钻井利器的故事之“铝合金钻杆”

地球科学的发展对地球深部数据的依赖程度越来越高,作为“入地”重要手段的科学超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为是“伸入地壳的望远镜”。与钢钻杆相比,铝合金钻杆以其独特的优越性(质量轻、比强度高、钻进深度深、所需能耗少),已成为难进入地区、大位移井、超深井等钻柱设计的优选方案。本文从科普的角度介绍了钻柱与钻杆的区别、钻柱的使用极限长度、铝合金钻杆的技术优势及其现存的不足之处,以此提高对铝合金钻杆的认识,促进铝合金钻杆的研究和发展。     

庐枞矿集区中东部七家山—马口地区深部找矿潜力分析

为调查庐枞矿集区中东部七家山—马口地区深部矿产资源潜力,利用小波变换方法提取深源重磁场,通过对垂向一阶导数Z与水平方向导数模S进行参数变换,突出深源重磁场的局部异常; 结合频谱激电(spectrum induced polarization,SIP)、可控源音频大地电磁测深(controlled source audio-frequency magneto tellurics,CSAMT)成果,在调查区深部查明了一条长大于3.0 km、宽大于0.5 km的高重低磁、低阻高极化异常带; 根据调查区内外已知铜矿(化)体分布规律,结合已知矿(化)体在深源重磁异常中的分布及钻孔(zk4601)钻探验证结果,认为上述异常带是铜多金属矿化蚀变带的反映,是寻找铜多金属矿的有利部位,具有较好的找矿前景。     

华北地块中部新构造运动

由于印度板块持续向北运动,引起青藏高原的挤出,并于中新世末引起华北地块的向东挤出。大约在7.3 Ma,太行山西侧渭河盆地唐县面首先解体,继而向北、向东发展;到5 Ma左右,太行山东麓断裂带的右行走滑,导致华北中部唐县面全面解体,形成多个太行山内部山间盆地,以及太行山西侧山西地堑系。这些断陷盆地的断陷幅度各不相同,太行山西侧山西地堑系断陷幅度较大,太行山内部山间盆地断陷幅度较小,太行山东部的渤海湾盆地断陷活动不明显。伴随着盆地的形成,太行山相对进入快速隆升阶段。山西地堑系控盆断裂以及太行山东麓断裂带第四纪以来仍存在明显活动,切割并控制第四系,局部在地表形成地裂缝。华北地块中部的应力场恢复以及深部构造分析表明,深部地幔上涌对浅部伸展构造的形成具有重要的影响,深部构造演变与浅部构造演变具有高度的一致性和耦合性。太行山东部渤海湾盆地自中新世以来就进入拗陷阶段,断裂活动弱,构造演化与西侧差异较大,表明这期构造运动动力源于西侧,太行山东麓断裂带作为两侧差异演变的边界,调节着两侧的差异构造活动。     

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。     

综合物探方法在广西妙皇隐伏多金属矿勘查中的应用

妙皇多金属矿区位于来宾凹陷东缘与大瑶山隆起西侧交接部位,广西大瑶山及其西侧铅锌成矿带中部成矿条件优越,历年来开展过多种研究和找矿方法,但找矿效果不佳。通过研究妙皇铜铅锌银矿区的地质条件和成矿背景,运用综合物探方法,对区内部分地质问题及矿产特征进行了推断和预测。2012年,依据地质物探综合成果布置了ZK22701号验证孔,取得了突破性的进展。同时,依据物探成果推测了矿区成矿机理和成矿模式,在找矿方向和找矿潜力方面进行了分析探讨,对中深部找矿具有很好的指导意义。     

综合物探法在砂岩型铀矿中深部找矿中的实践与分析——以新疆昭苏盆地为例

为了探查新疆昭苏盆地砂岩型铀矿的异常信息,选择可控源音频大地电磁测量、高精度磁测和土壤氡气测量三种物探方法,并简要介绍各方法的工作原理。通过分析昭苏盆地的地质特征、物性特征和本区的找矿难点,对昭苏盆地综合物探数据所蕴含的信息进行地质-物探综合解译。实践证明:可控源音频大地电磁测量对低阻和高阻体均有良好的电性响应,可以划分地层、推断断裂构造;高精度磁测可以推断氧化还原界面,辅助解释断裂构造;土壤氡气测量可辅助解释断裂构造,对地下铀矿体有指示作用,三种方法的技术特性相互补充,提高了物探解释的准确性。突破了伊犁盆地以往600 m的找矿深度,并以电性稳定的中阻厚层、磁测异常、氡异常偏高晕和峰-谷状曲线作为预测标志,解决了深埋藏条件下赋矿地质体的圈定难点,在昭苏盆地砂岩型铀矿中、深部找矿工作中取得了良好的效果。     

云南勐野井钾矿区及周边泉水水化学特征及地表钾异常成因分析

勐野井钾盐矿位于云南省兰坪-思茅盆地的南部,是我国目前发现的唯一一个具有工业开采价值的固体钾盐矿床.本文对该矿区及周边泉水等的水化学特征和地表钾异常成因进行了探讨.研究区含盐地层分布广泛,盐泉出露较多,通过对地表泉水、泉水沉积物、水中逸出气体及垂直断裂的测线剖面样品等取样分析,可以捕捉地表钾异常信息,对于成钾机理研究和钾盐找矿都有着积极的作用.结合以往研究证实了勐野井矿区附近盐泉水具有I级异常显示.沿垂直于断裂方向的剖面采集的土壤样品中,钾及相关组分的峰值和谷值的出现有一定的规律性,认为各元素含量异常是由深部流体(水、气)沿断裂上升补给造成的.泉水稀有气体He主要为深部壳源,个别为幔源,推断研究区的大断裂可能切至深部地壳,个别深切到软流圈上部.泉水氢氧同位素和锶同位素组成研究表明,该区泉水具有深部补给特征,存在一定程度的水-岩反应,受火山岩的影响较大,氢氧同位素和矿物学研究表明,深部热液在勐野井钾盐矿床形成过程中起重要作用.本研究认为深部补给是勐野井矿区及周边地表钾异常形成的重要补给源,火山岩可能是重要的物质来源之一,而断裂带是其重要的控制因素.     

磁矢量三维反演技术在深部铀矿勘查中的应用前景探讨

磁矢量三维反演是近年发展起来的磁反演技术,能三维显示地下不同磁性体的空间展布,国外在磁性矿产勘查方面应用效果明显,开展该方法在铀矿勘查中的应用研究,可为寻找隐伏铀矿提供方法技术参考。文章简要介绍了磁矢量三维反演的基本理论,在此基础上选择龙首山铀成矿带中段新水井-芨岭地区的航磁数据分析其在碱交代型铀矿勘查中的应用效果,并利用二连盆地锡林浩特地区的航磁数据探索其在古河道型铀矿中的应用效果,探讨了将该技术应用于深部铀矿勘查的前景。结果表明:在碱交代型铀矿勘查中,磁反演结果可以较好地定位深部岩性界面这一有利找铀环境的空间位置;在古河道型铀矿勘查中,磁反演可以分辨出局部隆坳格局,缩小寻找深部古河道发育有利地段的范围。磁矢量三维反演可为寻找深部有利铀成矿环境提供地球物理参考,值得推广应用。     

六种成膜封堵剂的室内实验优选与评价

为更好地服务深部钻探工程,准确了解冲洗液封堵性能,对6种成膜封堵剂开展了砂床实验、API静失水量实验、流变性能实验及抗温实验等室内实验进行优选与评价。实验结果表明,2号和4号成膜封堵剂在6种成膜封堵剂中封堵性能最好,它们在基浆中的最优加量均为2%,100 ℃温度条件下加入这2种封堵剂的冲洗液具有较好的抗温性能;冲洗液中膨润土含量和处理剂是影响冲洗液封堵性能的2个重要因素：膨润土含量越高,冲洗液封堵性能越好,加入聚合物、降滤失剂等处理剂可以提高冲洗液的封堵性能。砂床实验是评价冲洗液封堵性能好坏的重要依据。     

深孔纳米复合水泥基护壁堵漏材料研究

本文围绕深部钻探技术中护壁堵漏材料性能的实际需要,研制了一种深孔纳米复合水泥基护壁堵漏新材料。首先,通过分析100 ℃条件下2种水泥材料的基本性能,确定了G级油井水泥为胶凝材料;然后,基于深孔钻探护壁堵漏材料的性能缺陷,采用特种纤维、纳米材料针对性改善水泥基浆液的力学性能,并优选早强剂（ZQ）、减水剂（GB）作为外加剂进行正交实验,进而研制出纳米复合水泥基护壁堵漏材料优化配方;最后,对其主要性能进行分析评价。结果表明该材料在深孔钻探中浆液流动性好,力学性能优异,综合性能满足深孔钻探护壁堵漏需求。