分层土体在导管下入过程中承载力演化机理研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:dashaomai
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深水钻井导管的下入是深水油气井建设过程的第一步,是后续工艺技术的基础,直接决定了建井过程的成败,表层导管失稳是深水喷射钻井面临的主要风险。因此,针对海底浅部地层成岩性差、地层强度低、承载能力弱、土体分层性质复杂等问题,亟需开展基于工程地质分层特征、导管喷射下入过程中土体扰动机制的承载力演化机理研究。喷射下导管的过程是利用淹没水射流对海底土的破坏形成井眼,表层导管和钻头一同下入的过程。导管喷射进入土体时,水射流对于土体的冲击挤压会导致土体间出现超孔隙水压力,通过理论推导得出超孔隙水压力的计算模型;对于土体的扰动的两个主要阶段进行了研究,根据土体的扩张和收缩扰动模型,探究了喷射动态扰动下分层土体形成混合土体的过程。通过进行室内实验,对导管摩阻力在不同砂粘比例的混合土体、不同深度比例的砂粘分层土体中变化规律进行了研究;通过不同比例砂粘混合土模拟实验,揭示出不同的砂、泥比例土体中导管摩阻力变化规律,研究发现,随着土体砂粘比例增大,导管摩阻力变化非线性增大,结合分层土体交界面摩阻力变化规律,得到了依据导管摩阻力变化曲线判别土体分层情况的方法。通过导管静置实验,得到了摩阻力恢复系数曲线。通过以上研究揭示土体分层特征与土体扰动耦合作用下的导管摩阻系数的变化规律及演化机制,提出了导管入泥深度优化方法,根据该方法为南海某勘探井的入泥深度进行了优化,效果良好。为深水勘探开发提供了地质分层情况判别方法和喷射下导管最小入泥深度优化方案。
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