節(jié)水鉆探技術(shù)

第一章 中國水資源現(xiàn)狀及節(jié)水鉆探問題的提出

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 中國水資源的特點及缺水現(xiàn)狀

第三節(jié) 節(jié)水是緩解我國水資源短缺的重要措施

第二章 干旱缺水地區(qū)現(xiàn)有的節(jié)水鉆探方法

第一節(jié) 無泵反循環(huán)鉆進(jìn)

第二節(jié) 空氣鉆探技術(shù)

第三節(jié) 氣動沖擊－回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)

第三章 泡沫鉆探技術(shù)

第一節(jié) 泡沫鉆探技術(shù)的發(fā)展概況

第二節(jié) 泡末鉆進(jìn)的工作原理及特點

第三節(jié) 泡沫流體的組成和性能

第四節(jié) 泡沫鉆進(jìn)的主要設(shè)備

第五節(jié) 泡沫鉆進(jìn)工藝

第六節(jié) 泡沫流體的消泡與安全技術(shù)

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本書在概述我國水資源分布現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上．分析國內(nèi)外各種傳統(tǒng)鉆進(jìn)方法的特點及其消耗地表水的情況；提出非傳統(tǒng)節(jié)水鉆探方法的創(chuàng)新思路；總結(jié)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）近5年來在節(jié)水鉆探領(lǐng)域中開展的中俄合作成果．詳細(xì)論述以脈動式雙向閥和潛水柱塞泵為主的節(jié)水鉆探關(guān)鍵技術(shù)。全面介紹其結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計的理論依據(jù)和優(yōu)化結(jié)果；研討開發(fā)配套技術(shù)的叢要性，逐項展開配套技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其操作要點；最后通過若干工程實例介紹鉆探生產(chǎn)試驗，取得既節(jié)水90%，又提高鉆進(jìn)效率、降低生產(chǎn)成本的實際效果，并給出生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用該技術(shù)的用戶操作指南。

深海鉆探技術(shù)南?？铺?/h3>

我國于1998年正式加入大洋鉆探計劃，隨后開展了2個航次的南海大洋科學(xué)鉆探。

2014年1月29日至3月30日進(jìn)行了國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃，IODP（lntegrated Ocean Drilling program）第349航次。該航次是IODP計劃的首個航次。

共同首席科學(xué)家是同濟(jì)大學(xué)李春峰教授，此輪南海大洋鉆探一共完成5個鉆位的取心，如同在海底打下了5顆“金釘子”獲取了具有極高價值的巖心。鉆探水深4000米最深處是黃巖島附近4200米，向下鉆探1000米。據(jù)決心號船上另一位首席科學(xué)家（美籍華人）說該孔深是大洋鉆探第三個深孔紀(jì)錄。

取得技術(shù)上的成就是：

（1）首次在南海4000米水深進(jìn)行科學(xué)鉆探。

（2）首次在南海深水鉆探海底以下1000米。

（3）所鉆最深井深5000多米，是ODP深海鉆探中的第三個深井。

（4）首次在南海取得說明海底擴(kuò)張形成的硬巖—玄武巖。

深海鉆探技術(shù)深水鉆探

1、深海鉆探用深水工程鉆機(jī)

我國設(shè)計制造了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的深水工程鉆機(jī)改變我國深海鉆機(jī)受制于人的現(xiàn)狀，提高我國重大裝備研發(fā)能力，制造能力和集成能力，加快深海油氣田的勘察，具有重要意義。

2、深水工程鉆探船

目前南海深水油氣開發(fā)前期地質(zhì)調(diào)查水深為300 m以淺，大于300 m水深工程鉆探需租用國外鉆探船，取心工作量大，代價高。國內(nèi)現(xiàn)制造了3000 m水深鉆探船。

3、深水隨鉆取樣技術(shù)

深水隨鉆取樣技術(shù)在國內(nèi)尚是空白，國外對我是技術(shù)嚴(yán)密封鎖，產(chǎn)品是只租不賣，尚要外國技術(shù)人員現(xiàn)場服務(wù)，代價昂貴。更重要的是南海資源應(yīng)由我國自主勘探和開發(fā)，以行使我國領(lǐng)海主權(quán)。深海鉆探將為全國海洋科學(xué)家提供記錄處于海表以下海底沉積物和巖中的地質(zhì)和環(huán)境信息的巨大知識庫。通過這些信息會使我們對地球的過去、現(xiàn)在和將來有更好的認(rèn)識。

主要特點：

（1）在松軟土層采用先進(jìn)的壓入式取樣技術(shù)。

（2）在軟硬地層中采用超前伸縮式取樣技術(shù)。

（3）在破碎地層中采用射流式攬簧取樣技術(shù)。

（4）模塊式組合取樣技術(shù)，實現(xiàn)鉆頭，鉆桿不提出鉆孔，即可更換取樣模塊。

技術(shù)要求：在3000米水深，蒲福7級風(fēng)，在效波高3m和海流為2.5節(jié)的條件下能夠?qū)嵤┤幼鳂I(yè)。取樣長度1.5m，取樣直徑≥Φ60mm，采取率：90%。

鉆具性能：耐壓22MPa，運動速度1.5m/s，外筒抗拉強(qiáng)度δb≥1080MPa，屈服強(qiáng)度δb≥930MPa，可承受最大扭矩802kN·m，外筒螺紋連接處最大應(yīng)力為348MPa<外筒材質(zhì)的屈服強(qiáng)度930MPa。翻板式采取沙土樣品可靠，射流式鉆具取破碎樣品，保真性好。

深海鉆探技術(shù)南海鉆探

中國地質(zhì)調(diào)查局在南海北部成功鉆獲“可燃冰”。從而繼美國、日本、印度之后的第四個采到水合物實物樣品的國家。鉆探采樣的成功，標(biāo)志著我國天然氣水合物調(diào)查研究水平步入世界先進(jìn)行列，即達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但其發(fā)展的瓶頸是鉆探技術(shù)和設(shè)備，特別是關(guān)鍵技術(shù)——保溫保壓取樣器，被世界各國都十分重視和保密技術(shù)，也是天然氣水合物取樣的核心技術(shù)。

1、天然氣水合物的鉆探設(shè)備和技術(shù)

全部采用荷蘭惠固公司的鉆探船和俄羅斯的取樣技術(shù)。

2、天然氣水合物取樣的關(guān)鍵技術(shù)——保溫、保壓取樣器

天然氣水合物是在低溫（0~10℃），高壓（>10Mpa）并有充足烴類氣體連續(xù)補給和水參與下形成的一種礦物。所以在常溫常壓條件下極易揮發(fā)，要保持天然氣水合物的原狀樣品，必須涉及保溫保壓的取樣鉆具。

該類型取樣器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)是取樣管的密封機(jī)構(gòu)。大致有2種：（1）球閥密封機(jī)構(gòu)；（2）翻板式密封機(jī)構(gòu)。

深海鉆探技術(shù)大洋礦探

1、海底固體礦產(chǎn)的勘探方法

占地球面積70%的海洋就是一個海底金屬礦產(chǎn)資源的大寶庫，除了油氣等能源資源外，最具開發(fā)價值的應(yīng)屬大洋多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物三種潛在的海底多金屬礦產(chǎn)資源。

目前多金屬結(jié)核取樣技術(shù)是箱式取樣；結(jié)殼取樣技術(shù)是深海鉆探取樣技術(shù)；硫化物取樣常規(guī)手段是電視抓斗。

其中硫化物礦床的調(diào)查工作難度最大，一是硫化物礦床是三維分布的礦床，基本分布在海底兩三千米以下，靠一般手段難以了解，最大技術(shù)瓶頸是鉆探。

2、研制適合4000米深水鉆探技術(shù)依據(jù)：

1）南海大洋科學(xué)鉆探最大海水深度4200多米；

2）南海天然氣水合物賦存的海水深度1200多米；

3）多金屬硫化物礦床分布在海底水深3000米以下；

4）中海油工程勘察船708號設(shè)計水深3000米。

3、設(shè)計海底以下鉆探1000米鉆探技術(shù)依據(jù)：

1）南海大洋鉆探最大海底以下鉆探1000米左右；

2）南海天然氣水合物賦存于海底以下225米左右；

3）多金屬硫化物礦床賦存于海底以下300米左右；

4）中海油工程勘察船708號可鉆海底以下600米。

因此，設(shè)計適用于深海水深4000米，海底以下1000米的鉆探船，鉆機(jī)及取樣工具可滿足南海淺部及深部的多種領(lǐng)域的需要。

深海鉆探技術(shù)南海石探

“南海是世界油氣資源富集地區(qū)之一，是第二個波斯灣”美國能源信息局網(wǎng)站這樣評價南海蘊藏的豐富資源。

在南海幾乎所有西方大石油公司均涉足其中，建的油氣井超過千口（有資料稱約2千口）。而中國在2012年3月前在資源最密集的南沙海域沒有一口井。

2012年5月9日中國首座代表當(dāng)今世界最先進(jìn)水平的第六代半淺式深水鉆進(jìn)平臺“海洋石油981”，在南海荔灣區(qū)域1500米深的水下鉆入地層，標(biāo)志著我國“深水戰(zhàn)略”由此邁出了實質(zhì)性的一步，實現(xiàn)了零的突破，是中國成為第一個在南海自營勘探開發(fā)深水油氣資源的國家，表明中國深水作業(yè)能力領(lǐng)先于亞洲其他國家。

9月15日中海油總公司宣布“海洋石油981”鉆井平臺，在南海北部深水區(qū)測試獲得高產(chǎn)油氣流，這是中國海域自營深水勘探的第一個重大油氣發(fā)現(xiàn)。此次陵水17-2氣田的發(fā)現(xiàn)不僅證明了我國南海豐富的油氣資源潛力，也意味著我國已基本具備深水油氣開發(fā)的能力。

“海洋石油981”為旗艦的“深水艦隊”見圖15、圖16、圖17，代表了當(dāng)今世界海洋石油鉆井平臺技術(shù)的最高水平，創(chuàng)造了多項世界第一。

“海洋石油981”深水鉆井平臺長114米，寬98米，高137米，最大鉆井深度10000米，最大作業(yè)水深3000米，海底以下可鉆7000米。 2100433B

本套叢書通俗易懂、圖文并茂、深入淺出，凝結(jié)了一批權(quán)威專家、科技骨干和具有豐富實踐經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員的心血和智慧，體現(xiàn)了科技界傾注“三農(nóng)”，本冊為《節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)》，內(nèi)容包括：農(nóng)藝與生物節(jié)水技術(shù)、灌溉節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)、抗旱節(jié)水生化制劑等。

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