天然气水合物钻探冰封取心保压特性与机理研究

以揭示天然气水合物钻探冰封取心保压特性和机理为目标，开展钻井液冰阀和岩心阀的传热相变过程与力学特征及组织结构研究。通过固液耦合数值模拟和物理模拟试验，研究井底钻具内原位生成钻井液冰阀和岩心阀的传热相变过程，揭示诸因素对钻井液冰阀和岩心阀生成速度与密封保压能力的影响规律；通过单轴和三轴试验，获取钻井液冰阀在不同温度下的基本力学特征曲线和参数，应用有限元方法分析高压荷载作用下诸因素对冰阀内应力应变分布的影响规律；通过传热有限元分析和实验测试，揭示诸因素对钻井液冰阀和岩心阀分别在井内、海水和大气环境中密封保压能力维持时间的影响规律；运用显微观测和图像处理技术，研究钻井液冰阀和岩心阀的组织结构，揭示冰封保压的细观机理。本项目关于冰封取心保压特性和机理研究，具有重要学术理论价值和实际应用价值，将为未来研发和应用冰封保压取心技术奠定坚实基础，有助于大幅度提高天然气水合物复杂地层钻探岩心收获率和保压率。

以揭示天然气水合物钻井液冻结保压特性为目标，开展了水合物钻井液在冰阀管内经管外低温冷却液循环流动冷却降温过程和液固相变过程数值模拟研究，并对钻井液冻结形成冰阀过程进行了实验测试研究，从理论分析和实验测试两方面揭示了诸因素对钻井液冰阀生成速度与密封保压能力的影响规律，实验测试了钻井液冰阀在大气环境中密封保压能力的维持时间。本项目关于水合物钻井液冻结保压特性研究，具有重要学术理论价值和实际应用价值，将为未来研发和应用冰封保压取心技术奠定重要基础