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1、ISSN100922722MarineGeologyLetters海洋地质动态2003,19(6)∶24—27文章编号:100922722(2003)0620024204区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术1,2345411许红,吴河勇,徐禄俊,庄茁,熊军,闫桂京,孙和清(1青岛海洋地质研究所,青岛266071;2中国科学院海洋研究所,青岛266071;3中国地质大学,北京100083;4武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;5清华大学工程力学系,北京100084)摘要:到目前为止,任何深海天然气水合物原位岩心样品的钻探、取心技术都
2、离不开ODP(大洋钻探计划)或DSDP(深海钻探计划)专用船舶钻探技术,该技术主要通过从工作母船上连接几百到几千米钻杆到海底,实现500～1000m的钻探,再通过不同类型PCS(保压取心器)与PTCS(保压保温取心器)取心工具实现样品采集。重要特点是投入经费巨大。新型保压保温取心钻具是将钻具直接固定在深海海底,实现样品的原位保真采集,针对国内外两类着底式天然气水合物钻探、取心技术进行了分析,对于深海浅表层天然气水合物原位样品采集作业反映了创新的思维、技术模式、设计方案与科学方法关键词:天然气水合物;深海海底;新型钻具;保压保温取心;ODP中图分类号:TE244
3、文献标识码:A天然气水合物被誉为21世纪的替代性能破,对于改变我国东部地区的能源来源结构,缓源。目前专家估算的全球天然气水合物总资源解能源供求矛盾,极具现实意义和与“西气东量等于已探明化石燃料(煤、石油与天然气)资输”同等重要的战略意义。源总量的两倍,其分布范围广泛,具有清洁、高由于形成于大于300m水深的高压低温独效、能量密度高、埋藏深度浅的优点。由于海水特环境;因此天然气水合物实物样品系冰结晶深度、开采及保存条件难度大,可以严重影响气体,它在常温常压条件下的稳定性是以分钟来候与环境等特点而倍受关注,极有可能取代地计算的,这是它与石油天然气的较大区别。球上日
4、渐枯竭的其他化石燃料,成为21世纪世1999年7—9月,德国“太阳号”深海科学调查界能源的主要来源之一。天然气水合物系固态船在著名太平洋“水合物海脊”大约780m的海的、非传统的能源资源和新型能源矿产资源,有底取获天然气水合物样品,上船5min内即开别于液态的石油和气态的天然气。实验证明始融化;因此深海天然气水合物的钻探、取样、31m天然气水合物气化后可以产生160～180保存和分析的方法及其配套技术研究受到科学33m的天然气和018m的水,因此一般意义上家越来越多的重视。迄今为止,包括技术体系、的天然气水合物矿藏大都可相当于大型到超大设备研制与工程作业等在内
5、的工作,在国外基型天然气田(藏)的规模。从这个角度上说,通本上限于DSDP与ODP的成果;但已形成了完过我国海域天然气水合物资源勘查实现发现突整的技术系列,开始进入不断开发进步完善阶段。在国内,属于起步研究开发阶段,在大多数收稿日期:2003205226方面属于研究开发空白领域。基金项目:863项目(2001AA611020)资助作者简介:许红(1957—),男,博士,研究员,从事石油地质研究工作.第19卷第6期许红,等:区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术25证实天然气水合物原位矿藏的存在和完成区域1DSDP与ODP在钻采方面的成资源
6、潜力评估等方面发挥了关键性作用,产生功实践与缺陷了巨大的社会与经济效应。以著名的ODP164航次为例,由于ODP专用钻探船舶配套了PCS至2002年9月,ODP科学计划已经完成取心系列设备及支撑技术,因此在大于2000m了204个大洋航次。而在迄今全球采获天然气水深的沉积物中、浅层成功取得了天然气水合水合物实物样品的25处矿点,除加拿大麦肯齐物近原位岩心(保真)样品。尤其是ODP164河三角洲Mallik2L238井区外,其他均为DSDP航次的相关工作集采集—地球物理解释成果验[1—3]与ODP成果。可以说任何深海天然气水证(主要是针对所谓BSR现象完成与天然
7、气水合物原位样品的采集都离不开ODP或DSDP合物矿层底界面的验证)—极浅层含矿层位—专用船舶及这些船舶上的专用钻探和配套取心天然气水合物稳定带含矿品位定量数据求取—工具。长程钻、大吨位和马力、动力定位、保真面积资源潜量评估—重大商业开发价值确定这性、高投入、高技术和国际合作是其主要特点。样多位一体的实际发现成果;同时,较好地解决最重要的技术特征表现在其克服水深的办法,了深海调查异常工区定位与深海钻探、原位天主要是通过从专用船舶上连接几百到几千米的然气水合物样品采集、保存、随船资源定量评估[4]钻杆到海底,然后再进行500～1000m的钻参数求取等技术研究难题
8、。探。这需要很高的船舶及其技术条件,而
