脆性行为下冰孔孔壁破裂及裂纹扩展研究
发布时间：2021-09-28 01:30
极地拥有丰富的自然资源和战略军事价值,其冰雪消融导致的气候变化、丰富的海洋资源及生物基因资源更与人类的生产生活息息相关。从科学层面上来说,极地冰盖及冰下环境记录着地球气候环境变化的信息及气候演变历史,被誉为地球环境数据的“时间容器”,这些信息能够阐明地球气候变化机制及地球气候变化对生物演化和生物界的影响,进而预测未来全球气候变化。而冰心因其较高的信息含量而成为研究地球系统变化过程的最好载体。为满足大量冰心需求,冰层钻探取心是最为常见的获取冰心的重要方式。尽管大部分冰孔都采用了适当的钻井液,与孔壁稳定性相关的事故仍时有发生,如1996年日本的南极Dome F钻孔在深度2503m处,出现卡钻事故;1997年丹麦的NGRIP基地北极格陵兰Dye-3孔在深度2037.63m处,钻井液的液柱压力超过围压0.25MPa,导致钻孔底部扩大;1999年意大利-法国的南极Dome C钻孔在深度740m处,出现卡钻事故;俄罗斯南极东方站的“5G”钻孔在深度550m、2502m及3668m处分别发生了不同程度的孔壁失稳事故;在2016-2017西南极Pirrit Hills项目的冰孔内,循环的钻井液在冰岩交...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国在南极建立的科学考察站分布图
1.2 南北极主要冰盖分布及冰心包含的层状地质信息取心钻探冰孔稳定性问题素导致的冰孔孔壁稳定性问题冰川运动与气候变化愈加活跃，需获取大量冰心用以分迁[15,16]。为满足大量冰心需求，冰层钻探取心是最为常[17]。由于冰钻的特殊性，随着工作的骤增，一些钻探问的是如何有效的保持冰孔稳定及冰心的完整，通常向冰的钻井液是解决上述问题的有效手段[18,19]。内压力差作用下，孔壁会出现相应的应变，引起钻孔变壁崩塌、破裂并最终导致扩孔或卡钻等严重事故[18]。深的最大目的便是尽量保持孔壁压差的平衡。当孔壁出
NGRIP 基地北极格陵兰 Dye-3 孔在深度 2037.63m 处，钻井围压 0.25MPa，导致钻孔底部扩大；1999 年意大利-法国的南极度740m处，出现卡钻事故；俄罗斯南极东方站的“5G”钻孔在深 3668m 处分别发生了不同程度的孔壁失稳事故；在 2016-20lls 项目的冰孔内，循环的钻井液在冰岩交界处发生了突然的漏8,20,21]。当在这些事故中，钻孔经常穿过脆性行为明显的“脆冰孔快速打开后，冰层应力与孔内液柱压力不能平衡，过大的压一定区域内冰层的应变速率过大，甚至超过冰的韧脆转变应变 10-4-10-3/s 内），此时孔壁表现为明显的脆性行为，孔壁损伤累[22-24]。在孔内液柱压力与渗流场的作用下，裂纹在冰层中进一入裂纹中，引起了钻井液的漏失，进而导致孔内钻井液液柱压剧了孔壁的不稳定。上述由水力因素导致的冰孔稳定性问题
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂缝性储层裸眼井壁失稳影响因素分析[J]. 刘志远,陈勉,金衍,杨向同,卢运虎. 石油钻采工艺. 2013(02)
[2]南极冰雪圈与全球变化研究——冰盖与全球气候环境记录[J]. 康建成,王芳,郑琰明,吴涛. 自然杂志. 2005(06)
[3]冰体材料损伤与断裂破坏的本构理论[J]. 李洪升,杜小振. 冰川冻土. 2003(S2)
[4]渤海海冰动力学中的粘弹塑性本构模型[J]. 季顺迎,岳前进,姚征. 水科学进展. 2002(05)
[5]波浪作用下海冰断裂的试验研究[J]. 王永学,李广伟,李春花,沈照伟. 自然科学进展. 2000(06)
博士论文
[1]油页岩水平井水力压裂裂缝起裂与延伸机理研究[D]. 高帅.吉林大学 2017
[2]冰单轴压缩强度与影响因素试验研究[D]. 张丽敏.大连理工大学 2012
[3]水力压裂扩展的流固耦合数值模拟研究[D]. 连志龙.中国科学技术大学 2007
[4]井壁稳定问题的断裂损伤力学机理的研究[D]. 郑贵.哈尔滨工程大学 2005
[5]海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D]. 李春花.大连理工大学 2000
本文编号：3410988
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国在南极建立的科学考察站分布图
1.2 南北极主要冰盖分布及冰心包含的层状地质信息取心钻探冰孔稳定性问题素导致的冰孔孔壁稳定性问题冰川运动与气候变化愈加活跃，需获取大量冰心用以分迁[15,16]。为满足大量冰心需求，冰层钻探取心是最为常[17]。由于冰钻的特殊性，随着工作的骤增，一些钻探问的是如何有效的保持冰孔稳定及冰心的完整，通常向冰的钻井液是解决上述问题的有效手段[18,19]。内压力差作用下，孔壁会出现相应的应变，引起钻孔变壁崩塌、破裂并最终导致扩孔或卡钻等严重事故[18]。深的最大目的便是尽量保持孔壁压差的平衡。当孔壁出
NGRIP 基地北极格陵兰 Dye-3 孔在深度 2037.63m 处，钻井围压 0.25MPa，导致钻孔底部扩大；1999 年意大利-法国的南极度740m处，出现卡钻事故；俄罗斯南极东方站的“5G”钻孔在深 3668m 处分别发生了不同程度的孔壁失稳事故；在 2016-20lls 项目的冰孔内，循环的钻井液在冰岩交界处发生了突然的漏8,20,21]。当在这些事故中，钻孔经常穿过脆性行为明显的“脆冰孔快速打开后，冰层应力与孔内液柱压力不能平衡，过大的压一定区域内冰层的应变速率过大，甚至超过冰的韧脆转变应变 10-4-10-3/s 内），此时孔壁表现为明显的脆性行为，孔壁损伤累[22-24]。在孔内液柱压力与渗流场的作用下，裂纹在冰层中进一入裂纹中，引起了钻井液的漏失，进而导致孔内钻井液液柱压剧了孔壁的不稳定。上述由水力因素导致的冰孔稳定性问题
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂缝性储层裸眼井壁失稳影响因素分析[J]. 刘志远,陈勉,金衍,杨向同,卢运虎. 石油钻采工艺. 2013(02)
[2]南极冰雪圈与全球变化研究——冰盖与全球气候环境记录[J]. 康建成,王芳,郑琰明,吴涛. 自然杂志. 2005(06)
[3]冰体材料损伤与断裂破坏的本构理论[J]. 李洪升,杜小振. 冰川冻土. 2003(S2)
[4]渤海海冰动力学中的粘弹塑性本构模型[J]. 季顺迎,岳前进,姚征. 水科学进展. 2002(05)
[5]波浪作用下海冰断裂的试验研究[J]. 王永学,李广伟,李春花,沈照伟. 自然科学进展. 2000(06)
博士论文
[1]油页岩水平井水力压裂裂缝起裂与延伸机理研究[D]. 高帅.吉林大学 2017
[2]冰单轴压缩强度与影响因素试验研究[D]. 张丽敏.大连理工大学 2012
[3]水力压裂扩展的流固耦合数值模拟研究[D]. 连志龙.中国科学技术大学 2007
[4]井壁稳定问题的断裂损伤力学机理的研究[D]. 郑贵.哈尔滨工程大学 2005
[5]海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D]. 李春花.大连理工大学 2000
本文编号：3410988
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