的分类与评价,分别指出了机械比能、钻进比能及水力机械比能不同模型的适应性及其各自的优缺点。从钻前预测机械钻速、随钻评价钻井效率、随钻诊断井底工况并优化钻井参数、随钻监测钻头磨损、钻后优选与评价钻头与提高机械钻速六个方面分析了机械比能理论在钻井工程中应用的发展状况。其应用效果良好,具有良好的推广价值与应用前景,但还有很多问题没有解决。结合现代钻井技术,对机械比能研究的未来发展趋势作了初步探讨。基础模型研究、钻头力学动态特性测试、应用范围的控潜及拓展将成为机械比能研究的主要发展方向。