天然气水合物取样器球阀结构的设计和气囊的应用

第 2 5卷 第 5期 2 0 0 8年 9月 钻 井 液 与 完 井 液 DR I L L I NG F L UI D 8 L C 0 M P L E TI ON F L UI D Vo 1 ． 2 5 NO ． 5 S e p t ． 2 O O 8 文 章 编 号 ： 1 0 0 1 — 5 6 2 0 ( 2 0 0 8 ) 0 5 — 0 0 1 1 — 0 3 天然气水合物取样器球 阀结构 的设计 和气 囊的应 用 葛云峰 杨军 ( 中 国 地 质 大 学 ( 武 汉 ) 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ) 摘 要 天 然 气 水 合 物( N GH) 是 2 1世 纪 潜 在 的新 能 源 ， 对 N GH 的勘 探 工 作 目前仍 处 于 调 查 和 摸 索 阶段 ， 该 工 作面临的一大 问题是如何有效地 、 高保真地取 出水合 物岩心。介绍 了现 阶段 N GH 的采样工具—— 保 温保压 取样 器的基本情况及优缺点 ， 分析探索 了提高取样器保 温和 保压 性能 的方法 。提 出 了 2种材 料和 一种 技术 的应用 ， 即 在保温部分采用陶瓷材料 ， 并结合半导体 制冷技术 ； 在保压部 分采用气囊原理 ， 并对球阀结构进行 了改进设计 。 关 键 词 天 然 气 水 合 物 钻 井 取 样 器 能源 中 图分 类号 ： T E 8 2 1 ． 3 TE 2 4 4 文献 标 识 码 ： A O 引 言 天然 气水合 物 ( N GH) 又 称 “ 可 燃 冰 ” ， 是 在 特定 区域 由 水 与 天 然 气 在 低 温 ( < 1 0 ℃) 、 高 压 ( > 1 0 MP a ) 条件下结合形成 的一种外 观似 冰 的 白色结 晶固 体化合物， 主要存在于陆地上的永久冻土带和海洋沉 积物 中。N GH 具有 多 孔性 ， 其 硬 度 和剪 切 模 量小 于 冰 ， 密度 为 0 ． 9 0 5 ～O ． 9 1 0 g ／ c m3 ， 热 传 导率 和 电阻率 远小于 冰r 1 ] 。 目前一 般认 为水合 物 保 持稳 定 的条 件 为 5 ． 0 6 ~4 0 ． 5 3 MP a 、 2 ． 5 ～2 5℃ 。因此 ， 如果海 底温 度为 2℃， 沉 积 物 中 的 地 温 梯 度 为 0 ． 0 3 5 ℃／ m， 则 N GH在 沉积物 中的稳 定深度为 0 ～ 1 0 0 0 m[ 。 随着钻井和取心 过程 中压 力 、 温 度 的变化 ， N GH 将分......