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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

天然气水合物保压岩心分析及转移系统设计

随着天然气水合物保压取样技术的发展,保压岩心分析及转移技术成为未来天然气水合物资源勘探技术的重要技术手段。天然气水合物保压岩心分析及转移系统是天然气水合物勘探取样与实验室之间最重要的联系纽带,提供了从保压取样器中取出岩心、采集岩心的背景数据,以及将岩心切割并在保压条件下转移至运输单元和专门分析单元的方法。本文介绍了天然气水合物保压岩心分析及转移系统的设计思路及各单元的组成,系统被设计为一个可处理、分析、二次保压存储保压岩心的专用设备。     

海底沉积地层保真取样钻具的设计及应用

钻探取样技术作为海洋地质调查和资源勘探的主要方法,在海洋探索领域占据着十分重要的地位。海底地层以松软沉积物为主,常规钻探回转取样的方法极易破坏样品原状性,且样品采取率低,难以满足科学研究的要求。研制了一种以泥浆泵压驱动的沉积物保真取样钻具,并结合绳索取心技术,实现海底沉积地层保真取样。试验证明,该海底沉积地层保真取样钻具取样成功率高、作业效率高,所采取样品原位性、原状性好,完全满足海洋地质和土工实验等对样品的严格要求。     

天然气水合物保真取样钻具的试验研究

由于天然气水合物生存环境及特性特殊,所以了解其物化特性最有效的方法是通过钻探取样。天然气水合物钻探取样的关键是要有满足要求的钻探设备、钻探工具、钻探工艺及特殊的冲洗液。介绍了天然气水合物取样钻具的结构、原理、特点、钻进工艺及试验结果。根据海洋钻井的特点,提出了中国实施天然气水合物钻探经济实用的施工方案。     

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。     

深海硬岩岩芯保真取样技术的研究

介绍了一种采用水力方式输送转移硬岩岩芯的深海硬岩保真取样技术。利用该技术,可在深海钻取硬岩岩芯后,将岩芯从取芯钻具中释放,然后采用水力输送方式将裸岩芯转移送入取芯钻机附带的深海保真装置中;并且当岩芯从深海底回收后,可在保真状态下将裸岩样转移送入实验室中的后续长期保真实验设备中。从理论上分析了水力输送转移岩芯的原理及影响因素,并通过实验进行了验证。简要介绍了一种采用该技术设计的深海硬岩保真取芯器的结构和工作原理。     

陆域天然气水合物取样关键因素探讨

温度和压力是保持天然气水合物不分解的2个重要参数。依据热物理力学理论和理想气体特性,通过计算机模拟0℃以上甲烷水合物和二氧化碳水合物在不同温度-压力条件下的分解,得到甲烷水合物分解P-T平衡相图,探讨了钻探获取陆域天然气水合物取样温压关系。     

天然气水合物钻井泥浆冷却系统的设计及现场应用

从天然气水合物赋存的温压条件入手,说明了制冷泥浆的重要性。介绍了天然气水合物钻井泥浆冷却系统的结构组成、工作原理及设计过程。进而阐述了该套系统在中国冻土区天然气水合物科学钻探施工中的应用情况。试验证明:该套系统完全达到了设计要求,并首次成功地在青藏高原木里盆地永冻区钻获天然气水合物样品。     

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。     

天然气水合物钻探的关键技术

钻探取样技术因能直观、准确地揭露天然气水合物的赋存状态,成为国内外天然气水合物勘查与研究的必要手段之一。本文根据天然气水合物的热物理力学特性,通过计算机模拟了0℃以上甲烷水合物和二氧化碳水合物在不同温度-压力条件下的分解过程,探讨了天然气水合物钻探的关键技术,针对青藏高原高寒永冻地区,给出了天然气水合物钻探技术的初步建议。     

天然气水合物泥浆制冷系统的野外试验研究

天然气水合物钻探取样过程中,泥浆制冷系统具有十分重要的作用。介绍了吉林大学研制的天然气水合物泥浆制冷系统的结构及工作原理。通过在西藏羌塘盆地、祁连山木里盆地和东北漠河盆地大兴安岭地区的野外应用试验,表明该套系统应用范围广,工作性能稳定可靠,可用于高海拔、高纬度的冻土带等特殊地区的水合物钻探。     

西藏鸭湖地区天然气水合物调查井钻探施工技术

西藏羌塘盆地是公认的天然气水合物有利找矿区,钻探取心是鉴别天然气水合物最直接、最准确的手段。为满足天然气水合物钻探需求,制定了大直径取心、低温泥浆护心的技术方案。试制了跟管取心钻具和大直径绳索取心钻具;逐步完善低温泥浆配方;研制出新型高效泥浆冷却装置。在鸭湖地区天然气水合物调查井施工中,克服地层复杂、环境恶劣等难题,完成钻探取样施工,终孔深度700.70 m,岩心采取率满足地质要求。查明了地层岩性、冻土厚度、气源、岩石物性特征等,不仅为天然气水合物资源评价也为其他油气资源调查提供了地质资料、技术支撑和人才储备。     

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。