[00800880]天然气水合物保压转移技术

海底天然气水合物作为一种新型的海底资源，储量十分巨大，具有广阔的开发前景。目前我国正处于海底天然气水合物勘探调查和试采的关键时期，亟待解决海底天然气水合物样品的保压转移和在线检测等技术问题。由广州海洋地质调查局牵头、浙江大学和大连理工大学共同参与研发的“十二五”国家863计划课题“天然气水合物样品保压转移及处理技术”，主要目标是研制一套船载天然气水合物样品保压转移及在线检测装置，应用于天然气水合物勘探调查中的钻探样品保压转移,实现高品质样品理化检测分析。浙江大学承担“天然气水合物样品保压转移技术研究”任务并成功研制了一套船载天然气水合物样品保压转移系统，该系统具有样品推送、切割、分装、内压自适应平衡调节等功能，并且配备多种接口以及多种保压分装子系统，系统适用保压样品压力可达20兆帕，且在样品转移过程中内压力变化≤20%。天然气水合物样品保压转移系统由保压取样器和保压转移装置两部分组成，其中取样器用于从海底获取水合物保压岩心样品，保压转移装置用于保压岩心样品分装保存和在线检测。保压转移装置主要由卡爪、推送单元、切割卡紧单元、球阀连接单元、内压平衡单元和声波检测单元等几部分组成。卡爪的主要功能是抓取岩心管并进行回拉，在达到预定位置后实现自动脱扣，使岩心管从取样器进入保压转移本体。其关键技术在于通过推送单元外螺纹筒的旋转带端部十字形卡爪内外收放，实现样品管的对接并水平推拉以及切割完成后的样品管脱扣，完成样品管切割后的转移分装。 内切割装置外置由伺服电机、刀具进给单元、抱管单元、电机轴平衡单元等四部分组成。为了使结构合理紧凑，电机通过内齿轮的变速传动带动切割刀具的旋转运动，而刀具的进给和包管单元的运动则是由轴向的顶杆换向运动来实现。保压转移过程压力稳定的控制是该课题的成功关键， 压力维持系统的设计采用液压泵与蓄能器共同保压的方案。蓄能器吸引与稳定压力波动，液压泵可以提高保压回路补偿泄漏的能力并通过系统溢流实现压力高泄低补。二次取样装置主要包括液压缸、二次转移保压筒、取样管、连接套、筒体连接法兰、球阀、球阀连接法兰、液压系统等几部分。此外，关键机构还包括从海底采取沉积物样品并保持原位压力提取到船上的机构——保压取样器。“天然气水合物样品保压转移及处理技术”课题经过3年的研究，研制了天然气水合物样品保压转移与在线声波探测装置的试验样机，形成了相关的样品处理技术。该装置除球阀和声波发射接收器引进之外，其他部件都是自主设计制造，课题自主研制部件超过80%。2016年6月，天然气水合物样品保压转移与在线声波探测装置顺利通过海试，完成了两次样品保压转移与在线声波探测，成功率100%；各项性能均达到设计要求，达标率100%。转移获得了小保压样品，为天然气水合物岩心可视化测试提供了海底原样，为天然气水合物岩心处理技术体系的建立打下了基础。