随着西部新一轮建井高潮的兴起,经大量工程实践总结,得出人工冻结法是有效穿越白垩系深厚富水基岩层的一种特殊施工方法。依据大量参考文献可知,虽然人们已经掌握了白垩系岩石的一些基本物理力学特性,但并没有系统对其进行深入的研究,尤其是关于白垩系砂岩层冻结壁温度场方面的研究,故本文以910m冻结风立井工程为背景,选取白垩系洛河组-632m处的中粒砂岩层为研究对象,系统研究在井筒开挖前、开挖后以及受水化热影响下的冻结壁温度场的变化规律。在理论研究方面,阐述了温度场、冻结温度场的理论概念;冻结温度场的主要影响因素;并依据热力学基本定律与能量守恒原理推导建立了冻结温度场的基本方程,在此基础上分别建立了井筒在开挖前、开挖后以及受水化热影响阶段的温度场模型理论。在ANSYS数值模拟方面,应用ANSYS软件对单圈、单管冻结下与单圈、多管冻结下开挖前冻结壁温度场进行数值模拟,通过对得到的不同冻结时间(即8d、30d、83d、148d、204d、256d)下的温度场变化云图与径向温度变化曲线以及距冻结管中心与井心不同位置的温度变化曲线得分析,系统总结了在单圈、单管冻结下与单圈、多管冻结下开挖前的冻结壁温度场分布规律,得出了冻结锋面推移速度与冻结壁厚度随冻结时间的变化规律等;同时利用ANSYS软件建立单圈、多管冻结下开挖后受水化热影响阶段的外层井壁与冻结壁温度场的数值模拟型,通过对得到的在浇筑外层井壁混凝土后的不同时间(即1.5d、3d、10d、67d)里外层井壁与冻结壁温度场变化云图以及径向温度变化曲线的分析,总结了单圈、多管冻结下受水化热影响下“两壁”径向温度场的分布特征及其内部某点温度的变化规律。在现场实测方面,依据井筒在冻结及开挖浇筑井壁混凝土过程中对低温冷媒盐水温度、不同位置测温孔的温度、冻结壁及外层井壁的径向温度现场监测数据的整理分析,系统总结了在开挖前、开挖后及受水化热影响下的冻结壁温度场、厚度、平均温度随时间的变化规律以及冻结壁的融化、回冻随时间的变化规律等。最后通过温度模拟值与现场实测值的对比分析,验证其上ANSYS数值模拟的可行性。