天然气水合物孔底冷冻取样技术

本研究提出的天然气水合物孔底冷冻取样方法是通过外部冷源采用主动式降温的方法在孔底冷冻天然气水合物岩心,从而抑制水合物分解来获得水合物岩心的方法.首先,分析了孔底冷冻取样方法的町行性.然后,借助室内冷冻模拟试验确定了干冰法冷冻方式.最后,研制了FCS型天然气水合物孔底冷冻取样器,通过钻进实验取得冷冻岩心.本研究提出天然气水合物孔底冷冻取样思想,为天然气水合物取样器的设计提供了新的思路.     

天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验研究

本研究提出的天然气水合物孔底冷冻取样方法是利用外部冷源在孔底降低水合物岩心温度,采用主动式降温的方法降低水合物的临界分解压力,达到被动式降压来抑制水合物分解,获得水合物岩心的方法.首先,通过分析天然气水合物温压特性得出了孔底冷冻取样方法的可行性;然后,借助室内冷冻模拟试验确定了干冰为冷冻剂,酒精作为助冷催化剂和载冷剂的冷冻方式;最后,依据冷冻模拟试验得出的干冰法冷冻方式研制了FCS型天然气水合物孔底冷冻取样器样机,并进行了土层钻进冷冻取样试验,取得冷冻黄土岩心.本研究提出天然气水合物孔底冷冻取样思想,为天然气水合物取样器的设计提供了新的思路.     

干冰升华式孔底冷冻取样器冷源保冷方法的试验研究

针对已研制的天然气水合物孔底冷冻取样器,为进一步提高取样器干冰冷源的保冷效果,提出干冰冷源双层保冷方法.通过试验研究,证明干冰冷源双层保冷方法可大幅度提高干冰在井内的保存时间,可以将此方法应用于取样器的设计.     

天然气水合物孔底冷冻取样器室内冷冻试验能量计算与分析

针对以干冰作为冷冻剂、酒精作为载冷剂的天然气水合物孔底冷冻取样方法,提出干冰与酒精用量的计算方法。计算出在干冰双层保冷的方式下,干冰与酒精的用量。通过实验与计算机模拟分析,验证该计算方法的可行性。针对试验过程中出现的问题,提出对试验装置的改进,为取样器的设计提供参考。     

海底天然气水合物取样器冷却技术研究现状

天然气水合物是一种潜力巨大的替代性能源,其可以稳定地存在于一定的低温高压条件之下。在天然气水合物钻探作业中,冷却保温技术是天然气水合物钻探的关键技术之一。低温可以抑制天然气水合物分解,这对获取水合物样品有着十分重要的作用。本文首先概述了海底天然气水合物取样器保温冷却技术研究现状,并对取样器冷却保温技术进行深入的调查研究和分析。然后对日本的PTCS取样器中的冷却保温技术和国内具有冷却保温功能的取样器进行了详细介绍,并对相关技术进行分析和总结,最后对海底天然气水合物取样器冷却保温技术的发展做了总结与展望。     

天然气水合物孔底冷冻取样器储冷腔的设计与试验研究

孔底冷冻取样是一种有效的钻取天然气水合物岩心的方法,绳索取心式孔底冷冻取样器的制冷能力由可存储冷源干冰和制冷酒精的储冷腔决定。本文就不同内部结构的储冷腔进行了储冷能力和制冷效果的设计与试验研究,计算了储冷腔的保冷层厚度,并设计了分层式、螺旋阶梯式和带孔管式3种储冷腔内部结构;通过对储冷腔保冷能力的试验研究,干冰存储1 h后平均损失率为31.3%,能满足后续制冷酒精的要求;并对不同结构的储冷腔开展试验研究,试验结果表明,带孔管式储冷腔可在短时间内完成对酒精的冷冻,酒精降温幅度达36.3℃,可满足水合物冷冻取样的能量要求。     

天然气水合物冷源外置式孔底冷冻绳索取样器冷冻效率优化研究

为解决天然气水合物冷冻取样钻具冷源难以在孔底长时间存储及冷冻岩心效率低的问题,本文提出了采用冷源外置式冷冻岩心样品的方法,即将冷源存放在打捞器中减少冷源在孔内的存储时间,提高冷源的存储效率,并在冷冻过程中向冷冻腔内通入氮气增强低温酒精与岩心的对流换热以提高岩心的冷冻效率。采用液氮与酒精混合形成的低温酒精(-130℃)作为冷源进行冷源存储及岩心冷冻试验,模拟孔内环境存储30 min后,冷冻能量保存率为73.1%。通过注入氮气提高冷源与岩心的换热效率,可将岩心平均温度降至-14.92℃,与传统方式相比冷冻效率提高24.3%。试验结果表明,通过冷源外置式的结构和通过注气增强对流换热的方法能够解决冷源不能长时间存储及岩心冷冻效率低的问题,为天然气水合物钻探获取原始样品提供了一种可行的方法。     

天然气水合物的钻进过程控制和取样技术

分析了天然气水合物的稳定条件及对钻进过程的影响,讨论了天然气水合物的钻进泥浆控制策略和取样(心)技术,同时介绍了大洋钻探(0DP)使用的保压取样器PCS.     

国家863计划“天然气水合物探测技术”课题通过验收

2005年12月15日,以广州海洋地质调查局为依托单位的国家863计划“天然气水合物探测技术”课题,在北京通过了资源与环境技术领域海洋资源开发技术主题专家组的验收。该课题在天然气水合物的地震识别、地震物理模拟技术、船载地球化学探测系统研制和深水浅孔保真取样器研制方面实现了自主创新;在天然气水合物地震采集参数分析系统、地震数值模拟技术、天然气水合物饱和度估计和稳定带顶底面识别技术、底水地球化学探测系统研制、室内高精度地球化学测试分析技术和天然气水合物资源综合评价技术方面有突破性的进展;在天然气水合物地震采集试验…     

“深海勇士”号载人深潜器在“海马”冷泉拍摄的水合物丘

2022年9月23日,“深海勇士”号载人深潜器在“海马”冷泉进行考察作业时(2022-TS2-17航次),再次发现水合物丘,进一步揭示该区域具有良好的天然气水合物赋存前景,并为开展天然气水合物保真取样器海试等提供了新点位。“海马”冷泉位于琼东南盆地西部海域。     

关于天然气水合物钻探的思考

天然气水合物是一种固态的化合物 ,烃类气体源。固态的天然气水合物只能稳定存在于较低的温度 ( 0～10℃ )和较高的压力 ( 10MPa以上 ) ,这些均给天然气水合物的钻采带来了一定的难度。简要介绍了天然气水合物的形成、稳定条件 ,分布情况以及国内外勘查研究新动向 ,着重阐述了天然气水合物钻探的作用及有关技术问题 ,提出了我国开展天然气水合物钻探的工作思路     

天然气水合物非干扰绳索式保温保压取样钻具的研究

由于天然气水合物存在环境和性质的特殊性,使保温保压取样技术成为获得原位天然气水合物最有效的方法之一。保温保压取样钻具是获得天然气水合物真正物化特性的主要器具。通过多年对天然气水合物保温保压取样钻具的试验研究,设计了专门用于取海底沉积物和未成岩地层中水合物的非干扰绳索式保温保压取样钻具。介绍了钻具的结构、特点,及其配套的保温保压系统关键机构的功能、特点。对取心工艺和进行的海上功能性试验进行了详细说明,试验结果达到了设计要求。     

我国陆域天然气水合物勘查技术理论与实践

针对陆域天然气水合物勘查技术存在的问题,通过对国内外勘查技术发展与现状的分析,在对青海木里煤田的天然气水合物勘查的基础上,采用现场实践和理论分析的方法对常规测井参数和简易测温方法进行了研究。结果表明：常规测井参数对冻土层综合解释是可行的,该成果成功应用于木里煤田全区,发现了疑似天然气水合物的钻孔数和疑似天然气水合物的层数;理论分析发现简易测温方法所测温度与实际存在误差,现场实测和理论计算相结合得出了误差修正值为20m,精确地计算出天然气水合物的实际埋深,并绘制出疑似天然气水合物单孔累计厚度分布图。     

天然气水合物开采方法研究

天然气水合物是蕴藏于海洋深水底和大陆架永久冰土带的碳氢化合物,可能成为人类的重要能源来源之一。综合论述了目前可能采用的可行开采方法,通过对M allik地区的开采试验,分析提出了以水力压裂开采水合物的可行性方法,对我国宏观能源可持续发展具有重要理论意义和广阔的应用前景。     

海域天然气水合物取样技术规程编制要点

为了规范在海域天然气水合物钻探取心过程中的技术工作和有关工艺的操作要点,制定了《海域天然气水合物取样技术规程》。该规程分为范围、规范性引用文件、术语和定义、基本规定、前期准备、泥浆规范、钻井作业、取心段和取心终止条件、岩心采集、钻台岩心处理及放置、数据记录与报告编制共11个章节。本文对该规程适用的范围、引用的文件、采用的术语和定义进行了简单介绍,对取样作业不同阶段的风险进行了辨别,从目的、安全原则和技术要求等方面对取样作业前期准备、钻井作业等关键环节进行了详细介绍,并对数据记录和报告编制的内容进行了总结。该规程的编制,将有利于进一步提升该类矿产的勘探取样技术水平,有效保障勘探作业的安全性和稳定性。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。