节水钻探技术

第一章 中国水资源现状及节水钻探问题的提出

第一节 概述

第二节 中国水资源的特点及缺水现状

第三节 节水是缓解我国水资源短缺的重要措施

第二章 干旱缺水地区现有的节水钻探方法

第一节 无泵反循环钻进

第二节 空气钻探技术

第三节 气动冲击－回转钻进技术

第三章 泡沫钻探技术

第一节 泡沫钻探技术的发展概况

第二节 泡末钻进的工作原理及特点

第三节 泡沫流体的组成和性能

第四节 泡沫钻进的主要设备

第五节 泡沫钻进工艺

第六节 泡沫流体的消泡与安全技术

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本书在概述我国水资源分布现状的基础上．分析国内外各种传统钻进方法的特点及其消耗地表水的情况；提出非传统节水钻探方法的创新思路；总结中国地质大学（武汉）近5年来在节水钻探领域中开展的中俄合作成果．详细论述以脉动式双向阀和潜水柱塞泵为主的节水钻探关键技术。全面介绍其结构和参数设计的理论依据和优化结果；研讨开发配套技术的丛要性，逐项展开配套技术的结构设计及其操作要点；最后通过若干工程实例介绍钻探生产试验，取得既节水90%，又提高钻进效率、降低生产成本的实际效果，并给出生产单位推广应用该技术的用户操作指南。

深海钻探技术南海科探

我国于1998年正式加入大洋钻探计划，随后开展了2个航次的南海大洋科学钻探。

2014年1月29日至3月30日进行了国际大洋发现计划，IODP（lntegrated Ocean Drilling program）第349航次。该航次是IODP计划的首个航次。

共同首席科学家是同济大学李春峰教授，此轮南海大洋钻探一共完成5个钻位的取心，如同在海底打下了5颗“金钉子”获取了具有极高价值的岩心。钻探水深4000米最深处是黄岩岛附近4200米，向下钻探1000米。据决心号船上另一位首席科学家（美籍华人）说该孔深是大洋钻探第三个深孔纪录。

取得技术上的成就是：

（1）首次在南海4000米水深进行科学钻探。

（2）首次在南海深水钻探海底以下1000米。

（3）所钻最深井深5000多米，是ODP深海钻探中的第三个深井。

（4）首次在南海取得说明海底扩张形成的硬岩—玄武岩。

深海钻探技术深水钻探

1、深海钻探用深水工程钻机

我国设计制造了拥有自主知识产权的深水工程钻机改变我国深海钻机受制于人的现状，提高我国重大装备研发能力，制造能力和集成能力，加快深海油气田的勘察，具有重要意义。

2、深水工程钻探船

目前南海深水油气开发前期地质调查水深为300 m以浅，大于300 m水深工程钻探需租用国外钻探船，取心工作量大，代价高。国内现制造了3000 m水深钻探船。

3、深水随钻取样技术

深水随钻取样技术在国内尚是空白，国外对我是技术严密封锁，产品是只租不卖，尚要外国技术人员现场服务，代价昂贵。更重要的是南海资源应由我国自主勘探和开发，以行使我国领海主权。深海钻探将为全国海洋科学家提供记录处于海表以下海底沉积物和岩中的地质和环境信息的巨大知识库。通过这些信息会使我们对地球的过去、现在和将来有更好的认识。

主要特点：

（1）在松软土层采用先进的压入式取样技术。

（2）在软硬地层中采用超前伸缩式取样技术。

（3）在破碎地层中采用射流式揽簧取样技术。

（4）模块式组合取样技术，实现钻头，钻杆不提出钻孔，即可更换取样模块。

技术要求：在3000米水深，蒲福7级风，在效波高3m和海流为2.5节的条件下能够实施取样作业。取样长度1.5m，取样直径≥Φ60mm，采取率：90%。

钻具性能：耐压22MPa，运动速度1.5m/s，外筒抗拉强度δb≥1080MPa，屈服强度δb≥930MPa，可承受最大扭矩802kN·m，外筒螺纹连接处最大应力为348MPa<外筒材质的屈服强度930MPa。翻板式采取沙土样品可靠，射流式钻具取破碎样品，保真性好。

深海钻探技术南海钻探

中国地质调查局在南海北部成功钻获“可燃冰”。从而继美国、日本、印度之后的第四个采到水合物实物样品的国家。钻探采样的成功，标志着我国天然气水合物调查研究水平步入世界先进行列，即达到了国际先进水平，但其发展的瓶颈是钻探技术和设备，特别是关键技术——保温保压取样器，被世界各国都十分重视和保密技术，也是天然气水合物取样的核心技术。

1、天然气水合物的钻探设备和技术

全部采用荷兰惠固公司的钻探船和俄罗斯的取样技术。

2、天然气水合物取样的关键技术——保温、保压取样器

天然气水合物是在低温（0~10℃），高压（>10Mpa）并有充足烃类气体连续补给和水参与下形成的一种矿物。所以在常温常压条件下极易挥发，要保持天然气水合物的原状样品，必须涉及保温保压的取样钻具。

该类型取样器设计的关键技术是取样管的密封机构。大致有2种：（1）球阀密封机构；（2）翻板式密封机构。

深海钻探技术大洋矿探

1、海底固体矿产的勘探方法

占地球面积70%的海洋就是一个海底金属矿产资源的大宝库，除了油气等能源资源外，最具开发价值的应属大洋多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物三种潜在的海底多金属矿产资源。

目前多金属结核取样技术是箱式取样；结壳取样技术是深海钻探取样技术；硫化物取样常规手段是电视抓斗。

其中硫化物矿床的调查工作难度最大，一是硫化物矿床是三维分布的矿床，基本分布在海底两三千米以下，靠一般手段难以了解，最大技术瓶颈是钻探。

2、研制适合4000米深水钻探技术依据：

1）南海大洋科学钻探最大海水深度4200多米；

2）南海天然气水合物赋存的海水深度1200多米；

3）多金属硫化物矿床分布在海底水深3000米以下；

4）中海油工程勘察船708号设计水深3000米。

3、设计海底以下钻探1000米钻探技术依据：

1）南海大洋钻探最大海底以下钻探1000米左右；

2）南海天然气水合物赋存于海底以下225米左右；

3）多金属硫化物矿床赋存于海底以下300米左右；

4）中海油工程勘察船708号可钻海底以下600米。

因此，设计适用于深海水深4000米，海底以下1000米的钻探船，钻机及取样工具可满足南海浅部及深部的多种领域的需要。

深海钻探技术南海石探

“南海是世界油气资源富集地区之一，是第二个波斯湾”美国能源信息局网站这样评价南海蕴藏的丰富资源。

在南海几乎所有西方大石油公司均涉足其中，建的油气井超过千口（有资料称约2千口）。而中国在2012年3月前在资源最密集的南沙海域没有一口井。

2012年5月9日中国首座代表当今世界最先进水平的第六代半浅式深水钻进平台“海洋石油981”，在南海荔湾区域1500米深的水下钻入地层，标志着我国“深水战略”由此迈出了实质性的一步，实现了零的突破，是中国成为第一个在南海自营勘探开发深水油气资源的国家，表明中国深水作业能力领先于亚洲其他国家。

9月15日中海油总公司宣布“海洋石油981”钻井平台，在南海北部深水区测试获得高产油气流，这是中国海域自营深水勘探的第一个重大油气发现。此次陵水17-2气田的发现不仅证明了我国南海丰富的油气资源潜力，也意味着我国已基本具备深水油气开发的能力。

“海洋石油981”为旗舰的“深水舰队”见图15、图16、图17，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平，创造了多项世界第一。

“海洋石油981”深水钻井平台长114米，宽98米，高137米，最大钻井深度10000米，最大作业水深3000米，海底以下可钻7000米。 2100433B

本套丛书通俗易懂、图文并茂、深入浅出，凝结了一批权威专家、科技骨干和具有丰富实践经验的专业技术人员的心血和智慧，体现了科技界倾注“三农”，本册为《节水农业技术》，内容包括：农艺与生物节水技术、灌溉节水技术、管理节水技术、抗旱节水生化制剂等。

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