Die sichere und effiziente Erschließung von Öl- und Gasressourcen im polaren Dauerfrostboden steht vor einer Reihe technischer Herausforderungen wie dem Auftauen von natürlichem Eis rund um den Bohrlochbereich und der Beschädigung der Bohrlochintegrität. Zur Lösung dieser Probleme wurden Experimente zur Bewertung der Isolierleistung von Vakuum-Isolationsrohren durchgeführt, um den Einfluss von Umgebungstemperatur, Fluidtemperatur und Vakuumgrad auf die Isolierleistung zu untersuchen. Basierend auf den Versuchsergebnissen wurde ein Vorhersagemodell für den scheinbaren Wärmeleitkoeffizienten von Vakuum-Isolationsrohren unter Berücksichtigung mehrerer Einflussfaktoren entwickelt. Mithilfe numerischer Simulationstechniken wurde die Rolle der Vakuum-Isolationsrohre bei der Öl- und Gaserschließung im Permafrostgebiet anhand des Bereichs des Eis-Tauprozesses und des Stabilitätsindex bewertet. Die Studie zeigte, dass eine Temperaturerhöhung die thermische Bewegung der Gasmoleküle innerhalb der Isolationsschicht verstärkt, der scheinbare Wärmeleitkoeffizient der Vakuum-Isolationsrohre mit steigender Umgebungstemperatur und Fluidtemperatur zunimmt; eine Erhöhung des Vakuumgrades führt zu einer höheren Anzahl von Gasmolekülen in der Isolationsschicht, was die Molekülkollisionen erhöht und somit den scheinbaren Wärmeleitkoeffizienten steigert; bei Verwendung von Vakuum-Isolationsrohren beträgt der Auftau-Bereich des Permafrosts rund um das Bohrloch nur 9,37 % des Bereichs bei herkömmlichen Rohren, und die Zone der Permafrostinstabilität liegt bei 13,04 % der herkömmlichen Bedingungen, was die Wirksamkeit der Isolierung deutlich macht.

Dauerfrostboden;Isolationsrohre;Isolationsleistung;Eistau;Bohrlochstabilität