深部巖層原位保真取心主動保溫系統創新設計

余 波，趙 武，陳 領，高明忠，何志強，萬 浩

（1.四川大學機械工程學院，四川成都610065；2.四川大學水利水電學院，四川成都610065）

鉆探取樣技術在各大工程領域發揮著不可替代的作用，如地質勘查、環境檢測等都離不開取樣技術［1］。隨著鉆探取樣技術的不斷發展和進步，對樣品質量的要求也越來越高。樣品在原始位置處的真實物化狀態對于形成相應深部開采理論的意義重大，因此如何實現深部巖層原位高保真取心成為了亟須攻克的難題［2-3］。針對深部巖層原位賦存環境的高溫、高壓和高地應力特征，很多學者起初僅對溫度、壓力的保真進行單獨研究，而后開始考慮溫度和壓力（或孔隙壓力）的耦合關系，但仍屬于獨立的溫壓耦合控制模塊，即將主動保溫系統放入壓力模擬艙中，對不同壓力下主動保溫系統的性能進行測試。但是，地應力在鉆探過程中會引發強擾動和應力釋放，屬于很難考量的因素，目前仍無法突破。

地底深部極端的高溫高壓環境以及在取心過程中出現的機械擾動、空間局促和供能不足等難題，使得在鉆井孔底難以實現保溫系統的穩定控制以及數據的實時采集和傳輸，從而導致關于深部巖層原位保真取心主動保溫技術的研究和應用發展緩慢。目前，國內外僅有少數取心器含保溫結構，且均用于可燃冰開采。例如：日本石油公司設計的兼具保壓和冷卻功能的保溫保壓取心器（pressure temperature core sampler，PTCS）［4］；國際深海鉆探計劃（Deep Sea Drilling Program，DSDP）中使用的有保壓功能但無保溫功能的保壓取心器（pressure core sampler，PCS）［5］；……