南海超深水钻探取样钻具优化及应用

海洋钻探取样对于充分利用海洋资源起着至关重要的作用,然而缺乏深水及超深水自主取样技术已成为制约我国海洋资源开发的瓶颈。在自主研制的已成功应用在南海北部陆坡588 m深水区的TK系列压入活塞式取样钻具的基础上,对该钻具密封装置、衬管、管鞋等进行了优化。新型压入活塞式取样钻具具有良好的耐磨、抗变形等性能,已在南海北部陆坡1 720 m超深水区顺利完成100 m连续钻孔取样作业,岩心平均收获率达85%,成为我国超深水取样第一钻。新型压入活塞式取样钻具可满足我国海洋深水及超深水钻探取样的需求,具有良好的推广应用价值。

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。

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。

一种振动活塞取样钻具的研制

本文主要介绍了振动活塞取样钻具的设计指导思想及其工作原理和性能特点。现场试验表明,振动活塞取样器能够满足环境科学钻探取心要求,随着它的推广应用将对环境科学的研究起到积极的作用。

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。

三层管压卡取样钻具在岱海取样工程中的应用

当前环境问题受到人们越来越多的重视,而必不可缺的取样工程则成为环境科学研究领域中的关键。要想获得理想的环境取样效果,必须克服松散地层存在的堵心、丢心、样品被冲刷、孔壁坍塌等现象的发生。隔水式三层管压卡取样钻具主要是针对松散软地层取样而设计的。经岱海湖泊取样实践证明,取样器性能可靠,达到了预期目的,能够满足环境科学钻探100%取心率的要求。

新型液压活塞取样钻具的研制

江、河、湖、泊等水域取样是环境科学研究与资源勘查必不可少的工作。本项研究提供了一种适合水域取样的新型钻具——液压活塞取样钻具。与传统的活塞钻具相比,具有取样效率高、对地层适应能力强的特点。主要介绍了该钻具的结构及工作原理。

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。

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。

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。

松散软地层取样钻具优化

取心是地质钻探的主要目的之一，钻取松散软地层的岩芯为地质勘探工作提供实物的地质数据。松散软地层取心是长期困扰钻探界的施工难度很大的问题。松散地层疏松、胶结不好、容易冲蚀、岩石碎不成柱而导致护壁困难、岩心采取率低等系列问题。本文依据压卡式取样钻具的钻具结构、工作过程和特点，并针对其爪簧易损坏，在砂石地层取心质量差和岩心柱易受冲洗液扰动两个问题，设计了倒置岩心爪，组合式爪簧和回水槽三处优化结构。经过优化设计，预计能够提升新式压卡式钻具在松散软地层的取心质量以及岩矿心采取率，得到满意的取心效果。

应用于月壤取样钻具的激光选区熔化研究综述

综述了月球钻探取样钻具的发展现状,金属三维点阵的轻量化以及激光选区熔化制造技术的基本方法和优势。基于激光选区熔化制备技术提出了将三维空间点阵结构应用于月球钻探取样钻具的轻量化,讨论了点阵结构的钻具对于月球钻进过程的适应性并展望了轻量化月球取样钻具方面的发展趋势。分析认为,利用激光选区熔化技术制备的三维点阵结构在月壤取样钻具方面具有很大的应用潜力。

冬季呼伦湖环境科学钻探冰上湖泊钻探平台及取样技术

针对内蒙古呼伦湖的气候特点,为保证工作安全,实施冬季冰上湖泊环境科学钻探,设计研制了冰上湖泊钻探平台系统,满足了工程施工要求。考虑到呼伦湖沉积地层特点,研制了新型活塞式取样钻具和压卡式取样钻具,实践证明,取样效果良好,取心率达到了100%。

浅孔复杂地层Φ110型绳索取心钻具的研制与应用

针对现有浅孔取心单管钻具结构简单,在浅孔复杂地层中钻进易出现取心率低,钻孔过程中无法护壁而导致孔壁坍塌,土样窜层及隔水、护心不力等问题,研制了一种适用于浅孔复杂地层的Φ110型绳索取心钻具。为适应浅孔复杂地层钻探的需要,在打捞器中设计了一种连接杆式的安全脱卡机构,并增加了加重机构,得到了加重质量的理论公式。在内管总成中,改进了弹卡定位机构,删去了到位报信机构和岩心堵塞机构,并将普通绳索取心钻头替换为超前侧喷钻头,大大缩短了钻具的长度。推导了内管下落速度的理论公式,采用ABAQUS对绳索取心钻具的易损件——悬挂环和座环的损坏机理进行了分析。现场试验表明,该Φ110型绳索取心钻具能完成浅孔复杂地层的钻探,并能有效地保护孔壁,提高岩心采取率。

刘长营环境科学钻探取样技术研究

针对环境取样的高取心率要求,利用SDR-100型全液压声频振动钻机结合压卡式钻具,完成了刘长营环境科学钻探取样。主要介绍了钻进工艺以及取样过程中遇到的问题,并给出了解决方案,最后对环境取样技术进行了展望。

砂土卵石地层高频冲击直推半合管取样工艺应用研究

地层的取样质量决定了污染场地调查的准确性,获取无污染、无扰动、结构完整且取心率要达到一定要求的样品对于环境取样具有十分重要的意义。砂土卵石地层软硬交错、结构松散,造成取样率低、样品结构易破坏、钻进取样效率低等问题。本文采用高频冲击直推钻机,配合半合管取样钻具,以乌海市重点行业企业某化工园区的污染详查工作为例,介绍了高频冲击直推半合管取样工艺及其应用效果。该工艺在砂土卵石地层中岩心采取率达85%以上,样品原状性好,为后期该类地层的钻探取样提供了可靠的参考依据。

TGQ-5型勘察取样钻机具的研制

介绍一种取样钻机的结构形式、工作原理及其配套的取样钻具 ,该钻机配有高速和低速两种减速箱 ,分别用于金刚石取心钻进和螺旋取样 (土样或气样 )钻进 。

硬脆碎地层取心工具研究及改进

本文介绍了一种三层管压卡式取样钻具,将经过改进的三层管压卡式取样钻具与孔底局部喷射反循环机构相结合,形成了适合钻进硬脆碎地层的取心工具——三层管压卡式喷反取样钻具。