冰阀式保压取样器中冰阀形成数值模拟与试验-哈尔滨工业大学学报.PDF

第４９卷　 第４期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４９ Ｎｏ４ 　 　 ２０ １７年４月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ａｐｒ． ２０１７ ＤＯＩ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１５１１０９６ 　 　 　 　 　 　 冰阀式保压取样器中冰阀形成数值模拟与试验 １，２ １，２ １，２ １，２ 张鑫鑫 ，彭枧明 ，孙铭泽 ，罗永江 （１． 吉林大学 建设工程学院，长春１３００２６；２．复杂条件钻采技术国土资源部重点实验室（吉林大学），长春 １３００２６） 摘　 要：保压取芯技术是天然气水合物调查研究必备的关键技术．为了克服现有保压取芯器在应用中保压成功率低的问题， 提出了采用天然气水合物钻井液在原位生成冰阀代替机械阀门实现对水合物岩芯保压的冰阀式保压取芯器．采用设计的冰阀 实验系统在实验室内对天然气水合物钻井液原位形成冰阀的过程与冰阀的密封承压能力进行了研究分析，并结合计算流体 动力学技术对冰阀形成过程进行了仿真模拟．承压试验结果表明：冰阀的承压能力随冰阀长度的增长而增大；模拟结果与试验 结果均表明随着冰阀长度的增长，冰阀形成所需时间也有所增长．因此，在满足地层保压取芯要求的前提下，应尽量采用较短 的冰阀，以缩短冰阀式保压取芯器内冰阀的形成时间． 关键词：天然气水合物；保压取芯；冰阀；计算流体动力学；模拟；密封承压能力 － － － 中图分类号：Ｐ７４４．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１７）０４ ０１６２ ０５ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｃｅ ｖａｌｖｅｓ ｆｏｒ ａｎ ｉｃｅ⁃ｖａｌｖｅ⁃ｂａｓｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｒｅｒ １，２ １，２ １，２ １，２ ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎｘｉｎ ，ＰＥＮＧＪｉａｎｍｉｎｇ ，ＳＵＮ Ｍｉｎｇｚｅ ，ＬＵＯ Ｙｏｎｇｊｉａｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２６，Ｃｈｉｎａ；２． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｒｉｎｇ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅ⁃ｂｅａｒｉｎｇ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｏｒｉｎｇ． Ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｌｏｗ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｒｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｒｅｒ，ａｎ ｉｃｅ⁃ｖａｌｖｅ⁃ｂａｓｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｒｅｒ ｍａｄｅ ｏｕｔ ｏｆ ｉｎ ｓｉｔｕ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｒｉ