我国地质钻探现状和发展前景分析

我国经济社会发展已步入“新常态”。作为地质调查和矿产勘查工作重要技术支撑的地质钻探行业,资金投入显著减少,地质钻探工作量大幅下滑,常规钻探施工产能过剩;另一方面,地质钻探新的服务领域不断扩大,包括深部科学钻探,地热能及非常规能源勘查,海洋、灾害防治、生态环境、地外天体、极地方面的钻探等。如何应对地勘行业出现的问题,是全行业共同面对的挑战。在对当前及今后一段时期地质钻探工程面临的困难、挑战和机遇等进行调研分析的基础上,对我国地质钻探未来的发展前景进行了预测,认为地质钻探工作量将进一步减少,新领域、新业态的钻探工程及先进钻探技术和装备需求将进一步加大,更加贴近国家需求,更加注重环保理念。     

冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

3500m岩心钻探装备在油气井勘查中的示范应用

3500 m岩心钻探装备（YDX—6型钻机）是我国自主研发的深部矿产资源勘查技术装备,采用N级口径钻深可达3500 m,其最大特点是采用长油缸钻进和起下钻。本文主要介绍了该钻机在油气井勘查中生产试验情况,同时对矿区地层、钻孔结构、钻进过程、钻进效果、遇到的主要问题及解决办法等进行了介绍。     

新型同径分层止水工艺在地热探采深井的应用

原平大营地热探采结合深井完钻井深3088 m,为探明494~3088 m变质岩地层的水文地质参数和水源补给情况,基于岩心和测井资料划分4个抽水试验段,且试验后需要恢复目的含水层。根据“一孔同径分层止水”原则,设计了管内止水托盘止水、管外止水伞止水的新型同径分层止水工艺。该工艺简化了井身结构,避免了管外投粘土球、注水泥等堵塞含水层的情况。现场实施表明,该工艺止水效果完全满足水文地质抽水试验要求,可为同类工程提供经验和借鉴。     

中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范

本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。     

谈新形势下地勘单位改革发展的现状及未来发展方向

新中国成立以来,地勘单位先后在计划经济和市场经济下为国家的发展做出了重要贡献,也先后经历了初步探索、属地化管理、事企分体运行等不同阶段。十九大以来,随着事业单位改革的逐步深入,地勘单位改革迫在眉睫。为了更好的适应时代发展,又快又好地进行地勘单位转型,通过研究不同历史时期地勘单位发展的问题和困难,指出现阶段面临的主要问题是改革意愿不强烈、转型工勘领域受阻、资本占有率低和人才匮乏。以此为基础,提出转变思想、学习集团化企业路线、投身地方产业结构、全面提升自然资源意识、加强自身建设和长期持续稳定转型的发展建议,供转型发展的地勘单位参考。     

A DEVICE FOR MEASURING GULLY HEADWALL MORPHOLOGY

This paper describes a low-cost device for measuring the three-dimensional morphology of a gully headwall. The device was designed to operate in a gully system with the following characteristics: overhanging banks caused by a thick, dense root mat; retreat of the underlying unconsolidated sediments through small slab failures, leading to a considerable variation in retreat rate at each point on the headwall; and changes in the orientation of the headwall owing to changes in sediment properties and the topographical and hydrological controls of gully growth. The device is used to measure a series of closely spaced vertical profiles of the headwall, and the collected data are combined to draw a contour map showing the distance from the plane of the instrument to the headwall. Comparing maps for sequential times enables retreat rates for the diffferent proportions of the headwall to be quantified.     

THE ‘NEW IMPLICIT METHOD’ FOR TUNNEL ANALYSIS

Tunnel excavation is a coupled three-dimensional problem dealing with two different structures: lining and rockmass. For a simple application it is useful to develop simplified methods by treating the problem as plane strain. If the problem of tunnel face advance presents an axisymmetric geometry, then we show that the major parameter governing the ground–interface–lining interaction is the convergence of the tunnel U₀ at the moment of the lining installation. The ‘New Implicit Method’ (NIM) presented in this paper makes use of principles similar to those of the ‘convergence–confinement’ method, but it provides a better appreciation of the coupled behaviour of rockmass and lining. For independent time constitutive laws (elasticity and plasticity), we point out that the convergence U₀ depends not only on the mechanical behaviour of the rockmass and on the distance from the tunnel face, as predicted by the ‘convergence–confinement’ method, but also on the stiffness of the lining previously set. We present the ‘NIM’ for elastic and perfect elastoplastic rockmasses without dilatancy for many criteria. The development of this new method is based on the results of tunnel calculations with an axisymmetric FEM numerical model that takes into account the three-dimensional aspect of the problem. Using this method is simple and its results agree well with the FEM numerical results. Its accuracy is highly satisfactory for a geotechnical study.     

全球化与新经济背景下的广州市空间结构

全球化与新经济对城市空间结构的形成和演变产生了深刻的影响。基于统计资料及实际调查,分析了广州城市空间结构的演化过程及格局。结果显示,广州城市演化表现出明显的阶段性,包括单中心增长模式、飞地发展模式、“二元”空间结构模式及融合多核心网络模式。现阶段处于二元空间结构模式的发展阶段,新城市区域与老城市区域在产业结构、人口结构、景观特征等方面存在明显的差异。这种城市空间形态结构的演变及格局,是全球化及新经济因素、体制因素、政策及城市规划因素等多种因素综合作用的结果。近年来,全球化与新经济对城市空间形态发展起着日益重要的作用。广州城市空间结构的分析对我国大都市空间结构研究具有重要的启示意义。     

一种新型双磙子FPS隔振系统的动力学模型

本文基于多体动力学理论建立了一种新型双磙子FPS(Friction Pendu lum System)隔振系统动力学模型。在对该系统进行运动学分析的基础上,可将它归结为一个单自由度系统。应用非惯性系中质点系相对动能定理的微分形式可推导出该系统的运动微分方程,它是一个非线性方程。在小角位移的情形下,可近似得到相应的无阻尼线性系统的固有频率,它与观测结果吻合。这一双磙子FPS隔振系统的动力学方程的建立有助于对该系统动力学行为的研究,对方程的直接求解可提高仿真设计中正问题计算的效率,为设计包含该系统的半主动控制奠定了基础。