确定岩芯样本的气体含量

申请号 CN201480016949.9 申请日 2014-01-14 公开(公告)号 CN105143594A 公开(公告)日 2015-12-09
申请人 自然环境研究委员会; 发明人 戴维·史密斯; 迈克尔·威尔逊; 李·贝恩斯; 罗布·林;
摘要 一种用于岩芯筒或岩芯筒组件的内筒,所述内筒具有一个或多个 侧壁 ,所述侧壁至少部分地限定细长的内部容积,内部容积用于在使用时接收收集的岩芯样本,其中,所述侧壁或者每个侧壁适于提供从所述细长的内部容积到所述内筒外部的至少一个 流体 流动路径。
权利要求

1.一种用于岩芯筒或岩芯筒组件的内筒,所述内筒具有一个或多个侧壁,所述一个或多个侧壁至少部分地限定细长的内部容积,所述细长的内部容积用于在使用时接收收集的岩芯样本,其中,所述侧壁或者每个侧壁适于提供从所述细长的内部容积到所述内筒的外部的至少一个流体流动路径。
2.根据权利要求1所述的内筒,其中,所述流体流动路径或者每个流体流动路径包括至少部分开放的一个或多个通道。
3.根据权利要求1或2所述的内筒,其中,所述侧壁或者每个侧壁包括一个或多个构件,所述一个或多个构件在向内方向上突出或在向外方向上突出,例如,径向向内地突出或径向向外地突出,并且所述一个或多个构件至少部分地限定所述流体流动路径或者每个流体流动路径的至少一部分。
4.根据权利要求1、2或3所述的内筒,其中,所述侧壁或者每个侧壁的至少一部分是开槽的。
5.根据权利要求1所述的内筒,其中,所述流体流动路径或者每个流体流动路径包括穿过所述侧壁或者每个侧壁的通道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内筒,其中,所述侧壁或者每个侧壁包括多个流体流动路径。
7.根据权利要求6所述的内筒,其中,所述多个流体流动路径彼此均匀地隔开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的内筒,其中,所述流体流动路径或者每个流体流动路径允许液体和/或气体从所述细长的内部容积大致向侧边流动,然后,朝向所述内筒的端部大致纵向地流动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的内筒,所述内筒还包括第一物理分离装置,所述第一物理分离装置布置成防止、阻挡或阻止固体颗粒进入到所述流体流动路径或者每个流体流动路径中。
10.根据权利要求9所述的内筒,其中,所述第一物理分离装置构造成使得预定尺寸的沉淀物或固体颗粒不能进入到所述流体流动路径或者每个流体流动路径中。
11.根据权利要求9或10所述的内筒,其中,所述第一物理分离装置包括挡板、所述流体流动路径或者每个流体流动路径的较窄入口、过滤器或筛中的一个或多个。
12.根据前述权利要求中任一项所述的内筒,其中,所述内筒是柱形的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的内筒,其中,所述内筒包括多个筒部分,所述多个筒部分能结合在一起以形成所述内筒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的内筒,所述内筒还包括第二物理分离装置,所述第二物理分离装置例如是过滤器或筛,所述第二物理分离装置至少部分地延伸通过所述细长的内部容积的端部。
15.一种岩芯筒,所述岩芯筒包括外筒和根据权利要求1至14中任一项所述的内筒,所述外筒在所述内筒周围提供不渗透的套筒。
16.一种岩芯筒组件,所述岩芯筒组件包括根据权利要求1至14中任一项所述的内筒或根据权利要求15所述的岩芯筒,并包括覆盖系统,所述覆盖系统包括盖体,流体流动路径穿过所述盖体。
17.根据权利要求16所述的岩芯筒组件,其中,所述覆盖系统设计成在所述内筒内的压达到预定值的情况下失效。
18.根据权利要求17所述的岩芯筒组件,其中,所述覆盖系统包括流量计。
19.根据权利要求18所述的岩芯筒组件,其中,所述流量计是三相流量计。
20.根据权利要求18或19所述的岩芯筒组件,其中,所述流量计连接至数据记录器和电源。
21.一种用于确定岩芯样本的气体含量的方法,所述方法包括:
·从海床中的沉淀物中获取岩芯样本;
·将所述岩芯样本储存在根据权利要求1至14中任一项所述的内岩芯筒中;
·从所述海床提升所述内岩芯筒和所述岩芯样本;测量由所提升的岩芯样本释放的气体量;以及
·根据由所提升的岩芯样本释放的气体量来确定所述沉淀物的气体含量。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,将所述内岩芯筒和所述岩芯样本提升至处于环境压力下的预定的深处,在所述环境压力下,所述岩芯样本内的任何气体水合物晶体分解成水和气体。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其中,所述岩芯样本是定向岩芯样本。
24.一种用于确定岩芯样本的气体含量的系统,所述系统包括:
·岩芯取样装置,所述岩芯取样装置用于从海床中的沉淀物中获取岩芯样本;
·根据权利要求1到14中任一项所述的一个或多个内岩芯筒,所述内岩芯筒用于储存所述岩芯样本;
·用于从所述海床提升所述内岩芯筒和所述岩芯样本的提升装置;
·气体感测装置,所述气体感测装置用于测量由所提升的岩芯样本释放的气体量;以及·用于根据由所提升的岩芯样本释放的气体量确定海床沉淀物的气体含量的确定装置。
25.根据权利要求24所述的系统,其中,所述气体感测装置包括流量计。
26.根据权利要求25所述的系统,所述系统还包括与所述流量计连接的数据记录器。
27.根据权利要求24、25或26所述的系统,其中,所述岩芯取样装置用于获取定向岩芯样本。

说明书全文

确定岩芯样本的气体含量

[0001] 本发明涉及确定岩芯样本的气体含量的方法以及使用这种方法的设备。
[0002] 已探明通常在深位置(例如,在海床下面)的地层中的储层中具有气体水合物,尤其是甲烷水合物。在这些储层中非常低的温度以及非常高的压下,气体水合物具有稳定的晶体形态。在温度增大和/或压力减小时,气体水合物变成气体状态,同时伴随有巨大的体积膨胀。
[0003] 该体积膨胀可能是在氢化合物生产(尤其是近海深水碳氢化合物生产)中的重大的安全危害。通常,在这种操作中,可期望的是避免钻通包含气体水合物的任何储层。然而,包含气体水合物的储层通常不如传统油气储层远地位于海床之下。因此,为了可以避开包含气体水合物的任何储层,需要可靠的勘测和测量技术。
[0004] 大量气体(通常是甲烷)作为水合物尤其储存在海相沉淀物(marine sediments)和寒冷区域(例如,北极)内。而且,气体水合物的相变特性变得更好理解。因此,气体水合物现在作为能源引起了人们的兴趣。因此,在勘探或勘测可能的气体水合物资源时,需要可靠并且划算的勘测技术。
[0005] 因此,可以期望的是经济地开发水合物资源。这种资源通常位于深水或北极地区内。然而,找出并且评估浅层气体水合物沉积物(例如,甲烷水合物沉积物)可以是具有挑战性的。
[0006] 例如,由于气体水合物的性质,所以间接地球物理方法(例如,电磁(EM)方法)或地震性方法并不可靠。
[0007] 由于基线孔隙水含盐度的不确定性,所以根据水的淡化估测水合物含量可能并不可靠。
[0008] 测量近海钻探期间获得的岩芯的实际水合物含量尤其具有挑战性,这是因为已知的技术可能并不可靠和/或昂贵。
[0009] 众所周知的是在加压的岩芯筒中获得岩芯样本并将这些样本带到地表。加压的岩芯筒用于在原位压力和温度下储存岩芯样本,以便在岩芯样本被提升到地表时,阻止由于压力降低和/或温度升高而造成的水合物晶体(hydrate crystal)分解。然后,就可以在地表上分析样本。
[0010] 然而,加压的岩芯筒昂贵并且不可靠。例如,总是不能以低于原位压力和/或高于原位温度获得岩芯样本,这可能造成记录的水合物含量与成功的岩芯样本之间具有系统性偏差。因此,直接测量的来自这种岩芯样本的岩芯数据可能并不可靠。此外,在到达地表时,气体水合物的分解甚至可以造成加压的岩芯筒发生故障。
[0011] 此外,在地表上处理加压的容器时会出现明显的健康和安全问题。而且,在近海钻井平台或船舶上用于储存和/或处理加压的岩芯筒的空间有限,因此增大了潜在险。
[0012] 在WO 2011/082870中公开了一种可选择的方法。在该方法中,通过以下步骤确定包括甲烷水合物晶体的底部样本的甲烷含量:从深水区域中的底部沉淀物中获取岩芯样本;将岩芯样本储存在储存室中;将储存室提升到预定的水深处,在该水深处,岩芯中的任何甲烷水合物晶体分解成水和甲烷;并且测量由提升的岩芯样本释放的甲烷量。
[0013] 本发明的第一方面提供了一种用于岩芯筒或岩芯筒组件的内岩芯筒,所述内岩芯筒具有一个或多个侧壁,一个或多个侧壁至少部分地限定细长的内部容积以用于使用时接收收集的岩芯样本,其中,所述侧壁或者每个侧壁适于提供从所述细长的内部容积到所述内岩芯筒外部的至少一个流体流动路径。
[0014] 有利地,气体和/或液体可以通过由所述侧壁或者每个侧壁提供的流体流动路径从收集的岩芯样本逸出。
[0015] 已知的内岩芯筒通常具有光滑连续的侧壁。因此,气体和/或液体从收集的岩芯样本逸出的路线只是通过细长的内部容积的顶部和/或底部。
[0016] 通常,收集的岩芯样本可以包含气体水合物,例如,甲烷水合物、晶体。从收集的岩芯样本获得的气体和/或液体可以沿着所述流体流动路径或者沿着每个流体流动路径通过。因此,气体和/或液体需要不太远地通过收集的岩芯样本的主体,以从细长的内部容积逸出。有利地,这有助于降低细长的容积内的产生的压力。此外或者可替代地,这有助于减少气体和/或液体从给定的岩芯样本流出的时间长度。因此,可以更快速并且更容易地从给定的岩芯样本收集数据。此外或者可替代地,由于气体和/或液体可以不需要穿过大量收集的岩芯样本,更少的固体物质(例如,岩石或沉淀物的颗粒)可以被夹带到从收集的岩芯样本中流动的气体和/或液体。
[0017] 所述流体流动路径或者每个流体流动路径可以包括一个或多个至少部分开放的通道。
[0018] 在实施方式中,所述侧壁或者每个侧壁可以包括在向内方向或向外方向上(例如,径向向内或径向向外)突出的一个或多个构件,并且至少部分地限定所述流体路径或者每个流体流动路径的至少一部分。
[0019] 在实施方式中,所述流体流动路径或者每个流体流动路径的至少一部分可以是开槽的,例如,可以是纵向开槽的或螺旋形开槽的。
[0020] 所述侧壁或者每个侧壁可以包括一个或多个孔或穿孔。
[0021] 所述流体流动路径或者每个流体流动路径可以包括通过所述侧壁或者每个侧壁的通道。例如,所述侧壁或者每个侧壁的至少一部分可以是多孔的和/或可以包含一个或多个内部通道(例如,内部通道的网络)。此外或可替代地,所述侧壁或者每个侧壁的至少一部分可以由气体能扩散通过的材料制成(例如,聚合物材料,例如高密度聚乙烯(HDPE)),从而提供所述流体流动路径或者每个流体流动路径的至少一部分。
[0022] 在实施方式中,所述侧壁或者每个侧壁包括多个流体流动路径。例如,多个流体流动路径可以彼此均匀地隔开。此外或可替代地,多个流体流动路径中的一个或多个可以与其他流体流动路径分离和/或多个流体流动路径中的一个或多个可以与至少一个其他流体流动路径互连。
[0023] 在实施方式中,所述流体流动路径或者每个流体流动路径可以允许液体和/或气体从细长的内部容积大致在侧边流动,然后,朝向内筒的端部大致纵向地流动。
[0024] 在实施方式中,内筒可进一步包括第一物理分离装置,第一物理分离装置布置成防止、阻挡或阻止固体颗粒进入到所述流体流动路径或者每个流体流动路径中。
[0025] 在实施方式中,所述第一物理分离装置可构造成使得固体颗粒或预定尺寸的沉淀物不能进入到所述流体流动路径或者每个流体流动路径中。例如,第一物理分离装置可构造成使得具有20mm或更大的最小尺寸(例如,10mm或更大、或7mm或更大)的固体颗粒或预定尺寸的沉淀物不能进入所述流体流动路径或者每个流体流动路径中。
[0026] 所述第一物理分离装置可以包括挡板、所述流体流动路径或者每个流体流动路径的较窄入口、过滤器或筛中的一个或多个。过滤器或筛可以包括网眼(mesh)或薄膜
[0027] 由于所述流体流动路径或者每个流体流动路径不太可能因堵塞而限制或阻止液体和/或气体从收集的岩芯样本流动,所以本发明有利的是防止、阻挡或阻止固体颗粒(例如,岩石或沉淀物)进入到所述流体流动路径或者每个流体流动路径内。此外或者可替代地,位于内岩芯筒下游的设备可以不需要是复杂的和/或昂贵的和/或弹性的,这是因为本发明可以减少磨损和/或腐蚀。有利地,这种下游设备不需要经常维修、维护或更换。
[0028] 在实施方式中,所述内筒可以具有管状的形式。所述内筒沿其长度可具有均匀的横截面。
[0029] 在实施方式中,所述内筒可以是柱形的。
[0030] 在实施方式中,所述内筒可以制造成整体的筒或管道。
[0031] 在实施方式中,所述内筒可以包括多个筒部分,所述多个筒部分可以结合在一起以形成所述内筒。例如,内筒可以包括一对半管状部分。
[0032] 内筒或所述筒部分或者每个筒部分可以制造成整体件,或者可以包括多个件,多个件例如通过焊接粘合剂连接在一起,或者多个件构造成(例如成形为)无需额外体就能装配在一起。
[0033] 内筒或所述筒部分或者每个筒部分可以通过挤压形成。
[0034] 内筒或所述筒部分或者每个筒部分可以由金属(例如或铝合金)或塑料材料(例如高密度聚乙烯)制成。
[0035] 内筒可以具有至少0.5m的长度,通常至少是1m。内筒的长度可以达到5m,通常达到4m或达到3m。在实施方式中,内筒的长度可以从1.5m到3m,例如从1.5m到2m。
[0036] 内筒可以具有0.3m或更大的最大宽度(例如,外径)。内筒的最大宽度(例如外径)可以到达1.5m,例如达到1.2m。在实施方式中,内筒的最大宽度(例如,外径)可以至少是0.5m和/或到达1m。
[0037] 所述侧壁或者每个侧壁可以具有达到100mm的最大壁厚,例如,壁厚达到50mm。
[0038] 在实施方式中,内筒可以包括第二物理分离装置,例如过滤器或筛,第二物理分离装置至少部分地延伸通过细长的内部容积的端部。第二物理分离装置可以由聚合物材料制成,通常是HDPE。有利地,第二物理分离装置可以用于防止、阻挡或阻止夹带入从取出的岩芯逸出的液体和/或气体中的固体颗粒通过细长的内部容积的端部的通路。内筒可以包括穿过细长的内部容积的两端的第二物理分离装置。
[0039] 在实施方式中,内筒可以包括第三物理分离装置,第三物理分离装置位于所述流体流动路径或每个流体流动路径的出口上。在所述流体流动路径或每个流体流动路径终止于所述侧壁或每个侧壁的端部处的实施方式中,第三物理分离装置可以方便地是第二物理分离装置的一部分或者连接至第二物理分离装置。
[0040] 在实施方式中,内筒可以设置有覆盖系统,覆盖系统包括流体流动路径所穿过的盖体。可选地或者优选地,所述覆盖系统设计成如果所述内岩芯筒内部的压力达到预定值,则失效。
[0041] 本发明的第二方面提供了一种岩芯筒,该岩芯筒包括外筒和根据本发明的第一方面的内筒,外筒在内筒周围提供了不渗透的套筒。
[0042] 在实施方式中,内筒可设置有覆盖系统,覆盖系统包括流体流动路径所穿过的盖体。可选地或者优选地,所述覆盖系统设计成如果所述内筒内部的压力达到预定值,则失效。
[0043] 在实施方式中,所述覆盖系统可以包括流量计。所述流量计可以是三相流量计。所述流量计可以连接至数据记录器和电源。例如,电源可以包括例如电池的机载电源。
[0044] 可替代地或者此外,所述覆盖系统可以包括非接触式连接器。有利地,非接触式连接器可以在使用时提供来自覆盖系统的数据传输。非接触式连接器可以是声系统或高频系统的一部分。在包括非接触式连接器的实施方式中,不需要机载数据记录器和/或机载电源。
[0045] 本发明的另一方面提供了一种用于确定岩芯样本的气体含量的方法,所述方法包括:
[0046] ·从海床中的沉淀物中获取岩芯样本;
[0047] ·将所述岩芯样本储存在根据本发明的第一方面的内岩芯筒中;
[0048] ·从所述海床提升所述内岩芯筒和岩芯样本;
[0049] ·测量由所提升的岩芯样本释放的气体量;以及
[0050] ·根据由所提升的岩芯样本释放的气体量,确定所述沉淀物的气体含量。
[0051] 在实施方式中,可以将所述内岩芯筒和所述岩芯样本提升到处于环境压力下的预定的水深处,在所述环境压力下,所述岩芯样本内的任何气体水合物晶体分解成水和气体。所述内岩芯筒和所述岩芯样本可以在预定的水深处保持一段时间,例如,直到所提升的岩芯样本释放很少的或者不释放气体。
[0052] 在实施方式中,所述内岩芯筒和所述岩芯样本可以被提升至地表(例如提升到船舶或平台的甲板上),而不是将保持内岩芯筒和岩芯样本在预定的水深处。
[0053] 在实施方式中,在提升内岩芯筒和岩芯样本时,可以(例如连续地)测量所释放的气体量。
[0054] 本发明的另一方面提供了一种用于确定岩芯样本的气体含量的系统,所述系统包括:
[0055] ·岩芯取样装置,其用于从海床中的沉淀物获取岩芯样本;
[0056] ·根据本发明的第一方面的一个或多个内岩芯筒,其用于储存所述岩芯样本;
[0057] ·用于从海床提升所述内岩芯筒和岩芯样本的装置;
[0058] ·气体感测装置,其用于测量由所提升的岩芯样本释放的气体量;以及[0059] ·用于根据由所提升的岩芯样本释放的气体量确定海床沉淀物的气体含量的装置。
[0060] 本发明的另一方面提供了一种用于岩芯筒的覆盖系统,覆盖系统包括盖体,所述盖体具有穿过所述盖体的流体流动路径,并且所述盖体设计成如果内岩芯筒内部的压力达到预定值,则失效。
[0061] 为了可以更好地理解本发明,参照附图描述了本发明的示例性实施方式,附图中:
[0062] 图1示出了根据本发明的内岩芯筒的半部;
[0063] 图2是在图1中示出的半部的端部部分的更大比例的视图;
[0064] 图3示出了图1的半部的横截面;
[0065] 图4是根据本发明的覆盖系统的示例性实施方式的第一等距视图;
[0066] 图5是图4中示出的覆盖系统的第二等距视图;
[0067] 图6是图4中示出的覆盖系统的正视图;
[0068] 图7是图4中示出的覆盖系统的平面图;
[0069] 图8是沿着图6中的线路A-A的横截面;
[0070] 图9示出了根据本发明的覆盖系统的第二示例性实施方式;以及[0071] 图10是在图9中示出的覆盖系统的纵向横截面。
[0072] 图1示出了根据本发明的内岩芯筒的半部1。半部1是长度为1644mm的铝挤压制品(aluminium extrusion)。半部1通常是半管状形状的。在使用时,两个半部1组合在一起以提供管状内岩芯筒。
[0073] 图2是在图1中示出的半部1的端部部分的更大比例的视图。半部1具有光滑的外表面2。半部1的内部是纵向开槽的。九个均匀隔开的通常是T形的构造沿半部1的长度延伸,每个构造均包括颈部部分4和更宽的头部部分3。
[0074] 图3示出了半部1的横截面。半部1具有33mm的外半径以及测量至头部部分3的顶部表面的26mm的内半径。纵向开槽的构造的图案具有20°的弧的重复距离。相邻的头部部分3之间的间隙大约是2.4mm或是大约5°的弧。每个头部部分3的宽度是大约15°的弧。每个颈部部分4的宽度是大约5°的弧。
[0075] 半部1的每个端部均具有弯曲的舌状部5。弯曲的舌状部5的形状和尺寸设计成在两个半部1组合在一起时使得这两个半部配合以提供根据本发明的内岩芯筒。弯曲的舌状部5只是半部的每个端部的合适形状的一个实例。很多其他合适的形状(例如,线性、弯曲或曲线形状)对于本领域的技术人员是显而易见的。重要的是,在筒部分(例如,两个半部)组合在一起以提供根据本发明的内岩芯筒时,筒部分(例如,半部)的端部配合。
[0076] 使用时,两个半部1组合在一起以形成内岩芯筒。纵向开槽提供多个流体流动路径,流体流动路径用于从内岩芯筒中的岩芯样本释放气体。气体可以通过头部部分3之间的间隙,沿着岩芯样本的长度在几乎任何点处从岩芯样本向外径向流动。然后,气体可以在构造之间的通道中沿着内岩芯筒的长度流动。此外,与头部部分3下方的相邻颈部部分4之间的间隙相比,头部部分3之间的间隙的比较小的宽度用于阻挡或防止任何大固体颗粒(例如,岩石或沉淀物)与气体一起进入流体流动通道中。
[0077] 使用时,根据本发明的内岩芯筒可以容纳在外岩芯筒内。外岩芯筒与其中的内岩芯筒可以称为岩芯筒。
[0078] 图4、图5以及图6示出了根据本发明的用于密封根据本发明的内岩芯筒或岩芯筒的端部的覆盖系统6的示例性实施方式。覆盖系统6包括端部开放的壳体7,该壳体的形状和尺寸适于接收岩芯筒的端部。
[0079] 在图5中可见,壳体7的内部设置有一对密封环11a、11b,密封环位于比较接近壳体7的开口端处。使用时,密封环11a、11b与壳体7中接收的岩芯筒的外表面一起形成气密密封。
[0080] 覆盖系统还包括顶盖8以及容纳流量计的仪表板9。稍后要描述的是,使用时,流体从壳体7的内部容积通过顶盖8的颈部部分12并通过仪表板9流动。
[0081] 图7是示出了顶盖8的顶部上的仪表板9的平面图。仪表板具有出口10,该出口可以进一步连接至管道(未示出),该管道通向地表上的钻井平台或船舶。
[0082] 仪表板9包含用于测量岩芯样本的流体的流量的流量计。流量计连接至数据记录器和电池,以向流量计和/或数据记录器供应电力。数据记录器和/或电池可以容纳在仪表板9内。流量计可以是科里奥利流量计(coriolis flowmeter)。流量计可以是用于测量液体、气体以及液体和气体的混合物的流量并且对它们进行区分的三相流量计。流量计可以由布鲁克赫斯特(Bronkhurst)供应。
[0083] 数据记录器可以与压力传感器相联,该压力传感器布置成使得只有在环境压力处于预定的范围内时才从电池供应电力。这可以有助于延长电池寿命。因此,可以在海床上或地表上装配数据记录器,但是该数据记录器只在预定的环境压力下才开始操作。选择预定的环境压力以与气体水合物分解成气体和水的压力相对应。
[0084] 可替代地或者此外,可以将电力从地表供应至数据记录器。还可以设置从数据记录器到地面设施的数据链路(例如,电缆,或无线或非接触式连接,例如声或高频连接),从而允许实时分析流量数据。
[0085] 图8是沿着图6中的线路A-A的横截面。壳体7容纳内套筒21。内套筒21从顶部配合在壳体7内部,并且通过边缘22防止从壳体7的底部中滑出。壳体7的开口比内腔13略窄。使用时,密封环11a、11b与岩芯筒(未示出)的外表面设置成气密密封。然后,岩芯筒的端部位于内腔13内。
[0086] 内腔13具有位于端部表面上中心处的出口16。出口16通向通道17,该通道穿通壳体7的长颈部部分18。顶盖8的颈部部分12包围壳体7的长颈部部分18的端部部分。通道17延伸到顶盖8内并且通过顶盖延伸至出口20,使用时,仪表板9连接至该出口。
[0087] 覆盖系统6提供流体从壳体7内接收的岩芯筒中的岩芯样本到流量计的流动。覆盖系统还设计成如果壳体7中的内压达到预定值,则失效。在内腔13的顶部的外表面与闭合部件14的底面之间设置弹簧15或其他弹性偏压装置,闭合部件设置在颈部部分18周围以及颈部部分12下方。闭合部件14通过壳体7上的边缘19保持在位。如果内腔13内产生压力,则向上推动套筒21抵顶弹簧15,进而将闭合部件14推出壳体7。气体则可以从内腔13逸出。
[0088] 图9和图10示出了根据本发明的覆盖系统6’的第二示例性实施方式,该覆盖系统用于密封根据本发明的内岩芯筒或岩芯筒的端部。覆盖系统6’包括端部开放的壳体7’,该壳体的形状和尺寸适于接收岩芯筒的端部。
[0089] 在其密封的端部,壳体7’连接至容纳流量计(未示出)的仪表壳体23。流体在使用时从壳体7’的内部容积通过颈部部分12’、长颈部部分18’和基底部分24流动至仪表壳体23的内部容积25。
[0090] 如图10中可见的,壳体7’的内部设置有一对密封环11a’、11b’,密封环位于接近壳体7’的开口端部处。使用时,密封环11a’、11b’与接收在壳体7’中的岩芯筒的外表面一起形成气密密封。
[0091] 壳体7’容纳内套筒21’。内套筒21’从顶部配合在壳体7’内部,并且通过边缘22’防止从壳体7’的底部滑出。壳体7’的开口比内腔13’略窄。在使用时,密封环11a’、
11b’与岩芯筒(未示出)的外表面设置成气密密封。岩芯筒的端部则位于内腔13’内。
[0092] 内腔13’具有位于其端部表面上中心处的出口16’。出口16’通向通道17’,该通道穿通壳体7’的长颈部部分18’。颈部部分12’包围壳体7’的长颈部部分18’的端部部分。通道17’延伸到仪表壳体23的基底部分24中。
[0093] 覆盖系统6’提供流体从壳体7’内接收的岩芯筒中的岩芯样本到流量计的流动,流量计位于仪表壳体23的内部容积25中。覆盖系统6’还设计成如果壳体7’中的内压达到预定值,则失效。在内腔13’的顶部的外表面与闭合部件14’的底面之间设置弹簧15’或其他弹性偏压装置,闭合部件设置在颈部部分18’周围以及颈部部分12’下方。闭合部件14’通过壳体7’上边缘19’保持在位。如果内腔13’中产生压力,则向上推动套筒21’抵顶弹簧15’,进而将闭合部件14’推出壳体7’。气体则可以从内腔13’逸出。
[0094] 仪表壳体23具有出口26,该出口可进一步连接至管道(未示出),该管道通向地表上的钻井平台或船舶。如图10中所示,出口26具有螺纹,以便仪表壳体23可以螺拧到螺纹管或管道的端部上。仪表壳体23可构造成能通过任何合适的方式进一步连接至管道。
[0095] 仪表壳体23的内部容积25容纳用于测量岩芯样本的流体的流量的流量计。流量计连接至数据记录器和电池,以向流量计和/或数据记录器供应电力。数据记录器和/或电池可以容纳在仪表壳体23内。流量计可以是科里奥利流量计。流量计可以是用于测量液体、气体以及液体和气体的混合物的流量并且对它们进行区分的三相流量计。流量计可以由布鲁克赫斯特供应。
[0096] 数据记录器可以与压力传感器相联,该压力传感器布置成使得只有在环境压力处于预定的范围内时才从电池供应电力。这可以有助于延长电池寿命。因此,可以在海床上或地表上装配数据记录器,但是该数据记录器只在预定的环境压力下才开始操作。选择预定的环境压力以与气体水合物分解成气体和水的压力相对应。
[0097] 可替代地或者此外,可以将电力从地表供应至数据记录器。还可以设置从数据记录器到地面设施的数据链路(例如,电缆,或无线或非接触式连接,例如声或高频连接),从而允许实时分析流量数据。
[0098] 现在将描述根据本发明的方法的实例。
[0099] 岩芯取样装置在海床上操作,以收集多个岩芯样本。岩芯取样装置可操作成将每个岩芯样本传送至岩芯筒,该岩芯筒包括根据本发明的内岩芯筒和用于不渗透套筒的外岩芯筒。然后,根据本发明的覆盖系统放置在每个岩芯筒的顶端上。每个岩芯筒的底端也是例如通过盖体密封的。
[0100] 岩芯筒和覆盖系统的组合可以称为岩芯筒组件。
[0101] 在由岩芯取样装置承载的所有岩芯筒组件容纳岩芯样本时,岩芯取样装置从海床被提升至预定的深度。通常,预定的深度在气体水合物稳定区域(GHZ)之上。
[0102] 岩芯取样装置保持在预定的深度,同时岩芯样本中的任何气体水合物晶体分解成气体和水。
[0103] 每个覆盖系统都装配有流量计和数据记录器。因此,单独测量和记录从每个岩芯样本逸出的气体的量。给保持在岩芯取样装置内的每个岩芯样本均设置流量计和数据记录器,能够收集更精确的数据。
[0104] 气体穿过流量计向上通过导管或管道流动至地表。
[0105] 在流经流量计的气体的量表明所有或几乎所有气体从岩芯样本逸出时,岩芯取样装置返回到地表,例如,钻进平台或船舶。然后,可以取走收集的岩芯样本,用于进一步分析。
[0106] 在地表时可将覆盖系统附接至岩芯筒组件,然后,在海床时取下该覆盖系统,以便在从海床提升岩芯取样装置之前,在将该覆盖系统放回之前,将收集的岩芯样本放入岩芯筒组件内。
[0107] 可以在多个不同的位置重复该方法,以便勘测海床区域。可以比较快速并且便宜地进行这种勘测,尤其在与加压的岩芯筒技术相比时。使用涉及将加压的岩芯筒携带至地表的技术每个岩芯样本通常需要花费15天。相反,使用本发明的设备和方法的勘测可以需要远远更少的时间,每个孔或部位通常大约需要24个小时。因此,本发明允许快速并且精确地绘制海床的区域。
[0108] 使用根据本发明的内岩芯筒和/或覆盖组件,可以提高在WO2011/082870中描述的方法的速度和精度。例如,本发明能够更快速并且精确地确定和/或绘制在规定的区域之上水合物的分布。
[0109] 可期望地是获得定向岩芯样本。例如,如在GB2465829中所述,在将岩芯提取器取回地表之前,岩芯提取器可以用于收集多个定向岩芯。
[0110] 在一些实施方式中,可以在所有气体逸出之前将岩芯样本取回至地表。在气体水合物完全分解时,可以在地表上进行进一步测量和分析。
[0111] 在一些实施方式中,可以不将岩芯样本保持在预定的深度。岩芯样本可以直接被取回至地表以用于测量和分析。如果岩芯样本直接被取回至地表,则不需要在覆盖系统中设置流量计和数据记录器。
[0112] 与其给由岩芯取样装置收集的多个岩芯样本的每个岩芯样本设置流量计和数据记录器,不如通过单个流量计和数据记录器一起测量所有岩芯样本的气体流量,该单个流量计位于所有岩芯筒组件与管道结合的接合点的下游。
[0113] 如果岩芯筒组件需要在地表处减压,覆盖系统则可以具有插入点。
[0114] 在根据本发明的另一方法中,岩芯样本可产生水柱,同时记录气体和流体相对于水深和/或环境压力的流量。
QQ群二维码
意见反馈