分类:全 站  |  新闻  |  通知公告  |  重大计划  |  工作动态  |  队伍建设  |  关于我们  |  互动  |  图 片  |  视 频 查询到33条相关结果,系统用时0.01秒。

查询时间:时间不限

  • 时间范围


查询范围:标题+正文

排序方式:按相关度排序

检索范围:

    日前,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所自主研发的“水合物生产井气-水-砂三相人工举升模拟实验系统”、“水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统”、“模拟井下真实环境进行离心泵气液分离效率的测试装置”3项实用新型专利技术获得国家知识产权局证书,专利号分别是ZL201721648774.0、ZL201721648630.5、ZL201721643372.1,标志着青岛海洋所在海域天然气水合物试采人工举升领域有了新的进展。

    泥质粉砂天然气水合物开采过程中,井筒离心泵举升系统是保障天然气水合物持续安全开采的“最后一公里”,通过人工实验井技术验证泥砂、气、水、水合物浆体综合作用下人工举升系统的稳定性,优选合适的人工举升装备、优化最佳举升参数,可以对水合物试采工程参数设计提供重要依据。上述三项专利技术针对泥质粉砂储层降压/流体抽取法开采过程中的井筒多相多组分复杂流动状态,通过设计合理的实验回路、测试方案,分别验证泥砂、甲烷气体含量对离心泵工作效率的影响,并提出最佳的井筒举升管柱组合。

    据悉,上述专利技术是自然资源部天然气水合物重点实验室目前已经建成并完善的海域天然气水合物实验井技术的关键组成部分。基于上述实验井技术,团队已经提报相关国家专利23项,其中发明专利12项,实用新型专利11项。截至目前,所有实用新型专利均已获批,发明专利均已进入实质审查阶段。

     

     

     
    青岛海洋所在水合物开采举升关键技术方面获3项专利

    4月22-23日,应地调局武汉地调中心油气地质室主任陈孝红研究员邀请,重庆涪陵焦石坝国家级页岩气示范区地质和压裂试气一线专家舒志国、龚起雨、袁发勇等到鄂宜页1HF井压裂现场考察,对鄂宜页1HF井压裂效果和下一步工作进行指导。

    专家亲临压裂现场指挥室,仔细观察了压裂施工曲线,随后在项目部听取了鄂宜页1HF井前期压裂施工汇报及下一步施工技术方案。经过专家审阅、质询、交流与讨论,专家组认为本井前期施工严格按照设计要求执行,坚持“主缝+复杂缝”的指导思想,不断优化“中途携粉砂动态转向+中途转胶液+提升排量”组合措施,有效地提高了裂缝复杂度,保证了施工质量。专家对后期施工提出了三点具体建议:一是在压力窗口允许下,大胆施工,提高支撑剂铺置范围;二是在后期液氮伴注过程中,密切关注液氮摩阻、静液柱密度带来的施工压力变化;三是根据前期施工过程中的地层物性,进一步完善压后返排方案。

    鄂宜页1HF井压裂施工设计26段,会议召开前已完成18段。本次会议及时总结了前期工作的经验,对后期施工可能存在的困难和问题进行了梳理,为顺利完成后续压裂施工提供了保障。

    武汉地调中心召开鄂宜页1HF井压裂施工现场研讨会

    2017年1月28日,Aquiles的飞机送我们到O’Higgins站所在的小岛。小岛很小,应该不到1平方公里。我们没用多长时间就完成了穿越这个岛的考察路线。整个岛上主要是一套灰色–深灰色砂岩、粉砂岩夹深灰–灰黑色薄–中厚层粉砂质泥岩,总体倾向北西。来前查资料显示,这些地层的时代可能是晚古生代到早三叠世。偶尔见有北西–近东西向辉绿岩脉侵入。有意思的是在O’Higgins站旁边,砂岩被强烈片理化,顺片理方向贯入密集的石英细脉,但岩石只是很弱的变质。

    午饭后站上的工作人员用小艇把我们送到附近的另外两个小岛,地质情况基本类似,只是没再见到那套强变形砂岩。

      

      

      

      

    O'Higgins站的美丽从我们一下飞机就感受到了。距简陋的停机坪很近的山包上,企鹅们悠然自得地聚集在那里,丝毫没感觉直升飞机对它们有什么威胁。一个个只是稍微挪了一下位置,以躲一躲螺旋桨刮起的大风。太过分了,尽管我们那架飞机只能坐5个人(我们俩、INACH的陪同Pablo,2个飞行员),但对企鹅来说怎么着也算是庞然大物了吧?

    然而在站区走走后就发现是我们少见多怪。在O'Higgins站附近,几乎到处都是企鹅。一家一家,年幼的小企鹅依偎在父母的身下,取暖、啄食,撒娇、嬉戏。一些看上去没有孩子的年轻企鹅,成双成对,打情骂俏。那些明显的单身汉们,走到哪一家都不受待见。企鹅们不怕冷,喜欢占山为王,迎风而立,这正好给我们拍摄它们创造了很好的角度。

    企鹅与考察站、考察站工作人员,以及来来往往的考察队员、游人等已经完全融为一体。大家在这个小岛和平相处,是相依为命的伙伴。企鹅憨态可掬的动作、充满情感的爱抚,没有人忍心去打搅它们的生活。站上工作人员习惯的告诉每一个新到来的人,不要动这里的小碎石,留着供企鹅衔来磊窝,以便孵化、培育小企鹅。

    不只是企鹅,小岛上飞来飞去的雪白的燕鸥、凶猛的贼鸥们,也与人们相处甚欢,时不时飞到头顶绕两圈走人。海狮、海狗们喜欢三三两两地聚在一起,我们从它们身边走过时,懒懒地抬头看一眼,顶多直起身子缓慢地往前走几步,不会进行攻击。那些企鹅、燕鸥、贼鸥们在海狗面前走来走去,也是相安无事。

      

      

      

      

      

      

      

      

    这真是一个人与动物自然和谐的美丽小岛,创造这个奇迹的自然是常年驻扎在O'Higgins站的工作人员,以及来到这里的一批批考察人员和游人。

    站长带我们参观了考察站宿舍、实验室、健身房、室内篮球场,以及地下一层现代化污水处理设施和化粪装置。我在二楼的一间办公室为朋友盖了一些纪念封,工作人员热情地告诉我们,他会为我们专门制作登站荣誉纪念证。下午当我们从另一个小岛考察回来后,站长郑重地为我们每个人颁发证书,这真是一个不错的创意,相信每个得到这份证书的人都会珍藏它。当然,每年到达长城站的人太多,如果都发的话,我们长城站的陈站长非得累得改行。

      

      

      

    在站上吃了两顿饭,午餐是必须的,走前又犒劳我们一顿。让人没想到的是,居然很像中餐,非常可口,让我完全改变了前两天在Aquiles船上对智利西餐的印象。我到现在还在后悔,为了吃那一盘蔬菜,放弃了鸡腿土豆泥,不知道它是什么味道。O'Higgins站上的两顿美食,美得不得了。

    到了晚上,天气有点变化,飞机有可能来不了。我和小裴竟然偷着乐,窃喜。能在这么美丽舒适的考察站住上一晚,冰山雪地,美食WiFi,加上极养眼的企鹅们,我们俩今晚不得美死了?

    好事只能想想,偷着乐也只是偷着乐。天边刚有点泛亮,飞机就来了。我们不舍的背着刚采的样品,穿带好安全气囊,系紧安全带,随着飞机离开了这个美丽的小岛,告别美丽的O'Higgins和那群美丽的企鹅,飞向蓝天,飞跃大海,去Aquiles船。俯身看去,呵,原来在大海里,那个小站,那片小岛更美。

    2017年1月29日。Aquiles不停地急驶了整整一天。我们俩呆在房间里工作,窗外马达声一直平稳地响着,没有节奏变化。到了下午,船逐渐平稳。我和小裴偶尔到甲板上,看见一些考察队员或者游客或者海军士兵拿着相机拍远处不时漂来的大大小小的冰山。我们当然也忍不住拍几张,糟糕的是阴天,照片效果很差。船上的一个摄影记者也无奈地摇摇头,嘴上西班牙语咕哝着什么回房间。海面总是那么宽,不论风浪有多大。

    一整天,我们边干活边等待,一直到现在,船还在往前急速地航行。我们用GPS确定了船的位置,它确实正在往南极群岛西南方向的Yelcho岛驶去。

    我们是昨天晚上接到通知,今天早晨5点15上小艇,去COPPER MINE岛上。要上岛的10几个人都早早来到餐厅,我简单的吃了2块饼,没敢多吃。

    走到甲板的第一反应是风不小,但可以出海。很敬佩智利海军的士兵们,非常认真地把我们一一从软梯放下小艇上,确保每个人不出任何问题。海面上的风越来越大,掀起的海浪也越来越大。士兵们努力控制着小艇,将三个小艇并排链接在一起后,让我们从最里面的艇上转移到最外面的艇。小艇互相撕扯着,随着海浪剧烈地上下颠簸。海水顺着浪尖,一拨一拨地泼向小艇。每个人的衣服都被完全打湿,好在背包正好在几个人的腿下遮挡着。我暗自庆幸,也许包里的东西没事。

    待最后几个人刚从船上下来,还没坐稳就被招呼着往上爬。听不懂他们说什么,但从船员们的手势可以读懂,今天的COPPER MINE登陆计划可能要被迫放弃。

      

    海面上的风几乎狂吼起来,掀起的涌浪将小艇忽而抬高1-2米,忽而又猛猛地撂在低谷。坐在我边上的一位女士一直一脸惊恐,好在船员很快就让她先上。可能是由于紧张的缘故,她上得很难,强烈晃动的软梯加剧着她的惶恐。上到船上后,立马觉得安全了,再回头看看海面和昏暗的天色,今天确实不能出海。Cristian通知我们铜矿半岛登陆计划暂时取消,Aquiles将直接去南极半岛的Yelcho。

    2017年1月30日。到南极大陆已经半个多月,我们一直在南纬62°、西经59°附近工作,按照天文学家的划分,还远远不到南极圈的范围。以南纬66°34′为界,以南属于南极圈。南极圈和北极圈的自然标志是一年中至少有一天极昼和一天极夜。

    Aquiles离开O'Higgins沿着南极半岛和南设得兰群岛之间的海峡直奔Yelcho。今天早饭后INACH的Cristian通知我们上小艇,今天他全程陪同我们。到达Yelcho站后我们定了今天的第一个地质点,这也是我们这次南极考察到达的最南端的一个点位,GPS显示为:南纬64°52′42″,西经63°35′33″,非常接近南极圈。

    Yelcho是一个很小的度夏站,站内的房间设施都最大程度地利用着空间。一层的实验室、厨房、休息室,二层的宿舍等,几乎都小到只能有一个用途。尤其那几个利用各种空间切割出来的宿舍,拥挤的架子床之间只剩下侧身过人的地方了。Cristian说这个站是他建的,让人立马对他肃然起敬。这是一个看上去有点像蒙古大叔的男人,熟悉各种户外技巧,有一次小艇出点故障,他上去鼓捣几下就好了。有人在休息室盖纪念戳,我庆幸今天出门时带上了那些明信片和我29次队时做的纪念封。两枚纪念章设计的非常精美,按计划接下来的考察点再没有别的考察站,我只需回到长城站后盖上长城站纪念戳,这任务就算完成了。

    Yelcho所在的小岛是一个近东西向延伸的长条状岛,大半被冰雪覆盖。我们从西往东一路穿过,岛上只有一种岩石,灰白色–灰色块状黑云母花岗闪长岩。企鹅很多,真正的占山为王,每个小山包都被它们占领,山包与山包之间的小山梁上,齐刷刷一排迎风而立,好不威武。

    也许是季节的缘故,很多成年企鹅身下都护着1-2只小企鹅。一家三口依偎在碎石垒好的窝里,很少走出来。有时边上会有另外一只成年企鹅,看上去也是这个家的成员。幼年的小企鹅们时不时抬头索要食物,不知道大企鹅嘴里到底有多少东西,每当此时总会张大嘴让小企鹅从嘴里掏吃什么。

    在Yelcho的工作是短暂的,但印象极其深刻。除了这些可爱的企鹅外,一个重要的原因是在返回且马上走到Yelcho站边的小艇登陆点时,我重重的滑倒在地,摔在一块大石头上,实际上也是摔在我刚刚采集的最后一块样品——花岗闪长岩上,仰面朝天。走在我前面的西班牙人转身回来将我拉起,并帮我捡起摔在一边的照相机。一时间,尾椎骨那个痛啊,左臂也来凑热闹。稍稍活动了一下,还好,只是那两个部位疼痛,没有大问题。这得多谢背上的地质包垫了一下,要不然可能会更严重。哎,顺便说一下,不是我无能啊,就在几分钟前,比我块头更大的Cristian摔倒在我跟前,我正在装样品,顺势护了他一下,算他运气好。这里的石头如此之滑,完全是因为企鹅太多的缘故,它们的生活区,石头不滑才怪。

    不管怎么着,今天也是我们这次考察最接近南极圈的地方,滑一跤也值,要不然回去怎么交代,一个月南极考察连南极圈的边都没沾,还不让人笑话?

    2017年1月31日至2月1日期间,我们对欺骗岛进行地质考察。不知道什么原因,这个美丽的火山口形成的环状岛被称作欺骗岛。

    很巧,今天还真有点那种感觉。大好的天气,飞机、小艇来往穿梭,送货送人,不停地忙碌。只有5个小组,但我们这一组从上午开始等待,一直是不确定的时间,先是说午饭后,后来又说下午5点,一直到最后上小艇已经晚上9点多了。

    看着Cristian无助的眼神,是不是INACH和Aquiles的沟通出了问题?也许Aquiles这段时间太忙?他们之间用西班牙语交流,我们俩跟傻子一样,只好傻等。

    Deception Island的景色名不虚传,不知道天底下哪里还会有这等地方?差不多15公里直径的环形岛,通过唯一一个只有一百多米宽的豁口与大海相通。岛内风平浪静,水面有如明镜,加之上午的明媚阳光,如果从空中俯视的话,那震撼力一定赶超咱的长白山天池。

    岸边的海滩散落着一些巨大的鲸鱼骸骨、破烂的旧木船,以及一堆一堆的朽旧木板,看上去像很多年前木屋残迹。这是100多年前的一个屠鲸场,当时鲸鱼油是不错的能源之一。

    环岛的西段坐落着西班牙和阿根廷两个考察站,各国来的考察队员和游人很多选择在那里登陆, 我们选择了基岩出露较好的东段登陆,在一起工作的有INACH陪我们的Cristian还有几个不知道是游人还是植物学家?他们采集岛上的一种花,那是我在南极见到的最美的花儿。

    由于出来太晚,留给我们工作的时间变得很短。登陆时光线已经很差,观察岩石有点难。我们一口气爬到出海豁口东侧的另一个没有打通的豁口悬崖,山坡上堆积的都是大大小小的土黄色砾岩,砾石由深灰色为主的火山岩棱角状角砾为主,胶结物为米黄色砂质、泥砂质。砾石没有分选,没有定向,基质支撑。站在山口往外看,几十米深的陡崖笔直笔直,直到近海面时被海水向里掏出巨大的凹坑。

    顺着山坡向东前行,沿途看见在米黄色的厚层砾岩之上覆盖着一层砖红色火山岩,气孔构造极其发育,岩石很轻。

    天色已经完全不容我们继续工作,只好与Cristian商量撤。很快,小艇过来将我们送回船上。整理完标本已经凌晨1点多,我来到船尾的会议大厅,发现居然有人在看中文电影,张艺谋的金陵十三钗。顺势坐下来看了一会儿,实在有点累了,只好回屋睡觉。

    第二天上午小艇又送我们去欺骗岛西海岸,岸边很多海狮。走进它们时,会爬起来1-2个攻击一下。但海狮们的胆子还是太小,我们稍作动作,它回头就跑,再走近一点,它们就钻进水里游走。西海岸的山坡主要是风化下来的转石。不过可以判断,这些转石应该以原地风化为主。我选择不同类型的火山岩、砾岩装进样品袋。

    自然界的力量很神奇,坚硬块状的火山岩居然全被风化崩解为不足1厘米厚的薄片。小裴在Cristian的帮助下找到基岩露头,也采集了必要的古地磁样。

    考察完毕回到船上换好衣服稍事歇息,小裴说出去看看船是否已开。没几时回来则报,外面大雪纷飞。我的天哪,这南极的天气真是说变就变。

    2017年2月7日,海洋六号平稳地行驶在合恩角到蓬塔的内水道,这是一个世界旅游的黄金通道。沿途美景不停地变换着,角度,色彩,山势和水域,美不胜收。船距蓬塔越来越近,我们很快就要结束这次航行,在蓬塔改乘飞机回国。

    南极越来越远,我的第三次南极之旅也将结束。南极是极美的,也充满了挑战。每次来都有不同的经历,每次来都有不同的感受。考察结束了,但南极故事仍将继续。

    地质力学所参加中国第33次南极科考系列之九——美丽...

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

     

    17日,“蓝鲸一号”海上钻井平台可燃冰开采现场。广州海洋地质调查局供图

     

    可燃冰又称天然气水合物,是一种甲烷和水分子在低温高压情况下结合在一起的化合物,被看作是有望取代煤、石油的新能源

     

    勘探显示,南海神狐海域有11个矿体、面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量

     

    从5月10日起,国土资源部中国地质调查局从我国南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月17日15时,总量试采12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1.6万立方米,其中甲烷含量最高达99.5%。

    这是我国首次海域可燃冰试采成功,这一成果对促进我国能源安全保障、优化能源结构,甚至对改变世界能源供应格局,都具有里程碑意义。

     

    神狐海域可燃冰储量只是我国可燃冰蕴藏量的冰山一角

     

    直升机从珠海九州机场起飞,飞行约90分钟,远远就见到蔚蓝的海面中巍然伫立着的37层楼高的钻井平台,这里就是我国首次完成可燃冰调查的神狐海域,也是我国首次进行可燃冰试采的海域。

    “对于海洋可燃冰的研究,我国是从1995年开始的,并于2007年5月成功获取了可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。”试采现场指挥部总指挥叶建良介绍说。

    可燃冰,又称天然气水合物,它是一种甲烷和水分子在低温高压的情况下结合在一起的化合物,因形似冰块却能燃烧而得名,是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源,分布广泛而且储量巨大。1立方米的可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气,能量密度高,资源潜力巨大,估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍,科学家们甚至认为它是能够满足人类使用1000年的新能源,是今后替代石油、煤等传统能源的首选。

    2010年底,由广州海洋地质调查局完成的《南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告》通过终审,科考人员在我国南海北部神狐海域钻探目标区内圈定11个可燃冰矿体,显现出良好的资源潜力。“海洋六号”入列后,再次深入南海北部区域进行新一轮精确调查,调查海域包括琼东南海域、西沙海域、神狐海域和东沙海域等区域,调查的重点是在南海北部前期勘探的基础上圈定重点勘探区域。

    试采现场指挥部地质组组长陆敬安说,勘探显示,神狐海域有11个矿体、面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量,“成功试采意味着这些储量都有望转化成可利用的宝贵能源”。

    神狐海域可燃冰储量还只是我国可燃冰蕴藏量的“冰山一角”。在西沙海槽,科考人员已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里;在南海其他海域,同样也有天然气水合物存在的必备条件……

     

    此次试采实现了勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新

     

    可燃冰储量丰富,但是如果一直只躺在南海海底,则发挥不了其价值。但可燃冰开采难度巨大,迄今鲜有国家尝试。

    全球可燃冰研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度等。其中,美国、加拿大在陆地上进行过试采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月日本在同一海域进行第二次试采,第一口试采井累计产气3.5万立方米,5月15日再次因出砂问题而中止产气。

    “此次试采实现了中国可燃冰勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新,在这一领域实现了从跟跑到领跑的跨越。” 叶建良介绍。

    “通过这次试采,中国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。”试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说。

    南海神狐海域的天然气为水合物泥质粉砂型储层类型,该类型资源量在世界上占比超过90%,也是我国主要的储集类型。这是我国也是世界第一次成功实现该类型资源安全可控开采,为可燃冰广泛开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验。谢文卫介绍,“我们提出‘地层流体抽取试采法’,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”

    本次试开采是世界上第一次针对粉砂质水合物进行开发试验,为此海洋地质学家们在试采思路、井位选择、工程地质勘查、关键技术和工艺确立、试采平台优选等诸多方面,都具有中国特色,可以称之为“中国方案”。

    在试采作业中,大量国产化装备成功投入应用,充分表明“中国造”已走在世界的前列。

    首先,必须要点赞的是试采作业最重要的“大国重器”——我国最新研制成功世界最大、钻井深度最深的海上钻井平台“蓝鲸一号”,这个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物今年2月刚“诞生”,就从中国烟台起航,于3月28日抵达神狐海域实施试采。“蓝鲸一号”是目前全球最先进的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业。

    其次,大量拥有自主知识产权工具的成功应用,表明国内石油公司已具有深水工艺及设备研发能力,如完井防砂工艺,已远远超过石油工业的防砂极限;完井与测试系统集成装备,结合可燃冰试采工程开发与科研需求,为我国可燃冰开发研究提供科学数据。

     

    监测结果显示,试采过程安全、友好、可控、环保

     

    试采可燃冰,外界一直有一个疑问,就是会不会对周边海域的环境造成影响。

    由于甲烷是比CO2更高效的温室气体,因此可燃冰的环境问题一直是人们关心的一个重要问题。我国进行海域可燃冰试采,同样非常重视环境问题,为此投入人力物力进行了研究。

    2011年6月至2017年3月,南海水合物环评项目组在南海神狐水合物区先后共组织了10个航次的野外调查工作,对试采区进行了多年系统调查,调查内容包括海底工程地质特征、地质灾害特征、海底环境监测、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化学及水文特征、海表大气甲烷含量特征等,基本查明了可燃冰试采区的海洋环境特征,同时,发展了一系列我国自主产权的环境评价技术,为可燃冰试采、开发提供了良好基础。

    可燃冰试采的环境问题,主要是试采过程中是否发生不可控的可燃冰分解,导致甲烷泄漏,从而引起海底滑坡等地质灾害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大气中而引起环境问题。针对这些问题,在试采过程中,一方面根据水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征,通过合理设计井位及降压方案,从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题,另一方面通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备,构建了海水—海底—井下一体化环境安全监测体系,实现对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测。监测结果显示试采未对周边大气和海洋环境造成影响,整个过程安全、友好、可控、环保。

    本次开采试验还为后续研究提出了很多课题。下一步重点是研究如何解决本次试验当中发现的一些问题,并在之后3—5年内开展第二次试采,进一步为商业化开采做好技术准备。

    《 人民日报 》( 2017年05月19日 12 版)

    打开一个可采千年的宝库

    天然气水合物试采现场 

     

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头,中国地质调查局勘探技术研究所、中国地质调查局油气资源调查中心、中国石油集团海洋工程有限公司等单位参与完成,牵头完成人为叶建良、秦绪文。

    其主要进展及创新:

    1.首次揭示了南海北部天然气水合物(可燃冰)泥质粉砂储层结构特征,以及固体、液体、气体三种相态的转化、运移规律和控制机理,进一步深化了天然气水合物(可燃冰)“系统成藏”和“三相控制”开采理论,为试采实施提供了全方位理论支撑。

    2.攻克了深海浅软地层水平井钻采技术装备等世界性难题,创造了产气总量、日均产气量两项新的世界记录,实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越,向产业化迈出了极为关键的一步。

    3.自主创新形成覆盖试采全过程的环境风险防控技术体系,建立了大气、水体、海底、井下“四位一体”环境监测体系,进一步证实天然气水合物(可燃冰)绿色开发可行。

    4.自主研发了以水平井为核心的六大类32项关键技术、12项核心装备,部分技术装备打破国外垄断,为推进天然气水合物(可燃冰)勘查开采产业化进程提供了有力保障。

    5.试验性试采成功进一步增强了我国在天然气水合物(可燃冰)勘查开采领域的国际“领跑”优势地位。

     

     
     
    我国海域天然气水合物试验性试采取得圆满成功

     

    寇贝贝,男,34岁,大学本科,专业技术九级,广州海洋局天然气水合物工程技术中心开发工程室副主任。专业方向:水合物开发工程技术和设备研究

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    担任南海天然气水合物试采工程实施二级项目副负责人、水合物试采指挥部办公室工程组负责人,负责试采工程技术方案设计、试采技术流程编制、工程预算优化等,为试采工程成功实施奠定了坚实基础;创新设计适合南海海域水合物特点的井身结构和钻井、完井、测试方案,试采实施期间,确保井口、地层和井壁稳定,未发生地质灾害和气体泄漏现象,为环境保护提供强有力的技术保障;独创深水超浅储层钻井、储层改造、双层套管完井、井下气液分离、实时监测系统等工程措施,成功克服深水浅层未固结储层成井难、地层渗透率差、砂粒径小防砂难度大、水合物二次生成等一系列世界性难题,为安全、可控开采水合物资源提供工程措施。

    实现转化应用和有效服务情况:

    作为试采项目深水工程技术负责人,在技术方法上取得重大突破,为连续稳定试采60天、总产气量30.9万方提供技术支持。作为报告第一编写人编写海域天然气水合物试采阶段成果报告,提交了发明专利四项(评审中),即双层套管防砂完井工艺及双层防砂完井管柱、半潜式钻井平台或钻井船的水力割缝方法、用于天然气水合物开采的管路结构,该技术成功实现井下气液分离,防止水合物二次生成堵塞生产管道、用于天然气水合物开采的管路监控系统。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    研发了未固结储层钻完井技术,攻克了水深大于1000米、埋深小于300米储层难以成井的世界性难题,为我国乃至世界范围内深水超浅未固结储层开采提供成功案例;首创双层管完井技术,在14兆帕生产压差下保证了防砂筛管的安全;研制了高精度防砂筛管,有效解决南海泥质粉砂储层类型泥质含量高易堵塞筛管、防砂粒径小等困难,成果处于国际先进水平;独创储层改造技术,极大改善了储层渗透性,实现了泥质粉砂低渗储层的产能突破;集成创新综合测试和实时调控系统,现试世界首次开采过程精准控制,有效支撑了60天连续稳定生产。

    促进人才成长和团队建设情况:

    大力培养非深水工程人员和新人,工程组从4人发展到15人,组建了专业较齐全的水合物试采团队,团队研究方向涉及石油工程、钻探工程、机械工程、地质工程、海洋环境工程等多个专业,包含钻井、完井防砂、人工举升、流动保障、试采测试等专业领域。此外,与多家国内知名企业和院校开展合作研究,多次组织钻井、完井、测试专业领域专家到我局进行学术交流,广泛凝聚国内优势力量,构建研究平台,采取产、学、研相结合,多学科、跨部门进行联合攻关和人才培养,为今后水合物商业性开采奠定人才队伍基础。

    寇贝贝

     

    陆程,男,33岁,硕士,专业技术十级,油气调查中心助理研究员。专业方向:非常规油气开发理论与技术

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    完成多套“水合物试采关键环节系统图”,厘清试采周期内各关键环节相互关系;首次研发“泥质粉砂储层天然气水合物样品流速敏感性测定系统”,首次建立“泥质粉砂储层水合物样品流速敏感性测定方法”,厘清泥质粉砂储层内流体流速与生产压差的关系,预判试采周期内渗透率变化规律,为降压方式选择提供依据与合理化建议;建立泥质粉砂储层水合物产能评价体系,完成多套降压方案编制和降压路径优选工作,厘清生产各要素与降压方案的关系,编制“生产制度逻辑关系判断图”,为试采工程提供重要的服务支撑。参与完成863项目“海底孔隙水及底层水原位采集系统”子课题,实现对不同类型水体中烃类气体等进行检测的船载流体地球化学探测,为我国海域天然气水合物资源评价提供技术支撑。

    实现转化应用和有效服务情况:

    作为项目副负责与核心成员,完成“祁连山及邻区天然气水合物资源勘查钻探试验井单井综合评价”、“陆域天然气水合物可移动性现场实验室与祁连山长期观测基地建设”、“东北冻土区天然气水合物资源勘查”、“楚雄盆地油气资源前景调查”、863项目“海底孔隙水及底层水原位采集系统”以及“2017年度海域天然气水合物试采工程”等项目。试采期间,担任模拟组组长,带领本组成员,与试采指挥部全体指战员通力合作、联合攻关,建立一套泥质粉砂储层天然气水合物系统产能动态评价方法,完成试采井产能模拟和降压方案优选工作,为试采的成功提供服务与支撑。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    在国内外公开发表论文10余篇,获得一系列专利授权,涵盖水合物、致密油气、页岩气等非常规油气产能评价方法的创新性内容。首次研发可填装无固结泥质粉砂储层的“水合物岩心流速敏感性测定系统”,提出“水合物储层流速敏感性测定方法”,开展试采井储层渗透率流速敏感性实验,预判试采出现的风险以及为降压方案制定提供关键参数与合理化措施建议。以“稳步降压、小步慢跑”为指导核心,建立泥质粉砂储层水合物系统产能动态评价方法,包括:选择降压方式、划分降压区间、编制降压路径、确定主力产层、大数据定性分析、优选降压路径、工程语言转化等7个方面的内容,用以完成天然气水合物试采降压方案的编制,为试采顺利实施提供服务与支撑。

    促进人才成长和团队建设情况:

    在天然气水合物试采期间,带领一支由广海局、青岛所、北京大学、局油气调查中心等4家单位组成的,以天然气水合物开采模拟、油气田开发工程为专业特长的模拟组,完成试采井目的层多孔介质渗透率流速敏感性实验以及产能预测和降压方案优选工作,为试采的成功提供服务与支撑。其中4人被评为天然气水合物试采先进个人。

    陆程

    陆红锋,男,41岁,博士,专业技术五级,广州海洋局实验测试所岩矿室副主任。专业方向:地球化学

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    担任2017年水合物试采工程现场测试组组长,试采工程持续点火60天。首次独立完成的南海水合物相平衡研究,解决了2017年南海水合物试采工程水合物分解启动压力参数等难题。率先独立完成南海水合物试采井位水合物类型分析,以I型为主,首次解决了工程中水合物类型不清的问题。带领测试团队完成了工程试采井位储层特征、沉积物矿物组分等分析,首次掌握了泥质粉砂储层的特征。负责组建了水合物试采现场测试小组,首次承担水合物试采测试任务,解决了水合物试采工程现场测试分析技术难题。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    独立完成南海试采工程水合物相平衡研究成果,获得了水合物降压开采时的启动压差、整体分解压差等关键降压参数,保证了南海水合物试采的降压生产。负责编写了2017年南海水合物试采工程现场测试方案,负责组建了南海水合物试采工程现场测试团队和承担现场测试任务,个人在试采现场有效工作时间超过90天,团队有效工作时间超60天。以第1作者在科学出版社公开出版《南海天然气水合物沉积物矿物学和地球化学 》专著1部,发表水合物相关学术论文35 篇。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    较早提出了南海水合物成藏系统中自生矿物的形成机理,认为南海水合物赋存区自生碳酸盐岩和黄铁矿是甲烷强烈排溢和厌氧演化的指纹性矿物,是南海水合物勘查找矿的重要地质证据;建立了南海水合物试采井位水合物相平衡模式,获得了水合物分解启动压降参数,刻画了水合物分解过程的温度、压力动态演变过程,有力支持了南海水合物试采过程中形成的三相控制开采理论,证实了水合物试采是温压控制下的以地层稳定为核心的三相控制开采过程。

    促进人才成长和团队建设情况:

    形成了一支水合物实验测试-地球化学研究团队。人才队伍具备成熟的实验分析和科研能力,培养高级工程师3名,工程师5名,成为2017年南海水合物试采工程现场测试小组的主要力量,承担了水合物试采工程全部现场测试工作。团队中1人获得局第三届“杰出青年”称号,4人获得了2017年海域天然气水合物试采先 进个人称号。 

    陆红锋

    李彦龙,男,28岁,硕士,专业技术十二级,青岛海洋所研究实习员。专业方向:天然气水合物试采

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    首次建立了天然气水合物试采过程中储层泥砂从骨架剥落到运移产出的基本模式,提出了水合物试采出砂临界压降条件基本概念及其预测方法,基于模拟向首次水合物试采工程提出了“小步慢跑”的工程建议并被采纳,在试采降压方案控制方面起到重要支撑作用;创新提出不同生产模式下的出砂量预测方法,对我国首次海域天然气水合物试采过程中的出砂量区间进行预测并提出了工程建议;首次提出了“防排结合,以排为主”的工程设计思路,创新提出了南海水合物试采过程中以稳定储层为核心的“防粗疏细”式控砂精度设计方法,设计砾石层尺寸与实际应用结果一致,为我国首次海域天然气水合物试采的成功提供了有效保障与服务。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    基于研究获得的出砂模式、出砂临界压降条件预测方法、出砂量预测方法在我国首次海域天然气水合物试采降压方案制定中得到了有效应用;井底控砂精度设计方法设计的充填砾石层尺寸为实际试采成功提供了有效服务。2016-2017年累计发表第一作者学术论文7篇,其中 SCI/EI4篇,累计申报国家专利15项(第一发明人8项),其中发明专利12项,国际专利1项,初步形成了天然气水合物开采过程中出砂管控技术专利集群,以专利集群的形式奠定地调局在天然气水合物出砂管控方面的领先地位。积极参与科普活动,2016-2017年累积进行科普讲解/报告4次。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    首次提出天然气水合物开采出砂管理体系,创新将天然气水合物开采过程中的基本出砂模式、出砂临界压降预测方法、出砂量预测方法、井底控砂技术方案及井筒携砂流动设计有效融合,摒弃常规油气“防砂”理念的 思维约束,提出了新型的天然气水合物开采出砂管理方案;首次将“节点系统分析方法”引入到天然气水合物出砂管理体系研究中,形成了较为完善、以维持储层稳定性为核心理念的出砂管理体系分析方法。创新提出以整合大型商业化数值模拟软件、宏观多场耦合模型、颗粒级尺度微观模拟“三位一体”的水合物开采井出砂过程参数预测方法。首次提出泥质粉砂天然气水合物砾石-泥砂吞吐置换开采新技术和大孔径主井眼多分支孔开采新技术。 

    促进人才成长和团队建设情况:

    本人目前承担地调项目子项目一项,参加工作第一年即获得了国家自然科学基金、中科院重点实验室基金的资助,2016年度考核为优秀,获得地调局海域天然气水合物试采先进个人荣誉称号;目前已形成以本人为学科带头人,以青岛海洋所为核心,联合国内优势力量的以天然气水合物出砂管控研究为特色,兼顾泥质粉砂天然气水合物开采降压方案、产水管道保障等研究的水合物开采模拟团队;团队成员2017年度获得国家基金2项,省部级基金2项,1人获国家基金委资助赴新加坡国立大学交流,培养研究生6人,其中1名研究生基于本团队研究获得了国家奖学金,团队2016-2017年累积发表学术论文16篇。 

    李彦龙

    叶成明,男,54岁,大学本科,专业技术三级,水环中心主任工程师。专业方向:水工环地质钻探与成井工艺

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    主持开展了海域天然气水合物试采防砂工艺试验研究,为我国首次海域天然气水合物试采防砂工作提供了有效指导,也为解决制约天然气水合物开采的防砂瓶颈问题奠定了基础。主持研发了PVC-U井管等系列新型成井管材,解决了传统成井管材因腐蚀损坏引起的地面沉降、水质污染等环境问题。主持研发了水文地质勘探孔(井)分层洗井与分层抽水技术,解决了因洗井不彻底而影响水资源评价精度,以及获取分层地下水水文地质参数难的问题。主持研发了可显著提高基岩水井出水量的压裂增水技术,为缺水地区解决人畜饮水问题,提供了成本低、安全环保的技术方法。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    研究提出的泥质粉砂水合物储层试采出砂规律、防砂机理、防砂精度理论及防砂工艺措施已服务于我国首次海域天然气水合物试采工程。PVC-U井管、大通径连续多通道管、地下水采样器具等已在国内大规模推广应用,部分产品还应用到国外。基岩水井压裂增水技术,除应用于缺水山区供水管井增产外,还成功应用到难采钾盐卤水井、地热井增产领域。水文地质勘探孔(井)分层洗井与抽水技术,已服务于1:5水文地质调查工作。地质调查安全生产管理保障系统已服务于地调局及局属28家单位,并推广应用到全国100多家地勘单位。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    探索出了泥质粉砂天然气水合物储层开采的出砂规律和防砂机理,提出了防砂精度理论,实现了泥质粉细砂储层天然气水合物开采防砂理论的创新。PVC-U井管、全塑贴砾过滤器、大通径连续多通道管等系列新型成井管材填补了国内同类产品的空白。研发的地下水定深采样器、惯性泵等一批地下水采样器具,打破了国外产品垄断的局面。浅层低渗透性含水层水平水井开采技术、基岩水井水力压裂增水技术、水文地质勘探孔(井)分层洗井与分层抽水技术等填补了国内同类研究的空白。 

    促进人才成长和团队建设情况:
          建立了一支由12人组成的水工环地质钻探、成井工艺与材料、地下水采样器具研究与开发团队。1人入选中国地质调查局首批优秀地质人才。初步建成了由5名核心成员组成的海域天然气水合物开采防砂技术研究团队。为水工环地质钻探、安全生产培训9次,培训人员695人次 。

    叶成明

     

    邱海峻,男,44岁,博士,专业技术三级,广州海洋局局长助理、局基础调查部副主任。专业方向:天然气水合物地质

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    南海北部神狐海域天然气水合物试采成功,是我国首次实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。采用地层流体抽取法开展降压作业,运用三相控制理论优选优势渗流通道位置,制定科学合理的降压制度和操作流程,为连续稳定试采60天奠定了基础。落实勘查试采一体化,精细刻画W18/W19、W11/W17两个矿体,精准锁定SHSC-4井试采井位,为试采地质设计和工程设计提供了重要信息,为试采成功奠定了资源基础。2015年,在鄂尔多斯盆地南部部署实施的宜参1井获得日产1.49万立方米工业气流,实现新区、新层系油气勘探突破。

    实现转化应用和有效服务情况:

    首次编制了低、中、高三种产能下的生产制度逻辑关系判断图和相应的调控方案,实现生产制度创新,填补了国内空白。首次建立了泥质粉砂水合物系统产能动态评价体系,建立了不同产能对应的15套降压路径,并最终确定积极稳妥的降压生产方案。针对试采井全井段74米储层建产问题,逐层模拟,优选主力产层。结合三相控制理论,提出建立优势渗流通道位置,为实施储层改造提供精准位置。编制了水合物新矿种申报报告,参与并推进水合物新矿种申报成功,促进水合物产业化进程。精心组织和具体落实水合物试采井位论证、工程准备和现场实施等工作,有序推进试采系统工程,为试采成功做出了突出贡献。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    首次开展泥质粉砂储层流速敏感性实验,为降压方案制定和产能模拟提供了依据。提出了“小步慢跑、控压稳产”的降压方案,为连续稳定试采发挥了重要作用。团队攻关,初步建立水合物系统成藏理论和试采“三相控制”开采理论,提出狭义和广义三相定义。通过三相控制,重点在控制平衡界面处相变,形成压力垂向传导和优势渗流通道,实现水合物试采稳定持续。试采实践表明,优势通道可以在预选位置形成并持续存在、发挥作用。

    促进人才成长和团队建设情况:

    组建天然气水合物试采现场指挥部办公室并迅速形成战斗力,下设地质、工程、模拟、测试和综合5个组,建立了一支顾大局、讲奉献、团结协作、奋力拼搏、有很强战斗力的科技攻关团队,被授予“国土资源部科技创新团队”等荣誉称号;团队成员先后获得多项科技成果及“杰出人才”、“优秀人才”、中国地质调查局杰出青年和金锤奖等奖励。打造了以中国地质调查局试采团队为核心的产、学、研、用创新合作平台,形成了中国地质调查局、北京大学、中石油及有关科研院所团结协作、专业齐全、结构合理、特色鲜明的科技攻关和技术支撑团队,在我国首次海域天然气水合物试采中发挥了巨大作用。

    邱海峻