高聚物改性钻井液在复杂地层钻探施工中的应用

随着钻探工程向着复杂地层地区的发展,传统的植物胶钻井液难以满足护壁和取心的目的。本文研究了魔芋胶钻井液及微泡剂改性魔芋胶钻井液的滤失量、流变特性和防塌性能,结合某白云岩矿的现场取心对高聚物改性钻井液的护壁取心效果进行验证。研究发现：增加魔芋胶和微泡剂浓度均能提升钻井液的防滤失和流变特性;新型高聚物改性钻井液的最佳配比为水∶魔芋胶∶微泡剂=1 000∶7∶7。通过现场护壁取心试验表明,改性钻井液的取心率高达90%以上,且护壁效果良好,能很大程度上提高钻孔效率。     

KL植物胶钻井液的环保特性研究

植物胶钻井液由于源自天然植物资源且具备诸多优良性能,在地质灾害防治钻探工程中的应用越来越广泛。为了准确评价植物胶钻井液对环境的影响程度,从植物胶原料组分分析、聚丙烯酰胺的环保性分析、植物胶钻井液的毒性研究等3方面分层次对KL植物胶钻井液的环保特性进行了研究。研究表明,KL植物胶钻井液主要原材料和钻井液体系均符合环保要求,可实现自然降解,对人畜无害,对环境无污染,具有显著的环保特性。     

三相泡沫钻井液流变特性研究

三相泡沫钻进液流变模式可通过灰色关联分析法进行优选，卡森模式是描述该钻井液流变特性的主要模式，该钻井液表观粘度高，工应力较大，剪切稀释特性强，流变参数主要受气比和基浆性能影响。     

动载作用频率对海相沉积软土动态流变特性影响试验研究

动态载荷作用下软弱岩土加速流变,引发更多的岩土工程事故和地质灾害。采集厦门海相沉积软土,采用人工重塑试样,在动态三轴仪上测试正弦荷载作用及不同频率条件下试样流变过程的动应力-应变、流变过程动应变-时间、流变应变等动态流变力学特性,对比分析了动载作用频率对海相沉积软土动态流变特性影响。试验测试分析表明：软土的动态流变特性对低频动载作用更敏感,流变效应更明显,而在高频动载作用下流变敏感性差,流变变形缓慢。研究结论为探索动载作用频率对软弱岩土动态流变力学特性影响,揭示动载作用诱发重大岩土地质灾害的流变动力学机制等具有一定的理论和现实意义。     

淤泥质软土动态流变特性与流变参数研究

实际调查和理论分析表明,软弱岩土具有流变特性,动态载荷作用加速了软弱岩土的流变行为,成为诱发岩土地质灾害的重要因素和主要动力。在测试分析动载作用下淤泥质软土的流变力学特性基础上,建立了动态黏弹塑性流变力学模型和流变方程,推导出动态流变参数计算式;通过测试,分析了动态剪切作用频率、动态剪切应变、淤泥质软土含水率等因素对动态流变参数影响特性。研究结果对揭示动载作用下淤泥质软土动态流变特性与流变参数影响变化规律,探索软弱岩土突发地质灾害的流变动力学机制等具有一定的理论和现实意义。     

钻井与压裂液用摩芋粉的改性试验研究

魔芋胶以其固有的水溶性好、水溶胶粘度高、破胶残渣少且对地层无污染而得到水文地质钻井行业的广泛应用。在前人研究的基础上，采用化学改性与物理改性相结合的方法，提高了魔芋胶的水溶性以及护壁性能，降低了其破胶残渣     

暂堵型钻井液的试验研究

针对钻井工程中出现的护壁堵漏与保护地层渗透性的矛盾,提出了利用羧甲基纤维素钠、胍尔胶、魔芋等聚合物,并结合现代生物技术中聚合物的断链降解原理,开发出适合于石油、天然气、地下水等钻井领域的自动降解无伤害钻井液--暂堵型钻井液,与传统的暂堵剂不同,它在钻进完成后不需要采用解堵工艺,如压力解堵、酸化解堵、油溶解堵、破胶等,从根本上改进了解堵工艺;分析了暂堵型钻井液的基本原理和两种典型聚合物的酶降解原理,并介绍了室内的粘度实验、渗透性恢复测试实验和在甘肃张掖和广西柳州的现场试验;理论和实践均证明,暂堵型钻井液能自动降解,对产层无伤害,在进行有效护壁堵漏的同时,还能在可控制的时间内显著地恢复地层的渗透性,因此具有推广价值.     

考虑流变特性的流固耦合地面沉降计算模型

本文根据流固耦合力学的理论与方法,研究地面沉降问题,即将地面沉降过程视为一个动态耦合作用过程,通过建立渗流－变形－沉降耦合模型,同时对渗流、变形和沉降过程进行仿真模拟,从而对地面沉降进行计算和预测。由于软粘土的流变变形量在地面沉降中占有明显的份量,因此本文在模型中充分考虑软粘土的流变特性,建立了包括主固结又考虑次固结的计算模型,特别适用于采、灌过程中不同受力阶段的流变特性。其特点：三维渗流与三维固     

可降解无固相钻井液的研究及应用

在煤层气勘探开发中,因采用低固相钻井液存在堵塞煤层孔隙、清水钻井液存在对煤层井壁稳定性支撑差等问题。在宁夏回族自治区惠农区MS01井采用可降解无固相钻井液体系,完成井后进行破胶作业,7h后完成钻井液破胶,实现了高聚物的降解,加入清水替出,一次洗井达到清洁目的并顺利交井,直接解析成功。由此可见,可降解无固相钻井液在破胶剂的作用下,能够在几小时内完成钻井液破胶,实现高聚物的降解,保护储层,促进煤层气的产出。此研究为类似工程提供了有益借鉴。     

粗粒料流变研究的现状与展望

粗粒料是土石坝的主要填料,高土石坝的流变已成为坝工专家和工程师广为关注的问题,其流变特性是研究的基础。分析了粗粒料流变研究的现状,介绍了长江科学院新取得的进展,并对粗粒料流变研究的前景提出了展望。     

基岩水井水力压裂专用压裂液试验研究

为了开发高粘、低滤失、抗水敏性好的基岩水井专用压裂液,通过胶凝剂、交联剂、破胶剂、防腐剂选配,以及配方试验等方法,确定了以田菁粉为主剂,辅以交联剂、防腐剂、破胶剂等添加剂的基岩水井水力压裂专用压裂液。该压裂液具有成本低、性能稳定、环保无污染等特点。作为基岩水井水力分段压裂技术的关键技术之一,压裂液研究为实现基岩水井水力分段压裂技术整体突破奠定了基础。同时,积累了针对不同岩性岩层压裂液研究的经验,供同行参考。     

稳定盐膏层井眼的不饱和有机盐水钻井液新技术

从力学和物理学角度分析,人们一般采用油基钻井液、饱和盐水钻井液或欠饱和盐水钻井液钻盐膏层,但油基钻井液因为自身缺陷无法大规模使用,而且井下经常出现事故或复杂情况。在成本可接受的情况下,采用适当密度的不饱和有机盐钻井液,可使钻井液在满足地层盐岩适当溶解的同时又具有较强的抑制性,从而达到盐膏层井眼稳定的目的。在室内进行了以密度为1.30 g/cm3和1.36 g/cm3有机盐水溶液为基液配制而成的两套钻井液常规性能、抗污染性能和盐溶量实验,认为两套钻井液都能够满足盐膏层的钻井需要,且在Y5-2井也进行了现场试验,表明与同构造上的其它完成井相比,无事故或复杂情况,综合成本低。     

斑岩-浅成低温热液型Cu-Au矿H2O-Cl-S流体性质和演化方式对成矿的制约

斑岩—浅成低温热液型Cu—Au成矿流体最具代表性的是H2O—Cl—S流体。流体的性质强烈控制着Cu、Au的成矿行为,包括溶解性、迁移形式和气—液分配。流体的氧逸度和流体中Cl、S物种相对含量决定金属在流体中的溶解形式,高氧逸度的高温高盐度流体中Cu、Au主要和Cl络合,S-3也可能是促进Au溶解的重要S物种形式。而过量的S有利于Cu、Au等元素以含S离子络合物进入液相流体,与含S中性络合物配分进入气相流体并迁移Au至浅成低温热液环境形成矿床。岩浆需要经历充分的分异,出溶成分和性质有利于金属迁移的流体,形成高品位的斑岩型Cu、Au矿体;上覆叠加浅成低温热液型Au矿体可能需要初始的成矿流体状态进入NaCl—H2O的超临界区、有效的演化方式、良好的流体缓冲环境和有利的Au沉淀场所。相分离和流体—流体反应是沉淀斑岩—浅成低温热液型Cu—Au矿体最重要的流体演化方式。气相流体具有独特的流体性质和演化方式,可能成为十分重要的成矿流体。     

成矿热液分类兼论岩浆热液的成矿效率

根据流体中H2O、CO2、NaCl三组分的相对含量,结合H2O-NaCl体系临界压力和石盐融化曲线温度,可以将地壳中的成矿流体分为5类：大气降水、海水、盆地卤水、变质流体和岩浆流体。这种基于地壳环境中普遍存在的三元系结合流体临界性和石盐融化温度的分类,对于理解地壳中沿地温地压梯度流动流体的多样性和流体混合与不混溶具有重...     

新型复合胶无粘土冲洗液研究及应用

针对松散覆盖层、强风化破碎层取心率低,岩心松散破碎,孔壁稳定性差等问题,进行了以天然植物胶为主原料的处理剂复配改性研究和冲洗液优化配方研究。主要研究方法是通过有机聚合物和无机交联剂的作用,对羟丙基瓜尔胶(GRJ)进行交联改性,以此获得新型复合胶无粘土冲洗液优化配方,并进行了现场应用。应用效果表明,该冲洗液密度低,粘度可调范围大,流变性和润滑性好,成膜护心、护壁作用强,完全满足第四系覆盖层、胶结差的砂卵石层和强风化破碎地层取心钻进要求。      

Fluids migration and dynamics of a blocks-and-faults system

We explore the impact of fluids migrating through a fault network on the dynamics of lithosphere, both on slow movements and seismicity. For that purpose fluids in the fault zones are incorporated into modelling of blocks-and-faults systems, which takes into account driving forces and the system's geometry. Simulations have been performed for two-dimensional models: an idealised “brick wall” structure, and a coarse image of Sinai Subplate. Migrating fluids originating in different locations are considered, as well as fluids trapped in closed pockets. Basic features of the modelled and observed seismicity are in good accord, as shown by comparison with the earthquake catalog compiled by Geophysical Institute of Israel.     

安徽铜陵冬瓜山铜矿床成矿流体特征及演化

对安徽铜陵冬瓜山矿床内矽卡岩矿物、石英、方解石中的流体包裹体进行了岩相学和显微测温分析、群体包裹体气液相成分分析、单个包裹体气液相成分激光拉曼探针分析,探讨了成矿流体的特征及演化。研究表明,该矿床与燕山期岩浆热液有关的成矿流体,从早期矽卡岩阶段,经中期石英硫化物阶段,至晚期石英方解石阶段,是从高温、高盐度、富钾流体演化至中高温、中高盐度、富CO2(CH4)流体再至中低温、低盐度流体。成矿流体中的主要挥发分为H2O、CO2、CH4,并含少量C2H6、H2S、N2等,液相成分中的阳离子以Na 、K 为主,有少量Ca2 、Mg2 等,阴离子除Cl-外,SO42-的含量也较高。     

金矿成矿流体特点及深-浅部流体相互作用成矿机制

以中国一些典型金矿研究资料为基础 ,结合前人关于深部流体研究成果 ,分析对比了金矿成矿流体和深部流体的特点 ,总结了深部流体参与金矿成矿作用的主要表现 ,然后计算了深部富气流体的能量传递效应和富水流体在不同深度上的密度变化规律。认为深部富气流体主要是向浅部输送大量热能和部分有利于成矿的物质 ,而浅部富水流体下渗提供足够的水体 ,二者在中地壳的“低速层”附近交汇 ,发生相互作用并作用于围岩 ,在有利条件下演化形成成矿流体 ,最终上升到地壳浅部沉淀成矿。     

Fluid inclusion studies of the Drammen Granite,Oslo Paleorift,Norway

The Drammen Granite is a subvolcanic complex, intruded during the Permian igneous activity in the Oslo Paleorift. Molybdenite deposits occur within the complex in large discrete quartz veins, accompanied by moderate alteration of the granite. Microchemical and Sr-isotopic studies of fluids trapped in quartz from miarolytic cavities allow characterization of fluids in the granite.The results compare well with compositions interpreted from microthermometry studies. The observed range in K/Na, Ca/Na and the calculated concentrations of metals in the original fluids suggest that different stages of development are represented. Some of the fluids probably represent early magmatic stages. K/Rb results and the average Sr-isotope composition indicate equilibrium between the fluids and the granite magma.     

陆内碰撞体制的流体作用模式及与成矿的关系—理论推导和东秦岭金矿床的研究结果

陆内碰撞和流体作用都是当前地球科学的前沿领域,但陆内碰撞体制流体作用以及有关成矿作用的研究仍很薄弱。文章以陆内碰撞成岩成矿模式为基础,通过理论分析,建立了陆内碰撞体制流体作用的模式,即在陆内俯冲体制中,随板片俯冲深度的增加,依次产生改造流体、变质流体和岩浆流体,所产生的流体在空间上具有分带性,并造成岩石、元素、矿化蚀变的成带规律分布;陆内俯冲的早期挤压阶段的流体作用以深部物质分泌的上升流体（改造、变质和部分熔融）为主,晚期伸展阶段以浅层下渗流体（来自大气降水）循环为主,中期由挤压向伸展的转变阶段为深分泌上升流体与浅层下渗流体的混合作用。为检验模式的科学性,选择典型的陆内碰撞带——东秦岭作为实例解剖,发现该区的陆内碰撞作用与金矿床等的成矿作用在时间、空间、地质地球化学特征等方面都十分吻合,且与理论推导的陆内俯冲体制的流体作用规律一致。对若干典型矿床成矿流体的氢同位素研究表明,成矿流体的性质、来源和演变特征等与理论推导的陆内碰撞体制流体作用规律完全符合。