贵州省复杂地层地热深井钻探工艺

贵州省地矿局组织实施了“贵州省地热深井钻探技术攻关”项目,研究了喀斯特地区复杂地层情况下地热深井钻探中螺杆钻井工艺和空气钻井工艺的适应性,攻克了两种工艺在该地区应用受地层特性限制的相关技术难题。螺杆马达平均寿命达到200小时以上,螺杆钻井工艺较常规钻井工艺钻进机械钻速提高2～3倍;空气潜孔锤单井应用深度超过1500m,空气潜孔锤钻井工艺较常规钻井工艺机械钻速提高10～29.5倍。同时研究了单井多工艺转换接力钻进技术,以及与上述工艺配套使用的钻井液体系。最终形成了一套适合贵州省地质条件地热深井钻探施工并能显著提高钻井效率和经济效益的组合工艺技术体系。该成果能将1口2000m以上地热深井施工周期由原来的8~12个月缩短至4~6个月,将单井平均施工成本由450万元降低至410万元以下。     

敦煌造山带长山子地区变质演化及年代学研究

长山子地区位于敦煌造山带东北部,瓜州南部约100km处。该区主要出露一套中-高级变质表壳岩,主要岩石类型有长英质片麻岩、变泥质麻粒岩、高压基性麻粒岩、斜长角闪片麻岩。高压基性麻粒岩岩块、斜长角闪片麻岩岩块以构造透镜体或布丁(长度为0. 5~15m)的形式,被夹持于长英质片麻岩、变泥质麻粒岩组成的基质之中,呈现典型"基质夹岩块"的混杂带特征。高压基性麻粒岩、斜长角闪片麻岩、泥质麻粒岩中,普遍保留了二至三个阶段的变质矿物组合。进变质阶段矿物组合(M1)为石榴子石变斑晶中的细小矿物包裹体,变质高峰期矿物组合(M2)为石榴子石变斑晶和基质矿物,退变质阶段矿物组合(M3)主要为围绕石榴子石变斑晶边部发育的"白眼圈"状后成合晶。本区各类变质岩石均记录了顺时针型变质作用P-T轨迹,系典型俯冲-碰撞造山带变质作用特征。退变质阶段P-T轨迹属于西阿尔卑斯型,说明变质岩折返速率较快。变质高峰期(M2)属于中压变质相系,P-T条件分别为790~870℃/1.29~1.37GPa(高压基性麻粒岩)、680~685℃/0.89~0.97GPa(斜长角闪片麻岩)、860~880℃/0.90~1.14GPa(变泥质麻粒岩),它们之间存在大的差异。这说明,它们是形成于同一俯冲隧道内不同深度的变质岩石,在构造折返阶段才混杂在一起形成构造混杂岩。二次离子质谱(SIMS)锆石U-Pb定年表明,长山子地区变质杂岩记录了早泥盆世的俯冲事件(419~417Ma)。     

音频大地电磁测深在齐大山铁矿王家堡子采区深部找矿中的应用

鞍山齐大山铁矿王家堡子采区产出鞍山式沉积变质型铁矿,铁矿石多以磁铁贫矿为主,局部产出富铁矿,目前钻探工程控制标高为-600 m,采区深部的资源潜力是急待解决的问题,为此对采区进行音频大地电磁测量和研究工作。齐大山铁矿的电性变化复杂,通过先期的实验剖面确定了矿区铁矿体的3种不同电阻率特征,然后对王家堡子采区的3760线、4050线、4500线进行音频大地电磁测量、数据处理和断面反演分析。推测3760线的低阻由磁铁贫矿引起,局部高阻为假象赤铁贫矿引起;推测4050线和4500线浅部的低阻由磁铁贫矿引起,深部的高阻为假象赤铁贫矿及磁铁贫矿引起。同时预测3760线、4050线和4500线西侧深部均有低电阻率显示,反映出隐伏铁矿床的存在特征,推测在-1 000 m标高以下仍存在有隐伏的富矿体或板状磁铁贫矿。经过钻探验证,获得了预期的找矿效果。     

陆态网络GNSS基准站地壳运动速度场分析

针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平和垂直运动速度场,并分析了中国大陆地壳运动特征。结果表明:GNSS基准站在ITRF2008中的坐标时间序列整体上符合线性变化趋势,东西方向的幅度变化大,高程方向受观测噪声的影响较大一些;高程方向相比较水平方向的年周期性更为明显;水平速度场明显有自西向东运动的趋势,且西藏块体中测站变化最为明显;垂直运动速度场中,华中、华南、华东块体中测站存在较低速率的下降,其他块体的测站存在较低速率的隆升。     

Jason-2近海海面高的最优高斯低通滤波半径选择

使用测高卫星Jason-2传感器地球物理数据记录（sensor geophysical data record,SGDR）的近海海面高观测数据,基于最大似然估计4参数法,对波形数据进行重跟踪。考虑到星下点沿轨方向前后相邻海面高观测值中高频改正信号具有相关性的特征,提出了确定海面高的最优高斯低通滤波半径选择的技术方法,即对星下点沿轨方向观测值进行差分计算,形成差分数据序列,根据序列的相关系数性来确定滤波半径。对于SGDR数据,若对其进行低通滤波,建议滤波半径选为2 km,既可抑制沿轨海面高数据的高频误差,又可保证该数据没有被过度平滑。研究成果可为充分利用卫星测高数据建立高精度近海海面高模型提供参考,进而促进高精度陆海无缝垂直基准的技术体系建设。     

测井地质学前世、今生与未来——写在《测井地质学·第二版》出版之时

测井地质学以地质学和测井学的方法理论为指导,综合运用各种测井信息,来解决基础地质和石油地质的地质问题。经过数十年发展,测井地质学在油气勘探开发各个环节得到广泛应用。非常规油气的兴起使得测井地质学正面临多重挑战和全新探索,亟需建立针对非常规油气的测井地质学综合方法理论体系。本文以《测井地质学·第二版》出版为契机,系统归纳了测井地质学的起源及发展历程、主要研究内容和研究方法流程。然后总结了测井资料与地震、地质信息的匹配性,并分析了不同探测特性测井方法纵向分辨率区间特征。在此基础上评述了测井地质学在井旁构造解析、沉积学特征研究、层序地层划分、地应力方向判别及大小计算、井壁裂缝识别与评价、烃源岩评价以及非常规油气“七性关系”综合评价当中的应用。但由于测井资料的负载能力有限性、测井与地质信息属性不对应性以及测井资料本身的多解性,使得测井地质学在测井—地质转换、非常规油气测井评价及其与人工智能融合方面还存在一定的问题。因此加强基础岩石物理研究,挖掘测井曲线中包含的地质信息,并与人工智能相结合,将拓展测井地质学研究的精度和广度,从而使其未来可更好地应用至非常规油气测井评价等实践工作中。     

漠河盆地西部二十二站组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其物源意义

大兴安岭北部漠河盆地内广泛发育二十二站组,其形成时代及物质来源一直以来备受争议.本文在野外地质调查及岩相学的基础上,利用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb法测年,并结合岩石地球化学等方法,探讨了二十二站组形成时代、物源区大地构造环境及沉积物来源.测年结果显示132个测点年龄主要分布在4个群落,分别为508.3～492.3 Ma;486.9～435.5 Ma;278.3～254.2 Ma;209.5～178.1 Ma.本次获得二十二站组最小碎屑锆石年龄为178.1 Ma,并结合漠河盆地东西部碎屑锆石的年龄,综合认为二十二站组形成时代应为中晚侏罗世.地球化学分析结果显示,二十二站组砂岩的稀土元素与活动大陆边缘的稀土元素曲线吻合较好,且相对亏损高场强元素(Nb和Ta)和大离子亲石元素(Ba和Sr),相对富集高场强元素(La、Th、Zr、Hf),地球化学特征与活动大陆边缘相似.综合古流向、源区母岩分析、碎屑锆石测年分析、微量元素特征等诸多因素,本次研究认为本区二十二站组砂岩的母岩主要来源于盆地南缘广泛分布的前中生代沉积-变质基底(兴华渡口岩群、佳疙瘩组、额尔古纳河组等)及各期中酸性火成岩.     

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组中震积岩的发现及意义

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组地层序列中,首次发现了一套非正常沉积的粉砂岩和灰岩的组合.岩系中可识别出非正常的沉积构造,即微同沉积断裂、火焰状构造、同生变形构造及振动液化泄水构造等,这一软沉积变形构造具震积岩的识别标志特征,代表灾变事件震积的地质记录.在剖面结构上大致显示为7个单元的震积序列,自下而上由下伏弱震层(A)—液化脉(B)—震褶岩(C)—震裂岩(D)—阶梯状微断层(E)—火焰状构造(F)—上覆未震层(G)的渐变过程及震积作用逐渐减弱的趋势呈不同形式的组合出现,有ABG、ACDG、AEG、ABCG和ABFG等组合.本研究分析认为晚古生代诺错组早期存在一个强烈的构造活动时期,结合震积岩的分布及区域地质背景研究表明,九子拉北侧一带可能为近东西向同生断裂带,该断裂带的强烈构造活动是本区诺错组震积作用的直接诱发因素.从而佐证了九子拉地区正处于构造转换阶段.本研究对分析晚古生代的构造演化、沉积盆地类型奠定了基础,同时保存完好的震积事件地层记录对推断古断裂、古环境也具有较大意义.     

高山区雪堆储雪的实验和模拟计算

随着全球气候变暖,滑雪运动呈现出对气候变化高度的敏感性和依赖性,各地滑雪季将不同程度地缩短。储雪作为一种应对气候变化的方法在雪务保障中逐渐得到研究和应用。在新疆阿勒泰地区吉木乃县开展储雪实验,应用谐波反应法研究了雪堆融化量与外界空气温度、太阳辐射和绝热保温结构热学性能之间的定量关系。实验中,覆盖两层绝热保温材料雪堆1的平均融化量为18.0 kg·d^-1（相当于初始质量的0.85%）,未覆盖绝热保温材料雪堆2的平均融化量为120.8 kg·d^-1（相当于初始质量的6.67%）。模拟期间观测到的雪堆1质量减少了1 438.0 kg,对应的模拟值为1 520.8 kg。谐波反应法可以为评价绝热保温结构的热学性能和提前确定储雪量提供重要的参考依据。由于许多物理过程都未考虑,导致模拟的雪堆融化量与实际融化量之间存在不确定性。雪堆所用绝热保温结构的性能可以用反射率、总传热系数、衰减度和延迟时间来衡量。     

冰层空气反循环快速钻进方法及冰屑运移研究

空气反循环钻进技术具有钻速快、能耗低、可不提钻连续取心取样、能有效避免积雪层漏失等优点,在冰层钻探中极具应用潜力。本文针对冰层钻探技术特点,提出了双壁钻杆式、双通道高压胶管式和寄生高压胶管式等三种空气反循环冰层钻探技术,分别介绍了其工作原理及特点。基于气力输送和气体钻井基本理论,对冰屑颗粒气体介质中的悬浮速度进行了分析,建立了单颗粒冰屑悬浮、运移方程和冰屑颗粒群悬浮方程,并设计了冰屑悬浮实验台,对冰屑悬浮所需的风速进行了实验测试。理论计算值与实验实测值吻合较好,最大误差约10.91%,可用本文建立的冰屑运动方程来计算实际钻进时携带冰屑所需的风量,为后续在极地实施冰层空气反循环钻进技术提供了依据。