【doc】关于天然气水合物开采的设想

【doc】关于天然气水合物开采的设想 关于天然气水合物开采的设想 关于天然气水合物开采的设想 陈晶晶,殷琨,谢含华 (吉林大学建设工程学院,吉林长春130026) 摘要: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. 关键词:天然气水合物:保温保压取芯;开采 中图分类号:I1E375文献标识码:B U日U面 21世纪世界能源消费总量将持续增 长,能源构成将发生重大变革,石油和天然 气在21世纪中叶趋于枯竭,煤炭是承上启 下的过渡能源,天然气水合物被誉为21世 纪的新能源,1m,天然气水合物蕴藏的能 量相当于164m,天然气的热值.据称,在 世界大洋中.天然气水合物的总量换算成 甲烷气体,高达2x10m,,其含碳量比迄今 世界上所有已知石油,天然气,煤炭矿产多 2倍.为了掌握天然气水合物的储存情况, 进行资源评价,需要从天然气水合物层及 其上下层采取大量的岩芯.天然气水合物 取芯是天然气水合物勘查中的一项关键技 术.因为天然气水合物是由天然气与水分 子在高压(10MPa)和低温条件下形成的一 种固态结晶物质.如果所处的压力和温度 发生变化,天然气水合物会发生分解,其物 理和化学性质就会发生变化,所以围绕天 然气水合物保真实物样品的获取,定量分 析及保存等研究内容,已成为天然气水合 物资源勘查评价基础科学问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 之一.因此, 保温保压钻具的研究成了各国攻关的科研 课题.下面介绍国内外的两种保压钻具的 专利技术. 1专利技术 1.1美国专利 图1所示是美国专利(5,482,123)钻 具岩芯管抽吸岩芯过程.当获取岩样时,整 个装置向上提起距离孔底几英尺,以便为 密封岩样做准备,球阀35这时在钻杆中被 向下压送直到它坐在阀36上,在这个点上 泥浆的压力增加,压缩簧33,因此,使插销 主动缸向下运动,这使得棘爪24从凹糟 30中解脱出来.因此释放外桶,在重力和 水压力差作用下,外桶11向下开始运动. 外桶继续运动,直到外桶11的顶部落在这 些孔38之外.在这一点上,球阀35的压力 下降.这将在上端显示出来.泥浆这时输出 变慢,并且簧33对主动缸32有一个向上 的作用力.因此,推动棘爪向外,棘爪啮合 在柱状凹槽30的上部.通过降低装置到孔 底.这些棘爪会啮合在凹槽30的上部.这 是肯定的.如果这些不被封锁.外桶会停留 在它的封锁位置.泥浆压力会继续泄漏,通 过排泄孔38.如果这些棘爪没有被封锁, 作者简介:陈晶晶(1982一),男,现就读于吉林大学建设工程学院,地质工程专业 2004届研究生. 凿岩机械气动工具,2006(3) 5 8 图1岩芯分离装置及岩芯管剖面图 11.夕桶12.内桶15.17.18.外桶装置组件19.20.22.异径接头24.棘爪26.扩张方栓头 部.28.花键 29.花键套3O.凹槽33.簧40.压力氮贮藏库41.压力校准器42.终止阀43.动力阀44. 球阀 46.立架齿轮机构47.主动套管48.扩张器49.肩角51.密封岩芯52.密封器54.限制 圆柱部分 56.抽吸装置58.塞子60.管端盖板62.64.通道66.压力仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 68.70.74.阀72.收集器 76.压力容器80.环形间隙 外桶会被向上推动来密封这些孔39,并且 钻杆内部的水压会再次上升. 凿岩机械气动工具,2006(3) 随着外岩芯桶向下运动.肩角43进入 氮中止阀42的上部.并且推动它向下运 41 动,前提是岩芯桶必须是密封的.同时氮密 封器52进入外岩芯桶的圆柱形部分形成 上部密封.54被接头19的内圆柱面所截. 如上面指出的,当外桶11运动到它的行程 末端时,组件52和54所形成的密封器才形成.除了开启氮中止阀,阀42向下运动 到肩角43处,也一定阻止了外桶11做进 一 步的下降运动. 如前面提到的,外桶的向下运动同样 可以使球阀44关闭此阀并且密封岩芯装 置.岩芯装置现处于提前为岩样 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 好的 压力下.在地表,所有在接头19以上的外 岩芯桶结构都要拿掉,在密封器52以上的 所有内岩芯桶装置也要拿掉.抽吸装置56 通过通道62用氮密封.使得实际上球阀44 两侧压力相等.用一个六角扳手放入螺纹 ,旋转球阀44,这时被旋转至开 孔PS中 位,并且岩芯桶10的内部压力由一个压力 仪表66所决定.当球阀44被旋转至它的 完全开位,密封岩样51向下运动穿过球阀 44如图3中断线表示出来,到达塞子58的 上端面.当通道64与岩样51周位的外环 80相通,通道62与岩样51的下端相连接. 利用阀68通过通道62可以抽取天然气样 品,然后放在压力密封器76中,天然气的 抽取在继续,通过通道62和阀74,此时. 从环80中的流态岩芯也在利用通道64和 阀70抽取至容器72中.直至岩芯桶10的 内外压力一样,抽吸才结束.在那个时候. 抽吸装置56从岩芯桶10的底部移出.并 且内管100和岩样51回收至实验室 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 . 1.2中国专利 由青岛海洋地质研究所发明研制的天 然气水合物保温保压取芯管(见图2),专 利申请号为02255626.5,是一种天然气水 合物深水浅孔保压保温取芯管,有钢管,外 面有保温层,有稳压装置.其特征是有多段 钢管,相邻钢管之间用法兰连接,在各连接 处和整体钢管的上,下端均装有球阀.上段 42 一 —一 llI1I // I】I> /I I?I IlI 一 一 :L rL- 0 ?一 一———一一 }L}I1 0 量b 一一一 乞db -?_? I 耆蓄『p—_ ad 暑曼J一b ?? ]?甏一 . 二,二===;qD,1'-1i1-叫 —— ,一,?? I ? 苣.=氢_ 匿一蚕一一薯7I一一一—''墨? \}一一一I fmR_lL—— 1r?/--, 图2天然气水合物深水浅孔保压保温取芯钻具 管的上端有端盖,端盖的上方装有稳压装 置,后者的上部装有主动力液压装置,顶部 凿岩机械气动工具.2006(3) 外面套装一止挡座,顶部上面装有冷却水 装置;下段管外面装有锁紧定位基座,后者 的下面连接一岩芯切断装置,冲洗装置与 钢管连通.此实用新型钻具能满足深海浅 孔天然气水合物保真取样钻具钻探施工的 需要,可以实现深海(300,3000m),浅孔 (50m)条件下天然气水合物保压保温取芯 钻探,保温保压性能好,取芯管总长:50m; 总功率:约40kW. 使用此实用新型钻具时,在工作船上 将稳压装置3下层注入一定量的水,上层 冲人氮气,使氮气压力略高于取芯时的使 用压力,关闭稳压装置3的稳压阀,进气 阀,注水阀.将排水阀开启至全开状态.所 有各段取芯管的上,下端球阀1均开启至 全开状态.逐段组装本取芯管并由绞车放 人海水中.当本取芯管取完芯后,由液压驱 动岩芯切断装置6切断岩芯.随后由冲洗 装置4将海水通过备用的岩芯吹扫装置吹 入取芯管中.将下端密封球阀内的岩石碎 屑吹洗干净,然后由液压驱动关闭下端密 封球阀,关闭上端排水阀,打开稳压阀.在 本取芯器的提起过程中,岩芯的温度由橡 胶保温层9保持;压力由稳压装置3保持. 将本取芯管吊上工作船后,逐段关闭各钢 管2两端的密封球1,并松开每段的联接 法兰,将每段取了芯的管放到指定位置,完 成存放和进行相关研究. 2我国在这方面取得的突破性 进展 大庆油田的保压取芯技术,早在1994 年就走出大庆,响誉全国了.11年来,钻井 研究院先后为吉林,大港,冀东,海拉尔,青 海,塔里木,吐哈,长庆等国内1O多个油田 提供过取芯技术服务,每次都出色地完成 了任务.大庆取芯技术能称雄神州,原因是 大庆钻井研究院拥有自行研制的保压取芯 工具,保压取芯技术是目前国内最高水平 凿岩机械气动工具,2006(3) 的,设备最早从美国引进,每套设备200多万元人民币.保压取芯技术主要针对天然 气矿藏.此外,二氧化碳,煤田瓦斯等气体 矿藏也适用.常规取芯,当岩芯提到地面 时,里面的天然气早跑了,无法准确判断天 然气储量情况.保压取芯,可让取得的岩 芯,一直保持地下的压力,进而为天然气勘 探提供科学依据.当然,它也同样可用于储 量不丰的油藏勘探.大庆自行研制的YK— II型保压取芯工具,获国家科技进步二等 奖.大庆自行研制的保压取芯工具,价格便 宜,一整套国产设备,售价6O,7O万元,只 有美式工具的1/3,而性能优于美国产品. 据资料统计,2000年以前,使用美式工具 时,保压取芯岩芯平均收获率82.9%,岩芯 平均保压率89.4%.自从大庆用上了自己 的工具,保压取芯收获率大幅提高,岩芯平 均收获率达90.8%,岩芯平均保压率为 94.7%,为国内最高水平,超过了美式工具. 近年,大庆油田对取芯工具和设备进 行了不断改造和革新,大大提高了保压取 芯技术水平,填补了国内空白.1993年以 来,大庆油田应用该项技术先后完成了大 庆长垣,古龙地区,海拉尔探区和新肇地区 等7口探井,检查井的取芯分析和解释工 作.2002年7月.该技术在吐哈油田丘陵油 田陵检142241井应用并获得了成功.取芯井 段为2563.130,2823.140m(设计井深2890 m),累计进尺26.154m,芯长24.185m,平均 收获率93.16%,平均密闭率82.11%,保压率 93.11%,保压冷冻岩芯孔隙中油气水三相回 收率达95.1O%以上. 3意见及设想 我国天然气水合物的勘查.虽已取得 明显进展.但是没有国产的能钻进天然气 水合物的专用钻探设备,专用的保温保压 取芯工具.至今尚未在我国水合物赋存海 域取出天然气水合物岩芯.难以对水合物 43 产区作出真实的矿床评价及储量计算.纵 观世界各国的保温保压取芯器,无怪乎遵 循以下三点: a.取样系统具有自动识别功能.包括取 样器开启,密封,温度控制以及样品的自动 转移都能自动完成.而且可以通过一定的 装置.使操作人员能在地面清楚地知道取 样系统的工作状况. b.具有耐高压而且可以自动密封的取 样系统.这种系统要求在正常钻进的过程 中.取样器能够自动打开,使天然气水合物 的岩芯进入取样器内.当钻具提升时,取样 系统能够通过一定的阀门自动关闭,将所 获得的岩芯密封在取样器内.而且具有非 常好的密封性能和耐高压的性能.这要求 取样器的材料和密封材料具有足够的强度 和气密性. c.具有自动温度识别和降温系统.当取 样器在孔内提升.取样器内的温度升高接 近或达到天然气水合物分解的临界值(在 取样器所能承受的最大压力下.天然气水 合物区域分解的临界温度)时.取样系统的 制冷系统自动开始工作.使取样器内的温 度维持在一定的范围内. 要拿到天然气水合物的样品.条件是 苛刻的,尽管我们已经发现研究区存在现 代的碳酸盐岩和活动的"冷泉"及菌席,双 壳类生物等表现可能存在水合物的标志. 但是,碳酸盐岩结壳多,很硬,取样仪器扎 不进去.这又给我们提出了一个难题.不妨 这样大胆设想一下:保温保压岩芯管研制 的目的就是使天然气水合物的样品保真. 保持其物理和化学性质不发生变化.据俄 罗斯长期从事天然气水合物研究的专家介 绍.天然气水和物在遇到外界环境变化后 半个小时才开始分解,这样算来,只需在其 分解的时问范围内取出岩芯并采取相应的 措施,也能实现其"保真"效果.从目前来 看,天然气水合物主要分布在地球上两类 44 地区:一类地区是水深为300,400m的海 洋.在这里天然气水合物基本是在高压条 件下形成的,主要分布于泥质海底.贮存于 海底O,1500m的松软沉积层中:另一类 地区是高纬度大陆地区,永冻土带及水深 100,250m以下的极地陆海架.我们这样 假设:在海上水深400m钻探位于海底1 100m处天然气水合物.如果使用贯通式 潜孔锤全孔反循环钻进.其上返流速为15 rials,这样算来,天然气水合物上返至地表 只需要100S,这样就有充足的时间处理获 取的样品,这不失为一个大胆的设想,但有 待理论和实践的证实. 4结论 我国能源面临的紧迫形势.使开发利 用天然气水合物资源成为必然.开发利用 天然气水合物资源.对我国宏观能源战略 决策和可持续发展具有重大的现实意义和 深远意义.刘广志院士曾提出三步走的方 针:首先藉我国铺设青藏铁路之机.在其沿 线先用试采石油的钻探工艺.开采青藏铁 路沿线的可燃冰,既解决沿线的燃料之需. 又能取得开采经验.一旦出现事故.在地面 也好处理;第二步.从濒海陆地钻水平定向 井,试采近海可燃冰;第三步,取得安全钻 进和完井工艺等经验后.再用海上钻井设 备,到海上去钻探和试采.一些国家对于天 然气水合物的研究已经走在了前面.对于 这一极具潜力的能源.应该进行全面系统 的研究:以查明我国天然气水合物的分布 和资源潜力,了解我国自身的家底:开展相 关的基础性研究,发展相关的技术方法,做 好理论和技术知识储备:着手研究天然气 水合物影响全球气候和造成海底灾害的环 境效应等重要工作.这些对于制定国家未 来能源战略都具有重要意义. 参考文献: 凿岩机械气动工具,2006(3) 【11RerrcE.Cullec.METHODANDAPPARATUSFOR矿工程(岩土钻凿工 程),2005,(8). PRESSURECORINGwITHNON—INVADINGGELf6]金翔龙等.关于开展中国天然 气水合物研究的建 『P]:5482123议【J】.地球科学展望,2002;17(3):465—466. 【2]许红等.天然气水合物深水浅孔保压保温取芯管【7]郑秀华.3型天然气水合物 保压取芯装置【J】.探矿 【P1:02255626.5工程,2002,(4). 【3]史斗等.国外天然气水合物研究进展【M].兰州:兰【8]窦斌等.天然气水合物保 真取样系统设计的理论 州大学出版社,1992.基础【J】,地质与勘探,2004(1). 【4]李文琦.我国天然气工业现状及其展望【J】.石油规【9]张祖培,殷锟等.岩土钻 掘工程新技术【M].北京: 划设计,1999,(10):l,3.地质出版社.2003 『51刘广志.探矿工程要不断创新才能实现跨越【J】.探 Pressure—temperaturecoringbarrelundertheformationpressure CHENJing,YINKun,XIEHan.hua (JilinUniversityConstructionEngineeringCollege,Changchun,Jilin,130026,China) Abstract:Twopatenttechnologiesaboutapparatusforpressurecoringareintroducedandso me achievementsofChinainthisfieldareenumerated.Atlast,somequestionsarebroughtforwar d. Keywords:gashydrates,pressure-temperaturecoring,exploitation 探寻推动企业自主创新之路 8月16日.科技部副部长李学勇率领十 几位各司,处主要负责人,会同全国总工会和 国资委主要领导.对国家电网公司,航天科技 集团和北京信威通信公司三家创新型试点企 业联合调研. 在调研中,三部委联合调研组仔细昕取 了各企业负责人的汇报并进行了座谈,详细 了解了企业创新发展的经验和下一步自主创 新工作的考虑,共同研究如何落实创新型企 业试点工作 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,进一步增强企业的自主创 新能力 三家创新型试点企业的负责人表示,要 紧紧抓住入选首批开展试点工作的机遇,认 真落实试点方案的有关要求,推动企业的创 新发展再上一个新台阶,为同行企业加强自 主创新,转变发展模式做出表率,为转变经济 增长方式.建设创新型国家做出新的贡献. 李学勇代表联合调研组发言时强调,国 凿岩机械气动工具,2006(3) 家经济增长方式的转变.关键在于大多数 业能否走上依靠技术创新发展的道路.增强 自主创新能力,促进企业成为技术创新主体. 是党中央,国务院做出的重要决策.开创创新 型企业试点工作是落实党中央,国务院战略 要求的具体举措.试点企业要制定企业创新 发展战略.建立和完善有利于创新的内在机 制,加大科技投入,加强自主创新能力建设, 加强人才队伍和创新文化建设,强化知识产 权意识和管理.争取在企业发展的核心技术 方面拥有更多的自主知识产权. 据悉,科技部,全国总工会和国资委将继 续组织对103家首批试点企业的联合调研, 共同指导和推动创新型企业试点工作在全旧 范围内扎实深入地开展,切实引导企业逐步 走上依靠创新取得持续发展的道路. (摘自《科技日~.)2006年8月17日第1 版, 45