探秘“能源新星”——干热岩

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源,指埋藏于地球表面3000 m以深,不含或含少量水或蒸汽等流体,温度在180 ℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系,干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大,开发利用过程低碳环保、节能高效,是国际社会公认的优质清洁能源,但是干热岩研究程度低,开发难度大,需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题,以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。     

含水率对页岩动态弹性力学性质的影响研究

声波测试是研究岩石动态力学性质的一种重要的无损检测方法。在有机质丰富的页岩中,页岩的力学性质受含水量、岩石层理、总有机碳含量(TOC)和微观结构变化的影响。本研究在声波测试前,首先使用CT扫描技术对鹰滩页岩的每组测试样品进行扫描,对实验样品的完整性进行筛选,利用核磁共振法(NMR)测定样品的含水率。然后利用超声波脉冲传输技术在不同围压下对每组测试岩心进行声波测试。测试后,利用X射线衍射(XRD)分析了样品的矿物组分,利用扫描电子显微镜(SEM)对微结构进行了表征。研究结果表明:围压和含水率对纵波(P波)和横波(S波)速度均有显著影响,两种速度都随着围压的增加而增加。含水率的增加会降低横波与纵波的波速,含水率对横波速度比纵波速度的影响更大。含水率降低了杨氏模量和剪切模量,增加了体积模量、拉梅参数和泊松比。分析表明,引起岩石力学性质含水率变化的机制可能是粘土-水相互作用、化学反应和毛细压力变化的综合结果。     

西准噶尔包古图富镁闪长质岩墙的时代、地球化学特征以及铜金成矿意义

西准噶尔包古图地区广泛发育富镁闪长质岩墙.对这些岩墙进行角闪石Ar-Ar和锆石U-Pb定年分别获得(313.1±3.5)Ma和(316.3±3.8) Ma的年龄,显示其主要形成于晚石炭世.闪长质岩墙以富Si(SiO2=56.8 ％～62.9％)、Mg(MgO=2.39％～4.04％、Mg#=54-62)、Cr(Cr=30×10-6～80×10-6)、Ni(Ni=20×10-6～62×10-6)为特征,具有弱的Eu负异常和高Sr/Y比值(36～44),强烈亏损HREE (Yb=1.32×10-6～1.54×10-6、Y=13.1×10-6～15.5×10-6),富集LILE (K、Sr、Ba),亏损HFSE(Nb、Ta、Ti).这些特点显示,这些闪长质岩墙可能是由俯冲的板片熔体与地幔橄榄岩反应而成,与洋脊俯冲有关.而闪长质岩墙的形成过程也有利于铜金矿床的形成,显示该区有良好的成矿远景.     

鄂尔多斯盆地南梁西区上三叠统长6储层特征及影响因素分析

通过研究区内大量铸体薄片、物性资料及压汞分析,对研究区长6油层组储层的岩石学特征、孔隙类型、孔隙结构及物性特征等进行深入研究,分析了影响储层储集性能的主要因素。研究表明,长6油层组储集层具成分成熟度较低、结构成熟度中等的岩石学特点,储层孔隙类型以粒间溶孔、粒内溶孔及黑云母溶孔为主,微孔—细孔是主要的油气储集空间,细—微细喉道是长6储层的基本渗流通道,为典型的低孔、特低渗储层。储层物性受沉积相带、成岩作用和高频基准面旋回升降的控制。碎屑粒度和分选性对储层性能有重要影响;压实和胶结作用使储层物性明显变差,而黏土膜胶结、溶解作用对孔隙建造具有积极作用。在长6油层组共识别出正韵律、反韵律、均质韵律及凸韵律和凹韵律6种类型储层物性垂向分布模式,该模式受控于高频基准面旋回的升降。     

重塑硅藻土抗剪强度的环剪试验研究

硅藻土是一种强结构性土,具有密度小、孔隙大、干燥土块吸水率高等特点。天然硅藻土的抗剪强度大,但在外界扰动或风化后,结构性强度丧失,易发生滑坡等斜坡变形破坏现象,因此,研究其在大变形下的力学性质很有必要。利用环剪仪可以研究土体在较大剪切位移条件下抗剪强度变化规律,对重塑硅藻土进行环剪试验研究,得到了不同竖向压力下的应力-位移曲线,认为重塑硅藻土为典型的应变软化型土;根据测试结果得到了重塑硅藻土的抗剪强度和残余强度,并从物质组成和微观结构特征方面对重塑硅藻土的力学性质进行了分析,为硅藻土滑坡的成因分析和灾害防治提供了依据。     

河南省新县姚冲钼矿床流体包裹体研究

河南省新县姚冲钼矿床产于大别造山带,属于陆-陆碰撞体制的斑岩型矿床,其流体成矿过程可以分为早、中、晚三个阶段,分别以石英+钾长石±黄铁矿±磁铁矿、石英±钾长石+辉钼矿±其他硫化物和石英±碳酸盐±萤石组合为标志.热液石英和萤石中发育纯CO2包裹体(PC型)、CO2-H2O型包裹体(C型)、水溶液包裹体(W型)和含子晶多相包裹体(S型).早阶段石英中发育纯CO2包裹体、CO2-H2O型包裹体和含子晶多相包裹体,中阶段的石英则发育CO2-H2O型包裹体、水溶液包裹体和含子晶多相包裹体,在晚阶段的无矿石英脉中发育水溶液包裹体和少量的CO2-H2O型包裹体,石英-碳酸盐-(萤石)脉石英与萤石中只发育水溶液包裹体.早阶段流体包裹体的均一温度为277～ 380℃,集中于300～ 360℃,盐度变化于3.0％～10.3％ NaCleqv之间.中阶段包裹体均一温度介于185 ～ 351℃之间,集中在260～ 320℃,盐度介于2.4％ ～9.3％NaCleqv;晚阶段包裹体均一温度为139 ～245℃,盐度介于0.7％ ～6.3％ NaCleqv之间.中阶段多相包裹体中常见黄铜矿和其他透明子矿物,表明流体具有还原性、过饱和的特征,是矿石矿物沉淀的主要阶段.估算早、中阶段流体捕获压力分别集中于47 ～ 131MPa和26 ～118MPa,所对应的成矿深度分别约为4.7km和2.6～4.2km.上述流体包裹体的研究表明姚冲钼矿床的初始成矿流体具有高温、高盐度、富CO2的特征,同时预测了深部找矿潜能.     

新疆西天山哈尔达坂铅锌矿床流体来源及演化——来自流体包裹体及C-O同位素的制约

哈尔达坂铅锌矿位于西天山赛里木湖铅锌成矿带.哈尔达坂铅锌矿床经历了 3期成矿作用:同生沉积期、成岩变质期、热液成矿期.同生沉积期石英中主要发育富液相包裹体,包裹体均一温度为143.8℃～208.4℃,盐度w(NaCl eq)为5.7％～8.0％.,成矿流体主要来源于海相碳酸盐岩;成岩变质期变质石英脉中主要发育富液相(L...     

SAGD技术应用于陆域冻土天然气水合物开采中的理论研究

天然气水合物被誉为最有研究价值和开采价值的清洁能源,已经成为当今世界能源研究的热点。但到目前为止还未形成成熟稳定的天然气水合物开采技术体系,仍处于研究和试采阶段。陆域冻土天然气水合物开采与海域天然气水合物开采相比相对比较容易,在钻进过程中能够形成较稳定的孔壁。天然气水合物开采的主要方法有热激法、降压法、置换法和化学抑制剂法。SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）技术也叫蒸汽辅助重力驱油技术,在重油、油砂开采中得到了迅速发展,取得了非常有效的成果,被认为是目前重油开采最有效的方法。对SAGD技术应用到陆域冻土天然气水合物开采中进行理论分析研究,经过分析发现将SAGD技术应用到天然气水合物开采中是可行的,但确定两口水平井之间的距离是关键,且在应用时要将上部井变为生产井,下部井变为注汽井。     

渭河河漫滩宏观弥散度计算

宏观弥散度的确定对地下水溶质运移至关重要。利用竖管法野外现场测定900个点的垂向饱和渗透系数Kv值,然后进行统计分布检验,运用地质统计学中负指数模型在有块金效应影响的条件下拟合出ln Kv的空间相关尺度λ值,进而利用λ与宏观弥散度关系式求解渭河漫滩非饱和带的宏观弥散度。结果表明,研究区整体Kv平均值为0.012cm/s,方差为1.33,表明Kv空间差异性较大;垂向渗透系数基本服从对数正态分布规律,满足宏观弥散度计算条件;估算整体纵向宏观弥散度为21.27m,各排计算结果约2.11~4.65m。     

MIS 3时期青藏高原东南部稻城古冰帽冰进事件研究

深海氧同位素3阶段（Marine Isotope Stage 3,MIS 3）是全球气候演化过程中特殊的时期,对深入认识区域古气候、古环境演变具有重要意义。青藏高原东南部稻城古冰帽是第四纪冰川作用历史和古气候研究的理想区域,许多学者在该区进行了冰川地貌学和年代学研究。目前,该区域在MIS 3阶段是否存在冰川前进事件仍存在争论。现着重从洞穴石笋、高原冰芯、海洋沉积、古湖孢粉等记录来总结我国MIS 3阶段的气候环境状况,并搜集高原及周边地区MIS 3阶段冰进事件的记录,结合稻城古冰帽区已发表的MIS 3阶段的年代数据来探讨稻城古冰帽区MIS 3阶段的冰川前进的可能性。结果表明：稻城古冰帽区MIS 3阶段（43~53 ka）发生了大规模冰进事件,这可能是由于该冰帽区处于相对冷湿环境且受到了西南季风的影响。本研究可为区域气候重建与环境演变提供新的依据。