煤岩对压裂裂缝长期导流能力影响的实验研究

煤层中一般都伴有煤层气,通过压裂可以将煤层气释放出来,一方面能够获得清洁能源,另一方面可以提高煤田的安全开采。煤岩层自身特点决定了其在压裂中应用的实验评价方法及结论应具有特殊性,本文主要针对煤层气井的煤岩层压裂裂缝长期导流能力进行实验评价研究。实验表明,与砂岩地层不同,煤岩的硬度较小,压裂中支撑剂嵌入情况较严重;煤岩易破碎,碎屑颗粒充填到支撑剂中;同时支撑剂存在破碎及吸附伤害等,多种作用导致支撑裂缝的导流能力降低。实验中,以煤岩层闭合压力为一个重要的参数,实验对比分析了在不同闭合压力下,铺砂浓度、支撑剂粒径、支撑剂种类及组合的选择、支撑剂颗粒的破碎与嵌入、压裂液残渣等因素对煤岩层导流能力的影响。本文的实验结论为,嵌入对煤岩层支撑裂缝的导流能力伤害很大,加大铺砂浓度、采用低破碎率支撑剂、降低压裂液伤害能在一定程度上提高煤层裂缝的导流能力,但影响程度随闭合压力的增加而逐渐降低。本文所得出的结论对今后煤层气的开发及设计施工具有一定的指导意义。     

Assessment of frozen-ground conditions for engineering geology along the Qinghai–Tibet highway and railway, China

The Qinghai–Tibet Highway and Railway (the Corridor) across the Qinghai–Tibet Plateau traverses 670 km of permafrost and seasonally frozen-ground in the interior of the Plateau, which is sensitive to climatic and anthropogenic environmental changes. The frozen-ground conditions for engineering geology along the Corridor is complicated by the variability in the near-surface lithology, and the mosaic presence of warm permafrost and talik in a periglacial environment. Differential settlement is the major frost-effect problem encountered over permafrost areas. The traditional classification of frozen ground based on the areal distribution of permafrost is too generalized for engineering purposes and a more refined classification is necessary for engineering design and construction. A proposed classification of 51 zones, sub-zones, and sections of frozen ground has been widely adopted for the design and construction of foundations in the portion of the Corridor studied. The mean annual ground temperature (MAGT), near-surface soil types and moisture content, and active faults and topography are most commonly the primary controlling factors in this classification. However, other factors, such as local microreliefs, drainage conditions, and snow and vegetation covers also exert important influences on the features of frozen ground. About 60% of the total length of the Corridor studied possesses reasonably good frozen-ground conditions, which do not need special mitigative measures for frost hazards. However, other sections, such as warm and ice-rich or -saturated permafrost, particularly in the sections in wetlands, ground improvement measures such as elevated land bridges and passive or proactive cooling techniques need to be applied to ensure the long-term stability of thermally unstable, thick permafrost subsoils, and/or refill with non-frost-susceptible soils. Due to the long-history of the construction and management of the Corridor by various government departments, adverse impacts of construction and operation on the permafrost environment have been resulted. It is recommended that an integrated, executable plan for the routing of major construction projects within this transportation corridor be established and long-term monitoring networks installed for evaluating and mitigating the impact from anthropogenic and climatic changes in frozen-ground conditions.     

新甘交界红柳河地区二叠纪玄武岩年代学、地球化学及构造意义

新甘交界红柳河地区二叠系剖面中发育有块状和枕状玄武岩,激光ArAr定年确定的玄武岩形成时间在280～300Ma之间;玄武岩SiO_2含量为44.71%～49.27%,Mg~#为42.4～52.4,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为0.703834～0.706819,(~(143)Nd/~(144)Nd)_i为0.518861～0.5121220,ε_(Nd)(t)为-3.01～3.67。玄武岩微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素均显示出与OIB性质相似的特征。其弱富集的不相容元素和轻稀土元素,显示出源区富集的特点。而Zr/Nb(14.63)和Th/U(2.83)则指示岩浆中可能有少量循环原始地幔和亏损地幔物质的加入。综合对比北山南部柳园地区二叠纪玄武岩源区特征,提出红柳河地区早二叠世OIB型玄武岩主要来源于北山地区晚古生代裂谷带下伏已被不同程度改造的富集地幔。     

乌鲁木齐河流域地下水水质监测网设计

文章运用地下水易污性编图及污染源分布图法进行了乌鲁木齐河流域地下水水质监测网设计。共设计了130监测孔,现有46个监测孔,另需要84个新的监测孔。按监测类型分为面源监测点22个,点源监测点87个,重点水源地与泉水监测点21个。按监测运行分长期监测点55个,流域普查监测点75个。普查监测点监测频率为1次/5年,长期监测点监测频率为1次/年。首期有针对性地在污染严重的柴窝堡新化厂排污区、乌鲁木齐河谷老排污区、米泉污灌区、米泉工业污染区、老龙河污染区取了25个污染水样测试分析,结果显示地下水已经受到严重污染。     

张士灌区土壤中多环芳香烃菲垂向分布与迁移的影响研究

本文通过对典型环境功能区张士灌区包气带剖面样品和含水层样品的分析检测,比较和总结了菲的垂向分布特征,研究了总有机碳、粘粒含量、土壤含水率对菲垂向分布与迁移的影响规律和机理。对几个具有代表性采样点的研究表明、菲总含量在剖面中的变化趋势总体上是随着剖面的加深含量降低,以犁底层为界,表层土壤(5~20?)菲含量随着剖面深度变化平缓。同时分别对菲含量与总有机碳、土壤粘粒含量、土壤含水率进行二元相关分析,计算出的Pearson系数表明,土壤中总有机碳、土壤粘粒含量是影响菲垂向迁移的重要因素,而土壤含水率对菲垂向分布影响不大,同时利用SPSS的因子分析法进一步确定了总有机碳是制约菲垂向运移的主要因素。     

深井旋转轴套流场的CFD模拟

旋转轴套在超深井工作时,其井下流动是三维湍流流动,旋转轴套的旋转和表面曲率效应以及随之而来的哥氏力和离心力,使流场在超深井的流动中极其复杂,同时,由于流体介质泥浆属于液固两相流,更致使内部流场测试困难,而且超深井中的工况在使用常规方法已很难得到较准确的数据。为此,将计算流体力学软件Fluent应用于超深井下流场的模拟,基于Navier-Stokes方程和Reynolds应力方程模型,建立多种仿真模型,在相同条件下,使用CFD仿真软件Fluent模拟仿真的不同结果,优化与旋转轴套叶片设计相关的几何参数,提高     

低温环境下铜同位素分馏的若干重要过程

Cu同位素是一种新的地球化学示踪剂.正确运用这一同位素示踪技术的前提是对其同位素分馏机理和过程有足够的认识.本文报道了室温下CuSO4·5H2O结晶过程产生分馏的实验结果,并系统地总结了低温条件下Cu同位素分馏的一些重要过程,其中包括沉淀过程、还原过程、吸附过程、生物过程等.     

内蒙古天和永玄武岩成因：岩相学与矿物学分析

天和永地区南北向出露的小面积单层碱性玄武岩,岩石中出现至少三种矿物共生组合关系。所有岩石均以橄榄石作为主要斑晶矿物,大颗粒环带橄榄石斑晶中心镁值为89．5,边缘镁值为70．3,小颗粒环带橄榄石镁值46．2～78．9。粒径最小的橄榄石聚集体和散布的基质橄榄石均无明显环带,前者镁值67．4～68．1,后者镁值65．5—72．1;单斜辉石由相对高钛高铝贫硅的散布柱状辉石和相对低钛低铝富硅的聚集粒状辉石组成,前者形成于低压快速淬火环境,镁值65．1—77．1,后者形成于富含挥发份的低压低过冷度环境,镁值77．7～78．0。所有单斜辉石均以次透辉石为主,个别为深绿辉石;斜长石以包含结构产出为主,为相对偏酸性的中长石An=33．7～37．4,CaO含量低与早期大量单斜辉石结晶有关。由于残余岩浆内K,0和Na20含量富集且极不均一,晚期结晶的长石同时出现了高钠长石、K-高钠长石（歪长石）和K-透长石;钛铁氧化物多数为晚期结晶的细粒基质矿物,少量以0．3ram左右的斑晶和橄榄石斑晶中的包裹体形式存在,可归属为钛铁尖晶石（Usp）-磁铁矿（Mt）固溶体系列,晚期逐渐向贫铝、铬和富钛方向演化。由于以上各种造岩矿物的晶出,导致残余岩浆形成的火山玻璃向贫镁、铁、钙和富铝、钾方向演化,火山玻璃的全碱含量变异趋势与全岩类似,均和SiO2含量无明显相关性,火山玻璃具有响岩和粗面安山岩成分特征,K2O／Na2O值变化大0．68～1．61,均为钾玄岩系列,Na2O含量依然呈现宽区间特征,是天和永玄武岩由钾质过渡到钠质的主要原因。天和永玄武质岩浆从地幔运移到地表仅需5小时-5天,大颗粒斑晶橄榄石和小颗粒基质橄榄石生长仅需几小时到几天,前者形成无须深部岩浆房停留,后者近似晚期岩浆快速淬火时间。高镁橄榄石斑晶与残余岩浆的扩散平衡时间约42天～252天。深部结晶的橄榄石在运移途中和地表流动过程中缺乏足够的时间和适宜的动力学条件而无法离开岩浆体系。全岩与火山玻璃间缺少中间过渡成分,呈两个相对集中的端元组分存在亦由晶出矿物无法离开岩浆体系所致。天和永玄武岩的成岩时间尺度远小于同化混染和岩浆分异的时间尺度,是岩浆作用过程未能明显影响其不均一原生岩浆性质的主要原因。因此,岩浆作用的某些物理过程分析是认识岩浆起源与岩浆作用过程及其对火成岩多样性的贡献的重要方面,同时对于理解和约束岩浆作用的某些化学过程也是十分有益的。     

花岗岩研究的误区——关于花岗岩研究的思考之五

本文在对花岗岩四大基石(混合作用、结晶分离作用、构造环境和源区)问题分析的基础上,指出花岗岩研究存在的三大误区: (1)不恰当地仿效玄武岩的理论和研究方法,忽视了花岗岩的复杂性。(2)不恰当地用板块构造学说解释大陆花岗岩问题。板块构造是地球演化到一定阶段的产物,并成功解释了与板块边界相联系的岩浆活动,但是,它不能解决主要来源于大陆的花岗岩的地质问题。(3)太过重视花岗岩的地球化学研究而忽视了对花岗岩基础地质的研究。作者指出,地球化学方法在花岗岩中的使用应当是有限制的,花岗岩研究陷入误区是我们缺少扎实的基础研究、对板块构造的理解不深和对花岗岩复杂性认识不足等三个方面的原因造成的。文中还批评了学术界存在的人云亦云的奴性思想,指出它严重地阻碍了我们的创新思维,是当前亟待改进和克服的。     

21世纪的花岗岩研究, 路在何方？——关于花岗岩研究的思考之六

21世纪的花岗岩怎样研究是一个需要探索的问题。作者认为,应当对现有的花岗岩理论、流行的说法以及术语等进行清理和反思,汲取其精华,剔除其糟粕,抛弃那些不科学、不符合实际、不符合逻辑的部分。例如,在花岗岩研究中摈弃结晶分离的理论,缩小花岗岩混合作用的意义,限制花岗岩构造环境理论的应用,取消幔源、壳源和壳幔混合源的术语等。作者指出,今后花岗岩研究应当着重解决两个问题: (1)花岗岩是怎样的？(2)它何以是这样的？文中提出5个方面的任务作为今后研究的重点,即: 开展花岗岩立典式的研究,将花岗岩研究与古老地壳的研究结合起来,将花岗岩物理性质研究与地球化学究结合起来,开展广泛的实验岩石学研究和创建新的“大陆构造学”理论。鉴于花岗岩研究目前存在的严重误区,现有的花岗岩理论几乎全面崩溃,由四大基石支撑的花岗岩大厦行将坍塌,花岗岩研究正面临全球大洗牌。为此,作者建议开展一场关于花岗岩的大辩论,目的是清理思路,认清问题,明确方向,找到出路。作者呼吁,我们应当加强学习,加速引进人才,克服急躁情绪和浮夸的学风,摈弃从众思想和奴性思想,不以SCI论英雄,改进我们的学习,改善我们的制度,以推进花岗岩研究迈上新台阶。