極地擁有豐富的自然資源和戰(zhàn)略軍事價值,其冰雪消融導致的氣候變化、豐富的海洋資源及生物基因資源更與人類的生產生活息息相關。從科學層面上來說,極地冰蓋及冰下環(huán)境記錄著地球氣候環(huán)境變化的信息及氣候演變歷史,被譽為地球環(huán)境數(shù)據的“時間容器”,這些信息能夠闡明地球氣候變化機制及地球氣候變化對生物演化和生物界的影響,進而預測未來全球氣候變化。而冰心因其較高的信息含量而成為研究地球系統(tǒng)變化過程的最好載體。為滿足大量冰心需求,冰層鉆探取心是最為常見的獲取冰心的重要方式。盡管大部分冰孔都采用了適當?shù)你@井液,與孔壁穩(wěn)定性相關的事故仍時有發(fā)生,如1996年日本的南極Dome F鉆孔在深度2503m處,出現(xiàn)卡鉆事故;1997年丹麥的NGRIP基地北極格陵蘭Dye-3孔在深度2037.63m處,鉆井液的液柱壓力超過圍壓0.25MPa,導致鉆孔底部擴大;1999年意大利-法國的南極Dome C鉆孔在深度740m處,出現(xiàn)卡鉆事故;俄羅斯南極東方站的“5G”鉆孔在深度550m、2502m及3668m處分別發(fā)生了不同程度的孔壁失穩(wěn)事故;在2016-2017西南極Pirrit Hills項目的冰孔內,循環(huán)的鉆井液在冰巖交... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

我國在南極建立的科學考察站分布圖

1.2 南北極主要冰蓋分布及冰心包含的層狀地質信息取心鉆探冰孔穩(wěn)定性問題素導致的冰孔孔壁穩(wěn)定性問題冰川運動與氣候變化愈加活躍，需獲取大量冰心用以分遷[15,16]。為滿足大量冰心需求，冰層鉆探取心是最為常[17]。由于冰鉆的特殊性，隨著工作的驟增，一些鉆探問的是如何有效的保持冰孔穩(wěn)定及冰心的完整，通常向冰的鉆井液是解決上述問題的有效手段[18,19]。內壓力差作用下，孔壁會出現(xiàn)相應的應變，引起鉆孔變壁崩塌、破裂并最終導致擴孔或卡鉆等嚴重事故[18]。深的最大目的便是盡量保持孔壁壓差的平衡。當孔壁出

NGRIP 基地北極格陵蘭 Dye-3 孔在深度 2037.63m 處，鉆井圍壓 0.25MPa，導致鉆孔底部擴大；1999 年意大利-法國的南極度740m處，出現(xiàn)卡鉆事故；俄羅斯南極東方站的“5G”鉆孔在深 3668m 處分別發(fā)生了不同程度的孔壁失穩(wěn)事故；在 2016-20lls 項目的冰孔內，循環(huán)的鉆井液在冰巖交界處發(fā)生了突然的漏8,20,21]。當在這些事故中，鉆孔經常穿過脆性行為明顯的“脆冰孔快速打開后，冰層應力與孔內液柱壓力不能平衡，過大的壓一定區(qū)域內冰層的應變速率過大，甚至超過冰的韌脆轉變應變 10-4-10-3/s 內），此時孔壁表現(xiàn)為明顯的脆性行為，孔壁損傷累[22-24]。在孔內液柱壓力與滲流場的作用下，裂紋在冰層中進一入裂紋中，引起了鉆井液的漏失，進而導致孔內鉆井液液柱壓劇了孔壁的不穩(wěn)定。上述由水力因素導致的冰孔穩(wěn)定性問題

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]冰單軸壓縮強度與影響因素試驗研究[D]. 張麗敏.大連理工大學 2012
[3]水力壓裂擴展的流固耦合數(shù)值模擬研究[D]. 連志龍.中國科學技術大學 2007
[4]井壁穩(wěn)定問題的斷裂損傷力學機理的研究[D]. 鄭貴.哈爾濱工程大學 2005
[5]海冰在潮汐和波浪作用下的斷裂機理研究[D]. 李春花.大連理工大學 2000



本文編號：3410988