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气体钴井井底低温对岩石破碎的影响机制
  • ISSN号:1673-5005
  • 期刊名称:《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TE21[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学石油工程学院,北京102249, [2]北京工业大学,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51274220)
中文摘要:

首先分析井底钻头喷嘴的Joule-Thomson效应,其次,建立急剧冷却条件下井底岩石的温度场分布模型,并以此建立井底岩石动态热应力分布模型,对气体钻井井底热冲击应力进行深入剖析.此外,通过引人井底岩石裂纹尖端应力强度因子,对钻头载荷和热应力共同作用下的井底岩石裂纹扩展失稳进行分析,对砂岩岩样进行液氮冷却试验,并对其进行声波实时测量.结果表明:在热应力的作用下岩石裂纹的抗扩展阻力存在极小值,气体钻井岩屑粒度较小;随着温度的降低,波速在岩石中呈线性衰减,声波的首波波幅也有明显的延迟,说明冷却处理对岩心内部结构产生了很大影响.

英文摘要:

Low temperature at the outlet of drilling bit nozzles can be induced due to Joule-Thomson effect during well drillingusing gases as drilling fluid. In this study,a numerical simulation model for analyzing the temperature distribution around thebottom of the hole was established based on the Joule-Thomson cooling effect, and then the induced thermal shock stress wascalculated according to the temperature distribution. The expansion and instability of rock cracks were analyzed in terms of astress intensity factor at the cracking tips of rock. Experiments were conducted using liquid nitrogen for cooling of rock samplesin order to verify the ther^nal cracking models, and a real-time acoustic technique was used to measure the crackingeffect. The results show that, under the thermal stress, a minimal cracking resistance of anti-propagation exists, and cuttingswith small sizes were obtained during gas drilling. It appears that the wave velocity decreases at low temperatures, and thefirst wave amplitude has a dramatic delay, which illustrate that the cooling can have an important impact on the internal structureof rocks.

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期刊信息
  • 《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中国石油大学(华东)
  • 主编:袁静(执行)
  • 地址:山东省东营市北二路271号
  • 邮编:257061
  • 邮箱:journal@upc.edu.cn
  • 电话:0546-83922495 86983262
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-5005
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1441/TE
  • 邮发代号:24-273
  • 获奖情况:
  • 本刊1996年以来历届山东省优秀期刊奖,曾荣获1999年全国高校学报优秀期刊二等奖,2001年...,2012年获教育部第四届中国高校精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9288