羌塘盆地天然气水合物钻探试验井取样技术与施工实践

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程位于羌塘盆地西北部,海拔4998～5100 m。羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区,所处的水文地质及工程地质环境极其复杂,多年冻土层经反复冻胀融沉,地层破碎。另外,该处地层节理、裂隙、小断层和地下水极其发育,施工条件十分恶劣和困难。从取心钻具结构改进、钻头设计、冲洗液配方以及钻孔结构等方面总结了近年在羌塘盆地实施天然气水合物钻探试验井工程的实践和经验,为未来高海拔地区天然气水合物及其他矿产资源勘探提供参考。     

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可行性。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。     

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。     

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-中硬-硬地层中进行取样,在工程应用中的保压成功率、岩心收获率等性能指标能够满足取样需求,有效推进了天然气水合物勘查评价自主化实施进程。     

深海天然气水合物钻探取样中的“桩效应”分析

建立了天然气水合物钻探取样过程中“桩效应”的数学模型,通过解析分析,提出了取样高度的隐式解。分析了取样筒内径和样品与取样筒之间摩擦系数对取样高度的影响。参数分析表明,岩层的内摩擦角和粘聚力对取样高度也有很大的影响。取样深度对取样率的影响较小。     

中国陆地永久冻土带天然气水合物钻探技术研究与应用

大量的研究及钻探取样证明,不仅海洋深处存在着天然气水合物,陆地永久冻土带也存在天然气水合物。论述了全球陆地永久冻土带天然气水合物研究现状,介绍了陆地永久冻土带天然气水合物取心钻具的结构设计及试制过程和在海拔4200m青海祁连山地区进行永久冻土带天然气水合物钻探技术研究过程取得的成果。     

祁连山永久冻土带天然气水合物钻探工艺与应用

大量的研究和钻探取样证明,不仅海洋深处存在着天然气水合物,陆地永久冻土带也存在天然气水合物。从目前的地质探测技术发展现状看,确定冻土层水合物的储藏深度、含量等物理化学特性还必须靠取样钻探技术。论述了全球陆地永久冻土带天然气水合物的钻探现状,介绍了陆地永久冻土带天然气水合物取心钻具的结构设计、试制过程和在海拔4200m的青海祁连山地区进行永久冻土带天然气水合物钻探技术研究过程中取得的成果。     

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。     

q祁连山永久冻土带天然气水合物钻探工艺与应用

大量的研究和钻探取样证明,不仅海洋深处存在着天然气水合物,陆地永久冻土带也存在天然气水合物。从目前的地质探测技术发展现状看,确定冻土层水合物的储藏深度、含量等物理化学特性还必须靠取样钻探技术。论述了全球陆地永久冻土带天然气水合物的钻探现状,介绍了陆地永久冻土带天然气水合物取心钻具的结构设计、试制过程和在海拔4200m的青海祁连山地区进行永久冻土带天然气水合物钻探技术研究过程中取得的成果。     

天然气水合物钻探取样技术介绍

介绍了国内外 9种天然气水合物取心器和 1种岩心恢复取样系统的主要技术指标、结构组成和工作原理 ,以及岩心的保存和卸压分离技术 ,并对取心器和取心钻探工艺的技术方案提出了看法和建议。     

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。     

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。     

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。     

大口径绳索取心钻进技术在天然气水合物勘探中的应用

φ127 mm绳索取心钻具在地质钻探中很少应用。介绍了大口径绳索取心钻探工艺在青海乌丽地区天然气水合物勘探中的应用情况,并对技术要点和注意事项进行了总结。     

天然气水合物钻井的关键技术与对策

分析了永冻土和深海海底天然气水合物钻井的特点，介绍了天然气水合物钻井的关键技术(包括钻井方法、钻井装备、井喷控制、固井等)问题和解决的对策，对我国开展相关技术的研究有一定的指导意义。     

钻采天然气水合物的初步设想

天然气水合物在一定温度压力条件下能以固体形式存在,但由于其特殊的热物理力学性质,难以像开采其它固体矿产资源的＂矿山＂型式来开发。在现有技术条件下,钻探技术是解决开采天然气水合物的技术、经济可行和避免可能由开采带来的环境问题的关键。鉴于通过钻探手段将天然气水合物在地下转化为可控的资源而后开采的现实,提出了采用化学浆液注入和降压相结合的开采模式。     

青南乌丽冻土区天然气水合物钻进工艺及应用研究

在介绍了国内外冻土区天然气水合物勘探开发现状的基础上,针对我国青南冻土区水合物的勘探要求,设计了水合物勘探孔TK-2孔的钻孔结构,合理配置了钻探设备,采用了大直径绳索取心钻进工艺+泥浆制冷技术。同时,分析了冻土覆盖层融化扩孔和钻杆内壁结泥皮现象,并采取了相应的解决措施。野外试验结果表明,钻进台月效率达到702.07 m,全孔平均岩心采取率为93.5%,且在孔深229～234 m处岩心有冒泡助燃现象,验证了TK-2孔配套的钻进工艺是切实可行的。