深水噴射鉆井導(dǎo)管沉入模擬的豎向承載性能試驗及數(shù)值分析.pdf

1、隨著人們對陸上石油資源的不斷開采,當(dāng)今世界的陸地油氣儲量正逐年遞減。而海上鉆井正逐年增多,并且正由淺水區(qū)域向深水區(qū)域進(jìn)軍。噴射下導(dǎo)管技術(shù)是為了解決海床不穩(wěn)定、破裂壓裂梯度底、氣體水合物堵塞、淺層水流危害以及海底低溫變化等淺層土地質(zhì)風(fēng)險難題而提出的一種新的鉆井工藝。導(dǎo)管是井身結(jié)構(gòu)中最表層的套管,它為整個套管柱、海底采油樹以及井下防噴器組提供重要支撐。如果導(dǎo)管的豎向承載能力不足,可能會引起導(dǎo)管下陷、導(dǎo)管頂部的井口坍塌而使鉆井工作無法繼續(xù),使

2、得鉆井工作失敗,造成巨大損失。因此,對深水鉆井的導(dǎo)管進(jìn)行豎向承載性能分析以作為深水鉆井下導(dǎo)管強(qiáng)度的設(shè)計依據(jù),解決導(dǎo)管的承載性能問題成為現(xiàn)在深水鉆井中需要迫切解決的課題之一。
　　由于成本和技術(shù)的原因,目前無法在海上現(xiàn)場鉆井過程中開展深水噴射導(dǎo)管豎向承載力的研究。本課題在實驗室對導(dǎo)管進(jìn)行沉入模擬,并采用理論分析及ABAQUS數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析鉆頭噴嘴尺寸及鉆頭噴嘴排量對導(dǎo)管豎向承載力的影響規(guī)律,研究導(dǎo)管加載的過程中,應(yīng)力沿導(dǎo)

3、管的大致分布規(guī)律。本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.根據(jù)樁基和地基基礎(chǔ)理論,利用導(dǎo)管側(cè)阻力及端阻力的計算方法,建立了導(dǎo)管豎向承載能力的分析模型;
　　2.在實驗室內(nèi)完成了導(dǎo)管噴射下入的模擬,分析了導(dǎo)管的豎向承載力隨導(dǎo)管噴嘴尺寸和導(dǎo)管噴嘴流量的變化趨勢,得到了導(dǎo)管應(yīng)力的大致分布規(guī)律;
　　3.采用大型通用有限元軟件ABAQUS,建立了三維有限元模型,完成了導(dǎo)管噴射下入后的模擬,計算了導(dǎo)管在不同參數(shù)下的豎向承載力,得到了導(dǎo)管的