柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质特征及控制因素

柴达木盆地侏罗系赋存着丰富的煤炭和油气资源,已有钻井和近年施工的页岩气参数井多次证实有页岩气存在。文中在柴达木盆地北缘侏罗系共识别出9个富有机质泥页岩段,对这些泥页岩的岩性、厚度、分布、有机质组成和热演化程度等特征进行研究,分析了柴北缘侏罗系页岩气地质特征。富有机质泥页岩层发育5种岩相类型,包括油页岩、黑色页岩、碳质泥岩、灰黑色泥岩和黑灰色粉砂岩,主要形成于冲积扇辫状河、辫状河三角洲泥炭沼泽、扇三角洲和湖泊沉积体系,而最有利的富有机质泥页岩成因环境是湖泊、辫状河三角洲泥炭沼泽。柴北缘侏罗系富有机质泥页岩层厚度大(平均累计厚度10～916 m);TOC含量为1.24％～8.6％,总体大于4％;有机质类型较好（H1-H4段和H6-H8段为Ⅱ2 Ⅲ型,H5和H9段为Ⅰ Ⅱ1型）,热演化程度整体处于未成熟成熟阶段。从古气候、盆地构造演化和沉积古环境3个方面探讨了柴北缘侏罗系页岩气层的控制作用。研究表明,富有机质泥页岩主体形成于古气候潮湿温暖的早、中侏罗世,早侏罗世末和晚侏罗世气候干热化阻断富有机质泥页岩的发育;侏罗纪5个阶段的断陷盆地演化控制着泥页岩层的形成发育,湖西山组沉积期为形成于潜西-冷湖-南八仙地区的快速断陷盆地,沉积了H1-H3富有机质泥页岩段,有机质丰度高,厚度大,结构稳定性较好;小煤沟组沉积期主要为局限发育在潜西和大煤沟地区的断陷速率快慢周期变化盆地,形成了局限分布的H4-H6泥页岩;大煤沟组沉积期为以鱼卡和大煤沟地区为沉积中心的缓慢断陷盆地,形成了与煤层共生的H7泥页岩,有机碳含量高,厚度大,分布稳定;石门沟组沉积期为向东不断迁移的缓慢快速断陷盆地,沉积了分布不稳定厚度中等的H8泥岩和厚度大,有机质丰度高,区域连续分布的H9泥页岩;采石岭组和红水沟组沉积期为干旱气候条件下的前陆挠曲盆地,没有富有机质泥页岩形成。因此,下侏罗统H1-H3泥页岩,中侏罗统H7、H9泥页岩是柴达木盆地北缘侏罗系页岩气勘探开发的重点层位。     

中深层地热井换热特性多因素影响规律研究

积极推进中深层地热能供暖技术,是践行国家碳达峰碳中和“双碳”目标的重要举措。中深层同轴套管式换热系统可避免对地下水资源和环境造成损害,且影响要素之间存在着复杂的非线性相互作用。基于中深层同轴套管式换热器的理论分析和数学描述,建立地热井分层换热模型,并验证其可靠性;以陕西关中盆地某中深层地热井为依托,采用数值模拟方法对各项因素影响下的地热井换热性能及连续运行过程的取热能力进行系统分析。结果表明：采用均质模型、分层模型计算地热井出水温度与实测值最大相对误差分别为14.08%、11.50%,平均误差分别为7.29%、6.93%,分层模型较均质模型具有较高的计算精度;影响因素中地热井深度、地温梯度及地层导热系数对取热功率影响最为显著,在一定程度上取热功率与地温梯度、进水温度、内管导热系数基本呈线性关系,且固井材料导热系数对传热过程具有热阻效应;中深层地热井取热量随运行年限的增加而降低,前5个供暖季取热量降幅较大,之后取热量降幅减缓,经过50个供暖季,年平均取热功率下降15.59%,将地温下降值超过1℃视为地温场受到影响,地温场平均受影响半径约为65 m,此外,由于地层的差异性,地热井周围地层温...     

高温后大理岩动态劈裂拉伸试验研究

为了研究高温处理后的岩石材料在冲击加载速率作用下的动态劈裂拉伸性能,利用大直径分离式霍普金森压杆试验设备对经历不同高温作用冷却后的“大理岩”平台巴西圆盘试样进行不同加载速率作用下的径向冲击试验。研究了高温后大理岩的动态劈裂拉伸强度及动态劈裂破坏形式随温度和冲击加载速率的变化规律。试验结果表明,与静态劈裂拉伸强度相比,经历不同高温作用冷却后,大理岩的动态劈裂拉伸强度有明显的提高,表现出显著的冲击加载速率强化效应,同一冲击加载速率作用下,随着温度的升高,动态劈裂拉伸强度表现出先增大后减小的变化趋势;高温后大理岩的动态劈裂破坏形式受到冲击加载速率和温度的共同影响。     

混凝土框架柱塑性铰区抗剪性能非线性有限元分析

为保证框架柱端塑性铰达到预期的塑性转动之前,柱端塑性铰区不出现剪切破坏,结合框架柱塑性铰区抗剪承载力的试验研究,利用ANSYS对10个框架柱构件塑性铰区的抗剪性能进行了非线性有限元分析;有限元模型中混凝土采用SOLID65单元,钢筋采用LINK8单元,分离式建模,施加约束时将试验构件上梁上端表面的所有节点在竖直方向耦合,以保证塑性铰出现在柱端;计算了10个构件的骨架曲线,框架柱塑性铰区弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段的应力云图和破坏时的裂缝分布图,将以上计算结果与试验结果进行了对比,数值计算结果和试验结果符合良好,验证了有限元模型建立的准确性,所建模型可为今后同类问题的非线性有限元计算提供参考。     

新疆三塘湖地区石炭纪火山岩年代学、地球化学及其大地构造意义

三塘湖地区石炭纪火山岩出露于新疆准噶尔盆地东北缘考克赛尔盖山、三塘湖乡、大黑山及淖毛湖一带,位于克拉美丽断裂带北侧.主要岩石组合为基性、中酸性熔岩及火山碎屑岩.岩石地球化学研究显示基性-中酸性火山岩为同源岩浆产物,其中的玄武岩样品富集大离子亲石元素(LILE),相对亏损高场强元素(HFSE),具有明显的Nb-Ta-Ti负异常.石炭系火山岩源于亏损地幔,岩浆在上升过程中未曾受到地壳物质的混染,并经历了岩浆结晶分异作用过程.综合地层岩石组合、岩石地球化学研究,认为三塘湖石炭系火山岩应形成于与俯冲作用有关的构造环境.利用锆石U-PbLA-ICPMS获得安山岩的锆石U-Pb同位素年龄(328.9±1.9)～(331.3±2.3)Ma,该年龄代表了安山岩的成岩年龄.结合区域内的地质记录、同位素年代学资料的综合分析研究,表明准噶尔洋北缘的俯冲消减作用在早石炭世已经存在,三塘湖火山岩形成于准噶尔洋早石炭世俯冲作用诱发的岛弧岩浆作用.     

寒区隧道防水材料长期性能研究

为更全面了解寒区隧道防水材料长期性能, 以赛里木湖隧道为依托, 选取EVA防水板分别在0次、 25次、 50次冻融循环条件下开展了室内拉伸、 低温及顶破试验, 研究了其作为寒区隧道防水材料的工作性能. 结果表明: 冻融循环对EVA防水材料的纵横向拉伸强度、 纵横断裂延伸率、 顶破强力和顶破延伸率有着较明显的影响, 即随着冻融循环次数的增加, 这些指标均降低, 且有随着循环次数的增加降低幅度有增大的趋势, 这说明冻融循环对材料性能的负面影响很大; 冻融循环对EVA的低温抗裂性能基本没有影响.     

正方体人工鱼礁流场效应试验研究

采用无干扰的粒子图像测速技术(PIV),针对中空型正方体人工鱼礁,选取3个不同的来流速度6.7 cm/s、11.0 cm/s和18.0 cm/s,研究了该模型单体(90°和45°)和组合(平行和垂直)工况时的流场效应。结果显示,单体90°迎流时上升流的规模和强度大于45°迎流,但产生的缓流区和背涡流的规模远小于45°工况。横向组合中单个鱼礁模型产生的流场效应较强于单体工况。纵向组合中,第一个迎流鱼礁在不同间距时内部流速分布和单体时较为相似,间距为1.0L时流速大小与单体最为接近。第二个迎流鱼礁内部基本上未出现回流区域,水平流速较单体时明显减小,但随着间距的增加流速值不断增大。     

柴北缘大煤沟组七段(J_2d~7)页岩油资源潜力评价——以大煤沟地区为例

通过对大煤沟地区4口钻井和侏罗系标准剖面的40件大煤沟组七段泥页岩样品进行有机地球化学特征、岩矿特征、储集性能等实验分析。结果表明:样品的总有机碳含量平均值为5.22%;干酪根类型为I-II型,以腐泥质为主;样品有机质成熟度平均值为0.52%,主要为未成熟—低成熟样品;样品的储集空间类型多样、微裂缝发育,有利于页岩油的吸附、存储,矿物组成中大于40%的脆性矿物含量有利于后期的生产压裂。另外,在荧光下,样品断面及层理面具有好的荧光显示,为页岩油的存在提供了直接证据。综合分析认为,大煤沟地区大煤沟组七段具备页岩油形成的地质条件,是中侏罗统页岩油发育的最有利层段。并且在柴北缘范围内,该层段泥页岩单层厚度大,平面上横向分布稳定,结合已有研究成果,初步预测冷湖地区、赛什腾凹陷、鱼卡凹陷、大柴旦—大煤沟地区为柴北缘该层段的页岩油发育有利区。     

西藏安多地区早古生代及中生代造山记录:来自安多微陆块-南羌塘锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

安多地区位于青藏高原腹地,为拉萨地体、羌塘地体及安多微陆块的结合部位,是研究拉萨地体、羌塘地体起源以及特提斯造山过程的关键位置。我们对采自安多地区的前中生代基底岩石及侏罗系沉积岩样品进行了岩石学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究。研究结果表明:安多花岗片麻岩中锆石同时记录了510～505Ma岩浆年龄以及187Ma变质年龄;187Ma的变质锆石与510～505Ma的岩浆锆石具有相似的Hf同位素模式年龄(1.7～1.5Ga),表明寒武纪花岗岩主要来源于古老地壳重熔。碎屑锆石年代学分析结果揭示了安多微陆块石英岩具有498～484Ma、800～1000Ma和1800～1950Ma的年龄峰值,与南羌塘地体及特提斯喜马拉雅碎屑锆石年龄分布特征相似,表明其在早古生代时位于冈瓦纳大陆北部印度陆块边缘。南羌塘坳陷东南部中侏罗世砂岩及钙质砂岩碎屑锆石年代学分析结果显示其具有182～171Ma、450～600Ma、800～1000Ma、1800～1950Ma及2400～2600Ma的年龄峰值,这种年龄分布特征与安多微陆块及南羌塘地体相似,而与拉萨地体不同,说明南羌塘坳陷东南部下-中侏罗统物源主要来自安多微陆块及南羌塘地体,在早-中侏罗世时安多微陆块与南羌塘地体已经发生了碰撞造山。     

天然含放矿物的水热蚀变研究进展

矿物固化体作为第二代高放废物固化体,具有良好的热稳定性、化学稳定性以及辐照稳定性。然而,目前用于化学稳定性研究的矿物固化体,很少含有放射性核素,或者没有积累足够的辐照损伤缺陷,所以很难反应固化体在真实地质处置库中的行为,并且在实验室研究中,也难以长期(1×10~4～10×10~4年)模拟HLW处置库中的物理化学条件。而自然界中的一些含放射性核素的矿物,经过百万年甚至上亿年的地质作用后,仍然保持着稳定的成分和形态。这些天然矿物因自辐照作用而在结构上与含放矿物固化体具有相似性,本文比较了天然矿物与HLW固化体水热蚀变的异同,并通过大量文献调研总结了天然矿物水热蚀变的现状,以为矿物固化体长期化学稳定性的研究提供科学依据和评估数据。