纳米材料对低固相冲洗液性能影响的研究

低固相冲洗液是最适合绳索取心钻探工艺的冲洗液类型之一,但其防塌护壁能力和钻孔净化能力弱,阻碍了绳索取心钻探工艺在复杂地层的应用。本文通过实验研究,分析了纳米四氧化三铁、纳米氮化硼、纳米二氧化钛、多壁碳纳米管和纳米二氧化硅对低固相冲洗液的流变性能和滤失性能的影响规律。结果表明：纳米四氧化三铁、多壁碳纳米管和纳米氮化硼对低固相冲洗液的性能影响最明显,且具有增粘提切的作用。在此基础之上,通过正交实验分析了上述3种纳米材料复合后对低固相冲洗液性能的影响规律,得到性能优良的复合纳米低固相冲洗液体系优化配方：3%钠基膨润土+0.5%CMC-HV+0.3%纳米四氧化三铁+0.9%纳米氮化硼+0.9%多壁碳纳米管。最后,分析了纳米材料改善低固相冲洗液性能的作用机理。     

基于Unity3D的岩心钻机模拟实训平台研究

针对我国地质岩心钻探钻机培训的现状,综合分析国内外虚拟现实可视化现状,结合虚拟现实技术、Unity3D游戏引擎以及利用实物教具开发了一套区别于现有钻机仅限于钻机基本功能培训操作的模拟实训平台。平台由实物模型、可编程控制器、虚拟场景组成,本模拟实训平台一方面模拟操作钻机的相关动作;另一方面显示钻进过程中的相关数据,使学员熟练掌握钻进规程参数、孔内复杂事故的判断、预防和处理方法。经过多个虚拟场景的控制和实验测试,平台可稳定运行,学员可直观感受被控对象的运行,增强现场体验感,加深对地质岩心钻探的认识,降低了同程度下的培训成本。     

垂直孔应力解除法地应力测试技术及工程应用

针对应力解除法在垂直深孔中应用的局限性,提出一种适用于垂直深孔的应力解除法地应力测试技术。研制基于显微光学成像原理的触头式孔径变形测量装置,通过对单动双管钻具进行优化配接,形成了适用于垂直深孔的地应力快速测试技术。孔径变形测量装置采用孔径变形感知、显微成像及测量定向等关键技术,简化了测试过程,缩短了测试时间,能够实现高地温、高水压垂直深孔中多方向孔径变形测量;引入单动双管钻具,对其钻进、取芯以及过流进行优化配接,形成了地应力辅助测试装置。在金山店铁矿张福山矿床–410 m和–500 m水平进行了地应力测试,获取到的环形岩芯内径稳定,且完整性高,验证了辅助装置具备精确成孔和完整取芯的技术优势,为孔径变形准确测量提供了保障;计算得到了4个点位处的地应力数据,其主应力基本随深度增加而增大,最大水平主应力约在NNW～NNE方向上。研究表明,垂直孔应力解除法地应力测量技术能够在垂直深孔中快速、可靠地实现地应力测试     

北京云蒙山地区中生代岩浆活动及构造演化

北京云蒙山地区位于华北克拉通北缘燕山褶断带中段。该地区发育大量中生代岩浆岩及近E—W向逆冲型四合堂剪切带和NE向伸展型大水峪剪切带。本次工作通过锆石年代学和单矿物(角闪石、黑云母)~(40)Ar/~(39)Ar年代学分析,进一步整理了云蒙山地区中生代岩浆活动及构造演化的时间,并分析了云蒙山岩基周边不同阶段的冷却速率。本次工作发现云蒙山地区经历了三期岩浆活动:晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世。其中,206 Ma为捕获岩浆锆石年代学记录;在出露岩体中,沙陀子岩体为159~151 Ma,石城岩体为169~151 Ma,长园岩体为156~151 Ma,云蒙山岩基为146~141 Ma;冯家峪—西白莲峪花岗质岩体为130~124 Ma;冯家峪闪长质岩体为127 Ma;大东沟花岗质岩体为127 Ma。云蒙山地区经历了三次重要的构造事件。在早侏罗世,云蒙山地区表现为区域性角度不整合,并以挤压运动为主,缺乏岩浆活动。在早白垩世早期(143~135.5 Ma),云蒙山岩基北缘发育逆冲型四合堂剪切带。在早白垩世晚期(135~93.9 Ma),云蒙山地区发育以东南侧大水峪剪切带为主拆离剪切带的变质核杂岩。此外,云蒙山岩基的北侧和西侧,早期受四合堂剪切带影响,具有较高的冷却速率。云蒙山岩基的东侧,早期受四合堂剪切带影响较小,具有较小的冷却速率,以缓慢的均衡隆升为主,而晚期受大水峪剪切带强烈活动影响,为快速隆升阶段。总之,云蒙山地区在中生代经历了多期次的岩浆活动及构造运动,在不同地区呈现了阶段性不同程度的抬升剥蚀。     

复杂地层取心钻进堵心原因分析及其预防措施

复杂地层取心钻进时极易发生堵心,严重影响回次进尺长度及取心钻进效率。本文对复杂地层钻进时易出现的堵心问题进行了分析和整理,总结了易堵心地层特征,开展了堵心原因分析,在此基础上,从取心钻头、取心钻具、冲洗液性能及取心钻进工艺方面给出了堵心预防措施。     

松散砂岩取心技术的应用

砂岩取心是迄今为止仍然没有完全解决的钻探技术难题。砂岩的种类很多,但都有共同的特点：结构比较松散,无胶结或少量胶结,遇水膨胀,透水性好。在砂岩中钻探取心,岩心采取率不高,钻孔容易垮塌。为了解决砂岩取心钻探中的技术难题,从钻进工艺技术参数、取心器结构、钻头优化设计、冲洗液配方、钻机配套、岩心烧结卡取以及水压出心等多方面开展研究,总结出了一套砂岩取心技术,应用在实际钻探生产中,取得的各项技术指标完全满足地质要求,为地浸砂岩取心钻探提供了宝贵的经验。     

绳索取心钻进工艺在水利水电工程地质勘探中的应用研究

以绳索取心钻进工艺在滇中引水工程可行性研究阶段万家—新庄段ZK2108孔的实践性应用为例,介绍了绳索取心钻进工艺技术的特点和应用细节,并对实际应用效果进行了对比分析,对关键技术环节进行了探索和应用研究,为绳索取心钻进工艺在水利水电工程地质勘探中的推广及应用奠定了基础,积累了经验。     

相山地区河元背深钻CUSD2孔钻探技术

相山地区河元背深钻CUSD2孔设计直孔孔深1800 m,于2014年11月28日开钻,至2015年3月26日钻进孔深1535.02 m,达到地质目的层位,顺利终孔,历时119天。该工程选用国内首台XY-8DB型电传动立轴式岩心钻机,成功施工P口径（φ122 mm）绳索取心钻进至1535.02 m。主要介绍了该孔的钻探施工技术。     

MODIS二向反射模型方差函数的研究与应用

地表二向性反射分布函数(BRDF)是表征地物反射随太阳和观测方向变化的物理量。在统计意义上,BRDF表示均值统计量,BRVF(Bidirectional Reflectance Variance Function)表示方差统计量,它们对研究地表各向异性反射特征有着重要意义。本文首先采用误差传播理论,推导出基于MODIS BRDF模型的BRVF表达形式。研究结果表明,BRVF的空间分布模式主要由几何光学核Kgeo和体散射核Kvol的一次项和二次项权重和决定。然后利用EOS地面验证核心站点(EOS Land Validation Core Sites)的MODIS BRDF产品,对BRVF空间分布模式随地表类型、光谱波段和观测角度范围进行验证。验证结果表明,基于MODIS BRDF产品的验证与理论推导有较好的一致性。BRVF空间分布模式和地表类型有关,通常在热点处有一个峰值。在大观测天顶角(60°)下,BRVF随着角度的增大而增大。BRVF在近红外波段整体上大于红波段,表明其波段依赖性。最后,将上述理论成果初步应用于69组地表测量数据的模拟中。模拟结果表明,当大角度缺少观测数据时,模型外延所引起的方向反射方差显著增大,对地表反照率的反演精度和不确定性有较大影响。其中,红波段的白天空反照率的相对误差最大可达38.26%。本研究对利用小角度观测数据进行地表反照率反演的不确定性分析有指导意义;对大角度观测数据缺失情况下,先验知识在地表反照率的反演应用可提供有意义的理论支撑。     

台湾海峡区域热带气旋内核深对流特征分析

利用1996-2010年的卫星红外云顶亮温(TBB)资料,研究经过台湾海峡的热带气旋(TC)内核深对流活动特征。根据TC受台湾岛影响的大小分为远海区域、登陆前近海区域、台湾岛区域和海峡区域4个阶段。分析发现,穿越台湾岛进入海峡区域的TC内核结构趋于松散,深对流系统的总面积较远海和近海区域TC小,但深对流系统个数较前期显著增加,活动位置远离TC中心。海峡区域的水体虽然有利于TC内核深对流系统在一定程度上的恢复发展,但并不能明显促进极端强对流系统的加强发展。位于台湾岛和海峡区域TC的深对流系统活动具有明显的非对称特征,特别是海峡区域TC的热塔分布,在TC前进方向左后侧出现的概率最高,超过了半数。