極地?fù)碛胸S富的自然資源和戰(zhàn)略軍事價(jià)值,其冰雪消融導(dǎo)致的氣候變化、豐富的海洋資源及生物基因資源更與人類的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。從科學(xué)層面上來說,極地冰蓋及冰下環(huán)境記錄著地球氣候環(huán)境變化的信息及氣候演變歷史,被譽(yù)為地球環(huán)境數(shù)據(jù)的“時(shí)間容器”,這些信息能夠闡明地球氣候變化機(jī)制及地球氣候變化對(duì)生物演化和生物界的影響,進(jìn)而預(yù)測(cè)未來全球氣候變化。而冰心因其較高的信息含量而成為研究地球系統(tǒng)變化過程的最好載體。為滿足大量冰心需求,冰層鉆探取心是最為常見的獲取冰心的重要方式。盡管大部分冰孔都采用了適當(dāng)?shù)你@井液,與孔壁穩(wěn)定性相關(guān)的事故仍時(shí)有發(fā)生,如1996年日本的南極Dome F鉆孔在深度2503m處,出現(xiàn)卡鉆事故;1997年丹麥的NGRIP基地北極格陵蘭Dye-3孔在深度2037.63m處,鉆井液的液柱壓力超過圍壓0.25MPa,導(dǎo)致鉆孔底部擴(kuò)大;1999年意大利-法國的南極Dome C鉆孔在深度740m處,出現(xiàn)卡鉆事故;俄羅斯南極東方站的“5G”鉆孔在深度550m、2502m及3668m處分別發(fā)生了不同程度的孔壁失穩(wěn)事故;在2016-2017西南極Pirrit Hills項(xiàng)目的冰孔內(nèi),循環(huán)的鉆井液在冰巖交... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

我國在南極建立的科學(xué)考察站分布圖

1.2 南北極主要冰蓋分布及冰心包含的層狀地質(zhì)信息取心鉆探冰孔穩(wěn)定性問題素導(dǎo)致的冰孔孔壁穩(wěn)定性問題冰川運(yùn)動(dòng)與氣候變化愈加活躍，需獲取大量冰心用以分遷[15,16]。為滿足大量冰心需求，冰層鉆探取心是最為常[17]。由于冰鉆的特殊性，隨著工作的驟增，一些鉆探問的是如何有效的保持冰孔穩(wěn)定及冰心的完整，通常向冰的鉆井液是解決上述問題的有效手段[18,19]。內(nèi)壓力差作用下，孔壁會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)變，引起鉆孔變壁崩塌、破裂并最終導(dǎo)致擴(kuò)孔或卡鉆等嚴(yán)重事故[18]。深的最大目的便是盡量保持孔壁壓差的平衡。當(dāng)孔壁出

NGRIP 基地北極格陵蘭 Dye-3 孔在深度 2037.63m 處，鉆井圍壓 0.25MPa，導(dǎo)致鉆孔底部擴(kuò)大；1999 年意大利-法國的南極度740m處，出現(xiàn)卡鉆事故；俄羅斯南極東方站的“5G”鉆孔在深 3668m 處分別發(fā)生了不同程度的孔壁失穩(wěn)事故；在 2016-20lls 項(xiàng)目的冰孔內(nèi)，循環(huán)的鉆井液在冰巖交界處發(fā)生了突然的漏8,20,21]。當(dāng)在這些事故中，鉆孔經(jīng)常穿過脆性行為明顯的“脆冰孔快速打開后，冰層應(yīng)力與孔內(nèi)液柱壓力不能平衡，過大的壓一定區(qū)域內(nèi)冰層的應(yīng)變速率過大，甚至超過冰的韌脆轉(zhuǎn)變應(yīng)變 10-4-10-3/s 內(nèi)），此時(shí)孔壁表現(xiàn)為明顯的脆性行為，孔壁損傷累[22-24]。在孔內(nèi)液柱壓力與滲流場(chǎng)的作用下，裂紋在冰層中進(jìn)一入裂紋中，引起了鉆井液的漏失，進(jìn)而導(dǎo)致孔內(nèi)鉆井液液柱壓劇了孔壁的不穩(wěn)定。上述由水力因素導(dǎo)致的冰孔穩(wěn)定性問題

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]裂縫性儲(chǔ)層裸眼井壁失穩(wěn)影響因素分析[J]. 劉志遠(yuǎn),陳勉,金衍,楊向同,盧運(yùn)虎.  石油鉆采工藝. 2013(02)
[2]南極冰雪圈與全球變化研究——冰蓋與全球氣候環(huán)境記錄[J]. 康建成,王芳,鄭琰明,吳濤.  自然雜志. 2005(06)
[3]冰體材料損傷與斷裂破壞的本構(gòu)理論[J]. 李洪升,杜小振.  冰川凍土. 2003(S2)
[4]渤海海冰動(dòng)力學(xué)中的粘彈塑性本構(gòu)模型[J]. 季順迎,岳前進(jìn),姚征.  水科學(xué)進(jìn)展. 2002(05)
[5]波浪作用下海冰斷裂的試驗(yàn)研究[J]. 王永學(xué),李廣偉,李春花,沈照偉.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2000(06)

博士論文
[1]油頁巖水平井水力壓裂裂縫起裂與延伸機(jī)理研究[D]. 高帥.吉林大學(xué) 2017
[2]冰單軸壓縮強(qiáng)度與影響因素試驗(yàn)研究[D]. 張麗敏.大連理工大學(xué) 2012
[3]水力壓裂擴(kuò)展的流固耦合數(shù)值模擬研究[D]. 連志龍.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[4]井壁穩(wěn)定問題的斷裂損傷力學(xué)機(jī)理的研究[D]. 鄭貴.哈爾濱工程大學(xué) 2005
[5]海冰在潮汐和波浪作用下的斷裂機(jī)理研究[D]. 李春花.大連理工大學(xué) 2000



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