深水噴射鉆井導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)域進軍。噴射下導管技術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風險難題而提出的一種新的鉆井工藝。導管是井身結構中最表層的套管,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。如果導管的豎向承載能力不足,可能會引起導管下陷、導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,對深水鉆井的導管進行豎向承載性能分析以作為深水鉆井下導管強度的設計依據(jù),解決導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管豎向承載力的研究。本課題在實驗室對導管進行沉入模擬,并采用理論分析及ABAQUS數(shù)值模擬相結合的方法,分析鉆頭噴嘴尺寸及鉆頭噴嘴排量對導管豎向承載力的影響規(guī)律,研究導管加載的過程中,應力沿導

3、管的大致分布規(guī)律。本文的主要內容如下:
　　1.根據(jù)樁基和地基基礎理論,利用導管側阻力及端阻力的計算方法,建立了導管豎向承載能力的分析模型;
　　2.在實驗室內完成了導管噴射下入的模擬,分析了導管的豎向承載力隨導管噴嘴尺寸和導管噴嘴流量的變化趨勢,得到了導管應力的大致分布規(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,完成了導管噴射下入后的模擬,計算了導管在不同參數(shù)下的豎向承載力,得到了導管的