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  • 大洋钻探系列之九保压转移测试系统

作者:xiaokcehui2024-3-22 0:07分类: sampler 标签: 保压转移测试

目前,世界上已发展出了3套较为成熟的保压转移与测试系统,分别是英国Geotek公司研发的PCATS(Pressure Core Analysis and  Transfer System)、美国的PCCTs(Pressure Core Characterization Tools)以及日本的PNATs(Pressure-core Nondestructive  Analysis Tools)。

PCATS由3个集装箱组成,分别是操作控制箱、测试箱和存储箱(见下图),其中操作控制箱用于控制温度、压力以及样品位移的精度;测试箱可以通过X射线、 CT扫描、P波以及伽马射线测试样品性质,并将样品切割成小段;存储箱可以低温储存子样品存储器, 以便于切割储存操作。


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测试箱保压切割器。

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X射线测试结果图

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保压样品从保压取样器转移至操作箱

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第三方设备测试保压样品。

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样品切割

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PCCTs的操作与 PCATS基本一致,都是通过将取样器或子样品转移筒与本体对接,两端压力相同后再打开球阀进行操作,具体流程见图1,不同之处在于PCCTs的切割机构设置在两个球阀之间,而PCATS设置于球阀与抓取机构之间。

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PNATs主要由高压反应釜、切割工具、存储反应釜、保压转移模块、TACTT(Transparent Acrylic  Cell Triaxial Testing)系统组成,其中核心部件TACTT(Transparent Acrylic  Cell Triaxial Testing)由日本国家AIST(Advanced Industrial Science and Technology)研究所研发。

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除了上述三种保压转移测试以外,广州海洋地质调查局、中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院和北京探矿工程研究所也进行了天然气水合物岩心保压转移与测试系统的研发。下图是北京探矿工程研究所在其保压取样器TKP-1和TKP-2的基础上研发的保压岩心分析及转移系统。

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天然气水合物的试采情况

国际上共认世界上第一次对海域天然气水合物试采是日本于2013年3月在其南海海槽完成的,6日生产甲烷气体12万立方 , 平均日产气量2万立方。于 2017年6月日本在南海海槽成功地实施了第二次水合物试采,24日持续生产期间累积产气24万立方,平均日产气量 1万立方。

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2017年5-7月,我国在南海神狐海域(中国南海北部陆坡中段的神狐暗沙东南海域附近)成功第一次天然气水合物试采,60d累计产气 30.9万立方,创造了产气时间和总量的世界纪录。于2020年2月至3月,我国再次在神狐海域第二次水合物试采,产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米,创造了新的世纪记录。自然资源部正在全力推进海域天然气水合物第三轮试采。

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GMGS6-SH02 井全井段岩性主要是泥质粉砂,矿物以泥质、砂质和钙质为主,见下图,其中207.8~253.4m为水合物层,253.4~278m为混合层,278~297m为气态烃层,如图红色框。

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小结

天然气水合物的商业化开采不仅是个漫长的过程,而且要面对常规油气、页岩油气以及新能源的强劲挑战,唯有从基础研究抓起,稳扎稳打,逐步地建立起完整的、成熟的水合物调查和开发体系,逐步地降低生产成本,水合物商业化开发的时日早点到来才会成为可能。


参考文献

日本南海海槽天然气水合物取样调查与成功试采_左汝强

天然气水合物保温保压取心工具研制及现场试验_任红

天然气水合物深水浅孔保温保压取芯钻具

天然气水合物岩心保压转移与测试系统研发现状分析_刘协鲁

天然气水合物钻探取样技术现状与实施研究_戴金岭

日本海域天然气水合物试采结果对比分析

中国南海天然气水合物第二次试采主要进展

PCATS: PRESSURE CORE ANALYSIS AND TRANSFER SYSTEM

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