深海天然气水合物钻探取心技术
青海水合物勘查ZK-1井钻探施工技术
!收稿日期!"!" "! %+ !作者简介王世炬&%+8,''!男!从事钻探技术和生产管理工作!LXT0?K#84#444!4"\\1QAT
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
47
王世炬青海水合物勘查 JCK>井钻探施工技术
第!%卷!第4期
41!!钻孔结构设计 钻孔设计首先用!("TT 直径的特殊取心钻头
保压需求的取心作业具有很大的优势"取心作业过 程中提心时间短!取心衬管可以保证岩心样品在空 气中几乎不裸露!保温保压措施好!有利于取到结构 完整%扰动小%采取率高岩心样品"相比普通小口径 绳索取心 钻 进 工 艺!钻 孔 质 量 等 级 得 到 大 幅 提 高" 最主要是钻柱在大钻压下不易被压弯!孔斜度特别 小!能更好地预防孔内掉块造成的卡埋事故"根据 ifX%井钻遇的地层特点!施工作业人员及时调整钻 进参数%选用合适的冲洗液体系!解决了冻土层%破 碎地层等复杂地层可能引起的井壁失稳问题!高质 量地完成了钻探施工任务"
图E!天然气水合物钻探施工钻孔结构图
采用的钻进施工技术取得了很好的应用效果! 具体情况如下"
&%'取心效果较好"大口径绳索取心钻探技术 对所取岩心的磨损消耗少%采取率高!结构不容易被 破坏!在完整 地 层 的 取 心 率 几 乎 可 以 达 到 ++d!钻 探工程期间!共取心4,(回次!总进尺+4%1%+T!岩 心总长77"T!平均采心率为+,1(d!除去第四系覆 盖层!平均取心率可达+8d"在二叠系那益雄组地 层!使用直径%!8TT 绳索取心钻具!取出长为4T! 直径为+(TT 的粗径岩心见图4"
天然气水合物钻探取样技术现状与研究
天然气水合物钻探取样技术现状与研究许俊良;任红【摘要】Based on the technical material review, analysis was made on foreign sampling tools for gas hydrate in deep sea about the structure principle, technical parameters, operation process, main characteristics and the requirements to the de-vice.Brief introduction was made on the development progress of sampling device during“Eleven Five-year Plan” in Chi-na.% 通过资料调研与研究，综合分析了国外深海天然气水合物钻探取样工具的结构原理、技术参数、作业过程、主要特点以及对设备的要求等。
同时简要介绍了我国“十一五”期间取样装置的研制进展情况。
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】6页(P4-9)【关键词】天然气水合物;钻探;取样器;钻探船;深海取样【作者】许俊良;任红【作者单位】胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017;胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017【正文语种】中文【中图分类】P634.5美国休斯顿大学石油化学及能源教授米切尔·伊科诺米季斯撰文指出，未来石油不是来自美国大陆，也不是来自欧洲，更不是来自北极的野生生物保护区，而是深海和超深海。
正是因为如此，世界各国为了获得深海中的能源投入了大量的人力物力开展深海勘探与开发技术的研究工作。
自20世纪60年代开始，俄、美、德、英、加等许多发达国家甚至一些发展中国家也对其极为重视，开展了大量的研究。
天然气水合物钻探取样技术现状与实施研究
Ｊ ＤＥ ＯＩ Ｓ航线钻 井 船 的密 封 是 由球 阀 实 现 的 ， 能 使 高 压 保 持 在 高 达 它
６ ０ ａ 。应 用 Ｐ Ｓ， 径 ４ ３ ｃ 岩 芯 容 积 １ ６ ｍＬ ９ ｂｒ Ｃ 直 ． ２ｍ， ４５ （ ｉ ｅｓ Ｄ ｃ ｎ 等人 ， ０ ３ Ｍｉ ｏ ｋ ２ ０ ； ｌ ｖ等 人 ， ０ ４ ， 既 能 由钻 ｋ ２０ ） 他 探 船 的顶驱 旋 转 回收 ， 能 像 一 个 推挤 取 芯器 一 样 回 也
天然气 水合 物 （ａ ｙ ｒｔ） 一 种 白色 固体 结 晶 ｇ ｓｈ ｄａｅ是 物质 ， 外形像 冰 ， 极 强 的燃 烧 力 ， 有 可作 为 上 等 能源 ， 俗
称 为“ 可燃 冰” 。据 理论计 算 ， ｍａ ｉ 的天然 气水合 物 可 释 放 出 １ ４ 的 甲烷 气和 ０ ８ 的水 ［ 。这 种 固体 水合 ６ ｍ３ ． ｍａ １ ］ 物 只能存在 于一定 的温度 和压 力条件 下 ， 般它要 求温 一
启动球 ， 然后 下降 Ｐ Ｓ使 之 回到 Ｂ Ｃ ＨＡ 固定 座 上 ， 重新
度低 于 ０Ｃ～ １℃ ， ￣ ０ 压力 高 于 １ＭＰ ， ０ ａ一旦 温 度 升 高或 压力 降低 ， 甲烷 气则 会 逸 出 ， 固体 水 合 物 便 趋 于 崩 解 。
由于天然气 水合物 的这一 特殊性 ， 若要 获得 其样 品具有
Ｐ Ｓ是一 种 自由下落 式展 开 、 Ｃ 液压 驱 动 、 缆 回收 钢
的保 压取芯 工具 。它 既采 用 了传 统 的 油 田压 力 取芯 技
术， 又采用 了 ＤＳ ＤＰ计 划 发 展 起 来 的取 芯 技 术 。研 制
收 。像 其他 保 压 取 芯设 备 （ 下 介 绍 ） 样 ， Ｃ 如 一 Ｐ Ｓ不 允
天然气水合物勘探概况及钻探取心技术探讨 (2)
一、天然气水合物概况
3 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
1、什么是天然气水合物
天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）因 其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。 它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、 pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形 结晶化合物。它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分 子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如 CH4、C2H6等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天 然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分 子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物 （Methane Hydrate）。
●2002年1月加拿大、美国和日本在加拿大Mackenzie三角 洲开钻了水合物井—Mallik 2L-8井, 证实在永久冻土带下 面存在水合物。
●2003年3月，Andarko石油公司、Maurer技术公司和美国 能源部在阿拉斯加北部斜坡开始钻第1 口水合物调查研究 井—“Hot Ice No.1”。
4 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
5 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
2、天然气水合物的分布 天然气水合物在
自然界广泛分布在大 陆、岛屿的斜坡地带、 活动和被动大陆边缘 的隆起处、极地大陆 架以及海洋和一些内 陆湖的深水环境。
6 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
●2007年5月1日凌晨，在我国南海北部成功钻获天然气水 合物实物样品，并经初步预测，其远景资源量可达上百 亿吨油当量。
大口径绳索取心钻进技术在天然气水合物勘探中的应用
勘探 区属于青海省玉树藏族 自治州治多县管 辖， １ ０ ９国道 及青藏 铁路从 勘 探 区 西边 通 过 ， 北 距 格 尔 木市 ３ ５ ０ ｋ ｍ， 东距 西宁市 １ １ ２ ０ ｋ ｍ， 南距 西藏拉 萨
救援 也有 了一定 的经 验 ， 因此根 据 甲方 的要 求 ， 决 定 首 先采 用 ０ １ ２ ７ ｍ ｍ岩心管 、 ０ １ ４ ６ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ钻
头开孔 ， 开孔 段取 心 ， 根 据岩 心确定 整状 岩层 的位置 后， 再确 定第 一套 套 管 的下人 深 度 。套 管 下 人深 度
ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｗ ｉ ｒ ｅ — ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｍ ｍ ｅ ｄ ｕ ｐ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ
确 后 进 行 分 次 扩 孔 。先 用 外 径 １ ９ ０ ｍ ｍ、 导 向 ０ １ ４ ０ ｍｍ 的钻 头扩第 一遍 ， 再用 ０ ２ １ ９ ｍ ｍ岩 心管带
选用 ０１ ２ ７ ｍｍ绳索取 心钻 进技 术 （ 这个 口径 的绳 索
取心 在地 质钻探 中全 国还很 少应 用 ） 。
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌａ ｒ ｇ ｅ Ｄｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ Ｗｉ ｒ ｅ ・ － ｌ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇａ ｓ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ／Ｙ Ｕ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ・ － ｌ ｉ ｎ
深水油气勘探中钻井取心的难点与对策
119岩心作为一个地层最直接、最准确的第一手地质研究资料，是了解地层岩性和储层特性最可靠的手段。
因此，岩心对初期勘探地层及后期油气田开采有着极其重要的影响，而钻井取心工艺则是获取岩心的最直接手段，也是唯一途径。
在钻井取心施工中，如何保证岩心质量、提高岩心收获率，是每一个钻井取心技术人员探讨和研究的永恒话题。
探心作为钻井取心钻进结束后、起钻前的一种补救措施，经常被钻井取心技术人员提及并应用，特别是在钻进过程中和割心时有异常情况时，探心则可以有效的防止岩心丢失和避免空筒(岩心收获率为0)的出现。
一、探心理论探讨1.自锁式取心工具自锁式取心工具主要适用于成柱性好、岩性中硬到坚硬的地层，割心原理是当取心钻进结束后，通过岩心与自锁式岩心爪之间的摩擦拉力，带动岩心爪下行并锁死岩心，当岩心爪随钻具继续上行时，岩心受到持续向上的拉力，当拉力达到岩心的拉伸破坏极限时，岩心就会因拉伸破坏而断裂，达到割心的目的。
自锁式岩心爪割心后，岩心爪在卡箍座处锁死岩心，取心筒内的岩心无法从岩心爪处掉出，但在割心后如果想继续钻进取心，岩心可以在外力的作用下从外部通过岩心爪进入取心筒，自锁式岩心爪是可以重复使用的，自锁式取心工具的割心原理是探心及采取补救措施提供了必备条件。
2.加压式取心工具加压式取心工具主要适用于岩性较松软、成柱性差的地层，割心原理是在取心结束后再循环管线中投入50mm的钢球，利用钻井液将钢球带入井底取心工具上部的球座。
钢球落座后，钢球会封堵取心工具的所有循环通道，随着钻井液的持续进入，球座处的泵压持续上升，当泵压达到一定值时，取心工具上部的悬挂销钉就会被剪短，取心内筒下行，靠着钻井液瞬间的水击冲击力和下部钻头的倾斜倒角，使得下部的一把抓式岩心爪收缩而切断岩心，并将岩心封死在取心内简中。
加压式取心工具的岩心爪为一次性使用，加压割心后进行探心操作只能确认丢失岩心数量，为下一步施工做准备。
二、探心的实际应用1.在腾xx 井自锁式取心工具中的应用腾xx井属于二连盆地白音昆地凹陷东部陡坡带，取心目的为了解该地层岩性及含油气性质，该井取心总进尺24.77米，共取心7筒次，取心钻遇地层主要岩性为灰色泥岩、灰色砂砾岩、深灰色荧光砂砾岩、灰色凝灰岩，所取地层难度较大，再者因钻井设备的限制，对取心作业是一个不小的挑战。
天然水合物钻探取样技术介绍
在 世界 许 多地方 获 得 了水 合 物 的岩心 ， 例如 ， 布莱 克 科 海岭、 中美 洲海 沟 、 秘鲁 大陆 边缘 、 里海 等地 。但是 ， 技 要获 得保 持 原 位 压力 和温 度 的高 保 真 岩心 样 品 ， 必
情 须采 用 高保 真 取 心器 、 状 水 合 物岩 心 室 内实 验 分 原
第２ １卷 第２期
２ ２ ０ 年 ０ ６月
Ｖｏ． ｌ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｊｎ ｕ．
２ Ｏ ２ Ｏ
天然气 水合 物钻探取样技 术介绍
汤凤林， 张时忠， 蒋国盛， 刘晓阳， 斌 窦
（ 国地 质 大 学 工 程 学 院 ， 中 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３０ ４
Ｇ 摘
Hale Waihona Puke 日本 Ｐ Ｓ ＴＣ ＤＰ Ｂ竿 。 Ｓ－ 套 ＤＰ Ｃ
活塞 取样 器 Ａ ｒ ｐ
巢 嚣 景 耋 嘉
嚣用
率受 球 阀 的 限 制 （ 调整 需 ２ ） ～５ｈ
① 可 为 振 动 式 和 液 压 式 活 塞 取 心 器 ； 工作 温 度 为 一２ ～ ＋ ｌ ０Ｃ； 在 取 活塞 ＯＤＰ必备 取 样 器 ， 航 次 都 有 使 用 ， ② ０ Ｏ。 ③ 各 式 岩 心 的 同 时 ， 开 始 测 量 温 度 ， 了取 心 必 须 的时 间外 ， 要 的 时 间 很 少 ； 受 到 曾 回收 到水 合 物 样 品 就 除 需 ④ 深 度 的 限 制 ， 般 为 ｌＯ ｌ ０ｍ； 主要 用 于 海 底 沉 积 土 样 、 专 门的 水 合 物 取 一 ２～ ⑤ ５ 非 样 ； ＯＤＰ ＡＰ 取 心 深 度 为 ２０ｍ， 心 外 管 的 内径 为 ８ ⑥ — Ｃ， ５ 取 ６ｍｍ， 心 长 度 最 大 为 取
区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术
区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术许红;吴河勇;徐禄俊;庄茁;熊军;闫桂京;孙和清【期刊名称】《海洋地质动态》【年(卷),期】2003(19)6【摘要】到目前为止 ,任何深海天然气水合物原位岩心样品的钻探、取心技术都离不开ODP(大洋钻探计划 )或DSDP(深海钻探计划 )专用船舶钻探技术 ,该技术主要通过从工作母船上连接几百到几千米钻杆到海底 ,实现 50 0～ 1 0 0 0m的钻探 ,再通过不同类型PCS(保压取心器 )与PTCS(保压保温取心器 )取心工具实现样品采集。
重要特点是投入经费巨大。
新型保压保温取心钻具是将钻具直接固定在深海海底 ,实现样品的原位保真采集 ,针对国内外两类着底式天然气水合物钻探、取心技术进行了分析,对于深海浅表层天然气水合物原位样品采集作业反映了创新的思维、技术模式。
【总页数】4页(P24-27)【关键词】天然气水合物;取心技术;钻探技术;大洋钻探计划;深海钻探计划;深海海底;钻具;埋藏深度;创新【作者】许红;吴河勇;徐禄俊;庄茁;熊军;闫桂京;孙和清【作者单位】青岛海洋地质研究所;中国地质大学;武汉第二船舶设计研究所;清华大学工程力学系【正文语种】中文【中图分类】P744.4【相关文献】1.深海天然气水合物钻探取心技术 [J], 王智锋;许俊良;薄万顺2.深海天然气水合物钻探取心钻柱振动模态分析 [J], 赵宗彬;仇性启;许俊良3.海域天然气水合物保温保压取样钻具研究与应用进展 [J], 刘协鲁;阮海龙;赵义;蔡家品;陈云龙;梁涛;李春;刘海龙;邓都都4.海洋天然气水合物保温保压取样钻具研制 [J], 李小洋;李宽;张永勤;王志刚;施山山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然气水合物勘探技术
天然气水合物勘探技术（1）似海底反射层（BSR） Bottom simulating reflector(BSR)海洋沉积物中存在天然气水合物的最直接证据是具有异常地震反射层，其位于海底之下几百米处与海底地形近于平行，人们通常称这种异常地震反射层为似海底反射层（BSR，以前也有人译为海底模拟反射层）。
自从60年代在地震剖面中观察到BSR以来，众多学者公认BSR与海洋沉积物中气水合物的存在有关。
现在已证实BSR代表海底沉积物中天然气水合物稳定带基底。
随着多道反射地震技术的普遍采用，BSR现象在地震剖面上更为明显。
在地震剖面中，BSR一般呈现出高振幅、负极性、平行于海底和与活动沉积构造相交的特征，极易识别。
BSR随水深的增加而增加，随地热梯度的变化而变化。
BSR曾被解释为自生含铁碳酸盐矿物薄层的反射（Hollister等1972年在布莱克海岭钻井中钻遇过这种薄层）、厚的高速层（Dillon等，1980）。
BSR 与天然气水合物层之间有关的证据首先是在布莱克海岭进行的深海钻探计划（DSDP）航测线 II 上发现的，BSR上部沉积物中释放出大量的甲烷。
人们起初认为BSR现象与气水合物层和下部游离气层间的界面有关，但后来研究认为BSR 的产生与游离气体层有关。
BSR不是由简单的某一界面引起，而是由整个游离气体层造成。
BSR的幅度与水合物层下的游离气体的厚度相关，随气体厚度的增大而增强。
由于在冰胶结永冻层地震波传播速度与水合物层相当，因而BSR技术不能用于对永久冻土区的气水合物进行勘探。
（2）钻孔取心资料随着钻探技术和海洋深水取样技术的提高，给人们提供了直接对自然界中天然形成的气水合物进行研究的机会。
同时，钻孔取心资料也是证明地下气水合物存在的最直观和最直接的方法之一。
目前已经在墨西哥湾、布莱克海岭等地取到了天然存在的含气水合物岩心。
用于研究的气水合物样品通常取自钻杆岩心或用活塞式取样器、恒压取样器采集的海底样品。
深水天然气水合物钻井及取心技术
深水天然气水合物钻井及取心技术
胡海良;唐海雄;罗俊丰;韦红术
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2009(031)001
【摘要】天然气水合物是石油、天然气之后的最佳替代能源,如何钻探深海的天然气水合物是勘探过程中面临的一个挑战.文章主要介绍了2007年5月国内第一次在南海1200多米的深水海底钻探天然气水合物所采用的技术,对所使用的钻井装备、钻具组合、作业程序以及4种取心工具进行了分别说明.本次天然气水合物钻井及取心技术的成功应用将对今后天然气水合物钻探作业产生积极的影响,同时对国内钻井及取心技术的发展有一定的借鉴作用.
【总页数】4页(P27-30)
【作者】胡海良;唐海雄;罗俊丰;韦红术
【作者单位】长江大学石油工程学院,湖北荆州,434023;中国海洋石油有限公司深圳分公司,深圳,518067;中国海洋石油有限公司深圳分公司,深圳,518067;中国海洋石油有限公司深圳分公司,深圳,518067;中国海洋石油有限公司深圳分公司,深圳,518067
【正文语种】中文
【中图分类】TE24
【相关文献】
1.深水钻井取心深度测量方法的设计与应用 [J], 乔纯上;杜克拯;曹鹏飞
2.天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制 [J], 王智锋;管志川;许俊良
3.深水天然气水合物连续管水平井钻井井控风险分析 [J], 陈靓;边培明;寇贝贝;陆红锋;于彦江
4.深水油气勘探中钻井取心的难点与对策 [J], 付晓平;刘彬;舒梃
5.天然气水合物诱因的深水油气开发工程灾害风险——以墨西哥湾深水钻井油气泄漏事故为例 [J], 秦志亮;吴时国;王志君;李清平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然气水合物开采技术
天然气水合物开采技术天然气水合物是一种新兴的能源资源，它可以替代传统石油和天然气，成为未来能源领域的主要来源。
由于其储量丰富，而且含量稳定，天然气水合物被认为是一种充满潜力的资源，但是由于其开采难度较大，开采技术也相对复杂。
本文将分享一些目前应用的天然气水合物开采技术。
1. 常规水平钻探常规水平钻探是一种基于传统石油开采的方式，通过钻探设备在海底进行，以获取天然气水合物储层的数据。
这种方法比较简单，由于在海底的环境下操作，所以需要钻探设备具有足够的耐腐蚀性能，以确保钻探设备能够在极端天气和海洋环境下运作。
不过这种方法却存在一定的限制，由于水合物储层往往是深埋在海底以下，这种开采方式的效率相对较低，而且成本相对较高。
2. 气体旋流法气体旋流法是一种新型的天然气水合物开采技术，它可以有效解决常规水平钻探的缺陷。
气体旋流法基于一个简单的原理，利用高速气流旋转和冲击力破坏天然气水合物储层结构，并将储层内的天然气释放出来。
这种技术可以提高开采效率，降低成本，在未来有望成为一种主要的开采方式。
3. 洁净隔离技术洁净隔离技术是一种未来重点研发的天然气水合物开采技术，它可以有效地实现天然气和水合物的分离和纯化。
这种技术可以减少环境污染，提高天然气水合物的纯度，从而提高其经济价值。
与此同时，洁净隔离技术还可以防止水合物被氧化和热解，避免不必要的资源浪费。
4. 微生物耦合方法微生物耦合方法是在天然气水合物开采领域探索的一种新型技术，其原理是通过添加细菌和病毒来促进水合物分解和提取。
这种方法可以在不改变天然气水合物储层化学成分的情况下，迅速将煤层气释放出来，从而提高开采效率和经济效益。
此外，微生物耦合方法不会对环境产生负面影响，是一种环保的开采技术。
总结天然气水合物是未来能源领域的一个潜力非常大的资源，开采技术不断取得进展，加上政策方面对于绿色能源的支持，未来天然气水合物有望成为主要的能源来源之一。
当前，常规水平钻探和气体旋流法是目前应用比较广泛的开采技术，而洁净隔离技术和微生物耦合方法是未来需要加强研究的新型技术，未来水合物开采将逐渐转向低成本、高效率、环保、绿色的方向。
天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制
天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制王智锋;管志川;许俊良【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2012(032)005【摘要】海底天然气水合物在低温(0～10℃)、高压(大于10MPa)、有充分的烃类连续补给并在水参与的条件下形成.对其常规取心和提取到地面的过程中,伴随温度压力的改变,很容易从固态变为气态,造成天然气散失而影响储层评价的可靠性.为此优选超高真空绝热方式设计金属保温筒和压力补偿方式实现保温保压功能,进而研制成功了天然气水合物深水深孔钻探取心系统:在取心实施过程中,利用取心专用钻杆将绳索取心内筒组合送入海底进行取心作业,取心结束后,从井口放入绳索提起取心内筒总成,带动活塞上行,产生负压使球阀关闭,实现保温保压取心；当需要进行全面钻进时,从井口投入全面钻进钻头塞堵塞流道,实现取心钻头快速钻进；连续取心时,用绳索提出钻头塞组合,然后投入取心内筒总成,实现取心作业,在胜利油田浅海区域成功地进行了该取心系统工作性能试验和现场模拟试验,结果证明:该系统能够实现保温保压取心的目的.【总页数】3页(P46-48)【作者】王智锋;管志川;许俊良【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油化工集团公司胜利油田钻井工艺研究院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油化工集团公司胜利油田钻井工艺研究院【正文语种】中文【相关文献】1.深水天然气水合物钻井及取心技术 [J], 胡海良;唐海雄;罗俊丰;韦红术2.天然气水合物保温保压取心工具研制及现场试验 [J], 任红;裴学良;吴仲华;周广清;杨启贞;许俊良3.南海北部深水盆地油气渗漏系统及天然气水合物成藏机制研究 [J], 吴时国;龚跃华;米立军;王志君;王秀娟4.琼东南盆地深水区浅层运聚系统及其对天然气水合物成藏的控制 [J], 宋鹏5.深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具研制成功 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
勘探技术在海底天然气水合物资源中的应用
勘探技术在海底天然气水合物资源中的应用海底天然气水合物是未来能源供应的重要来源之一，但它的勘探和开采都面临着极大的难度。
在这种情况下，勘探技术的进步是实现海底天然气水合物资源可持续利用的重要保障。
本文将围绕着勘探技术在海底天然气水合物资源中的应用展开探讨。
一、钻探和采样技术海底天然气水合物矿藏的特殊地理环境和物理化学条件，让其勘探和开采都成为了一个巨大的挑战。
在进行勘探和开采之前，必须要对海底地质环境和天然气水合物分布情况进行全面深入的了解和探测。
而钻探和采样技术是这一领域最常用的技术手段之一。
首先，钻探技术可以有效地获取到浅层地质信息和水合物碳同位素分布情况。
此外，钻探技术还可以通过获取到天然气水合物的形态货币学解释，来帮助研究人员确定天然气水合物的来源和形成条件。
切割钻探技术则能够有效地获取到天然气水合物的物理力学特性信息，为后续的采样、储存和开采提供了依据。
其次，采样技术是了解海底天然气水合物分布情况的重要途径之一。
采样技术可以让研究人员获取到天然气水合物的物质组成和结构信息，揭示出天然气水合物的成因和分布规律。
采样技术的不断发展和完善，使得研究人员可以通过对不同海域不同深度的采样，获得更为全面和详细的天然气水合物分布情况信息。
二、三维地震勘探技术在海底勘探过程中，传统的地震勘探方法往往存在成本较高、有效覆盖范围小和数据精度不足等问题，因此需要更为先进的技术手段来实现短时间内获取精准有效的信息。
三维地震勘探技术因其较强的定量分析能力、高精度的数据处理和优异的勘探成本效益而被广泛应用到海底天然气水合物勘探中。
三维地震勘探技术基于物理模型和有限元方法，可以实现对海底地质构造和水合物分布情况的精准判断，提高勘探范围和效率。
三维地震勘探技术还可以对水合物资源进行定量评估，为后续的开采和利用提供更加精确可靠的依据。
三、地电勘探技术海底天然气水合物资源的勘探离不开地电勘探技术。
地电勘探技术通过电学特性的分析，可以快速地发现海底水合物分布和热流等地球物理异常现象，实现对水合物矿体的快速定位和精细勘探。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2009204201基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)“天然气水合物钻探取心关键技术”课题(2006AA09A207)作者简介:王智锋(19752),男,河南沈丘人,工程师,博士研究生,现从事井下工具研究及科研技术管理工作,E 2mail :wan 2gzf @ 。
文章编号:100123482(2009)0920012204深海天然气水合物钻探取心技术王智锋1,2,许俊良2,薄万顺2(1.中国石油大学石油工程学院,山东东营257061;2.胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017)摘要: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,由于其不稳定性,采用的钻探取心装置必须具备保真功能。
简要介绍了国内外4种天然气水合物取心装置及国内取心工具研究进展,叙述了胜利石油管理局钻井工艺研究院承担国家“863计划”重大专项“天然气水合物钻探取心关键技术”采取的取心工具方案。
关键词:天然气水合物;取心;保压;钻探中图分类号:TE952 文献标识码:AG as H ydrate Drilling Coring T echnologyWAN G Zhi 2feng 1,2,XU J un 2liang 2,BO Wan 2shun 2(1.College of Pet roleum Engineeing ,China Universit y of Pet roleum ,Dongy ing 257061,China;2.D rilling Technolog y Research I nstitute ,S hengli Pet roleum A dminist ration B ureau ,Dong ying 257017,China )Abstract :As a new kind of high efficiency and clean energy resource ,nat ural gas hydrate has ex 2tensively attracted attentions all aro und t he world.The device used for sampling t he nat ural gas hydrate core must po ssess t he p roperties of warm preservation and p ressure preservation due to it s instability.The developing sit uations at home and abroad for sampling of t he nat ural gas hy 2drate ,a new preliminary concept for sampling of t he nat ural gas hydrate were int roduced.The coring tool research project included in t he “Key coring technology for nat ural hydrate ”was de 2scribed ,a major p roject of national “863”plan.K ey w ords :gas hydrate ;coring ;pressure preservation ;drilling 天然气水合物(gas hydrate )是一种白色固体结晶物质,外形像冰,有极强的燃烧力,可作为上等能源,俗称为“可燃冰”。
据理论计算,1m 3的天然气水合物可释放出164m 3的甲烷气和0.8m 3的水[122]。
这种固体水合物只能存在于一定的温度和压力条件下,一般要求温度低于0～10℃,压力高于10M Pa ,一旦温度升高或压力降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。
由于这一特殊性,若要获得其样品具有一定的难度,从海底到地面压力和温度都要发生很大的变化,要实现岩心样品保持接近原始状态,必须利用特殊的取心设备。
1 国外钻探取心技术现状[127]目前,国外钻井船使用的保压取心器主要有国际深海钻探计划(DSDP )使用的保压取心筒PCB ;国际大洋钻探计划(ODP )使用的保压取心器PCS 、活塞取心器A PC ;日本研制的P TCS ;欧盟研发的H YACE 等。
1.1 保压取心器PCSPCS 是一种自由下落式展开、液压驱动、钢缆 2009年第38卷 石油矿场机械 第9期第12页 OI L FIE LD EQUIPMENT 2009,38(9):12～15 回收的保压取心工具,它既采用了传统的油田压力取心技术,又采用了DSDP 计划发展起来的取心技术。
研制PCS 很大程度上是希望提高取心率和维持天然气水合物的稳定性。
PCS 靠自由落体展开,坐落锁紧在井底钻具B HA 里并一起旋转。
理论上在70M Pa 的高压下PCS 可取到长86cm 、直径 42mm 的岩心样品。
PCS 在Leg146等航次取得了接近原位压力的岩心、气体和水样品。
PCS 由锁紧装置、启动装置、蓄能器装置、多支管装置、球阀装置和可拆卸的岩心室(样品腔)等6部分组成(如图1)。
其工作过程是:取心作业一旦结束,孔底岩心样品被切断提取,关闭钻探泥浆泵;同时取心钢丝绳和PCS 相连接,向上提起B HA 上的固定座以释放启动球,然后下降PCS 使之回到B HA 固定座上;重新启动钻探泥浆泵,给钻杆柱加压,这样就会使PCS 的启动装置工作,将样品腔关闭;之后通过取心钢丝绳将PCS 提取出来。
一旦提到甲板,可以利用分离系统将气体或液体样品分离出来,还可以将样品腔直接放入冷藏室保存。
1—锁紧装置;2—多支管装置;3—启动装置;4—蓄能装置;5—样品腔;6—球阀装置图1 保压取心器PCS 结构1.2 保温保压取心器PTCS该取心器是由日本石油公司石油开发技术中心委托美国Aumann &Associates 进行设计、制作和室内试验,其总体结构和工作原理与ODP 2PCS 相似。
保温功能主要通过岩心衬管和内管之间增加保温材料和注入液态氮,并在钻进过程中配合泥浆冷却装置和低温泥浆实现。
该钻具分别于1997年在加拿大的马更些三角洲、1998年在石油公团柏崎试验场进行正式试验,反复对保温保压取心器进行了改革、改进。
日本在“南海海槽”海洋探井使用保温保压取心器在主孔及追加探井进行了取心,其中,主孔从海面以下1175～1254m 井段共取心27次,进尺79m ,取岩心2911m ,采取率37%;追加探井从海面以下1149～1233m 井段的4层水合物层,共取心12次,进尺36m ,取岩心1619m ,采取率47%。
1.3 保压取心筒DSDP 2PCBDSDP 2PCB 是深海钻探计划使用的保压取心筒,有3种型号,其中Ⅲ型PCB 是在I 型、II 型基础上改制的,由一套绳索高压取心筒组成,其底部装有球阀,球阀有直径 58mm 的孔,在其上部有取心机构、排气孔和减压阀。
取心筒沿着钻具下放并与钻头锁紧,卡断岩心后,下放绳索打捞工具并开锁到PCB 上,向上提升绳锁,产生的拉力激活一系列机构,首先使球阀和排气孔关闭,最后打开释放机构,使取心筒脱离钻具。
在PCB 被提升过程中,减压阀通过排出浮动活塞蓄压器中的氮气保持内部压力不大于3414M Pa ,或者通过沉淀池和过滤器排出过高的压力;而且浮动活塞蓄压器被预先充以2715M Pa 氮气,一旦筒内压力超过27.5M Pa ,将引起活塞压缩氮气;当取心室的压力超过3414M Pa ,减压阀打开仅使氮气排出,这样,使天然气保持在岩样中,且使减压阀不会被沉积物堵塞。
当PCB 到达甲板上时,岩心的压力和温度可被监测,高压天然气和流体在控制的条件下被排除。
这种特制的绳索取心系统允许在同一回次中取出几段保压岩心。
1.4 欧盟保压取心系统H YACE1997年,欧盟海洋科学和技术计划(MAST )研制了新型的天然气水合物保压取心器H YACE 系统。
H YACE 是另一种保持原位压力的沉积物取心器,为适应不同海底底质条件,H YACE 又分为冲击式采样器FPC (Fugro Pressure Corer )和旋转式采样器HRC (Hyace Rotary Corer )2种。
FPC 利用震动冲击装置驱动钻头前部的取心筒,可贯入沉积物中1m 左右。
当采样完成后,钢缆提升取心筒至压力腔,通过一个特殊的翻板阀密封保持压力,最高保持压力为25M Pa 。
该冲击式采・31・ 第38卷 第9期 王智锋,等:深海天然气水合物钻探取心技术样器适用于在非岩性沉积物(从软泥、砂到砂砾)中取心,样品直径 58mm。
HRC利用反转马达驱动钻头前部管靴,可深入沉积物达1m左右,与FPC类似,HRC也是通过一个特殊的翻板阀密封保持压力,最高压力可达25 M Pa。
该旋转式采样器可在硬质岩的沉积物中采样,样品直径 50mm。
2 国内钻探取心技术现状[527]国内大庆油田曾研制过M Y2215型保压取心工具,主要结构由上接头、球挂式差动装置、悬挂轴承总成、单向阀总成、内筒、外筒、球阀总成、岩心爪总成、取心钻头和密闭总成等组成。
保压取心筒是一种双筒单动式取心筒,外筒与取心钻头连接,传递钻压和扭矩;内筒是非旋转的薄壁管,悬挂在用钻井液润滑的轴承上,它不但是容纳岩心的容器,同时也是作为岩心切割后的壳体,其长度适合于运输。
工具上部差动装置具有伸缩功能,并带有锁闭和释放机构,内外六方传递扭矩。
工具下部是球阀总成,也是工具下部密闭系统。
当钻完进尺后,上提钻具割断岩心,然后投入1个 50mm钢球,使之坐于滑套球座上,待钻井液返出且泵压正常,说明滑套到位。
此时在外筒重力作用下,内外六方脱开,外筒下移,其重力作用在球阀半滑环上,半滑环使球体产生一定扭矩并旋转90°而关闭球阀,使岩心密封在内筒中。
压力补偿系统包括高压氮气储气室和1个可调节的压力调节器,以及相关的供给氮气阀门机构,阀门机构可预先调节到规定压力,起钻过程中可恒定地向内筒补充压力,直到与地层压力平衡为止。
工具下井前,在内筒中预先填充一种非浸蚀性的胶体密闭液,在钻进过程中不断把岩心包封起来,保护岩心免遭钻井液污染。
割心时,上提钻具,岩心爪卡断岩心,并把岩心封闭在球阀内。
该工具使用常规钻杆提钻取出岩样,在油田取心中获得过较好的成绩,但保压成功率仍有待提高。
“十五”期间,在国家高技术研究发展计划(863计划)中部署了天然气水合物的取心研究,其中,浙江大学研制的天然气水合物重力活塞式保真取样器(如图2)采用重力活塞将取心管插入海底沉积物中取心,取心长度最多10m。