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深海洋底取心是什么 关于深海洋底取心的详细介绍

深海洋底取心采用常规的石油钻探设备(钻探船、钻探平台)也可采用沉没式海底钻机和柔杆钻探设备。我国研制的HZ—10型动力头式海底钻机可运用不同的钻具,采用静压取心、干钻取心等方式钻取海底沉积层黏土、砂、砾石和硬岩。

简介

深海洋底取心可采用常规的石油钻探设备(钻探船、钻探平台)也可采用沉没式海底钻机和柔杆钻探设备。我国研制的HZ—10型动力头式海底钻机可运用不同的钻具,采用静压取心、干钻取心等方式钻取海底沉积层黏土、砂、砾石和硬岩。柔杆钻探设备是用柔性可卷曲的钻杆代替传统的刚性钻杆,可实现连续操作,设备装在船上,对钻具实行遥控。潜孔钻具用一条多心电缆悬吊,每下一次钻,取心一次,配有“重返钻装置”,可在一个钻孔内反复取心多次 [1]

活塞取心工具(APC)

活塞取心工具(APC)是液压动力活塞取心工具,用于获取相对未污染、长9.5 m连续的定向岩心样本。

活塞取心工具内筒通过取心钢缆下放到底部,然后泵压加在钻柱上,剪断止动销钉,把9.5 m取心内筒压放在沉积岩上开始取心。内装岩心的取心内筒可以被钢缆往上拉回,当岩心被收回的时候,钻柱顶部由钢缆操纵的封隔器允许钻柱继续旋转和进行循环。岩心被收回后,钻头和底部钻具组合可以再次钻进9. 5 m,重复以上过程。

结构特点:

1.兼容性。活塞取心工具(APC)内筒和延伸取心工具(XCB)内筒配置同样的底部钻具组合,所以,这两种工具能够根据不同地层岩石的取心需求进行替换使用,不用因为换钻头而起下钻。

2.取心找正。井底的取心筒上装一个定向工具使APC能够顺利获取岩心。

3.实时温度测量仪。取完岩心后,APC取心筒内有一个槽安装了热敏电阻组,能够记录实时地层温度,为研究地层和井下安全(遇到烃类物质时)提供实时热量测量。

4.连续取心。不用起下钻柱,可以实现连续取心,提高取心效率 [2]

旋转取心工具(RCB)

旋转取心工具(RCB)是设计用来在坚硬的沉积岩或火成岩地层取心的一种取心工具。RCB对于在海洋地壳硬地层取心起重要作用。

RCB取心内筒通过钻柱自由掉落(泵压压力)锁接在底部钻具组合上(BHA)。RCB主钻头可以获取58.7 mm直径的岩心。包括钻头和外岩心筒在内的底部钻具组合随着钻柱旋转,而轴承使内筒固定不动。取心内筒能够获取9.5m长岩心,然后通过钢缆收回。当使用钢缆收回岩心的时候,钻柱顶部的一个电缆操作的封隔器允许钻柱继续旋转和循环。

结构特点:

1.设计强度高。RCB的底部钻具组合、钻头和取心内筒组都进行了强度设计来满足在研磨性高、坚硬的沉积岩和火成岩地层使用的需要。

2.副钻头(鞋)钻进。副钻头可以用来钻进而不需要获取岩心。副钻头用来在硬地层首先钻进,通过一个特殊内筒接头来和外简连接来旋转钻进。副钻头组设置成能够通过副钻头进行循环。副钻头能够和标准RCB进行替换来定点取心。

3.钻头卸掉后进行绳索测井。机械钻头拆卸器(MBR)通过电缆操作来卸下井底的钻头,提供一个底部钻具组合来测井。测井能够在用RCB工具取心后进行,而不用重新组装一个钴柱来安装测井钻头。

4.连续取心。不用起下钻柱,可以实现连续取心,提高取心效率。

延伸取心工具(XCB)

延伸取心工具(XCB)用来在软和中硬地层获取9.5 m长岩心样本。XCB一般用于以下情况:地层太硬无法用活塞取心;硬度不足以用旋转取心工具(RCB)进行取心。在软地层,XCB取心器伸出主钻头,但是当遇到坚硬的岩石就缩回主钻头。XCB使用和活塞取心工具(APC)一样的底部钻具组合。XCB依靠钻柱的旋转来钻进,而中间的取心器同时获取岩。

结构特点:

1.副钻头取心。XCB使用中间的副钻头取心副钻头方向正对主取心钻头前面,减少流体对岩心的冲刷(例如从主钻头喷射出来的水流会损害岩心),能够提高在软和中硬地层收获率,减少对岩心的损害。

2.缩回副钻头。一个特殊的回收设备允许正常延伸在取心钻头外的XCB副钻头缩回到底部钻具组合里面直到副钻头和取心钻头齐平,当遇到硬地层的时候,收回副钻头能减小失败几率。软地层取心器延伸硬地层取心器收缩

3.不旋转取心轴承。取心内筒转环允许当钻头旋转时岩心相对地层保持稳定,这样就减少了传递给脆弱页状地层的旋转扭矩。

4.可替换性。和APC取心工具使用同样的底部钻具组合,避免了起下钻带来的取心空白时间。

副钻头部齿选择:

(1)软地层。锯齿状的碳化钨颗粒;

(2)硬地层。聚晶金刚石复合片(PDC),孕镶金刚石,表面镶嵌金刚石或热稳定人造金刚石 [2]

井下马达驱动取心工具(MDCB)

井下马达驱动取心筒(MDCB)是同APC/XCB底部钻具组合一致的可收回绳索取心工具。这种取心筒的设计目的是提高用APC/XCB工具难以取心的地层的取心收获率(例如硬裂隙性结晶岩,夹层硬/软地层,和易碎岩石,礁岩)。要配合为连续取心行程准备工具的组装时间(约1 h),这种取心方式一般用于间歇性短进尺取心(4.5 m的心长)。

MDCB通过在底部钻具组合上增加一个弹簧锁类的部件就可以和APC/XCB替换使用。MDCB组成部件为:马达、推进器、内筒组和一个薄切面钻头。马达由通过钻柱往下的流体液力驱动,并产生旋转。推进器通过液力给钻头提供钻压和推进内筒组。内筒组有一个4.5 m的取心筒,这个取心筒底部有一个薄切面的取心钻头,所取岩心直径为57mm。

结构特点:

1.金刚石取心技术。与APC/XCB取心工具相比,MDCB在更高的转速、更低的钻压下工作,使用薄切面孕镶金刚石的碳化钨钻头在易碎、页状硬/软和结晶地层取心。MDCB对地层的钻压更低,可以提高在易破碎地层和结晶地层的取心质量和收获率。

2.正排量式井下马达。井下的旋转和扭矩传递是由贝克休斯Inteq Math IP正排量式井下马达来提供动力的。因为是马达驱动钻头旋转,能够消除钻柱振动。

3.推进器总成。液力变成钻压,可互换喷嘴,可以改善在不同流速下的钻压。钻压能够通过施加稳定的压力于钻头上来被控制,这样就提高了金刚石钻头的寿命和收获率。

4.互换性好。加上一个弹簧锁接头,MDCB能使用同APC和XCB一样的底部钻具组合 [3]

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