汶川地震断裂带科学钻探工程一号孔主断层的随钻流体响应特征

汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)的主要研究目的是探讨龙门山断裂带深部断裂的物质属性.随钻实时流体分析作为井口流体实时监测手段,首次获得了龙门山断裂带随钻流体组分响应特征,在一号孔(WFSD-1)主断层上出现随钻流体多组分同时异常,且异常强度大.通过比较 WFSD-1号孔主断层的钻探岩心岩性和随钻流体组分剖面,认为随钻流体组分的异常区间与主断层的区间保持一致,表明流体异常与断层的响应特征,主断层区间的流体异常为多组分的极值异常,强度与断层泥厚度成正比.这些钻探泥浆气体响应特征将为钻探工程、取心钻进提供第一时间支持.     

科学钻探选区预导孔钻探技术方案设计、组织实施与随钻研究

“科学钻探选区预导孔钻探技术方案设计、组织实施与随钻研究”作为深部探测项目五综合研究课题的专题,旨在配合地球科学研究,在现有技术水平所能达到的最大深度条件下,以尽可能低的成本采用最先进、最安全的钻探技术方法,获取尽可能多的地下信息,以满足科学目标的严格要求。该项目的实施主要以提高深部钻探效率和质量为目的,是在其他地质调查和地球物理方法基础上,分别针对条件成熟的选区6~7口先导孔的科学钻探展开针对性的技术方案设计,包括对不同目标钻孔进行钻孔结构的优化设计、工艺优化设计以及对钻探成套设备进行科学配置,不断探索提高工作效率、保证工程质量、减少孔内事故、提高岩心采取率。因而,其对地球科学研究目标能否实现将起到决定性作用。文章综述了该项目的实施情况,并介绍了项目所取得的阶段性成果。     

德国大陆科学钻探的地壳流体研究

简要地介绍了德国大陆科学钻探过程中壳流体的开发成果,以及与流体研究相关的某些问题。德国两个大陆科学钻孔提供了可达９１９１ｍ深结晶基底中古流体和现代流体样品,以及它们留在矿物和岩石化学、同位素成分上的指纹。据此,再以再造地壳流体的时空分布、化学成分、迁移途径、源区和演化过程。     

灌浆工程钻孔施工随钻参数采集检测与监控系统探究

水电工程灌浆钻孔施工过程中对单个或多个位置孔的钻孔、成孔以及灌浆的工作参数进行实时检测、监控是很重要的。本文结合各项钻进参数检测,探讨了配套立轴式钻机钻探装备的钻进参数检测与监控系统,介绍了各过程参数的检测原理和方法,并通过实际施工试验改进提升;该系统适应性好,功能基本满足数字化采集、显示以及输出并能进行一定程度的信号预处理以达到“可视化”钻进的基本条件。     

JSD-36型随钻定向仪及应用效果

JSD-36型随钻定向仪是利用偏重原理制造的有缆式定向仪，不受磁性干扰。井下仪外径36mm，长度1m，工具面向角测量范围0—358°，测量误差，顶角3°—5°时≤±7°，顶角大于5°时≤±5°。     

中国大陆科学钻探现场分析与地下流体异常识别

对中国大陆科学钻探深孔中泥浆进行脱气,采用质谱仪、气相色谱仪和测氡仪在线测定He、CO2、CH4、H2、N2、O2、Ar、C2H6、C3H8、n-C4H10、H2S、CO、Rn等多种气体。在排除钻井过程、钻具磨损、泥浆性能、仪器波动、气路设计等对气体分析的严重干扰后,可以发现气体异常与岩心和地层裂隙、破裂面及构造破碎带等具有相关性。同时采用高效液相色谱分析泥浆清液,也发现了来源于地下的流体。     

中国大陆科学钻探主孔0～2000米流体剖面及流体地球化学研究

地下深部流体的来源与演化的研究已成为国际地球化学领域的探索前沿和研究热点之一,中国大陆科学钻探(CCSD)为开展深部流体地球化学研究提供了珍贵的样品,构建了探索地下流体的研究平台。中给出了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔He、Ar、N2、O2、H2、CH4、CO2流体地球化学剖面。CCSD主孔CH4浓度的变化与H2浓度的升降没有显相关性;CO2浓度的变化与钻井条件下的氧含量无显相关性;CO2浓度与CH4浓度的关系有三种情况：CO2浓度与CH4浓度不相关、CO2浓度与CH4浓度负相关、或CO2浓度与CH4浓度正相关;氦浓度的增加与CO2和CH4浓度的上升呈现一定的正相关。大气中N2、O2、Ar浓度太高,掩盖了井中N2、O2、Ar气体组分浓度变化,通常情况下N2、O2、Ar浓度变化难以作为深源气体的判据。CCSD流体与KTB流体中氧．氮关系基本一致,氧、氮线性相关(r=0.97),表明这两种气体主要来源于大气。KTB中的CH4与乙烷、N2表现出非常强的线性关系,而在CCSD流体中CH4与乙烷、N2之间不存在线性相关性。两个地区间的流体成因、围岩相互作用机理等方面可能有所不同。在CCSD主孔中,目前已发现存在大量的CO2,及少量CO、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和He、N2等气体。已确定300～2000米主孔出现多处来自于地下的气体异常,包括甲烷和C2～C4等烃类气体,一氧化碳与二氧化碳,稀有气体氦。根据流体各组分间相关性研究,可以判定异常中氧主要来源于大气,N2、Ar和CO2有一部分源于大气,一部分来源于地下。在流体显异常时,甲烷等烃类气体、氦、一氧化碳和绝大部分CO2来源于地下。出现显地下流体异常处,在岩石中存在裂隙、晶洞、破裂面、断层;它们作为流体迁移通道或存储空间,可能是流体存在的必要条件。某些CO2和He气异常与碳酸盐和铀矿石等围岩密切相关。     

应用微机监测系统随钻识别地层与孔内工况

钻探微机监测系统可随钻监测和记录９个钻进参数，绘制４～６条回次过程曲线，提示孔内情况，声光报警。在生产现场，操作者可根据显示的提示和曲线等信息，识别孔底地层变化情况，进行见矿预报，保证好的地质效果，该系统还可辅助操作者识别孔内烧钻，钻杆折断，岩心堵塞等异常工况，从而降低事故率，提高钻探效率。     

螺杆钻定向钻探技术研究与应用

论述了螺杆钻定向钻探配套器具的研究、施工工艺及应用典型实例，提出了今后液项技术的发展方向。     

大陆科学钻探与中国第一口科学钻选址

大陆科学钻探是一项堪与航天技术媲美的浩大系统工程。它的实施具有深远的科学和经济意义。通过介绍国外大陆科学钻探的现状和成果,阐述大陆科学钻探对地球基础科学、其他自然科学研究所具有的重大促进作用,从而为开展我国第一口大陆科学钻探,缩短与国外先进水平的差距提供有益的借鉴。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4井钻井液技术

汶川地震断裂带科学钻探项目4号孔（WFSD-4）地层极其复杂,钻探施工难度极大,对钻井液技术要求较高,据此优选钾石灰聚磺钻井液体系为该孔的钻井液主体系。介绍了钻井液技术在各开次的使用维护情况,同时还详细介绍了该孔中的特殊工艺钻井液技术及复杂情况下钻井液应对措施等。     

汶川地震断裂带科学钻探项目钻井液技术与应用

汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）项目地层极端复杂,主要表现在强破碎、强水敏和高地应力,施工难度极大。在理论分析的基础上,提出了对这些问题的解决对策。在WFSD项目几个钻孔的钻探施工中,选用并演化了改性磺化、LBM-GLA、钾铵基聚磺以及钾石灰聚磺4种不同的钻井液主体系,并取得了良好的应用效果。对各钻井液体系的特点与适用范围进行了总结。此外,提出了在深孔复杂地层钻探施工钻井液应用的一些体会与建议。     

Fluid Geoanalysis in the Chinese Continental Scientific Drilling Project

Mass spectrometry and chromatography were used in the on-line and in situ analysis of fluids in the Chinese continental scientific drilling project. The drilling processes and mud have great effects on the identification of fluids. After considering the effects of air components and artefacts on the deep fluids, we have found that in some segments, helium, methane and carbon dioxide are the main gas components that should originate from the deep Earth. The correlations among gas components are discussed and the fluid profiles in the hole are presented.     

云南腾冲科学钻探废弃钻井液固化处理技术研究

根据云南腾冲科学钻探废弃钻井液的特点,确定了先絮凝破胶再固化的技术路线,筛选出絮凝破胶预处理及固化的最优配方。实验结果表明,固化效果良好,经絮凝沉降后分离出的废水、固化物浸出液污染物含量均达到污水综合排放一级标准。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-2孔钻井液工艺研究

汶川地震断裂带科学钻探项目二号孔（WFSD-2）,地质条件极为复杂,孔壁稳定性差。施工期间由于地层中水敏性矿物吸水膨胀、地层破碎及地应力释放等原因,多次发生孔壁缩径、坍塌掉块及漏失现象。针对以上问题,施工中采用了以低粘增效粉和改性沥青为主要原料的LBM—GLA钻井液体系,通过对钻井液配方、性能参数的合理调整与维护以及固相等方面的控制与处理,较好地解决了上述问题。重点介绍了WFSD-2孔各孔段钻井液的使用及维护情况。     

汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）断层泥孔段泥浆体系的研究与应用

汶川地震断裂带科学钻探项目一号孔（WFSD-1）钻遇了30多米的断层泥。针对断层泥钻探的主要问题,对断层泥钻探泥浆体系进行了研究与应用,形成了具有高密度、低失水、低渗透、润滑减阻特点的泥浆体系,再加上重泥浆体系对地应力的平衡作用,成功地解决了断层泥的钻进取心问题,为顺利完成钻孔施工任务奠定了坚实的基础。     

科学钻探项目钻探经费预算问题探讨

随着入地计划的逐渐明朗化,大规模科学钻探的具体实施已经指日可待,作为入地计划的科学钻探工作因需要完成大量实物工作量而面临一个合理经费预算的问题,而由于科学钻探与现有钻探行业的施工要求有较大不同,这些差异使得许多预算项目会偏离现有各种取费定额标准。如何进行科学钻探项目的钻探经费预算,已成为制约科学钻探项目能否顺利实施的一个关键因素,因而有必要探讨解决这一实际问题的具体办法,否则,今后向国家有关部门申报类似科研项目时,钻探费用预算在提交评审时会受到越来越多的质询甚至质疑。本文通过深入分析科学钻探与现有各项钻探技术的差异及其对钻探成本造成的影响,广泛市场调研和对行业预算标准进行分析,提出了进行科学钻探项目钻探工程经费预算的一些建议供业内人士探讨。     

13000 m科学超深井钻探技术

对国内外科学钻探实践进行了简要回顾,对超万米科学钻探工程面临的技术难题进行了分类描述。在此基础上,考虑沉积岩和结晶岩2种地层条件,提出了13000 m科学超深井的钻探技术方案。     

汶川地震断裂带科学钻探项目中取心钻进方法应用的演变

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目中深孔取心钻进方法应用的演变过程。从最初设计的螺杆马达-液动锤取心钻进方法变化到顶驱-绳索取心钻进方法,再变化到螺杆马达-液动锤-长半合管取心钻进方法。用于该项目的深孔取心钻进方法经历了一系列变化,促使这些变化发生的原因是地层条件以及取心技术的改进和发展。     

汶川科钻WFSD-4孔钻井液CO2污染及其处理

汶川地震科学钻探四号孔（ WFSD-4）在二开钻进过程中,钻井液受到了较为严重的CO2污染,造成钻井液性能变坏,具体表现为粘切升高,流动性变差,影响了正常钻进。通过分析CO2污染钻井液的影响因素,并结合钻井液遭受CO2污染的机理和特点,在室内实验和现场应用的基础上,总结出了CO2污染的规律、性能特征及相应的处理措施：即在保证钻井液pH值的条件下,通过石灰除去钻井液中的酸根离子等。