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  武汉岩土所地下流体保真取样技术及装备研发取得进展

  在能源与废弃物的地下储存以及地下水环境风险评估与污染治理等领域,三维高精度地下流体的连续取样与监测一直是充满挑战的研究热点。目前,国内外对地下流体取样监测设备的研发主要集中在多层井上。长久以来,中国的多层井地下流体取样系统,一直以采购国外产品为主,自主研发薄弱,国内较好的同类产品几近于无,亟须攻关突破西方的技术和材料垄断。

  近十年来,中国科学院武汉岩土力学研究所依托国家重大工程项目,在材料选择、结构设计、应用拓展等方面,成功克服了泥沙和冬季结冰等引起的取样段淤堵、取样代表性和监测井耐久性等一系列技术难点与科学问题,在国内首次研制出全自主知识产权的新一代地下流体保真取样装备。

  武汉岩土所研发的新一代地下流体保真取样装备共有4个型号的产品,分别服务于10m至2000m不等的深度,与相同应用深度的其他同类取样装置比较具有建造成本低、易维护、运行稳定、样品保真性高的特点。浅部取样系统利用高压氮气作为取样动力源,不依赖电源,轻巧方便,场地适应性强。取样装备已先后在武汉、镇江和东营等地进行过测试,目前产品已经服役于胜利油田、吉林油田、延长油田和神华鄂尔多斯等多个二氧化碳地质封存与利用工程。

  目前,武汉岩土所正在研发中的第三代装备可以集成大量成熟的监测技术,实现实时测量地下水位、pH、电导率、温度、压力等各种参数,以及进行多种类型的水力试验,有广阔的应用潜力和普及前景。

  相关研究成果已经申请/授权国家发明专利10项,企业转化1项,发表论文4篇。该研究得到“十二五”科技支撑计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项等的资助。


图1.地下流体分层取样原理与李琦研究员在胜利油田某现场指导第一代装备的测试安装


图2.岩土所研发的浅层地下流体保真取样第二代主力装备与吉林油田现场的安装调试


图3.岩土所研发的针对不同深度和不同要求的地下流体保真取样系列装备