隨著“冰上絲綢之路”戰(zhàn)略的實施和《中國的北極政策》白皮書的發(fā)布,我國對北極多年凍土區(qū)能源和北極航道的開發(fā)需求與日俱增,此舉對于保障我國能源供應(yīng)多樣性與安全意義重大,并且我國祁連山和青藏高原羌塘盆地等多年凍土地區(qū)石油天然氣資源潛力巨大,羌塘地區(qū)甚至被視為我國塔里木盆地后的第二個石油資源戰(zhàn)略接替區(qū)。國內(nèi)外對多年凍土區(qū)油井周圍深厚多年凍土因熱擾動融沉而引發(fā)工程問題的研究較少,對于多年凍土融化與油井受力機(jī)理認(rèn)識尚不足。因此,研究環(huán)北極多年凍土區(qū)油井病害問題,既利于我國北極合作開發(fā)和能源保障,更助于我國多年凍土區(qū)能源勘探開發(fā)研究。鑒于此,本文針對環(huán)北極多年凍土熱力特性與采油井熱融沉陷機(jī)制,通過室內(nèi)試驗與理論分析、數(shù)值計算相結(jié)合的手段,著眼采油井熱擾動作用,研究多年凍土的熱學(xué)參數(shù)、力學(xué)特性與主要影響因素,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建多年凍土熱傳遞溫度場模型,詮釋采油井熱擾動下多年凍土融沉力學(xué)機(jī)理等,主要研究內(nèi)容與取得的成果如下。(1)針對原狀多年凍土相變條件下熱學(xué)參數(shù),采用電容法檢測了油井周圍凍土的未凍水含量,據(jù)此研究了負(fù)溫對電容傳感器電學(xué)響應(yīng)與水、冰、土顆粒的相對介電常數(shù)的影響,基于未凍水含量評估了正、負(fù)溫...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 凍土熱學(xué)參數(shù)
        1.2.2 多年凍土溫度場
        1.2.3 凍土彈性特性
        1.2.4 融土力學(xué)特性
        1.2.5 凍土融沉機(jī)理
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 主要研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第2章 原狀多年凍土相變下熱學(xué)參數(shù)測試分析
    2.1 引言
    2.2 多年凍土熱學(xué)參數(shù)測試方案
        2.2.1 未凍水含量電容法測試
        2.2.2 電容傳感器標(biāo)定方法
        2.2.3 電容技術(shù)溫度影響性
    2.3 多年凍土熱學(xué)參數(shù)測試結(jié)果分析
        2.3.1 未凍水含量
        2.3.2 比熱容
        2.3.3 熱傳導(dǎo)系數(shù)
        2.3.4 相變熱
    2.4 本章小結(jié)
第3章 原狀多年凍土彈性特性熱效應(yīng)測試分析
    3.1 引言
    3.2 多年凍土波速測試
        3.2.1 試件來源
        3.2.2 試驗儀器
        3.2.3 測試方案
    3.3 多年凍土彈性特性
        3.3.1 首波到達(dá)
        3.3.2 彈性波速
        3.3.3 彈性特性
        3.3.4 圍壓影響
    3.4 剪切模量各向異性
        3.4.1 試件低溫構(gòu)造
        3.4.2 波速測試
        3.4.3 結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 原狀多年凍土融化后的力學(xué)特性測試分析
    4.1 引言
    4.2 三軸壓縮試驗方案
        4.2.1 試樣來源
        4.2.2 試驗儀器
        4.2.3 試驗過程
    4.3 力學(xué)特性分析
        4.3.1 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
        4.3.2 破壞應(yīng)力與彈性模量
        4.3.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 多年凍土區(qū)油井場地溫度場數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 場地溫度場數(shù)值分析方法
        5.2.1 井筒傳熱結(jié)構(gòu)
        5.2.2 單井井筒熱傳遞模式
        5.2.3 計算模型
        5.2.4 計算區(qū)域
        5.2.5 邊界條件
        5.2.6 初始條件
        5.2.7 模型參數(shù)
    5.3 場地溫度場數(shù)值分析結(jié)果
        5.3.1 融化區(qū)域
        5.3.2 預(yù)測溫度場
    5.4 本章小結(jié)
第6章 油井熱擾動下多年凍土融沉機(jī)制數(shù)值分析
    6.1 引言
    6.2 凍土融沉數(shù)值模型
        6.2.1 數(shù)值建模過程
        6.2.2 計算結(jié)果分析
    6.3 采油管井屈曲問題分析
        6.3.1 井壁破壞臨界應(yīng)力
        6.3.2 井壁豎向應(yīng)力演化與屈曲判定
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3735137