深水钻井表层导管喷射过程浅层土破坏与恢复机理研究

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1、中图分类号：TE52.0单位代码：11414学号：2013212207题目深水钻井表层导管喷射过程浅层土破坏与恢复机理研究学科专业船舶与海洋工程研究方向船舶与海洋结构物设计制造硕士生杨建刚指导教师杨进教授二〇一六年四月硕士学位论文独创性声明郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所Ｉ取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研宄做出贡献的个人和集体，均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产

2、生的法律后果由作者和导师Ｉ相应承担。乂〇Ｉ作者签名：如：日期］Ｉ导师签名曰期：Ｉ＿＾＾硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定：学，使用方式包括但不限于校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全、；可以部或部分内容，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。。本学位论文属于保密范围，保密期限ｉ年，解密后适用本授权书＇－：作者签名：

3、＾ｄＱ／日期导师签名：＿＿日期ｒ丄”▽－Ｉ－摘要摘要由于深水海底普遍具有低温、土质疏松等特点，深水表层采用常规的钻井方法常常存在固井质量低、井口容易失稳等风险，表层导管喷射下入技术能够有效应对浅层钻井作业中的技术难题，在喷射下入过程中，浅层土受到水力喷射冲击和机械破岩的共同作用而发生破坏，喷射到位后表层导管依靠土体侧向摩擦力的恢复而保持稳定，所以掌握深水浅层土破坏与恢复机理是确保深水表层导管喷射作业成功的关键。本文根据相似理论原理，在天津滨海新区试验场地开展了一系列喷射法下入表层导管的模拟试验。在模拟试验过程中，以表层导管喷射施工参数（钻压、排量）为变量，利用试验测量的导

4、管下入速度来研究钻压和排量对导管喷射破土效率的影响规律。以压力传感器到达各土层的时间为变量，通过测量对应时间的径向压力和孔隙水压力来研究土体有效应力随时间的变化规律；以喷射到位后静置时间为变量，通过测量不同静置时间下导管上拔力来研究土体侧向摩擦力随时间的恢复规律。通过理论基础研究、数值模拟、现场试验和实例应用相结合的方式，分析了水射流作用下浅层土的破坏机理以及钻井参数对表层导管喷射下入的影响规律；模拟了表层导管周围浅层土在水力喷射作用下的破坏过程；研究了表层导管喷射到位后土体侧向摩擦力随时间的恢复规律，推荐了表层导管安全作业时间窗口设计方法。为提高深水表层钻井作业时效、降低作业费用提供了技

5、术支持。关键词：表层导管；喷射；浅层土；破坏；恢复-II-ABSTRACTBreakingandRecoveryMechanismofShallowFormationSoilDuringSurfaceConductorJettingprocessinDeepwaterDrillingABSTRACTSincefeatureslikelowtemperatureandloosesoilbodiesarecommonindeepwaterseabed,riskslikebothpoorqualityandstabilityofcementingandwellheadareexistinginc

6、onventionaldrillingtechnologies.Tosolvetheseproblems,thetechnologyofrunningsurfaceconductorbyjettingwasproposedandextendedinworldwidedeepwaterwells.Duringconductorjettingprocess,soilsinshallowformationarebrokenhydraulicallyandmechanically,andsurfaceconductorholdsteadybytherecoveryoflateralfriction

7、offeredbysoilsafterreachingintoposition.Therefore,aclearunderstandingonthebreakandrecoverymechanismwouldbesignificantforthisnewconductorrunningmethod.Basedontheprincipleofsimilitude,thisresearchconductedaseriesof