【摘要】：針對深水海底具有低溫、土質(zhì)疏松等特點,采用常規(guī)的鉆井方法常常存在固井質(zhì)量低、井口易失穩(wěn)等風(fēng)險,而導(dǎo)管噴射下入技術(shù)能夠有效應(yīng)對淺層鉆井中的技術(shù)難題。在噴射下入過程中,利用高壓射流沖擊破壞淺層土形成比導(dǎo)管外徑略小的井眼,導(dǎo)管到位后利用表層導(dǎo)管與周圍土體之間逐漸恢復(fù)的摩擦力來支撐導(dǎo)管及井口設(shè)備的浮重。本文根據(jù)水射流理論推導(dǎo)出排量與擴孔直徑之間的數(shù)量關(guān)系,以此為基礎(chǔ)進行滿足破巖要求和滿足攜巖要求的排量設(shè)計;根據(jù)鉆壓設(shè)計原則,對導(dǎo)管到位鉆壓的計算進行分析;基于管柱力學(xué)及前人研究成果,總結(jié)導(dǎo)管下到位后初始承載力、極限承載力、實時承載力、解脫送入工具階段和表層套管懸掛井口固井階段導(dǎo)管軸向載荷的理論計算公式,繪制考慮承載力時間效應(yīng)的導(dǎo)管最小下入深度確定流程圖并進行極限下入深度分析�；谟行�(yīng)力原理和飽和黏土受壓運移規(guī)律,采用機械動力學(xué)虛擬仿真軟件ABAQUS對導(dǎo)管噴射鉆進過程進行模擬。在模型中引入初始接觸壓力系數(shù)m及接觸壓力恢復(fù)系數(shù)n對模型進行調(diào)整修正,得出的模型能獨立的進行導(dǎo)管下入深度確定,并通過南海實例井進行驗證,結(jié)果匹配較好。對預(yù)先下入吸力錨裝置的導(dǎo)管豎向承載力進行評價。運用ABAQUS軟件建立吸力錨與土體相互作用模型,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的吸力錨允許下沉位移,討論吸力錨蓋板半徑及下入深度對其豎向承載力的影響,并通過計算對比進行吸力錨功能分析。該模型對于復(fù)雜海底環(huán)境及未勘探海域的噴射法下導(dǎo)管作業(yè)具有重大意義。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE242
【圖文】：

運移規(guī)律分析程中，要求最佳排量射流沖擊形成的井眼直徑為導(dǎo)管在擠土效應(yīng)，但其土體的運移規(guī)律研究較少。文獻[3明：導(dǎo)管周圍土體孔隙壓力出現(xiàn)短暫升高隨后降低孔壓先上升后下降的現(xiàn)象一致，有所不同的是導(dǎo)管猜測：在噴射法下入導(dǎo)管的過程中，導(dǎo)管對管周土歐拉-拉格朗日方法（CEL）建立土體受導(dǎo)管壁擠壓察飽和黏土的運移規(guī)律。由于 CEL 方法只支持三維置單個網(wǎng)格的厚度。土體選用均質(zhì)飽和黏土材料，參。表 3-1 均質(zhì)飽和黏土材料參數(shù)和重度γ，kN/m3楊氏模量 E，kPa 泊松比ν 內(nèi)摩擦角φ18 10000 0.49 0

圖中紅色區(qū)域為“空穴”，表示在預(yù)定義場中設(shè)置該區(qū)域土體材料為 0，該部分顯示土體受擠壓后的現(xiàn)象，模型其余部分賦予土體材料為 1。模型的邊界條件及載加見表 3-2。模型運行完成后對速度云圖后處理得出飽和黏土受擠壓后的運移如圖所示。表 3-2 土體受擠壓后運移模型邊界條件及載荷施加說明表分析步 施加載荷條件 施加邊界條件Pene（Dynamic,Explicit） ○1 土體左側(cè)面（如圖中 A-B 面）施加壓力，該力用于模擬射流沖擊 力 ， 其 值 等 于 土 體 強 度 為50kPa。○1 模型前后面 Z 方向速度為 0；○2 模型底面 Y 方向速度為 0；○3 模型右側(cè)面及土體剩余左側(cè)方向速度為 0；○4 導(dǎo)管 Y 方向速度為-0.5，其余速度為 0。

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本文編號：2713662