基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统

光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层（Ad2、Ad3、Ad4）;受季节性地下水开采的影响,钻孔100～400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。     

珠江流域地下水资源评价及问题分析

本文在梳理流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了水资源评价方法和分区原则,将珠江流域划分为129个四级地下水系统,以地下水系统为评价单元,在充分考虑不同水文地质参数的基础上,分析评价地下水资源量及存在的问题,讨论珠江流域三级阶地不同水流运动特征,阐述了评价的精度以及水利工程对地下水循环的影响。通过本次评价,珠江流域地下水天然资源量1374.16亿m~3,可开采量为578.7亿m~3,开发利用率仅10.01%。珠江流域跨度较大,水动力特征迥异:上游云贵高原深切峡谷区、中游桂中峰丛洼地区、下游冲洪积平原区,据不完全统计,珠江流域蓄水量大于100万m~3的水库32座,水利工程的修建以及水库对水资源调蓄和分配给地下水资源评价带来一定困难,不同部委对地表水和地下水概念上的分歧导致二者间流域边界不一致以及流域水资源评价结果的差异,为此提出了解决问题的建议,以期为地下水开发利用与治理保护服务。     

六种成膜封堵剂的室内实验优选与评价

为更好地服务深部钻探工程,准确了解冲洗液封堵性能,对6种成膜封堵剂开展了砂床实验、API静失水量实验、流变性能实验及抗温实验等室内实验进行优选与评价。实验结果表明,2号和4号成膜封堵剂在6种成膜封堵剂中封堵性能最好,它们在基浆中的最优加量均为2%,100 ℃温度条件下加入这2种封堵剂的冲洗液具有较好的抗温性能;冲洗液中膨润土含量和处理剂是影响冲洗液封堵性能的2个重要因素：膨润土含量越高,冲洗液封堵性能越好,加入聚合物、降滤失剂等处理剂可以提高冲洗液的封堵性能。砂床实验是评价冲洗液封堵性能好坏的重要依据。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

超高温高压流变仪的研发及应用

随着我国能源勘探及地球深部探测等向深部发展,深井越来越多,地层温度、压力越来越高。保证高温高压状态下钻井液流变性能的稳定是深井安全钻进的必要前提,测定钻井液高温高压流变性是评价和优选钻井液体系最基础的工作。依托国家科技部重大仪器设备开发专项,通过对压力控制系统、温度控制系统、剪率控制系统、粘度检测系统等方面技术难题的攻关,研制成功了国内首台超高温高压流变仪。该仪器可在高温高压及低温高压条件下对钻井液、完井液、压裂液等样品的流变性进行高精度测量。     

复合动力钻进工艺在干热岩钻井中的应用研究

2011年山东省地矿局在山东省利津县实施了国内第一个干热岩调查评价项目,采用转盘回转钻进,但钻效低、能耗高。为提高在高温硬岩条件下的钻进效率、缩短钻井周期、降低生产成本,2015年在福建省漳州市实施的中国地质调查局东南沿海深部地热HDR-1干热岩科学钻探工程井（井深4000.86 m,孔底温度109 ℃）和2017年在青海省共和县完成的GR1干热岩科学勘探井（井深3705 m,孔底温度236 ℃）,在施工中均探索使用了“转盘+螺杆钻具”复合钻进工艺,并在高温取心段首次测试应用了“转盘+涡轮钻具”复合取心钻进工艺,取得了良好的效果并就下一步研究方向提出了意见和建议,为螺杆钻具和涡轮钻具的深入研究提供了宝贵的高温施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。     

云南省者竜—嘎洒地区Cr、Ni地球化学特征及土壤污染风险防控建议

依据云南省者竜—嘎洒地区土地质量地球化学调查数据,研究了表层土壤中Cr、Ni地球化学特征及主要影响因素,分析了农产品Cr、Ni含量特征。结果表明,研究区表层土壤中Cr、Ni含量受控于地质背景,光山—和平丫口岩体(σ)发育的土壤中Cr、Ni含量明显高于其他地层发育的土壤;不同类型土壤中Cr、Ni含量差异较大,且土地利用方式也会对土壤中Cr、Ni含量产生一定影响;研究区玉米、柑橘、茶叶、甘蔗、香蕉、核桃等农产品Cr、Ni含量均未超标,仅11件水稻Cr含量超过国家标准,占水稻样品总数的11.3%,区内农产品安全性总体较好;区内农用地(水田、旱地、园地、草地)面积为554.73km²,其中无风险(含量低于筛选值)面积为408.61km²,占比为73.66%,风险可控(含量在筛选值与管制值之间)面积为112.96km²,占比为20.36%,风险较高(含量>管制值)面积为33.16km²,占比为5.98%,土壤环境质量总体较好。针对部分土壤存在Cr、Ni污染风险问题,从水土保持、施肥方式、水旱轮作等角度提出了污染防控措施建议。     

Genesis of Geothermal Fluid in Typical Geothermal Fields in Western Sichuan,China

The hydrogeochemical characteristics of geothermal fluids can reveal the genesis of geothermal systems and act as important references for developing and using geothermal resources.This study presents hydrogeochemical processes and thermal cycle mechanisms of typical geothermal fields in Western Sichuan.Based on the geological conditions in Western Sichuan,29 hot springs in three geothermal fields in the Batang and Litang areas were selected for hydrochemical and isotopic (δD andδ~(18)O) analyses.Furthermore,the temperature of the thermal reservoir was calculated and the upflow cooling process of the hot springs was analyzed.Most of the subterranean hot waters in Batang and Litang are of the HCO_3-Na hydrochemical type.The ion variation in Batang is primarily affected by water-rock interactions.There is a strong positive correlation between Na~+,B~-,and Cl~-in Litang,suggesting that they have the same material source.The Na~+and metaboric acid content is relatively high,which indicates that the groundwater runoff in both areas is relatively long-lasting,with reduced flow velocity;moreover,the metasilicic acid content is relatively high,which supports this conclusion.Both hydrogen and oxygen isotopes plot near the atmospheric precipitation line,indicating that groundwater recharge is functionally obtained from precipitation.The calculated thermal storage temperatures in Batang and Litang were 88–199°C and 96–154°C,respectively.The proportion of cold water mixing in Batang was 64%–67%,while that in Litang was 60%–68%.According to the calculated results,the initial thermal cycle depth of the Batang area (4540–4780 m) was greater than that of the Litang area (3150–3960 m).The enthalpy of the deep parental geothermal fluid in Batang was 1550 J/g with a Cl~-concentration of 37 mg/L,while that in Litang was 2100 J/g with a Cl~-concentration of 48 mg/L.