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本書是在地下非常規能源、固體礦產、南極極端條件下鉆采等相關理論與技術方面前沿的科技研究成果，遵循理論分析、物理模擬、數值模擬、室內試驗與現場應用相結合的原則，闡述了目前天然氣水合物、油頁巖等非常規能源開發、固體礦產鉆孔開采、極地科考冰鉆取芯等方面的相關理論與技術以及面臨的挑戰，內容包括地下巖（礦）石原位裂化與碎石化、高壓水射流開采技術在天然氣水合物和油頁巖開采中的應用、固體礦產的鉆孔水力開采技術、非常規地下能源的儲層改造技術、極地冰層孔壁穩定理論與技術等方面。
深水油氣鉆完井常常遇到水合物地層，且已經成為影響鉆井過程井壁力學穩定和固井質量的關鍵因素。本書通過對深水油氣區含水合物地層鉆井和固井過程的研究，闡述了鉆井過程鉆井液對近井壁地層的物性影響規律、固井過程水泥漿水化放傳熱規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行水合物安全固井的方法。本書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熱固井水泥漿體系，以及圍繞控熱材料的設計、選材、制備及其與水泥漿的配伍性等進行的的研究。
" 本書主要介紹如何用化學方法解決原油開采過程遇到的問題，包括提高原油采收率的各種化學方法、注水井增注和油井增產等內容，主要包含酸化、壓裂、調剖、堵水、清防蠟及化學驅油等措施使用的化學劑及作用機理、工作液配制、性能測定等內容。 教材體現職業教育類型特征，對接專業教學標準和職業標準。教材按照工作過程導向的編寫思路，基于工作過程設計了六個模塊，二十七個任務，讓學生在做中學、學中做，通過任務實施，使學生在完成任務的過程中學習知識、激發靈感、積累經驗。 教材緊密對接產業，體現新方法、
本書全面、系統闡述了雙疏和強封堵新理論，以及如何利用創建的新理論使水基鉆井液的“抑制性、潤滑性和保護油氣層效果”達到甚至超過油基鉆井液，解決國際上長期未解決的技術難題，滿足非常規油氣安全、高效、經濟鉆井需要，并介紹了面向2035年以后非常規油氣井鉆井液技術的發展方向，構成的“雙疏型強封堵鉆井液理論與技術”與“仿生鉆井液理論與技術”共同促成了鉆井液理論與技術進步，為中國模式“頁巖革命”的創建提供了一項“卡脖子”技術。
本書將定向鉆井中的若干科學與工程問題凝練為一系列幾何學命題，構建了井眼軌道表征、井眼軌道定位、井眼軌道設計、實鉆軌跡監測和隨鉆軌跡控制等5個研究主題，應用微分幾何、曲線論等理論建立了油氣井工程的成套技術方法。本書匯集了作者多年來的創新性研究成果，其中部分內容系首次發表。
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