中国大陆科学钻探予先导孔的测井解释

我国在江苏省东海地区实施中国第一口5000m科学深钻之前，予施了三个先导孔，山东煤用地质局数字测井站在CCSDPP-Ⅱ号钻孔内进行了16种方法的测井，在分析研究了大量测井数据的基础上，初步找出了不同地质岩体各测井参数的响应规律，为中国大陆科学钻探主孔的测井研究提供了帮助。     

中国大陆科学钻探主孔自然放射性测井及其解释

为了认识江苏东海超高压变质带上地壳岩石自然放射性的垂向分布特征, 榴辉岩退变质程度对放射性元素浓度的影响, 以及放射性产热率对地温梯度的影响, 利用中国大陆科学钻探(CCSD) 主孔100~5000m自然放射性测井(自然伽马和自然伽马能谱) 资料统计了CCSD主孔各类岩石的自然放射性强度和铀、钍、钾元素的浓度, 计算出产热率曲线.自然伽马, 铀、钍、钾浓度和产热率从蛇纹岩到榴辉岩、角闪岩、副片麻岩、正片麻岩依次增大.随着榴辉岩退变质程度的增强, 其铀、钍、钾元素的浓度值逐渐增大.CCSD主孔自然放射性的垂向分布特征主要受岩性控制, 自然放射性随深度增加有增强趋势.产热率与自然伽马测井值之间有很好的线性关系, 在高放射性岩层的上部, 地温梯度会出现较强扰动和低值异常.      

中国大陆科学钻探主孔（0～2000m）地球物理测井

中国大陆科学钻探测井使用了先进的ECLIPS5700成象测井设备,20多种测井方法,原位获取了钻孔剖面岩石的各种物理化学参数、钻孔几何形态、钻孔几何形态参数和井壁图像。建立了结晶变质岩各种测井物性参数剖面。主要有：三种探测深度不同的电阻率[双侧向(RD、RS)、微球聚焦(RMSF)]、自然电位(SP)、自然伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、超声成象(CBIL)、微电阻扫描成象(MFI伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、声成象和微电阻扫描成象(STAR-Ⅱ)、井温(T)、磁化率(MS)、井液电阻率(Rm)、井径(CAL)和井斜(DAz、DEV)等。测井响应特征分析研究表明,测井响应变化明显,丰富多彩。可根据测井响应分析发现、识别超基性岩、榴辉岩、角闪岩和正、副片麻岩等主要岩性、分层和恢复岩心缺失井段岩性,研究变质岩源岩和变质环境。包括自然伽马、自然伽马能谱、岩性密度和中子孔隙度(含氢指数)测井的核测井系列在识别和重构变质岩剖面中扮演着举足轻重的角色。科学准确地解决了利用成象测井资料恢复岩心空间位置的难题,国内首次完成了长井段(CCSD-MH孔100～2000米)岩心深度和方位测井归位。给出了钻孔剖面岩层的面理、裂隙、断层和脉体的大小、深度和方向各种构造参数。成果为研究超高压变质带的折返等地下构造问题提供重要的基础资料。还利用测井资料探讨了地震反射体的性质、地应力的大小和方向,及地温梯度、热产率和热流值的分布等。     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的分类及测井识别

榴辉岩是中国大陆科学钻探主孔的主要岩性之一, 分布在3245m之上.根据测井响应特征, 如自然伽玛、密度、中子孔隙度等, 可以很好地区分榴辉岩与主孔的其他岩类.由于主孔榴辉岩具有不同的矿物成分、全岩化学成分和测井响应特征, 这为进一步详细划分榴辉岩亚类奠定了基础.从原岩的起源、氧化物含量、次要矿物等3个角度对主孔榴辉岩进行分类, 研究了基于多元统计学的榴辉岩亚类的测井识别方法; 利用该方法对重构的11种榴辉岩亚类进行测井评价, 将可以利用测井资料识别的榴辉岩亚类归并为6种; 根据对榴辉岩亚类的识别结果, 将主孔中榴辉岩划分为20个层段, 分析了各种榴辉岩亚类在主孔中的深度分布特征, 为地学研究提供了资料.      

中国大陆科学钻探预先导孔-Ⅱ岩性剖面重建方法研究

大陆科学钻探通过采集井下不同深度岩石物理化学性质和物理场的数据。研究地壳特征及演化过程的各种科学问题。岩性剖面的重建是大陆科学钻探的重要目的之一。在岩性复杂的变质岩地区，利用测井资料达到这个目的是很重要的。提出了利用沃尔什变换和灰色关联系统来重建钻孔岩性剖面的新方法。从所重建的岩性剖面结果可以看出，该方法对于变质岩地区18种不同岩性的划分和识别是比较有效的。     

德国大陆科学钻探计划的测井成就

德国大陆科学钻探计划（ＫＴＢ）经过８年多的努力,钻探了先导孔（ＶＢ）和主孔（ＨＢ）两口举世瞩目的科学钻孔。地球物理测井技术在这个计划中起到了不忽视的作用,本文简要介绍了在德国大陆学科钻探计划（ＫＴＢ）实施过程中,地球物理测井所取得的主要成就。     

中国大陆科学钻探主孔100~2000 m测井磁化率和磁三分量分析

对比分析了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔100~2 000 m测井磁化率与岩心样本磁化率的测量结果,二者具有较好的一致性。测井磁化率统计结果表明CCSD主孔100~2 000 m超高压变质岩的磁化率从高至低依次为:蛇纹岩、石英榴辉岩、金红石榴辉岩、正片麻岩、退变质榴辉岩、多硅白云母榴辉岩、副片麻岩、绿泥石角闪岩、角闪岩。由CCSD主孔100~2 000 m磁三分量测量数据得到磁异常的△BZ、△BH和△BT值,结合前人所做的岩石学研究分析发现:主孔530~575 m的磁异常主要由岩石的金红石矿化、钛磁铁矿化和磁铁矿化引起,604~643 m和652~678 m的磁异常主要由岩石的蛇纹石化引起;钻孔中岩层的磁化率对磁三分量异常起着主要的决定作用,高磁化率岩层都表现出较大的磁三分量异常。     

中国大陆科学钻探工程进展

经过12年锲而不舍的努力,中国大陆科学钻探工程终于成为国家级大科学工程及国际大陆科学钻探工程项目.直接观察陆壳的"大陆科学钻探"是伸入地球内部的"望远镜",是具有划时代意义的地学高科技系统工程,是解决人类发展所面临的资源、灾害和环境三大问题的重要手段之一,是继人类登月后向地球的又一次挑战!     

德国大陆科学钻探计划的测井技术

德国大陆科学钻探计划（ＫＴＢ）钻成了世界上深度名列第二的大陆超深钻孔。在这宏大的计划当中,地球物理测井技术发挥了独特的作用。本文系统地介绍了ＫＴＢ运作过程中所采用的测井方法及测井技术。     

大陆科学钻探工程技术发展动态及趋势分析

钻探是直接获取地下实物资料和提供测量通道的唯一技术方法,科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段。本文简要回顾了大陆科学钻探技术发展概况,通过对大陆科学钻探新技术发展动态前沿问题及发展路线进行调研,梳理总结了大陆科学钻探工程面临的高温、高压、高地应力、井斜、取心等技术难题,并提出了以高度集成化、智能化的绿色钻探技术为研究方向的发展路线图,为大陆科学钻探工程进一步发展及组织实施提供参考。     

陆相沉积地层绳索取心钻进所遇问题及解决办法

近两年,在青海省大柴旦鱼卡煤田外围实施的多个1500 m深度的煤层气参数井,按地质设计均要求采用绳索取心钻进工艺进行施工。从施工情况看,普遍存在孔内事故多、工期长和成孔率低的问题。本文对JLSZK2钻孔在施工中出现的钻孔超径、孔壁间隙、岩心过度磨损等3个方面的问题进行了分析探讨,另外结合该矿区其他钻孔施工问题,总结出了如何运用绳索取心技术在陆相沉积岩地层进行高效、高质量施工的一些经验。     

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。     

大陆科学钻探开展古气候研究进展

当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注。地质历史时期(包括第四纪和"深时")的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段。文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述。获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候-古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地-海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制。这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据。可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是"深时"温室气候研究中发挥更加重要的作用。     

电磁波随钻遥测技术在钻井中的应用与发展

随着钻井技术的发展,需要了解的井下信息越来越多,泥浆脉冲随钻信息传输难以满足智能化钻井要求。钻井液气体较多时泥浆脉冲方法也难以应用,而电磁波随钻遥测技术作为一种替代技术近年来发展很快。概述了电磁波发射传输的基本方式,对比分析了螺线管发射、环形线圈偶合与直接偶合方法的特点。同时,简介了国外电磁波随钻测量技术发展史、应用情况及研究进展。     

Logging evaluation of deep multi-type unconventional gas reservoirs in the Songliao basin,northeast China: Implications from continental scientific drilling

Multi-type unconventional gas-bearing reservoirs with different lithologies and gas accumulation potential occur in the deep part of the Songliao basin. However, the reservoirs are non-homogeneous, the gas components differ substantially, and not all types of gas-bearing reservoirs have been identified or evaluated. The International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) is used as an example to conduct qualitative and quantitative evaluations of deep multi-type unconventional gas-bearing reservoirs using conventional and specialized logging data. The core test data are used to determine the physical properties. The porosity and permeability are compared and analyzed using different methods and models. The results show that the reservoirs have low to ultra-low porosity and ultra-low permeability. Based on the comparison of the rock mechanical parameters and mineral composition, brittleness evaluation parameters are proposed for different types of deep reservoirs in the study region. The mineral brittleness index is highly consistent with the brittleness index based on rock mechanics. An identification method for deep multi-type gas-bearing reservoir and a classification approach for different gas properties are established based on the logging response and parameter interpretation. The methane gas reservoirs have low density (DEN) and low compensated neutron logging (CNL) values and high acoustic (AC) time difference and high resistivity (RT) values. The CO₂ gas reservoirs have lower RT values and higher CNL values than the hydrocarbon gas reservoirs. The comprehensive analysis of deep gas source rock conditions and of the source-reservoir relationship provides insights for the evaluation of deep multi-type unconventional gas reservoirs. The discovery of high hydrogen content is of significant importance for developing new areas for deep natural gas exploration.     

煤层气水平井无导眼地质导向钻进技术

针对目前松软煤层水平段成孔困难、煤层钻遇率较低以及造斜段钻进过程中需要施工导眼井等问题,采用地质导向与几何导向相结合模式,对井身结构优化、钻进参数优选、防塌钻进、多标志层地质导向钻进、水平段井眼轨迹精细化控制等进行研究。在沁水盆地成庄煤矿进行现场应用,钻完井施工顺利,3口水平井都实现无导眼直接一次着陆入靶,水平煤层段累计进尺1 604.72 m,煤层钻遇率达到100%,最终水平段下入PE筛管总长度1 366 m。完善了煤层气水平井钻完井工艺,为煤层气低成本高效开发钻井施工提供技术借鉴。移动阅读     

大陆科学钻探与深井地球物理长期观测研究最新进展

随着地球系统科学研究的深入开展以及解决人类所面临的环境、资源、防灾等科学问题的需要,20世纪90年代以来,世界大陆、大洋科学钻探工程研究以及在钻孔深井内进行的地震、地球物理长期观测得到飞速发展,并取得了初步的观测研究成果。本文介绍了日本、德国、美国在深井长期观测方面的最新进展和科研成果,结合中国现实情况,展示了中国大陆科学钻探工程江苏东海现场开展深井地球物理综合观测的初步方案及其观测研究前景。该深井观测站将成为中国第一个无地面干扰的综合性深井地球物理和流体长期实验观测站,预期可以获取客观真实的深井综合地球物理资料,开创中国零干扰条件下地球科学观测研究的崭新局面。     

陆内裂陷盆地构造动力学分析

陆内裂陷盆地区形成和演化过程中的构造力包括4方面：（1）地幔对流由岩石圈板块底面边界施加到岩石圈板块内部的构造力F1;（2）板块相对运动通过岩石圈板块侧面边界施加到岩石圈板块内部的构造力F2;（3）岩石圈受热膨胀和冷却收缩在地壳内部产生的构造力F3;（4）地壳质量在地壳内部产生的围压F4。地壳中的应力是这4方面的构造力的函数S(Fi),其中,F1和 F2的大小和方向对三轴应力状态的主应力大小和方向起决定作用。地壳发育正断层的条件是应力状态方程S（Fi）中σ2 σ3主应力平面大致处于水平面状态、σ1近直立。当F1和F2的方向一致且F1＞F2或F1和F2的作用方向相互垂直的情况下,F1和F2合成的应力场中的最小主应力方向与X轴方向一致,地壳发生正向裂陷作用。在F1和F2的方向既不平行也不垂直的情况下, F1和F2叠加产生最小主应力（σ3）的方向与X轴方向不一致,地壳发生斜向裂陷作用。当地幔对流从岩石圈底部对岩石圈产生的引张作用力减小、板块之间相对运动从岩石圈侧面边界对岩石圈产生的挤压作用力增强的情形下,地壳应力状态S（Fi）在X轴和Y轴构成的水平面上的最大主应力可能超过Z轴方向的主应力,使σZ相当于三轴应力状态的σ2,裂陷盆地发生走滑构造变形。如果地壳应力状态S（Fi）在X轴和Y轴构成的水平面上的最小主应力也超过Z轴方向的主应力,则σZ相当于三轴应力状态的σ3,裂陷盆地发生收缩构造变形,可能发育逆冲断层或使早期的正断层发生反转位移。随着裂陷作用的渐进发展,不同时期F1和F2的大小和方向的变化导致地壳应力场的主应力轴方向也相应发生变化,使裂陷盆地在不同演化阶段表现出不同的构造变形特征。