浅海伸缩套管钻探工艺研究

浅海取心钻探中钻遇易坍塌地层时,需要下放套管封隔地层,保证泥浆循环,换径继续钻进。现有常规下套管方法为使用带有钻台层甲板和套管层甲板的钻井船进行下放套管作业,部分无套管层甲板钻井船在遇到必须下套管的工况时,需临时搭建套管层平台进行下放套管作业,但受钻机和钻具体积及质量的限制。为解决无套管层甲板的钻井船在海洋钻探取心时需要下入套管的难题,设计了一种海洋钻探下入多层套管的工艺方法,利用可伸缩套管及相关设备,在海底井口与小型钻井船之间建立泥浆上返通道,封隔不稳定地层,实现泥浆回收循环及钻具升沉补偿。在钻井过程中,伸缩套管还可以起到导向定位的作用,防止潮差水流流速变化影响钻具下入,为浅海钻井节省时间和成本。     

基于拟Hessian梯度预处理算子的勒夫波全波形反演研究

构建近地表横波速度模型是煤田多分量地震资料处理的重要环节。相较于面波多道分析法,全波形反演在构建近地表横波模型中具有更高的分辨率。然而,在基于梯度的全波形反演中,由于地震记录频带有限、波场的非均匀覆盖以及双重散射等原因导致梯度算子不随深度的增加而缩放,模型深部参数得不到明显更新。目标函数的Hessian算子包含曲率信息,可清晰预测梯度算子中的焦散现象及双重散射产生的伪影,因此,逆Hessian算子则可作为反卷积算子实现对梯度的预处理,加强对模型深部的照明能力。然而Hessian算子具有巨大维度,对其显式计算十分困难。基于此,借鉴逆散射理论的思想,给出勒夫波全波形反演目标函数的拟Hessian算子的表达式,并提出一种梯度预处理的全波形反演方法。将该方法分别应用于断层模型、凹陷模型以及起伏界面模型的重构试验,反演结果表明:与传统的共轭梯度全波形反演方法相比,基于拟Hessian算子的预处理共轭梯度方法可加快收敛速度,提升成像质量。      

辽宁南部金州地区距今13.5 ka以来古植被古气候变化

全新世的穿时性在我国季风区一直备受关注,辽南地区全新世气候变化研究较为缺乏,针对其变化细节的研究很必要。本文基于辽南金州地区一处总厚为354 cm的山间盆地沉积剖面,以220 cm以上的湖沼相沉积的AMS ¹⁴C年代、岩性、孢粉及硅藻的综合分析,确定该剖面为全新世湖沼-泥炭相淡水沉积。研究表明,西团瓢湖相沉积形成于13500 cal.a B.P.前后,该地区植被主要经历了榆-栎阔叶林到针阔混交林两个演替阶段,基于孢粉记录的气候变化过程经历了新仙女木寒冷干燥期、早-中全新世温暖湿润期、晚全新世从温暖湿润到寒冷干燥过渡期以及现代寒冷干燥期这4个阶段,其中晚全新世1387~1529 cal.a B.P.是该区的泥炭发育的起始期。该研究进一步展示了辽南地区全新世以来的气候变化细节,为研究本区全新世以来环境演变过程提供了重要依据。

     

宁夏固原炭山地区中侏罗统延安组油页岩特征及其沉积环境

宁夏固原炭山地区存在大量与煤伴生的油页岩资源,油页岩主要赋存于中侏罗统延安组中下部各含煤层系中。本文采集钻孔所获延安组油页岩岩心样品,通过低温干馏、主量元素测定以及钻井录井等方法对炭山地区油页岩特征进行了研究,明确了油页岩测井识别依据,恢复了油页岩沉积环境。研究表明：炭山地区油页岩主要以黑色、灰黑色、深灰色为主,质地较轻,密度小,硬度小,断口参差状、贝壳状,具油脂光泽、沥青光泽,块状层理发育;油页岩含油率为3.60%~9.00%,灰分质量分数为42.50%~79.05%,全硫质量分数为0.07%~1.37%,发热量为11.01 kJ/g（平均值）,属中品质、硅质灰分、低硫且与煤伴生的油页岩;油页岩中w（SiO₂）变化较大,为53.89%~65.55%,w（Al₂O₃）为17.45%~23.29%,w（K₂O）明显高于w（Na₂O）,w（Fe₂O₃+MgO）为12.75%~21.98%,表明油页岩中含有较多的含钾矿物和镁铁成分;另外,Al₂O₃/（CaO+Na₂O）值为3.09~21.12,揭示油页岩稳定组分含量较高。炭山地区油页岩测井曲线特征明显区别于煤层和泥岩,油页岩长距伽马、声波时差和密度介于煤层与泥岩之间,而电阻率明显低于煤层和泥岩。炭山地区油页岩化学蚀变指数为74.87~84.35,Sr/Ba值为0.33~0.83,平均为0.61,Th/U值为1.00~3.50,表明本地区油页岩沉积环境为温暖、温润的缺氧、贫氧的陆相淡水湖泊环境和沼泽环境。     

干湿循环作用下云母石英片岩抗压性能劣化规律及机理

干湿循环作用可促使片岩边坡岩体力学性能劣化、稳定性降低, 进而诱发滑坡、崩塌等地质灾害。以湖北十堰地区广泛分布的云母石英片岩为研究对象, 分别对不同干湿循环作用下云母石英片岩试样开展了单轴压缩试验和电镜扫描测试, 揭示了其抗压性能劣化规律及机理。结果表明: 在干湿循环作用下, 云母石英片岩抗压强度和弹性模量劣化效应明显, 前期劣化速率较快、劣化幅度较大, 后期劣化速率减缓、幅度降低; 宏观破坏模式受到片理面的控制作用而逐步增强, 由\"X\"型、\"Y\"型破坏逐渐演变为沿片理面的剪切破坏; 微观结构表现为片状矿物颗粒不断剥落、颗粒化, 微裂隙、孔隙逐渐发育、扩展贯通; 干湿循环作用使得云母石英片岩产生次生矿物、离子和岩屑并不断离开岩石, 促使片理、微裂隙等结构面扩展开裂、岩石结构松散, 进而使得云母石英片岩整体力学性能劣化。研究成果可为片岩边坡稳定性分析及治理工程设计提供理论依据。      

自然保护区监测预警指标体系构建与应用研究

开展自然保护区监测预警对于维护区域生态安全意义重大。研究从人类活动和生态系统2个方面选取指标,建立综合监测预警指标体系,并在大巴山国家级自然保护区开展成果应用。结果表明：(1)大巴山自然保护区现状人类活动总体较少,主要以农业开发、交通开发、居民点与其他活动等类型为主,呈逐年减少趋势,但交通开发存在不同程度的新增,表现为“黄色预警”状态;(2)现状生态系统健康水平较高,呈逐年趋好态势,但空间分异明显,表现为“绿色预警”状态;(3)综合人类活动“黄色预警”和生态系统健康“绿色预警”状态,采取“最低原则”,判定综合预警级别为中警,警情信号为黄色。     

辽宁新房金矿床原生晕地球化学特征及对深部找矿的指示

辽东半岛南部的新房金矿床由22、23、24、25、27号5条矿脉带组成,矿区内主要矿体已被发现,提能增储成为制约矿山持续服务的因素,矿床勘查过程中的钻探工程部署迫切需要科学、有效的成矿预测依据。以新房金矿床106线14个钻孔原生晕数据为研究对象,研究地球化学特征和元素分带规律,建立轴向分带序列,在研究原生晕地球化学特征基础上开展深部找矿预测。结果表明,新房金矿的前缘晕元素为As、Sb、Hg,近矿晕元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn,尾晕元素为W、Mo、Bi。采用分带指数法计算了22、23、24、25、27号5条矿脉带的轴向分带序列,指示5条矿脉带均出现“反分带”现象,可能是不同矿化阶段的矿体在空间上叠加导致正常的轴向分带序列出现错位。22、23、24、27号矿脉带的中下部出现较强的前缘晕和近矿晕,结合地球化学参数特征,这4条矿脉带的As/W、As/Mo、Sb/W、（As×Sb）/（Mo×W）评价指标出现多次振荡波动,并且在深部由降转升,指示深部有较好的找矿潜力。综合以上分析认为,新房金矿床经历多次成矿热液活动,在106勘探线东侧矿体还有一定的延伸。     

柴达木盆地别勒滩杂卤石矿床特征及其沉积环境研究

别勒滩是青海察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布区段,也是企业固转液开采和生产钾盐的主要矿区,该区段分布着大面积的杂卤石矿(K₂Ca₂Mg[SO₄]₄2H₂O)。文章利用2022年察尔汗盐湖储量核查项目获得的岩芯样品和钻孔资料,通过系统的分析测试,开展别勒滩杂卤石成矿特征及沉积环境研究。文章首次查明别勒滩区段杂卤石矿床分布面积超过150 km²,平均厚度0.8 m,w(K₂SO₄)平均大于5%,计算获得K₂SO₄资源量2089.79×10⁴t。研究认为,别勒滩杂卤石形成于钾石盐、光卤石析出阶段的高浓缩盐湖相沉积环境,周期性淡化带入的大量Ca²⁺和SO₄^2-与卤水中含量较高的K⁺、Mg²⁺离子反应形成了杂卤石矿层。别勒滩杂卤石矿层具有较好渗透性和给水...     

1980s以来巢湖藻华物候时空变化遥感分析

蓝藻水华暴发时间变化一定程度上表征了藻华物候特征,研究藻华物候变化可为湖泊水环境健康问题治理和缓解水生生态系统环境退化提供科学依据。以往巢湖蓝藻水华遥感监测主要基于2000年以来的MODIS卫星数据,限制了对巢湖蓝藻水华暴发时空变化过程的理解。本文利用Landsat扩展时间序列,联合MODIS数据,基于浮游藻类指数和阈值分割技术提取巢湖蓝藻水华,在评估二者藻华提取结果一致性的基础上,获取并分析了巢湖1987-2020年蓝藻水华暴发物候的规律及影响因子。结果表明：(1) 2000年前,巢湖蓝藻水华暴发规模较小,2000年后面积显著上升,大面积蓝藻水华出现频繁,2011年达到最高峰(608.4 km²);(2)1987-2020年间,巢湖蓝藻水华暴发可以分为3个阶段：(1)1987-2004年,巢湖蓝藻水华年暴发开始时间显著提前,暴发持续时间显著增加;(2)2005-2010年,藻华年暴发开始时间显著延迟,但暴发持续时间变化不显著;(3)2011-2020年,巢湖藻华暴发开始、结束和持续时间呈现年际波动,年暴发开始时间、结束时间和持续时间有所提前,但不显著;(3)巢湖...     

金属橡胶桥梁支座剪切屈服后刚度研究

基于重叠面积法与Haringx理论,得到圆形截面金属橡胶桥梁支座剪切屈服后刚度的计算公式,公式中剪切屈服后刚度与压应力及支座直径成正比,与支座高度成反比,并且存在待求系数α与β。通过大尺寸金属橡胶桥梁支座试件的压缩及压剪试验,获得剪切模量与压缩模量之间的关系,求得系数α约为1.3。参考剪切试验中压应力、支座直径、相对密度和形状系数对支座剪切屈服后刚度的影响规律,给出无量纲系数β的计算公式。根据待求系数α与β,对理论计算公式进行实用性简化,并比较屈服后刚度的理论计算结果与试验结果。结果表明：实用计算公式与试验结果吻合较好,且具有较好的精度,可用于金属橡胶支座压剪状态下屈服后刚度的计算。