深水油气钻完井常常遇到水合物地层，且已经成为影响钻井过程井壁力学稳定和固井质量的关键因素。本书通过对深水油气区含水合物地层钻井和固井过程的研究，阐述了钻井过程钻井液对近井壁地层的物性影响规律、固井过程水泥浆水化放传热规律和高压游离气水反侵的临界判别条件，建立了利用相变微胶囊水泥浆配合不同固井工艺进行水合物安全固井的方法。本书还介绍了相变微胶囊、全液体减轻剂、固体减轻剂等多种类型的控热固井水泥浆体系，以及围绕控热材料的设计、选材、制备及其与水泥浆的配伍性等进行的的研究。

本书共分11章，对青藏高原羌塘盆地第一口油气科学探井——羌科1井(QK-1)及其配套地质浅钻所获得的珍贵资料进行了介绍，主要包括羌科1井(QK-1)立项依据与组织实施过程、羌塘盆地地质背景、科探井实施依据、钻井工程(钻井、录井、测井和固井)实施情况、钻遇地层(岩石学、矿物学、沉积相及构造)特征、油气显示及勘探前景分析等，同时还对钻探工程中遇到的问题与实践经验进行了初步总结，提出了相应的技术改进措施与建议。

本书全面、系统阐述了双疏和强封堵新理论，以及如何利用创建的新理论使水基钻井液的“抑制性、润滑性和保护油气层效果”达到甚至超过油基钻井液，解决国际上长期未解决的技术难题，满足非常规油气安全、高效、经济钻井需要，并介绍了面向2035年以后非常规油气井钻井液技术的发展方向，构成的“双疏型强封堵钻井液理论与技术”与“仿生钻井液理论与技术”共同促成了钻井液理论与技术进步，为中国模式“页岩革命”的创建提供了一项“卡脖子”技术。

本书系统介绍了如何根据随钻方位密度测井技术获取的谱数据得到地层的密度信息，进而进行密度成像，用于各种地质解释。

本书将定向钻井中的若干科学与工程问题凝练为一系列几何学命题，构建了井眼轨道表征、井眼轨道定位、井眼轨道设计、实钻轨迹监测和随钻轨迹控制等5个研究主题，应用微分几何、曲线论等理论建立了油气井工程的成套技术方法。本书汇集了作者多年来的创新性研究成果，其中部分内容系首次发表。