深部煤层原位保压保瓦斯取心技术装备及初步应用

深部煤层瓦斯含量精准测定是矿井瓦斯灾害防治和煤层气高效开发利用的基本前提。煤层传统取心技术普遍采用开放式取心,需利用估算方法获得煤层取心过程中的瓦斯损失量,难以保证煤层瓦斯原位参数的准确性和有效性。基于“原位保真取心”学术思想,开发了深部煤层原位保压保瓦斯取心技术,研制了深部煤矿原位保压保瓦斯取心器,并基于三维数值仿真对取心器外管、保压舱体结构与关键薄弱部件进行了强度校核。同时,依托自主研发的保压取心实验室模拟测试平台,测定并分析了保压控制器的保压能力,通过煤矿现场试验验证了取心器的可靠性。研究结果表明：自主研制的取心器具有保压能力强、保压时间长、防扰动性能稳定等优势;取心器在内部流体压力20 MPa和1 000 N·m扭矩作用下等效应力为121.1 MPa,远小于材料屈服强度,满足强度设计要求;取心器在20 MPa荷载作用下等效应力为63.9 MPa,满足强度设计要求;取心器整体在19.4 MPa压力条件内可持续稳定运行,可以满足大部分深部煤矿瓦斯测试需求;现场测试表明保压保瓦斯取心器的保压控制器闭合情况良好,现场取心率达100%。研究成果可为深部煤层瓦斯含量精准测定奠定理论、技术和...     

页岩气勘探开发关键技术综述

在当前国际能源供需矛盾日益突出的形势下,页岩气资源勘探开发备受世界瞩目。页岩气是一种超低渗透非常规天然气,在页岩气勘探开发中有许多关键技术。介绍了页岩气勘探开发中的相关关键技术,包括密闭取心和保压密闭取心技术、水平井技术和压裂技术,并提出了发展我国页岩气勘探开发相关技术的建议。     

基于保压取心的页岩含气量测试新方法

含气量是页岩气储层评价和储量计算中的关键参数,其准确测试是计算地质储量和确定开发方案的基础。目前常用的现场测试方法,由于需估算损失气量,导致其数据可信度不高。为了明确我国四川盆地南部龙马溪组页岩的真实含气能力,开展了我国首口海相页岩气保压取心井的现场含气量测试。保压取心技术可以使取出的岩心保持在原始地层压力状态,能最大限度地减少页岩中气体的散失。考虑保压取心过程的特殊性,针对性地研发了页岩含气量现场测试设备,建立完整的测试流程和方法,实现了页岩含气量的带压测试。新方法需分段测试降压阶段解吸气量和常压阶段加热解吸气量,将两部分测试结果直接相加即可得到页岩总含气量,无需再估算取心过程中的损失气量。测试结果表明,该井常规取心段页岩总含气量平均仅为1.26 m³/t,保压取心段页岩总含气量平均达3.77 m³/t,明显高于常规取心段页岩含气量。此外,还建立了页岩吸附气量和游离气量直接测试方法,发现龙马溪组页岩游离气量均大于吸附气量,游离气量所占比例平均为64.48%,底部游离气量所占比例可达75%左右。与邻井同层位页岩气井的总含气量对比认为,采用目前...     

地面井煤层气含量精准测试密闭取心技术及设备

煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准测试密闭取心方法。根据煤储层特征(与油气储层相比,埋藏较浅、压力较小、温度较低、煤体强度低)和煤层气含量精准测试要求,设计并试制了适用于地面井煤层气含量测定的"三筒单动、球阀关闭、取心筒与解吸罐一体化"的密闭取心器和"前端小径钻心、后端大径钻井"的碎软煤层双径PDC密闭取心钻头。密闭取心器外筒直径120 mm,采取煤(岩)芯直径可达38 mm,密闭保压能力达10 MPa以上,适用于煤层埋深1 000 m的地面井密闭取心;双径PDC密闭取心钻头减少了取心钻进过程中钻井液对煤芯的冲洗旋流作用,提高碎软煤层的煤芯采取率。利用密闭取心设备在我国的淮南潘三煤矿和淮北芦岭煤矿碎软煤层中开展了2口地面井煤层气含量测定密闭取心工程应用对比试验,共采得密闭取心煤样5组,常规取心煤样3组; 8组煤层气含量测试结果表明,由密闭取心法获得的煤层气含量比常规取心法获得的煤层气含量高20.23%～...     

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。     

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。     

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。     

大庆密闭取心技术在苏里格气田中的应用

苏里格气田是目前我国探明天然气地质储量最大的气田,也是我国在克拉通盆地找到的最大的天然气田。为了探明苏里格气田的含水饱和度,大庆密闭取心于2005年正式进入苏里格气田进行密闭取心。截至2008年共取心13筒,收获率均在98%以上,密闭率在90%以上。由于该区域属于勘探开发阶段,取心层位均在3000m以上,因此期间克服了下钻困难、地层温度高、岩心过硬等问题。简要介绍在苏里格气田密闭取心应用的技术难点,以及密闭取心工具的特点和工艺技术改进等。     

适用于海底钻机的保压绳索取心钻具设计

以维持保压钻具内天然气水合物稳定性为研究目的,针对现有大口径保压钻具存在钻孔直径大、岩心样品直径小、钻具结构复杂、钻具质量重从而不适用于海底钻机使用工况要求的实际问题,对保压钻具的结构重新进行设计并进行了室内保压试验。结果表明:该小口径薄壁保压钻具的尺寸合理、结构紧凑,能够满足海底钻机使用工况要求;室内保压试验表明当压力维持在10 MPa以下的压力值时,6 h以内压力下降15%左右;而当压力维持在10~30 MPa之间的压力值时,6 h以内压力下降10%。该保压钻具在上述压力区间内使用满足设计和使用要求。     

树35-平27水平井密闭取心技术探讨

密闭取心能够提高岩心分析资料的准确性。通过水平段密闭取心,可以检验水驱油效果、定量分析油层的油水动态及剩余油分布情况。这对制定有效的增产增效措施、提高特低丰度油层单井产量和储量动用程度、完善开发方案等有着重要的意义。与直井密闭取心相比,水平井密闭取心难度更大。在进行水平段密闭取心技术难点分析的基础上,从井眼轨迹控制、钻具组合优化设计、取心工具配套和取心参数优选等几个方面进行了研究,并在树35-平27井进行了现场应用,取得了良好的应用效果。     

关于天然气水合物开采的设想

介绍了美国和中国的两种保温保压取芯钻具的专利技术以及国内在此领域取得的一些成就，提出了一些设想。     

胜利松软地层密闭取芯技术在吉1井的应用

介绍了胜利油田Rmb-8100密闭取芯工具及工艺技术在吉1井的现场应用情况.在吉1井的取芯过程中,通过采取一系列技术措施,选择合适的密闭取芯工具、取芯钻头,采用油基密闭液,优化钻井参数,在白垩系银根组砂岩中密闭取芯进尺91.08m,芯长84.57m,收获率92.9％,密闭率97.8％,创造了吉祥油田浅层松软地层密闭取芯最好成绩.     

压强预处理对煤泥浮选效果的影响

分别将煤泥水抽气到负压状态和充气到加压状态,待恢复到常态后进行浮选实验,同时测量煤粒表面电动电位ζ。实验结果表明：煤泥水浮选前经负压预处理后,煤粒表面电动电位ζ的绝对值有所降低,精煤产率和浮选完善指标降低,浮选效果恶化;经加压预处理后,煤粒表面电动电位ζ的绝对值明显提高,精煤产率和浮选完善指标提高,浮选效果得以改善。分析了核化气泡在浮选中的作用,建立了煤粒表面存在核化气泡时的Stern双电层模型,并验证了该模型的正确性。     

国内常规海洋地质钻探取心技术进展

为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品,设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具,并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明,泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动,原始结构较为完整,海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求,能够满足作业需求。     

SYZX75绳索取心液动锤加长岩心管的应用

主要介绍了SYZX75绳索取心液动锤配套加长岩心管在破碎岩层中的使用效果及使用该钻具的经验体会.     

欠平衡钻井取心技术在川东北的应用

所谓的欠平衡钻井技术,是指井眼液柱压力低于地层压力,在这种情况下进行钻井,欠平衡钻井取心技术是与之配套的技术之一。文章就以川东北区块须家河地层为例,探讨了欠平衡钻井取心技术的具体应用。     

准噶尔盆地车排子地区取芯实践与认识

介绍了三口探井的取芯作业过程及取芯结果,分析了取芯作业过程中遇到的问题及解决方法,结合具体情况给出了相应的看法与结论,并讨论了今后取芯时可能遇到的问题及更好的解决方法。     

液压剪切式取样钻具的研究

在海洋和陆地水域等松软地层钻探取样过程中,使用常规取样钻具取样易造成样品质量差、取样率低等现象,为此特别设计一种液压剪切式取样工具。介绍了该钻具的设计原理、结构参数和试验效果。