针对冻土层钻井过程中可能引发的冻土融沉和井口下沉等问题,研究采用真空隔热套管保护冻土层,并采用试验和数值模拟方法研究了真空隔热套管的保温性能.试验结果显示:真空隔热套管能在限制径向传热的同时限制表面的轴向传热,减小套管表面的升温幅度和升温范围;其视导热系数远小于传统套管,在不同环境温度和钻井液温度下都具有保温性能;降低真空度可以提高其保温性能,强化其对冻土层的保护.数值模拟结果表明,真空隔热套管可以减小冻土层融化区域,降低冻土融沉和井口下沉的可能性.在此基础上,提出了降低真空度、加大套管总成内的隔热套管段长度和接箍处包裹隔热泡沫等提高真空隔热套管保温性能的工程措施.研究结果验证了真空隔热套管对冻土层保护的有效性和稳定性,对开发极地油气资源具有一定的指导作用.
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