天然气水合物岩心保压转移与测试系统研发现状分析

通过钻探取心获取原位天然气水合物储层岩心,并进行保压转移与测试,获取岩心物理、化学及力学性质等方面的参数,是开展海域天然气水合物勘查工作的关键技术方法之一。本文对国内外天然气水合物岩心保压转移系统的相关资料进行了汇总,从工作原理、结构特点和试验应用等方面进行了全面总结,系统梳理了天然气水合物保压转移与测试系统的研发现状,从兼容性、关键参数等多个方面对比了国内外典型岩心保压转移与测试系统,并针对国内天然气水合物保压转移系统的研发提出了建议。     

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。     

海洋保温保压取样钻具的研制

针对天然气水合物储层环境,依托中国地质调查局地质调查项目"水域地层原位钻探取样器具设计及工艺研究"研制了海洋保温保压取样钻具。在室内试验的基础上,依次在浅水及深水对研制的钻具进行了功能性海试,改进后在1392 m深海进行了保温保压取样钻具功能性试验获得成功,为我国今后在海域天然气水合物勘探取样奠定了坚实的基础。     

海洋天然气水合物保温保压取样工具对比研究

作为天然气水合物勘查评价中的一项关键技术,保温保压取样是识别、获取水合物最直接有效的手段。本文在前人研究基础上,对国内外的保温保压取样工具进行了简单介绍,并从样品直径、长度、保压成功率、岩心收获率等方面进行了对比分析,最后对国内保温保压取样钻具的发展提出了一些建议。     

海域天然气水合物保压取心钻具的研制与试验

天然气水合物的勘探和开发需要从地层中获取保压岩心进行地层的物化性测试、储量评估以及开采工艺等方面的研究。然而,钻探过程中,伴随温度和压力的改变,天然气水合物很容易发生分解,这给水合物钻探取心工作带来了很大的困难。为了解决天然气水合物保压取心钻具的保压可靠性问题,开展了一种新型齿轮-齿条关闭球阀式水合物保压取心钻具的研制,采用绳索打捞的提拉力驱动球阀工作。详细介绍了该保压取心钻具的结构和工作原理;计算了球阀的工作密封比压及打捞内管所需的提拉力;介绍了该保压取心钻具的室内试验和海试情况。研究表明：该水合物保压取心钻具的取心工艺简单,球阀翻转和密封性能良好,取心成功率高,各项功能和性能指标均达到了设计的要求。     

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.     

海域天然气水合物保温保压取样钻具研究与应用进展

保温保压取样,作为开展海域天然气水合物勘查工作的关键技术方法,是采获水合物原位样品的核心技术手段.本文对国内外海域天然气水合物保温保压取样钻具的相关资料进行了汇总梳理,并从工作原理、结构特点和试验应用等方面对国内保温保压取样钻具的研究与应用进展进行了分析与总结.通过采用不同的工作原理,国内保温保压取样钻具已能够在软-中...     

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.     

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.     

天然气水合物钻探取样技术现状与实施研究

天然气水合物作为一种高效、清洁的新能源,已经引起世界广泛关注。由于天然气水合物的不稳定性,采用的钻探取芯装置必须具备保真功能。目前,国内的取样装置均是在调查船上进行作业的,仅限于30m之内的沉积物中取样,石油钻探用保压取芯工具均无法达到该要求。为了解决上述问题,根据国外资料调研,采用绳索保温保压取芯方案可减少样品在取回过程中的时间,使岩样尽量接近原始状态。简要介绍了国内外发展现状及实施研究的初步设想,目的是通过获取天然气水合物保真样品,加快对水合物的分析与勘探步伐,使该清洁能源早日服务于人类。     

日本南海海槽天然气水合物取样调查与成功试采

日本在实施天然气水合物研发计划(MH21)的第一阶段(2001—2008)及之后,作为合作伙伴,参加了加拿大Mallik和美国阿拉斯加陆域永冻层的水合物试采工程项目,并在本国南海海槽分别于2000年和2004年实施了水合物探井施工和多井钻探取样调查。从MH21第二阶段(2009—2015)开始,日本加强了对南海海槽东部的钻探、取样调查,运用新研发的CDEX hybrid PCS系统采取保压岩心;运用PCCT压力岩心测试鉴定仪器,对含水合物沉积地层的岩样作精密测试分析;提出水合物开采环境效应评估(EIA)研究战略,运用综合方法认真实施EIA调查,以及对海域水合物生产环境监测系统,包括海底甲烷泄漏监测仪(MLMS)、海底变形测量仪(SDMS)等予以布署。2013年3月12—18日,日本在南海海槽东部深水水合物储层实施了第一次天然气水合物的试采。六日内累积生产气量约120000 m~3,平均日产气量20000 m~3。这是世界上第一次海域天然气水合物成功的试采工程,是国际天然气水合物开发史上的一座里程碑。但是,天然气水合物的商业化开采在国际上将是一个艰难、漫长的过程。     

深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具研制成功

不久前，由勘探技术研究所主持研制的深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具在天津市武清中信广场地热开发井中进行了保压钻进生产试验，并取得了圆满成功。深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具研制是国家高技术发展计划（863计划）海洋资源开发技术重大专项“十五”期间的研究课题。国家科技部委托“863”海洋资源开发技术主题专家组已对保真钻具野外生产试验进行了验收。专家认为，钻具原理可行，整体结构合理。试验基本达到了目的。     

保压取样钻具内岩心温压采集器的研制与应用

在绳索取心钻探过程中,井底温度与压力的实时测量,有助于改进取心工艺,提高岩心采取率;同时岩心在井底的原位测量数据对于了解岩心的物理特性有着重要意义,这一点在海域天然气水合物勘探中尤为明显。本文主要介绍了一种内置于保压取样钻具中的温压采集器的结构及其工作原理。该采集器采用干电池供电,单次工作时间>72 h,能够采集与存储整个取样过程中岩心管内的温度与压力参数,与电脑端连接后就能得到全部数据。通过搭载海洋地质十号钻探船,该采集器完成了一个回次的海试试验,得到了整个绳索取心钻进过程的温度与压力数据。经过分析,收集到的数据与实际取心工艺过程相符,数据平稳可靠。     

天然气水合物样品带压转移装置的抓捕机构设计

在天然气水合物岩心样品的带压转移过程中,岩心衬管抓捕装置是实现样品转移的关键。岩心抓取是在岩心管内进行,属于非可视化操作过程,同时岩心样品和抓捕器都处于高压液体中,岩心衬管与岩心管之间的间隙非常小,要保证岩心样品的原位状态,对岩心抓捕装置的结构设计、精准定位、快速抓取和释放都有很高的要求。根据该装置所需实现的抓取、拖动、定位和释放功能,设计挂盘自锁和触碰解锁机构,探针抓取衬管,经过室内抓捕实验,该机构可以顺利抓捕和解卡,其结构简单,能在压力状态下进行岩心转移,加快了天然气水合物样品的带压转移装置的研究进展。     

钻井利器故事之“保真取样钻具”

天然气水合物作为一种高效清洁能源,广泛分布于海洋和冻土带中。经过近几年的勘探,在我国南海发现了储量非常丰富的天然气水合物资源,并成功进行了试开采,取得了可喜的成绩,也使我国在该领域处于国际领先地位。随着水合物勘探开发程度的进一步加快,作为水合物调查钻探取样的重要利器——保真取样钻具的保真效果已经被越来越多的研究者所关注。本文从科普的角度介绍了天然气水合物保真取样的必要性、国外发展历程及国内近年来的研究成果,以此达到相互交流、相互促进的目的,最终推动保真取样技术的国产化应用。     

国家863计划《天然气水合物勘探开发关键技术》重大项目在京启动

《天然气水合物勘探开发关键技术》重大项目不久前正式启动. 天然气水合物勘探开发关键技术是国家中长期科技发展规划纲要中的一项重要内容,被列入国家"十一五"国家高技术研究发展计划(863计划)海洋技术领域重大项目,重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术,自主研发水合物钻探取样技术与装备,为天然气水合物开发作技术储备.     

国外天然气水合物勘探现状及我国水合物勘探进展

概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况,介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及目前取得的进展。详细地介绍了我国陆地永久冻土天然气水合物钻探取样器具、工艺方法、应用现状及钻探取样施工取得的成果,提出了我国未来陆地冻土天然气水合物勘探开发工作任务和建议。     

漠河冻土地区天然气水合物钻探施工技术

天然气水合物是一种清洁的潜在资源,漠河冻土地区为天然气水合物的形成提供了有力的条件。根据当地的地质条件和水合物勘探开发的技术要求,确定相应的钻孔结构和钻进技术参数,合理选择了钻探设备。钻进过程中运用低温泥浆、泥浆冷却技术、大直径绳索取心钻进工艺,快速获得岩心,从而减少水合物的分解,为以后该地区天然气水合物的勘探提供了经验。阐述了漠河冻土地区天然气水合物钻探施工中的钻进关键技术。     

天然气水合物钻探钻井液低温特性的研究

天然气水合物是一种赋存于低温条件和较高压力的新型清洁能源,勘探开发中必须保持天然气水合物的稳定才能钻取实物岩心。从维持天然气水合物相态平衡着手,介绍了国外用于抑制天然气水合物相态平衡的低温钻井液体系,分析了低温环境下钻井液流变特性和密度特性,提出了天然气水合物钻探钻井液体系研究的建议。     

保压及多功能海洋地质勘查取样钻具研发海试初步成功

正不久前,中国地质调查局勘探技术研究所与青岛滨海勘察测绘有限公司合作,成功在唐山曹妃甸港附近海域进行了钻探取样试验。根据钻探船及钻机性能特点,项目组对取样钻具的规格尺寸进行了改动,共进行了14个回次的钻探取样。试验海域水深21.00m,钻探船四锚定位,通过绳索打捞方式依次将四种取样钻具下入海底孔内,钻进总深度为16.50m,获取岩心总长度为11.70m,总体岩心采取率为70.90%。保压取样钻具共下孔钻进了2个回次,取样试验均获成功。试验结果表明,试验中保压阀关闭良好,除