提高复杂地层取心质量的一种发夹式岩心提断器及其应用

为了解决普通取心钻具在软弱、松散性复杂地层钻进中的取心问题,降低堵心、磨心概率,提高钻进回次进尺长度和岩心采取率,研制了安装在普通S95绳索取心钻具上的一种新式岩心提断器。该岩心提断器是利用女性头饰发夹卡取软弱、松散岩心,其构件由发夹、发夹座、发夹室组成,无须通过铆焊工艺固定,可在施工现场由手工借助一种发夹装配器进行组装。在某勘查区3个钻孔中进行了试验,试验孔段总进尺45.11 m,平均回次进尺1.16 m,平均岩心采取率91.42%。试验结果表明:该岩心提断器与底喷式钻头及“引心管”配合使用,能够在软弱、松散性破碎地层大幅度提高回次进尺量、岩心采取率及取心质量,解决了试验前应用普通绳索取心钻具,在钻遇松软夹石、水敏性强的复杂地层中岩心采取率不足30%的难题。用发夹卡取软弱、松散岩心的方法与类同现有技术中簧片的卡心方法比较,更具经济性、灵活性和普适性。其应用领域不限于矿山地质,还可拓展到水文地质、工程地质及环境地质的岩心钻探,具有广泛的应用前景。      

青海共和盆地早全新世古风向重建及其对黄土物源的指示

青藏高原东北部地处黄土与沙漠的过渡地区,在冰期-间冰期旋回中受中纬西风与东亚季风环流的交替控制,曾发生大范围的沙漠进退,是黄土高原重要的潜在物源区。恢复该区地质历史时期的大气环流格局可为重建东亚地区的环境面貌、探讨黄土高原的物源区、检验东亚地区古气候模拟结果的有效性等方面提供重要依据。但目前对高原东北部的古大气环流特征却鲜有研究。青藏高原东北部保存有一系列的古沙丘,可为古大气环流的重建提供直接依据。本文选取青海共和盆地一处代表性新月形古沙丘开展光释光测年研究,并通过其平面形态和前积层产状恢复了当时的古风向。结果表明:共和盆地的风沙活动自早全新世以来开始显著减弱,此时近地面盛行与现今风向一致的西北风。前人的研究揭示出青藏高原东北部在冰期时很可能盛行西风,并存在广泛的荒漠化,因而很可能是黄土高原冰期时重要的物源区之一。而本研究指示,该区的盛行风向在早全新世以来转变为西北风,且荒漠范围显著退缩,导致其全新世不再是黄土高原的物源区。青藏高原东北部的盛行风向和荒漠范围在冰期-间冰期旋回中的这种变化,为理解黄土高原的粉尘物源在空间和冰期-间冰期旋回上的变化提供了依据。     

准噶尔盆地南缘头屯河地区砂岩型铀矿铀源区及其成矿构造背景分析——来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据

准噶尔盆地是我国重要的多能源矿产产出盆地之一,而准噶尔盆地南缘头屯河地区也是我国砂岩型铀矿找矿的优选区段,为了厘定头屯河地区砂岩型铀矿赋矿层位沉积期的源区位置、母岩岩性及时代,本文在野外地质调查的基础上,对头屯河地区砂岩型铀矿赋矿层中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素分析,建立了碎屑锆石的U-Pb年龄及Hf模式年龄谱系。通过与周缘岩浆活动时代对比,并结合古流向数据进一步分析赋矿层位沉积期的源区位置及母岩岩性,讨论砂岩型铀矿的铀源条件。对采自侏罗系和下白垩统的4个砂岩样品进行碎屑锆石年龄分析表明:碎屑锆石U-Pb年龄存在140～180 Ma、240～320 Ma、340～420 Ma、440～480 Ma四个主峰值年龄段,年龄较平均的分布在210～480 Ma宽泛的区间内。研究表明头屯河地区早侏罗世物源来自北天山;中侏罗世物源来自中、南天山;中侏罗晚期开始转变为以北天山为主;早白垩世物源大部分来自中、北天山,少量来自博格达山地区。砂岩型铀矿化层铀源主要来自南侧天山地区的古生代中酸性火成岩,其成矿作用应该发生在盆地处于较稳定的构造环境中。     

基于激光雷达手段的海南地区重力波与其波谱的季节分布特性研究

利用子午工程海南激光雷达对我国海南地区上空进行持续观测,通过3年的累积观测数据对我国低纬度地区重力波活动的季节分布特性进行研究,依据重力波线性理论对海南地区上空的大气密度扰动规律、空间功率谱及时间频率谱进行分析,并通过选择波长在1km至8km范围内具有特定波长以及具有波动周期为60 min至25min的特定频率的重力波辅助研究大气密度扰动的季节变化规律,总结得出海南地区重力波活动具有夏季大、春秋季小、而冬季依然频繁的季节性分布规律.结合海南地区特殊的地理位置与当地季节性气候特征分析得出海南地区上空重力波活动季节性变化的可能原因为青藏高原地形及我国南海地区存在的热带强对流与赤道潜流共同作用的结果.     

含孔隙、裂隙地层随钻多极子声波测井理论

储层岩石中普遍存在孔隙与裂隙,对钻井中的测井声波产生重要影响.基于孔、裂隙介质弹性波理论,导出了随钻声波测井的井孔声场表达式.据此考察了地层裂隙密度与含气饱和度的变化时井孔内随钻多极子模式波（斯通利波、弯曲波和螺旋波）的速度、衰减与灵敏度以及地层纵、横波的响应特征.裂隙密度与含气饱和度对模式波的速度频散与衰减都有影响,且两参数的值越大,影响越大.具体来说,速度对裂隙密度更敏感,而衰减对含气饱和度更敏感.具有"艾里相"特征的随钻偶极和四极子波在地层含气时产生强烈衰减,可以作为判断地层含气的一个明显指示.理论模拟与实际测井数据分析结果符合较好.     

四川长宁MS6.0地震区域构造应力场特征分析

2019年6月17日在四川宜宾市长宁县（28.34°N,104.90°E）发生M_S6.0地震,余震发育。本文利用区域测震台网的地震观测数据基于CAP方法计算了28°~29°N,104°~105°E范围内的14个M_S>3.0以上地震的震源机制解,结合全球矩心矩张量目录和部分前人研究结果中该区域的共27个震源机制解数据,应用MSATSI软件反演了研究区域的应力场。将研究区域按0.1°×0.1°划分成25个应力网格,最终得到9个网格的应力分布结果,大多数应力场方向稳定,根据主震所在应力网格点得到主震的断层类型为主逆冲型。本文研究成果为四川长宁地区的孕震机理、活动构造以及地震趋势判定提供了可靠的参考依据。     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.     

过去640ka亚洲季风变化的多尺度分析

高分辨率、高精度定年的石笋δ~(18)O记录现已扩展到640ka,这为研究亚洲季风多尺度特征与驱动机制提供了新的契机.基于经验模态分解法(EMD),文章分析了该序列的轨道和千年尺度的特征、贡献及其控制因素.在轨道尺度上,四个主要周期(11.6、23.3、42.4和95.5ka)对石笋δ~(18)O记录的贡献率为76.3%,其中岁差和半岁差周期的贡献率分别为31.1%和30.7%.交叉谱分析显示,显著的半岁差周期信号与南北半球30°太阳辐射极大值变化(BHI)的半岁差周期基本吻合,由此认为低纬降雨和温度变率对半球间低纬太阳辐射放大响应,进而影响亚洲季风的强度变化.在千年尺度上,分别有5ka和1～2ka的显著周期,大致对应于经典的Bond和Dansgaard-Oeschger旋回.海洋沉积和石笋记录交叉谱分析显示,二者在千年尺度上的变化呈现出强烈的相关性,特别是5ka周期稳定贯穿两个记录始终且信号明显,说明5ka周期是中晚更新世以来冰期-间冰期旋回的特征周期,可能是全球冰盖和太阳辐射共同作用的结果.     

鄂尔多斯西缘北段的地壳结构和块体间变形关系

本文对喜马拉雅计划二期部分台站的远震波形数据进行接收函数提取,利用接收函数共转换点叠加方法获得阿拉善地块、鄂尔多斯地块以及银川—河套盆地下方0~80 km深度的速度间断面结构.结果表明:鄂尔多斯地块成层性好,地壳厚度为38~42 km,康拉德界面为18~22 km,阿拉善地区的Moho面深度为38~45 km.河套盆地地壳厚度约52 km,银川断陷盆地和贺兰山下方的Moho面最深为~55 km.鄂尔多斯西缘构造边界下方Moho面变化明显,且黄河断裂为深大断裂直接切割莫霍界面.根据本文的间断面成像结果我们进一步确定阿拉善地块与鄂尔多斯地块分属不同的大地构造单元.与此同时,我们推测贺兰山以西70~80 km范围内和鄂尔多斯地块西缘北段存在地壳增厚变形的可能.     

千米桥古潜山高蜡凝析油的高分子量(C35 +)正烷烃分布及其烃源灶方位

采用高温气相色谱技术, 分析了渤海湾盆地千米桥奥陶系古潜山油气田的高蜡凝析油, 检测出其高分子量蜡馏分主要由C₃₅~C₆₉正烷烃组成, CPI₃₇~₅₅值为0.94~1.10, 属于高成熟原油的范畴. 鉴于当前钻井取岩心不足和烃源灶方位的不确定性, 利用高蜡凝析油与周缘高蜡原油的高分子量正烷烃作对比, 结合原油含蜡量的平面分布,预测烃源灶方位主要来自千米桥东侧的歧口凹陷方向. 此外, 还运用原油的9项成熟度参数,结合3项含氮化合物参数, 确认千米桥古潜山高蜡凝析油是从北东至南西方向充注的, 即从板深4井逐次向板深7和8井方向充注成藏.