U形管采样技术研究

潘德元，李小杰，郑继天，叶成明

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051)

0 引言

深部地层流体样品能够提供地下流体化学特征、同位素组分、溶解气体和微生物特征等，具有深部空间物理、化学和生物信息，对深井设计开发以及深部流体监测具有重要意义，是深井工程的重要组成部分。然而，采集地下原状流体具备相当大的困难，首先，钻探及成井过程中钻井液会对地层流体产生污染;其次，取样过程中的工艺手段会对地层流体产生扰动，影响其原状性;第三，井下空间狭小，且存在很高的液柱压力，深部流体取样对取样设备需要合理的结构设计和较高的性能要求。

地层流体采样技术主要分浅层流体取样和深部流体取样。国内外浅层流体取样设备种类较多，如国外QED公司的气动压出式隔膜泵、Solinst公司的蠕动泵采样器、以及国内的地下水采样系统等等，但是这类设备的取样深度都较浅，基本在几十到200 m之间。深部流体取样中油井中通常运用电缆地层测试器，但是工艺复杂，成本高。我国地下水采样技术在深部地下水取样目前仍是空白。

U形管采样技术(The U－tube Sampling System)是目前国际上最先进的深井井下狭小空间取样技术，其最大特点是在环状间隙很小的井筒内实现深部采样。美国劳伦斯伯克力试验室于2004年研发成功U形管采样设备，并整合了多项监测系统，最大取样深度达到2000 m。

Frio项目就采用U形管取样技术实现地下流体采集，监测二氧化碳在储层中的赋存状态和运移规律，以及监测二氧化碳在盖层中的泄漏风险，是二氧化碳在咸水含水层封存的示范工程。……