探秘“能源新星”——干热岩

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源，指埋藏于地球表面3000 m以深，不含或含少量水或蒸汽等流体，温度在180 ℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系，干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大，开发利用过程低碳环保、节能高效，是国际社会公认的优质清洁能源，但是干热岩研究程度低，开发难度大，需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题，以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。     

湘西金矿复杂地层大口径充填孔定向钻进技术

根据湘西金矿深厚陡倾角地层的特点，采用传统防斜方法（如满眼组合防斜技术、钟摆组合防斜技术）不能保证钻孔垂直度，首次使用随钻测斜仪配合螺杆定向钻进先施工引导孔，再用气动潜孔锤冲击回转钻进快速完成大口径充填孔扩孔，取得了较好的效果。采用螺杆能较好地实现定向钻进，钻孔轨迹偏斜位移能被控制在8.67 m范围内。     

基于FPGA实现TDC的布局布线优化方法研究

时间数字转换器TDC,作为一种高分辨率的时间间隔测量设备,广泛应用于现代电子系统。基于可编程逻辑门阵列FPGA实现时间数字转换器,具有灵活稳定、高速度、低成本的特点,成为了目前研制时间间隔测量计数器的热门方案。采用该方法实现时间数字转换器,其设计分辨率是由内部的加法进位链决定的。如何对FPGA中实现的加法进位链的布局布线进行优化,就成为决定时间数字转换器设计分辨率的关键问题。文章采用阿尔特拉(Altera)公司的FPGA器件实现时间数字转换器,使用Quartus II软件进行布局布线设计,并针对上述问题在开发过程中提出解决方法。同时根据Quartus II开发软件的不同版本,分别提出相应软件的布局布线优化方法。测试表明,通过对进位链的布局布线进行优化可以实现100.3 ps测量分辨率的时间数字转换器。     

长江禁捕前江苏海域刀鲚(Coilia nasus)时空分布及环境因子的初步研究

为掌握江苏全海域刀鲚资源状况,为后期长江禁捕效果评估提供支撑资料, 2017年5月、8月、11月与2018年2月在江苏海域(31°45′~35°00′N, 119°30′~125°00′E)分别进行了4次渔业资源调查, 并绘制了尾数资源密度与重量资源密度分布图, 利用SPSS 26软件对当年的刀鲚资源状况进行评估, 积累长江禁渔前刀鲚鱼种系统数据。结果表明: (1) 刀鲚除秋季(11月)与冬季(2月)存在部分群体分布于“机轮拖网渔业禁渔区线”(以下简称“禁渔区线”)外侧之外, 其余时间均在江苏近岸海域(江苏境内“禁渔区线”到海岸线之间的水域)栖息洄游, 江苏近岸海域是刀鲚主要栖息索饵水域; (2) 春季(5月)影响江苏海域刀鲚分布的环境因子较多, 主要有水温、盐度、溶氧、深度、透明度等, 这可能与刀鲚正处于产卵旺期, 对环境因子变化敏感有关; 夏季(8月)影响江苏海域刀鲚分布的环境因子是透明度, 此时刀鲚刚结束产卵不久, 返回近海后急需补充能量, 丰富的营养物质成为影响其分布的主要因素, 此时为北半球夏季, 江苏省境内60余条入海河流正值汛期, 入海河水携带大量的营养物质, 成为返海刀鲚优良的索饵场; 秋季水温降低, 刀鲚开始越冬洄游, 水温成为影响刀鲚分布的重要因素; 冬季, 随着刀鲚性腺再次发育成熟, 新一轮的生殖洄游开始, 刀鲚栖息水层上升, 水深成为影响冬季刀鲚分布的关键因素; (3) 与长江禁捕后其他研究者在长江口收集到的刀鲚规格、全长-体重拟合方程综合对比, 发现自“长江十年禁捕”逐步实施后, 刀鲚种群渔获规格逐渐增大, 全长、体重开始逐渐增长, 长江刀鲚种群呈现资源恢复趋势。     

WP和NAO对中国东南部冬季温度的协同影响

利用NCEP/NCAR和ERA-Interim再分析资料,通过多元线性回归等分析方法,研究了西太平洋遥相关型(Western Pacific teleconnection, WP)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)的不同配置对中国东南部冬季气温的影响。结果表明:WP正位相年,中低纬太平洋被异常暖性高压控制,其局地作用使得中国东南部温度偏高;NAO正位相年,其遥相关作用通过南、北两支波列,分别调控南、北支槽系统,协同作用使得中国东南部30°N附近温度偏低。考虑这两种遥相关型的共同作用,当WP和NAO同位相时,两者作用部分抵消,中国东南部温度变化不显著;当WP正位相、NAO负位相时,两者同步的加热效应使得中国东南部显著暖异常;当WP负位相、NAO正位相时,两者同步的冷却效应使得中国东南部显著冷异常。     

攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物重金属地球化学特征及源解析

长江上游是整个长江经济带的重要生态屏障。以长江上游攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物为研究对象,查明了重金属元素含量的空间分布特征,分析了重金属来源,探讨了在不同pH条件下重金属的淋滤规律,并进行了生态风险评估。研究结果显示:攀西大桥河流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,其含量明显要高于长江水系沉积物中重金属的平均含量;重金属生态风险属于很强风险,Hg和Cd呈高度富集、严重污染;Pb和Zn呈中度富集、中等污染。淋滤实验结果表明Pb、Zn、Cd在酸性和中性条件下淋滤浓度先快速下降,后逐渐趋于平衡,而As在快速下降后又有缓慢升高的趋势。大桥河流域水系沉积物中As、Cd、Pb、Zn主要来源于大梁子铅锌矿的采选活动,Hg为岩石风化和土壤剥蚀来源,而Cu和Cr主要为农业和工业活动来源。综合对比发现,攀西成矿带铅锌矿周边土壤富Cd而贫Cr,此外Cd、Pb、Zn、Hg是主要潜在污染物,且生态风险程度较高。     

伊拉克A油田白垩系孔隙型生屑灰岩高渗透层成因及分布特征

伊拉克A油田白垩系孔隙型碳酸盐岩高渗透储层具有分布普遍、类型复杂、成因多样等特征。岩石类型主要为泥晶生屑砂屑灰岩、亮晶生屑砂屑灰岩及泥晶生屑灰岩;生物扰动加剧了碳酸盐岩储层非均质性,导致高渗透储层在全油田广泛分布。通过岩心观察、常规薄片和铸体薄片的观察和测量,孔隙度、渗透率和毛管压力的测定,综合区域地质研究成果,发现高渗层的形成受层序演化、次级相对海平面变化、沉积环境、硬底形成、生物扰动及(准)同生期暴露淋滤等复杂多因素共同控制。高渗透储层形成模式表现为Khasib组沉积时期为晚高位域期,在Kh2-1-2L段上部沉积过程中,发生首次次级相对海平面下降,形成沉积间断。沉积间断期间硬底和区域规模性的生物扰动同时发育,在Kh2-1-2L段硬底尚未被胶结的相对疏松的基质中掘穴,形成厚几十厘米、迂曲状互相贯通的生物扰动通道。沉积间断结束后,在晚期高位域层序背景下,次级相对海平面上升,松散生屑砂屑充填扰动通道。由于沉积物堆积速率较快,限制了胶结作用的发生,使扰动通道内充填物能够发育连通性好的粒间孔,而后次级相对海平面再次下降,发生(准)同生期暴露淋滤。由于扰动部位连通性好,成为溶蚀流体优势通道,导致沿扰动部位发育溶孔及扩溶缝,形成了“粒间孔+溶孔+溶缝”高渗透网络。A油田高渗透储层物性表现出发育强烈生物扰动的部位具有明显高渗特征,其孔喉较粗,排驱压力低,孔喉配位数高、连通性好。高渗层全区稳定发育,由西至东厚度逐渐增大,高渗层的分布对油田单井产量、含水上升和油田采出程度影响较大。     

水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。     

基于非均质地层参数表征的颗粒流模型构建

非均质地层参数的获取与表征方法是浅层地质体改造的重要依据。基于非均质地层的地质建模,表征具有随机不确定性和模糊不确定性的土体表观参数和物理力学参数。利用 Weibull 分布统计描述局部地层信息,并应用Diamond-Square分形插值方法,结合差分盒子维计算非均质地层分形维数,进一步合理演算整体地层参数。采用PFC3D数值模拟软件,结合马尔科夫链蒙特卡洛方法采样数据,对非均质地层块石颗粒及土颗粒进行建模。通过非均质地层模拟结果,发现其破坏过程与应力应变曲线要比均质土体复杂得多,由于块石大颗粒的含量、分布特性对土样力学性质影响显著。本文建模方法有助于非均质地层参数表征研究。     

尼泊尔低喜马拉雅推覆带油源对比及油气成藏

尼泊尔低喜马拉雅推覆带油气苗来源不清极大地影响了该区油气勘探.在地质-地球物理综合调查的基础上,利用油气地球化学、碳同位素及生烃史模拟对尼泊尔代莱克地区油源和成藏过程进行了研究.结果表明:①尼泊尔代莱克地区油苗产于Padukasthan断裂,可分两期,第一期呈含油断层泥产出,氯仿沥青"A"为149～231 μg/g,RR.为0.81％,氯仿沥青"A"的δ13C相对较重(-26.24‰～-27.10‰),族组分具有正碳同位素序列,发黄绿色荧光,为典型的低熟煤成油,第二期呈液态油产出并遭受微生物降解,金刚烷IMD指数为0.33～0.45,R.为1.24％～1.53％,3,4-DMD含量46％～47％,全油δ13C为-29.50‰～-29.45‰,族组分碳同位素趋于一致,发蓝色荧光,为海相成因高熟油;②第一期油来源于Surkhet群的Melpani组和Gondwana群煤系烃源岩,为Ⅲ型有机质低熟阶段的产物,第二期来源于Surkhet群的Swat组浅海陆棚相黑色页岩,为Ⅱ1型有机质生油高峰的产物,两期油与Lakharpata群过成熟黑色泥岩和Siwalik群未熟泥岩没有亲缘关系;③尼泊尔低喜马拉雅推覆带具有"多源多期、推覆增熟、砂体控储、披覆控聚"的油气成藏模式,油气成藏过程可划分为沉积浅埋、构造圈闭形成、深埋油藏形成、气藏形成和晚期改造定型5个演化阶段;④尼泊尔低喜马拉雅推覆有利于Gondwana群、Surkhet群深埋增温、持续快速生烃和晚期成藏,对比邻区巴基斯坦的含油气盆地,尼泊尔低喜马拉雅推覆带及相邻类似地区具备良好的油气成藏条件.