白垩系地层冻结壁温度场特性研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 16次 | 上传用户:wang525659571
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在西部建井高潮的大背景下,如何穿越遇水就泥化的白垩系地层成为当前工程技术人员关注的重点,目前开始普遍采用冻结工法来解决,但对于白垩系地层的冻结壁温度场研究仍处于起步阶段。本文以内蒙古东胜矿区泊江海子矿冻结风井白垩系地层为研究对象,对白垩系地层冻结壁温度场在井筒冻结——掘砌——自然解冻全过程进行研究。利用现场冻结过程中测温孔监测获得的数据,结合自行开发的冻结法凿井安全信息可视化网络平台软件,对几组代表性岩层进行冻结过程温度场性状分析。比较了不同岩体的降温速率,并计算获得了冻结过程不同时间段冻结壁的平均温度、有效厚度等参数指标,得出冻结后期冻结壁平均温度稳定在-12.8℃~-13.5℃之间,有效厚度稳定在4500mm~5000mm左右,表明单圈管冻结能够满足井筒掘砌要求。通过对井筒掘砌期间外层井壁以及冻结壁内部的温度场实时监测,获得了受混凝土水化热影响冻结壁融化、回冻过程温度场变化特征,以及白垩系地层冻结壁融化深度范围;得出冻结壁与外层井壁之间铺设一层薄塑料薄膜,混凝土正温养护时间可达到10d以上,保证了混凝土正温养护时间,达到简化施工工艺的效果。在冻结站停止供冷,冻结壁自然解冻期,继续保持对测温孔测试层位温度数据采集,同时结合冻结壁内部径向测点温度变化情况,比较出不同岩性的解冻速率,得出融化阶段白垩系地层温度随时间变化曲线可以用幂函数来拟合表示,沿井筒径向方向不同位置测点温度与距离井帮距离关系可以用二次函数来拟合表示;计算获得了不同岩性地层冻结壁融化速率,以及相应的融冻时间比,砾岩、中粒砂岩所需的融冻时间比μ介于0.8~1.0之间,而砂质泥岩所需的融冻时间比μ则介于1.25~1.5之间。最后以234m泥岩为例,利用FLAC3D有限元分析软件进行冻结与融化过程温度场数值模拟,获得结果与现场实测结果吻合。本文通过现场实测、数值模拟相结合的方法,获得了白垩系地层冻结壁温度场形成与融化规律,对井筒安全掘砌与壁后最佳注浆时间的选取具有一定参考意义。图76,表21,参68
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