适用于海底钻机的保压绳索取心钻具设计

彭奋飞 ，王佳亮*，万步炎 ，黄筱军 ，唐永辉 ，彭德平

（1.湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室，湖南湘潭411201；2.湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201）

0 引言

深海天然气水合物开发与利用已经成为世界各国未来资源战略的一个新热点［1-2］。钻探取心是获取天然气水合物样品的最直接的方法。由于天然气水合物形成和存在是在低温高压环境下，国内外主要采用保压取样技术开展天然气水合物的取样工作［3］。国内外相继开展了针对天然气水合物保真取样的研究工作，其中围绕传统海洋大型钻探船和陆域岩心钻机所展开的保压取心研究较为系统和丰富［4-5］。目前在进行保压方案设计时，通常采用增加钻具壁厚、设置保温夹层、内部轴向布置压力补偿装置、安装大尺寸球阀等措施来获得钻具较为宽泛的轴向和径向空间设计尺寸［6］。国外具有代表性的产品有在国际深海钻探计划（DSDP）采用的PCB 保压取心器、国际大洋钻探计划（ODP）采用的PCS 保压取心器等［7-8］。国内有中石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究所研制的绳索旋转式保压钻具、钻柱式旋转保压钻具，北京探矿工程研究所研制的TKP-1 型保温保压绳索取样器，中国地质大学（北京）研制的绳索取心保温保压取样器，中国石油大学研制的钻探取样保真器等［9-10］。以上类型钻具的共同特点是能够采用主动保压方案，其钻具上部可以设置不同形式的压力补偿装置，下部通过球阀或板阀实现密封，并可根据要求设置内壁保温夹层从而实现被动保温。……