定向钻井技术引领 聚焦深地深海探测——勘探技术所“十三五”科技创新回顾及“十四五”业务展望

全面总结了中国地质科学院勘探技术研究所“十三五”期间在定向钻井技术及仪器、深部钻探技术与装备、海洋钻探技术与装备等方面取得的重要成果,主要包括：创新突破定向水平井钻井及中靶技术,助力海域天然气水合物第二轮试采实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越;牵头实施完成“松科2井”重大科学钻探工程,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破;成功研发了首套国产深海井口吸力锚,解决了深海浅软地层井口支撑力不足的难题。同时,分析了目前存在的问题,并结合当前所面临的挑战,对“十四五”期间的业务发展进行了展望。     

大港原油对毛蚶部分抗氧化酶和代谢酶的影响研究

为研究港原油对毛蚶部分抗氧化酶和代谢酶的影响,设置0.01、0.1、1、3mg/L大港原油水溶液性成分(WSF),采用暴露法研究毛蚶天津群体的鳃、斧足中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)抗氧化酶等抗氧化酶及酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、钠/钾泵(Na^+/K^+ATPase)、钙泵(Ga²⁺/Mg²⁺ATPase)等代谢相关酶的活性变化,测定丙二醛(MDA)含量,采用整合生物标志物(Integratedbiomarkerresponse,IBR)进行分析。结果表明,毛蚶鳃和斧足中SOD、CAT、GPX表现出一定的剂量-效应关系, MDA含量呈先升高后降低的趋势, 3 mg/L组表现出MDA累积;ACP、AKP、Na^+/K^+ATPase、Ga²⁺/Mg²⁺ATPase表现出一定剂量-效应关系,酸性磷酸酶较碱性磷酸酶响应更迅速, Na^+/K^+ATPase较Ga²⁺/Mg²⁺ATPase更易受WSF影响;鳃中酶类活性受WSF影响更明显。鳃中SOD、GPX、MDA较斧足高,而CAT则相反。斧足、鳃组织RIB值呈现先下降后上升趋势,与WSF浓度及暴露时间存在剂量-效应关系和时间-效应关系,两组之间存在差异性,斧足累积RIB值高于鳃组织。     

合浦珠母贝基质蛋白KRMP-3对二价金属离子选择性的研究

用大肠杆菌表达含有GST标签的基质蛋白KRMP-3。利用圆二色谱(Circular Dichroism, CD)研究不同浓度钙离子和镁离子对基质蛋白 KRMP-3二级结构的影响。结果表明,钙离子对其二级结构的变化远大于镁离子;同时,采用荧光淬灭法研究 KRMP-3对钙,镁,锶,钡等二价金属离子的选择性,结果表明, KRMP-3对钙离子有特异性选择性,钙离子与KRMP-3的结合常数K约为103 L/mol,结合位点数 n 近似为1,表明 KRMP-3与钙离子的结合能力适中,推测基质蛋白 KRMP-3对合浦珠母贝( Pinctada fucata)棱柱层形成起到促进作用。     

膨润土-砂的膨胀特性与蒙脱石质量比率

在高放废物(HLW)地质处置的工程屏障体系中,使用以膨润土为主料的混合型缓冲回填材料,是阻截放射性核素向地下水环境迁移的最主要的包封设施。膨润土中添加一定量的石英砂,既能优化回填设计与施工性能,又能满足对放射性核素的有效拦截。本文综合分析了初始含水量、干密度、膨润土含量、压力等对压实膨润土-砂混合物膨胀性能指标的影响,提出"蒙脱石的质量比率"这一指标,将干密度和膨润土含量归一为蒙脱石质量比率指标,得出混合材料膨胀力随蒙脱石质量比率增长呈指数增长的规律,从而可以实现对膨胀力的定量预测。     

煤层气调查评价钻探保压取心钻具设计与试制

目前煤层气勘探取样常采用普通的绳索打捞取心钻具获取样品,并通过获取的样品解析结果来评价目标层的储气量。在取样过程和煤心转移过程中,随着外界压力的降低,加快了煤心中煤层气的逸散,从而无法准确评价目标地层的储气量。针对这一问题,项目组研制了煤层气保压取心钻具,在获取煤心的过程中,保压筒始终保持取样处的压力,并且保压筒可直接与解析设备连接,避免常规取样过程中煤层气的逸散,提高解析数据的准确性,从而为煤层气储量评价提供精确的依据。通过取心钻具的结构设计、保压筒的耐压设计、加工试制和保压测试表明,保压取心钻具取心直径为85mm,最大耐压能力为20Mpa,保压两个小时压力损失不超过最大耐压值的7%,达到了设计和使用要求。     

近55年影响广州的强冷空气及其准双周变化

利用1951～2005年冬半年（10月～次年3月）广州逐日地面气温资料及NCEP/NCAR逐日资料，采用功率谱分析、小波分析、Lanczos滤波器等方法对近55年来冬半年影响广州的强冷空气变化特征及其与低频振荡的关系进行了研究， 并用合成分析的方法建立了影响广州的强冷空气准双周振荡的大气环流模型。结果表明，虽然20世纪80年代后期以来广州冬半年升温的趋势很明显，但90年代~2003年影响广州的强冷空气次数却偏多。影响广州的强冷空气具有明显的准2～3年、9年左右的周期振荡。广州冬半年逐日气温具有明显的准单周、准双周振荡，而30～60天的振荡较弱， 且影响广州强冷空气活动主要受准双周振荡低频波控制，与我国北方的强冷空气活动主要受30～60天周期的低频波控制有明显的不同。El Ni?o (La Ni?a) 事件发生的冬半年，准双周振荡的强度以偏强 (弱) 为主，影响广州的强冷空气次数以正常至偏多(偏少)为主。所建立的广州强冷空气准双周振荡的大气环流模型较好地反映了广州强冷空气爆发前后准双周振荡不同演变阶段的大气环流及地面气压场的变化特征，可为中期预报提供参考。     

GM(1,1)气候预测系统的降水预测检验

选用华南区域15个代表站的降水历史资料,建立GM(1,1)气候预测系统,使用国家气象局统一的短期气候预测评分方法,对该系统的年、季、月雨量进行预测及检验。结果表明,近6年各月的月雨量预测总平均评分为69.4,且各年平均评分基本稳定,近4年月雨量预测评分均在70分以上,接近主观预测水平,同时对月雨量极值有较好的预测能力。近10年的年、季雨量预测评分分别为82.4和70.1,近3年的季雨量预测评分在70分以上,近4年的年雨量预测评分在90分以上,接近主观预测水平。因此GM(1,1)气候预测系统对华南区域降水的短期气候预测具有较好的参考意义。