大洋钻探计划及其高新技术

在概述大洋钻探计划之由来与现状的基础上,重点阐述了大洋钻探中使用的钻探船及其高新技术,展望了新世纪大洋钻探技术的发展方向。     

大洋钻探与大洋地壳研究

近代地球科学有两大发展趋势：一是向地球深部延伸，目的于探查地球深部的物质组成与作用过程，其代表性学科即地球动力学；二是向全球性扩展，把区域性的地学问题同全球变化联系起来，研究大气圈，生物圈，水圈和冰冻圈的变化及其复杂的相互作用，代表性学科即广义的环境科学。由于海洋占地球表面的７１％以上，洋壳只有５～６ＫＭ，海底又有丰富的矿产资源，因此人类目前比以往任何时候都更加重视海洋科学的研究。多国合作、学科光     

21世纪IODP大洋综合钻探计划进程

21世纪大洋钻探计划是一顶国际科学钻探计划 ,基于日本和美国分别提供的 2艘深海钻探船的即将付之运作 ,该计划将于 2 0 0 3年 10月开始实施。美国提供的无隔水管钻探船 (就是执行ＯＤＰ计划的ＪＯＩＤＥＳＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ号钻探船 )将于 2 0 0 5年进行施工。装备隔水管的日本钻探船在 2 0 0 1年初即行建造 ,将于 2 0 0 6年开始进行其科学钻探活动。 2 1世纪ＩＯＤＰ大洋综合钻探计划进程初步方案见表 1。表 1　 2 1世纪ＩＯＤＰ大洋综合钻探计划进程初步方案21世纪IODP大洋     

科学大洋钻探与天然气水合物

天然气水合物是由水和甲烷等气体水分子组成的冰状物,主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带,是21世纪理想的替代能源。科学家已对天然气水合物的物理化学性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺、经济评价及开采可能造成的环境影响等进行了广泛而深入的研究。大洋钻探计划（ODP）是获得深部含天然气水合物和游离气沉积物的唯一途径,已成功实施了164和 204两个以天然气水合物为主要目标的航次,分析研究了含天然气水合物沉积物的原位物理化学特性和地球物理性质,探讨了气体-水-沉积物-水合物间的相互作用机理,为气体储量计算提供了依据,对推动水合物研究作出了重大贡献。综合大洋钻探计划（IODP）的启动,将为人们深刻理解地球历史和地球系统过程（ESP）,特别是认识天然气水合物在地质过程中的作用,提供前所未有的机会。     

综合大洋钻探计划

综合大洋钻探计划（Integrated Ocean Drilling Program,IODP）是一项旨在通过研究海底沉积物和岩石来探索地球历史和结构的宏大国际研究计划。其前身国际大洋钻探计划（Ocean Drilling Program,ODP）和深海钻探计划（Deep Sea Drilling Project,DSDP）,是20世纪地球科学领域规模最大、历时最久的国际合作研究计划,所取得的科学成果证实了海底扩张、大陆漂移和板块构造理论,极大地推动了20世纪地球科学的革命。     

综合大洋钻探计划

综合大洋钻探计划（Integrated Ocean Drilling Program,IODP）是一项旨在通过研究海底沉积物和岩石来探索地球历史和结构的宏大国际研究计划。其前身国际大洋钻探计划（Ocean Drilling Program,ODP）和深海钻探计划（Deep Sea Drilling Project,DSDP）。是20世纪地球科学领域规模最大、历时最久的国际合作研究计划,所取得的科学成果证实了海底扩张、     

大洋钻探重入钻孔技术与系统发展应用

通过对美国“格罗玛·挑战者号”、“乔迪斯·决心号”以及日本“地球号”大洋钻探船搭载的重入钻孔系统进行调研,介绍了大洋钻探重入钻孔技术现状、系统组成、工艺流程与应用。经过了大量实践验证的“挑战者号”和“决心号”上的重入钻孔系统和采用的重入方法是成熟可靠的,可为我国大洋钻探船的建造提供经验和借鉴。     

中国东部海区科学钻探工程CSDP-02井钻探效率统计分析

CSDP-02井是中国东部海区科学钻探工程2井,该井采用五开结构,完井井径98 mm,完井井深2843.18 m,历时504 d,创造了海洋科学钻探全取心井深世界纪录。本文介绍了该井的施工过程,对该井的钻进时间、钻探效率和回次进尺长度进行了系统的统计与分析。通过分析,对影响海上深部科学钻探效率的海况、后勤保障等因素进行了简单的阐述,为提高海上深孔钻探施工效率提供了参考依据。     

国际大洋钻探全球海平面变化研究进展

国际科学大洋钻探计划对全球海平面变化问题的关注始于1980年代初,至今已在被动大陆边缘、孤立碳酸盐台地、混积台地边缘、平顶海山等不同类型海区执行了23个与海平面变化相关的专题航次,采集了大量的钻探资料,为全球海平面变化研究提供了关键信息。依据这些资料,重建了近100 Ma以来的全球海平面变化历史,检验了Exxon的层序地层模型和海平面假说,明确了海平面变化的地层响应,建立了南极冰盖演化与海平面变化的关系。尽管如此,科学大洋钻探海平面变化研究仍存在一些不足,如钻探区的地域代表性还不够多,全球海平面变化信息提取时难以消除其他地质因素(如构造沉降)的影响,海平面变化记录的精度有待提高,多种因素作用下地层结构对海平面变化的响应还需进一步研究,海平面变化机制特别是冰盖动力学对海平面变化的影响及暖期海平面变化的原因还认识不清。在当今气候变暖的大背景下,这些问题的解决有助于提升未来海平面变化趋势预测的可靠性。     

地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间长、资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并应对和完成多种纠偏任务。     

科学深钻DPI-1智能化多功能钻参仪的研制与应用研究

在科学钻探中,智能化钻参仪被称为“钻井工程的眼睛”。根据深部钻探项目需要,研制了一套DPI-1智能化多功能钻参仪系统,它能检测多路关键钻进参数,自动生成电子班报表,建立数据库管理系统,完成数据近程基地无线传输和远程网络传输。科学钻探现场试验证明,该系统安装简便、测试精度高、稳定性好、实用性强,可广泛适用于配套转盘钻机、立轴钻机、全液压钻机等不同类型钻机。     

智能化自动化钻探技术与装备发展概述

持续开展大深度智能地质钻探关键技术与装备的研发是当前钻井技术发展的主要方向,同时也是实现深地开拓必要的科技手段之一。本文简要回顾了钻探技术与装备发展概况,介绍了智能化自动化钻井技术与智能化自动化钻井工具。并结合现阶段我国5000米智能化自动化钻探技术与装备的研究进展,重点介绍了项目研究目标、研究内容和预期成果,提出了我国现阶段智能化自动化钻探技术与装备发展目标,以期为探索地球深部奥秘、勘探深部资源提供技术装备支撑。     

珠江口盆地恩平凹陷恩平组物源体系分析及未来大洋钻探建议

物源体系分析是沉积盆地特征分析的重要内容,为进一步阐明珠江口盆地恩平凹陷恩平组的沉积特征和物源体系,本文拟利用恩平凹陷的三维地震资料和钻井数据,通过古生物环境分析和锆石U- Pb定年等方法,并借助地震剖面中古沟谷的识别、前积反射结构、地震多属性分析结果和沉积相带平面分布特征,对恩平凹陷恩平组物源体系特征进行综合分析。研究结果表明,恩平组PSQ1～PSQ2时期表现位明显的陆相湖盆特征,物源主要为珠江口盆地内隆起的古生代变质岩和中生代火成岩基底,少量来源于北部华南褶皱带的元古宙变质岩;随着PSQ3时期断层活动逐渐停止,湖平面不断上升,华南褶皱带物源供给能力明显增强,逐渐成为恩平凹陷主要物源。鉴于目前南海北部缺少陆相湖盆地层的完整岩芯剖面,制约了南海北部裂陷期构造- 沉积耦合研究并影响了该地区的油气勘探,建议下一步在南海北部陆相沉积盆地(如珠江口盆地)开展大洋钻探工作,以便获取更连续、时间精度更高,受风化作用影响更小的陆相湖盆地层的完整岩芯剖面。这不仅有利于指导下一步油气勘探,也可通过重建陆相沉积盆地不同地质历史时期的沉积变化过程,为了解古气候状态和预测未来气候变化提供重要依据。     

“地质云”在钻探领域的应用

随着时代的发展和科技的进步,信息化对人们的工作生活起到了潜移默化的作用和影响。在钻探工程领域,“地质云3.0”平台为钻探行业提供了海量的数据支撑和信息共享。本文结合中国地质调查局“地质云3.0”平台发布,详细阐述了“地质云3.0”平台在钻探领域中的应用,方便钻探行业从业人员,更加高效、便捷地使用“地质云3.0”平台解决工作中的问题。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况和关键技术

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况及采用的关键技术,包括螺杆马达-液动锤-长半合管取心钻进技术、偏心扩孔取心技术、防冲蚀取心钻头技术、大斜度定向钻进技术、活动套管技术、新型钻井液体系和新型深孔取心钻机等。     

水力内割刀在中国东部海区科学钻探套管卡阻事故处理中的应用

中国东部海区科学钻探CSDP-02井完钻井深2843.18 m。为后续开展相关科研工作,完井后要进行扩孔钻进施工。扩孔前需起拔井内φ114 mm套管,由于套管在井内时间较长,井壁失稳,套管起拔遇卡,无法正常起出。采用水力内割刀工艺,分段割取遇卡套管,提高单次起拔遇卡套管长度,经济、高效地解决了该井套管卡阻事故。本文结合工程实例,对水力内割刀的使用方法及要点进行了阐述。