天然气水合物取样钻头及岩层温度场数值分析

【摘要】：为防止深海海底天然气水合物钻探取样过程中发生分解及钻头热磨损,运用摩擦学及传热学基本原理,以弹性库仑摩擦模型作为接触单元本构模型,建立具有刚柔接触的取样钻头和岩层摩擦生热及传热的瞬态动力学耦合数学模型,采用有限元方法进行计算分析。结果表明,钻头温度变化较大,岩层温度变化较小,且只在和钻头接触局部区域内较明显。不同钻速、摩擦系数以及侧壁压力下,钻头和岩层温度变化趋势不同。在实际钻探取样时,对应不同工况和地质条件,应合理选择钻井液循环速率及分布,选择合适钻速,防止取样失败。 【作者单位】： 中国石油大学化学工程学院;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院;
【关键词】： 天然气水合物 钻头 岩层 温度场 有限元
【基金】：国家重大科技专项“天然气水合物勘查与试采工程”(编号:GZH201200602-01)
【分类号】：P634.41
【正文快照】： 天然气水合物是天然气和水在特定温度、压力下形成的固体燃料,作为一种清洁能源,是传统煤炭、石油等燃料的良好替代品。天然气水合物对周围环境的要求相当苛刻,其周围温度或压力的改变都会导致水合物发生分解1-3。在水合物钻探取样过程中,由于钻头和水合物岩层之间接触挤压以

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