摘要
为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品，设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具，并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明，泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动，原始结构较为完整，海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求，能够满足作业需求。
海洋地质钻探，作为海洋勘探开发的基础，对我国海洋区域地质调查、重点海岸带环境地质调查与评价、近海海砂及相关资源潜力调查等海洋基础地质工作有着至关重要的作
为解决上述难题，同时针对我国自主实施海洋科学钻探工程的需
图1 配套BHA
Fig.1 Supporting BHA
绳索取心泥浆静压活塞取心钻具采用模块化设计，组装拆卸方便。其结构如
图2 绳索取心泥浆静压活塞取心钻具
Fig.2 Mud static pressure piston wireline coring tool
1-打捞悬挂机构；2-剪切机构；3-密封机构；4-导向轴；5-内取心筒；6-衬管；7-岩心卡取机构；8-压入管鞋
海洋砂质地层绳索取心钻具的结构采用模块化设计，其结构如
图3 海洋砂质地层绳索取心钻具
Fig.3 Marine sand wireline coring tool
1-打捞悬挂机构；2-射流机构；3-岩心筒；4-岩心卡取机构；5-取心钻头
液动冲击绳索取心钻具主要由5个模块组成，分别为打捞悬挂机构、冲击机构、岩心筒、岩心卡取机构和取心钻头，如
图4 液动冲击绳索取心钻具
Fig.4 Hydraulic percussive wireline coring tools
1-打捞机构；2-悬挂环；3-冲击机构；4-岩心筒；5-衬管；6-岩心卡取机构；7-超前钻头
2018年，为“海洋地质十号”调查船配备海洋砂质地层绳索取心钻具2套、液动冲击绳索取心钻具2套、绳索取心泥浆静压活塞取心钻具2套等取心技术装备，共实施了4个航次钻探取样试验和作业，累计钻探工作量810.88 m，累计取心进尺303.33 m，获得岩心长度269.6 m，平均样品采取率达88.88%，协作完成海洋区域地质调查钻探取样、风电勘查工程钻探等多项作业任务。
2018年6月，采用绳索取心泥浆静压活塞取心钻具作业，作业水深47 m，钻遇地层主要为粘土，累计使用20回次，累计进尺40 m，取心长度39.6 m。由于作业区域水深较浅，钻具在投放至井底后出现剪切销钉直接被剪断、无法依靠泥浆泵憋压的现象，因此在作业后从销钉材质和直径方面对剪切销钉进行了改进，以确保在较浅区域作业时将钻具投放至井底后，剪切机构仍有一定的剪切压力。
2018年8月和10月，采用海洋砂质地层绳索取心钻具进行了作业（见
2018年8月，采用液动冲击绳索取心钻具进行了作业，作业数据见
通过海上作业情况可以看出，绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具已经取得了较好的作业效果，在取样长度、岩心采取率等指标方面能够满足当前常规海洋地质钻探对样品的要求，得出以下结论。
（1）绳索取心泥浆静压活塞取心钻具在特别软-软的地层中进行钻探应用时，能保证岩心采取率，采样过程中内岩心管快速压入地层，能够降低样品扰动；
（2）海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层等半固结-固结的地层中进行钻探应用时，能够有效降低对地层的冲蚀，样品结构保持好，岩心采取率高；
（3）鉴于海洋地质钻探窗口期短等问题，在岩心质量、岩心采取率等指标满足要求的情况下，应尽量加长回次取心长度，提高海洋地质钻探取心效率。
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