[发明专利]海底天然气水合物保压绳索取心钻机钻进工艺

说明书

本发明公开了一种海底天然气水合物保压绳索取心钻机钻进工艺，包括以下步骤：1）下钻；2）软地层抽吸纯压入取心钻进，或中硬地层抽吸式回转取心钻进，或硬地层泵送正循环回转取心钻进；3）拔心；4）保压绳索取心内管打捞；5）拧接绳索取心内管保压密封盖及向钻机储管架送存；6）加杆前冲孔；7）从钻机储管架抓取绳索取心内管空管并拧卸保压密封盖；8）下放保压绳索取心内管；9）加接钻杆；10）加杆后冲孔；11）重复步骤2）‑10），直到钻进取心至给定孔深；12）回收钻杆及钻具；13）回收钻机。本发明利用海底保压绳索取心钻机对海底天然气水合物保压钻探取心，具有钻进效率高、取心率高、保压性能好、自动化程度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种海底天然气水合物保压绳索取心钻机钻进工艺。

背景技术

海底天然气水合物作为一种新型的海底能源资源，储量十分巨大。全球海底天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，在我国南海、东海蕴藏量也十分丰富，具有广阔的开发前景。我国作为一个石油资源紧缺的发展中大国，勘探开发海底天然气水合物资源作为替代能源，已成为国家的一项重大战略决策。利用海底保压绳索取心钻机对海底天然气水合物进行保压取心钻探是圈定海底天然气水合物矿体形态、摸清海底天然气水合物地质条件、进行海底天然气水合物资源经济技术评价所必不可少的一个技术步骤和手段。由于海底天然气水合物在海底的赋存常常表现为与沉积物、沙或硬岩等交错或混合分布，形成以较软的沉积物为代表的软地层，以较硬的沉积物地层、砂层或未完全固结的水合物层为代表的中硬地层，以及由坚硬的沉积物地层、完全固结的水合物层或硬岩地层为代表的硬地层，国内外均缺少利用海底保压绳索取心钻机、海底非保压绳索取心钻机和海底非保压普通钻机对海底天然气水合物进行高效、高取心率钻探取心的技术经验，同时，由于海底天然气水合物形成和存储在低温高压环境下，实现所取岩心样品的保压密封也异常关键，因此，如何利用海底保压绳索取心钻机对海底天然气水合物进行高效、高取心率取心，并实现保压密封是一个亟待解决的技术与工艺问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于海底保压绳索取心钻机的海底天然气水合物保压绳索取心钻进工艺，该保压绳索取心钻进工艺具有钻进效率高、取心率高、保压性能好、自动化程度高等优点。

本发明采用的技术方案是：一种海底天然气水合物保压绳索取心钻机钻进工艺，其采用的取心设备包括海底保压绳索取心钻机、多根绳索取心专用钻杆、多根带保压密封盖的保压绳索取心内管、保压绳索取心外管钻具，所述的海底保压绳索取心钻机上安装有高压海水冲洗泵、海水抽吸缸、冲洗水换向阀和保压密封盖拧卸机构，高压海水冲洗泵的出水口和海水抽吸缸的无杆腔入口经冲洗水换向阀与海底保压绳索取心钻机的钻进动力头主动钻杆的内孔连通，冲洗水换向阀可根据需要切换钻杆内孔分别与高压海水冲洗泵的出水口或海水抽吸缸的无杆腔入口连通，海水抽吸缸的有杆腔则与外部海水连通；海水抽吸缸活塞杆顶端与海底保压绳索取心钻机推进油缸活塞杆顶端通过绞链连接，以使海水抽吸缸与海底保压绳索取心钻机推进油缸同步动作；

包括以下步骤：

步骤1：先将多根绳索取心专用钻杆、多根空的带保压密封盖的保压绳索取心内管安放至海底保压绳索取心钻机储管架上，将1根空的不带保压密封盖的保压绳索取心内管放入保压绳索取心外管钻具内，将一个保压密封盖放入海底保压绳索取心钻机上的保压密封盖拧卸机构内，然后将海底保压绳索取心钻机吊放入水，当海底保压绳索取心钻机在海底表面着底后，通过海底保压绳索取心钻机上的调平支腿对海底保压绳索取心钻机进行调平和支撑；

步骤2：当待钻地层为较软的沉积物地层时，采用抽吸纯压入取心钻进模式钻进：利用冲洗水换向阀将海水抽吸缸的无杆腔入口与钻杆内孔连通，由海底保压绳索取心钻机的钻进动力头通过钻杆和保压绳索取心外管钻具向保压绳索取心外管钻具前部的环形钻头施加压力使其以恒定的速度切入海底沉积物中，同时海水抽吸缸从钻杆中抽取与进入保压绳索取心内管的岩心样品基本等体积的海水；