冷冻土上生产油井
多年冻土区的油井作业会在井筒周围形成解冻球，这可能导致井眼和管道屈曲故障。因此，油井设计需要模拟永久冻土的热状态和油井群周围的解冻球。
如今，Frost 3D Universal是执行此类模拟的最便捷工具。为了创建井眼对永久冻土的热影响的计算机模型，需要以下信息：
1.气象数据：气温变化，风速，积雪厚度变化。
2.模拟钻孔周围的地质土壤结构和热物理性质：融化和冻结状态下的热导率和体积热容，水冰相变的初始温度，干燥土壤的密度，总重量土壤水分（在所有类型的土壤水上），未冻结的水含量与温度的关系。
3.抽油的温度和速度。
4.所用材料的结构和热物理性质（水泥，隔热材料等）。
根据这些数据，Frost 3D Universal为钻孔对永久冻土的热影响创建了三维模拟模型。
钻孔对多年冻土影响的计算机模型
计算区域（4口生产井和5种不同土壤类型）的几何尺寸为：长60 m，宽40 m，高200 m。
为每个地质层规定了适当的热物理性质。
对于每个地质层，还给出了未冻结水含量与温度的关系。
未冻结水含量与温度的关系
在整个土壤深度上为垂直温度分布指定了初始时间。
考虑到空气和地面对热传递的影响，规定了积雪厚度的变化。
整个土壤深度的初始温度分布
积雪厚度和温度变化
借助边界条件，在计算区域和大气的边界上指定了传热系数和空气温度随时间的变化（基于风速）。
气温随时间的变化
地表和空气传热系数的变化
在计算区域的侧面，由于左边界和右边界位于对称平面上，并且计算域的前边界和后边界与模拟井之间的距离足够远，因此热流等于零。来自井的热流没有达到这些边界。
由于相同的土壤层和计算范围下边界下方的井延伸（通过下限的热流等于零），因此热流等于零。通过第三类边界条件模拟井与井周围地面之间的热相互作用。在计算地面与井壁之间的传热系数时，要考虑热性能，抽油速度和井壁隔热厚度。
钻孔热分析的边界条件规范
解冻球和热场变化的模拟进行了20年。
根据模拟结果，在3D模拟区域的不同区域的特定时间点分析了井周围的热场分布。
YZ平面5年内土壤热场分布
YZ平面5年内土壤热场分布
XZ平面上20年的土壤热场分布
XY平面上20年的土壤热场分布
热场模拟也可以在模拟区域的横截面中用等值线表示。
温度等值线形式的二维平面中20年土壤热场分布
同样，我们可以分析井周围的解冻球。地下未冻结水含量的相对分布如下所示。红色对应于所有冰都融化的土壤区域。蓝色对应于所有水分被冻结的区域。
XZ平面中5年后的相对未冻结水含量分布
XY平面中5年后的相对未冻结水含量分布
XZ平面20年后的相对未冻结水含量分布
XY平面中20年后的相对未冻结水含量分布
因此，可视化未冻结含水量在井横截面中的相对分布，我们可以确定指定时间点井周围解冻球的大小，并得出有关井隔热效果及其之间选择距离的结论。
二维平面中20年后的相对未冻结水含量分布
