连续循环系统在科学超深井中的需求分析

作为“入地”重要手段的科学深井、超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为“伸入地壳的望远镜”。科学超深井井内超高温高压成为钻井作业中突出的技术难题之一,其对钻井液、井底动力机具、井下检测仪器、铝合金钻柱提出了极为苛刻的要求,致使工程难度增大、风险提高、工期加长。通过对科学超深井钻井工程特点的总结,分析了钻井液连续循环对井眼稳定性和井底温度的影响,得出了连续循环系统对于科学超深井钻井作业具有较强的技术需求的结论。对我国未来万米科学超深钻计划提供了技术支持。     

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。     

海洋酸化对青蛤免疫指标的影响

通过向水体中通入CO_2的方法模拟海洋酸化环境,测定青蛤(Cyclina sinensis)在酸化条件下各免疫指标的变化情况。结果显示:将青蛤置于酸化的海中(pH分别为7.4和7.7),并以自然海水做对照组(pH 8.1)后,血细胞总数随海水酸化胁迫时间的延长,表现为下降趋势,且差异显著(P0.05);海水pH降低抑制了溶菌酶的活性,但差异性不显著(P0.05);ACP活性总体呈下降趋势,对照组活性要高于酸化组,而ALP活性表现为上升趋势。酸化胁迫初期诱导SOD活性升高,后期SOD活性受到抑制,而CAT变化却截然相反;脂质过氧化产物MDA在酸化后期出现显著降低(P0.05)。     

硬壳蛤形态性状与体质量、软体质量及肥满度的相关性和通径分析

为研究硬壳蛤形态性状对体质量(Y)、软体质量(Y₁)及肥满度(K)的影响,测量硬壳蛤的壳长(X₁)、壳宽(X₂)、壳高(X₃)、体质量(Y)和软体质量(Y₁)等指标,并进行相关性分析、多元回归分析和通径分析。结果表明:体质量变异系数最高,壳宽与体质量相关系数最高(0.970)、壳长与软体质量相关系数最高(0.946)、壳长与肥满度相关系数最高(0.203)。壳宽对体质量直接作用最大(0.145)、壳长对软体质量直接作用最大(1.113)、壳长对肥满度直接作用最大(1.752)。形态性状与体质量、软体质量及肥满度的多元回归方程分别为Y=–46.359+0.288X₁+1.723X₂+0.640X₃,R²=0.949;Y₁=–6.607+0.301X₁+0.157X₂–0.161X₃,R²=0.901;K=3.159+0.173X₁+0.008X₂–0.179X₃,R²=0.072。壳宽是影响硬壳蛤体质量的主要因素,壳长是影响硬壳蛤软体质量的主要因素,各性状与肥满度回归关系不显著,个体间肥满度差异大。研究结果可为硬壳蛤选育及苗种繁育提供参考。     

海洋天然气水合物探测及取样钻具研制

在海洋天然气水合物资源调查评价过程中,通常先采用地球物理方法来探测海底拟反射层（BSR）,然后根据BSR的位置来判断水合物的分布范围和埋藏深度。但在钻井取样过程中发现BSR并不能完全准确地反映水合物的埋藏深度,为此项目组研发了一种绳索打捞式的组合钻具,在钻井过程中不仅能够使用随钻测量钻具探测地层电阻率来确定地层是否有水合物,而且还能通过绳索打捞方式更换取样钻具,完成水合物地层的取样。通过设计、试制和室内测试,验证了水合物探测及取样钻具方案是可行的,为后续的野外试验奠定了基础。     

激光织构对Fe基非晶合金涂层润湿性的影响研究

为提高页岩油气钻进过程中钻头表面的耐磨性能及防泥包性能,采用冷喷涂（CS）和超音速火焰喷涂（HVAF）技术在35CrMo钢基体上制备了Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂非晶合金涂层,并利用紫外激光制备了涂层的疏水表面,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）测试分析了涂层的微观结构和力学性能,利用接触角测量仪表征涂层的润湿性,并分析其润湿机理。结果表明：利用CS技术制备的Fe基非晶合金涂层结构更加致密,非晶质量分数达到90%,且具有更好的热稳定性。激光过程中的熔融物快速冷却在涂层表面形成纳米尺寸级别的凝结物以及团聚物形成微纳复合结构,在激光扫描次数为7次时,CS涂层表面水接触角最高,具有良好的疏水性。     

基于COMSOL的铝合金钻杆腐蚀分析

为预测科学超深井钻探工程中铝合金钻杆耐腐蚀性能,运用COMSOL软件,建立多物理场腐蚀分析模型,开展“松科二井”铝合金钻杆“应力-温度-电化学”作用下的腐蚀规律仿真分析。分析结果表明：腐蚀体系达到平衡时,铝合金电极一侧的电解质电位偏高,钢接头电极一侧电解质电位偏低,靠近钢接头电极一侧铝杆体电流密度高;随着钻杆所受应力、温度的增加,腐蚀速率加快,相对于温度的影响,载荷对腐蚀影响较小;腐蚀速率和井下工作时间成正线性相关;离钢接头的电偶腐蚀处越近,铝合金钻杆的界面电流密度越大,并成指数关系,外壁强影响区域大约在距电偶腐蚀处0~200 mm,内壁为0~110 mm。研究成果将为铝合金钻杆的工程防腐提供参考。