極地永久凍土帯の石油・ガス資源の安全かつ効率的な開発は、井戸周囲の自然氷融解や井戸の完全性損傷など一連の工学的課題に直面している。これらの課題を解決するために、真空断熱ケーシングの断熱性能評価実験を通じて、環境温度、流体温度、真空度などの要因がケーシングの断熱性能に与える影響を探究した。実験結果に基づき、多要因が影響する真空断熱ケーシングの見掛け熱伝導率予測モデルを構築した。数値シミュレーション技術を用いて、氷融解範囲および安定性指数により、凍土帯における真空断熱ケーシングの関連役割を評価した。研究の結果、温度上昇は断熱層内の気体分子の熱運動を増強し、真空断熱ケーシングの見掛け熱伝導率は環境温度および流体温度の上昇に伴い増加することが判明した。真空度を上げると、真空断熱層内の気体分子数が増加し、分子間の衝突接触の機会が増え、真空断熱層内の見掛け熱伝導率が増加する。真空断熱ケーシングを採用した場合、井戸周囲の凍土融解範囲は従来のケーシングの場合の9.37％にとどまり、凍土の不安定領域は従来のケーシング条件の13.04％であり、顕著な断熱効果を示した。

永久凍土;断熱ケーシング;断熱性能;氷融解;井戸安定性