双煤层煤层气井四通道分层控压排采技术及试验

针对双煤层煤层气井生产过程中层间相互干扰、储层伤害严重的问题,提出了双煤层四通道分层控压排采技术,排采过程中将两层煤控制在不同的压力系统中以达到分层生产的目的,研制出了一套双煤层四通道分层控压排采装置,包括四通道封隔器、监测设备、多通道油管扶正器、滚轮式抽油杆扶正器和辅助联通管。现场应用试验表明:四通道封隔器能够根据需要起到封隔效果,使两个产层处于两个不同的压力系统中,双煤层四通道分层控压排采技术具有现实可行性。      

准噶尔盆地中部地区侏罗系压扭断裂体系样式及其控藏作用研究

中国西部盆地的腹部压扭断裂体系比较发育,但对其断裂组合样式及其成因机制认识程度较低,这已成为重点勘探领域由盆缘向盆内战略展开的瓶颈问题。基于对准噶尔盆地中部地区侏罗系多个构造单元压扭断层几何学特征及其应力-应变状态分析,明确了燕山Ⅱ幕压扭断层是深部基底强烈压扭形变发育至中浅层的直接响应,具有以压为辅、以扭为主的成因机制。与准中地区"棋盘格"底形构造密切相关,侏罗系压扭断层具有"三带一区"四类典型组合样式和展布规律。两组不同走向断层大致呈共轭剪切关系,在平面上构成完整或不完整菱形几何学形态。据库伦破裂准则和地震剖面特征可判识出,锐角区具有明显挤压性质,而钝角区具有伸展性质。较高勘探程度区块钻探成果及试油效果证实,锐角挤压区断面封闭性较好,是油气主要富集单元;钝角伸展区断面普遍开启,是油气纵向输导区。研究成果反映了我国西部陆内坳陷区压扭断裂体系组合样式、成因机制及其控藏作用研究的新进展,对准中地区侏罗系下一步油气勘探具有很大启示意义。     

西藏安多县多才玛矿区强研磨性地层孕镶金刚石钻头使用效果分析

多才玛矿区位于三江源国家自然保护区内,任务量重、施工要求高、难度大,采用现场调研法和室内试验分析法分析孕镶金刚石钻头使用效果。通过研究分析得到:多才玛矿区岩石的研磨性为5～6级,可钻性为7～8级,地层破碎程度为Ⅲ～Ⅳ级。"NQ"系列孕镶金刚石钻头在多才玛矿区施工时的最优钻压在8～11MPa之间,最优转速在1. 41～2. 35m/s之间。通过激光扫描共聚焦显微镜观察分析两种典型的非正常钻进过程发现,在高转速、低钻压的条件下是新鲜的金刚石面无法出刃导致机械钻速低,在高转速、高钻压的条件下发生烧钻,胎体直接与岩体接触导致机械钻速低。孕镶金刚石钻头的金刚石平均出刃高度一定程度上可以反映钻头的寿命和机械钻速的大小。     

复杂应力路径下原煤力学与渗透特性试验

运用自主研制的煤岩热流固耦合试验系统,以原煤为研究对象,进行轴压、围压分别循环加卸载试验,分析在轴压和围压的作用下原煤的力学特性和渗透特性。研究结果表明:随着轴压加载程度的增大,轴压加载过程中的塑性变形程度也增大。通过定义累积塑性变形量δε、累积渗透率变化量δK、累积体应变变化量δεV得出:在轴压循环加卸载至较低程度时,径向累积塑性变形量δε3和轴向累积塑性变形量δε1对δK的影响大致相同;随着轴压循环加卸载至更高的应力,δε3对相同δK的变化相较δε1更敏感,从δεV在完全由δε1、2δε3的影响这一极限假设情况下,径向变形量相较轴向还是更敏感。轴压完成加卸载并保持不变,轴向变形随围压的加卸载呈线性减小。而径向变形与围压在加卸载时也具有很好的线性拟合关系,径向变形随围压加卸载呈"V"形变化,渗透率呈倒"V"形变化。在轴压加载值较小时,对围压进行加卸载时,围压对煤样的塑性发展影响不大。     

基于孔径分布的全风化泥岩持水曲线推算

采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液蒸气平衡法,分别对取自广西岑溪滑坡现场的全风化泥岩原状样进行了持水特性试验,得到全吸力范围内的持水曲线;用压汞试验测试经受不同吸力原状样的孔径分布,并用此分布曲线推算持水曲线。试验结果表明：全风化泥岩原状样的进气值为110 kPa,用3种方法可测得全风化泥岩的全吸力范围内的持水曲线。全风化泥岩原状样的孔隙大小分布可认为单峰结构,其孔隙的孔径主要分布在10～1 000 nm,但也有孔径在50～300 ?m范围内的小部分孔隙存在,主要因为原状样中存在少量的原生裂隙。利用3个经受过不同吸力土样的孔径分布分别推算其持水曲线,3条曲线组合与实测值比较表明,用一次压汞试验结果（孔径大小分布曲线）预测全吸力范围内的持水曲线精度较低,而选取各自吸力范围段的预测曲线组合而成全吸力范围持水曲线,与试验数据更为接近。     

水平双向荷载耦合对饱和软黏土动力特性的影响

地震过程中剪切波可用大小和方向上相互耦合的水平两向剪切来模拟。以温州典型软黏土为对象,采用多向动单剪系统(VDDCSS)进行不排水应力控制的循环单剪试验,重点研究了水平双向耦合荷载作用下循环剪应力比(SSR)和相位差?对饱和软黏土动力特性的影响,试验组数共计19组。试验结果表明:在单向循环剪切荷载作用下温州正常固结饱和软黏土的门槛循环应力比SSR_(x,menkan)为0.096,临界循环应力比SSR_(x,limit)为0.15;水平双向耦合荷载作用下,双向循环应力比SSR(SSR_x(28)SSR_y)的提高以及循环次数N的增加会促进剪应变?的增加和孔压u的发展;当SSR稍微大于SSR_(x,menkan)时,?的增加也会阻碍?和u发展,在临界循环应力比SSR_(x,limit)附近,?的存在会急剧加快土样总应变和孔压的发展,当SSRSSR_(x,limit)时,相位差?的存在对土样总应变和孔压发展的影响基本可以忽略。     

峰后围压卸载对原煤变形和渗透特性的影响

运用自主研制的煤岩热-流-固耦合试验系统,以原煤为研究对象,进行峰后轴压保持在不同应力水平下围压的卸载试验,以分析围压卸载对原煤变形特性和渗透特性的影响。研究结果表明：通过径向应变 、轴向应变 和体应变 的不可恢复变形量以及三者在力加载过程中的响应程度来定义损伤变量,满足损伤变量的变化区间[0, 1],并以此计算煤样在卸载过程中的损伤量,得到在峰后轴压 保持不变,对围压 进行卸载时,损伤量D随着 的减小而增大,煤样的损伤程度越来越大;当轴压卸荷到不同应力时,煤样的渗透率随围压卸载次数的增加而增大,表明当 减小时, 对渗透率的影响越来越重要,同时煤样内部的孔隙裂隙以发育、扩展、延伸为主。此外,渗透率k在 卸载初期,几乎不增加;当 继续卸载时, 开始增大,并且斜率越来越大,表明煤样的损伤加剧。当保持 不变,对 进行卸载时,相当于摩尔应力圆半径增大,煤样向破坏的趋势发展,发生二次破坏的可能性增大。随着 的卸载,卸围压前 越大,摩尔应力圆半径越大,煤样的承载能力就越弱,更易发生煤样的二次破坏,表现在煤样的轴向应变 和径向应变 发生突变。     

围压作用下岩石样品中微裂纹的闭合

岩石中普遍存在的微裂纹对其物理性质有十分显著的影响.为了得到不同围压条件下岩样内部微裂纹形态的变化,选取几种具有明显层理的岩石圈岩石样品,在不同围压下沿相互正交的三个方向对纵横波速度和线应变等进行了测量,根据O’Connell模型通过计算得出有效泊松比、裂纹密度、裂纹孔隙度和裂纹的c/a比值（a为硬币形裂纹半长轴的长度,c为其半宽度）.结果表明,随着围压的增加,在垂直于层理面的方向上裂纹闭合最快但c/a比值不减反增.结合显微组构分析可知,岩石中的裂纹表面实际上是凸凹不平的,在围压增加引起裂纹闭合过程中一条裂纹可以变成几个,长度成倍减小但宽度变化不大,所以在垂直于层理面的方向上c/a比值随围压增加而增大.但另两个方向上的变化明显不同,应该与模型本身的适用范围有关.通过同时测量纵、横波速度,计算c/a比值,可以对样品中微裂纹的几何形态及空间分布方式有定性或半定量的了解.     

滇东南猛洞岩群变质-变形研究及构造意义

猛洞岩群出露于中越边境滇东南老君山地区,是一套前寒武系变质沉积-岩浆杂岩,其所处大地构造位置特殊,对滇东南地质演化,乃至华南大陆西端以及特提斯构造域形成与演化具有重要的科学意义。在系统野外调研基础上,本文利用光学显微镜、电子显微镜、电子探针等微观研究手段,对猛洞岩群变质-变形进行了详细的研究。研究发现,猛洞岩群地层宏观构造发育同构造分泌结晶脉、顺层褶皱、透镜体等,微观构造发育云母鱼构造、膝折构造、石英矩形条带等现象。显微组构统计表明猛洞岩群经历过北东-南西、南东-北西向、近东西向、北东-南西(近南北向)挤压过程,与上述宏观、微观现象基本一致。同时,猛洞岩群片岩中黑云母-石榴石温压计分别为429℃、0.5GPa,片麻岩中电气石-黑云母温度计平均温度为546℃,为绿片岩相-低角闪岩相。石英斜长角闪片麻岩中榍石和金红石TIMS U-Pb同位素年龄分别为236Ma和170Ma。以上工作表明,滇东南猛洞岩群记录了多期变质-变形作用,其中主期变质-变形年龄为236Ma,控制了变质杂岩系的宏观构造格架,其应力(σ1)为南东-北西向挤压,近南北向、近东西向挤压可能为与上述主应变相匹配的次级应变方向;但北东-南西向挤压可能为主变质-变形之后的另一次变质-变形产物,时间限定为170Ma,代表老君山穹窿燕山早期的伸展-剪切活动。因此,本文认为老君山-Song Chay穹窿先后经历了印支期南北向推覆挤压作用,晚印支期-早燕山期伸展-剪切作用以及中晚燕山期接触变质作用;且老君山穹窿开始隆升时限为236Ma左右,与周边的特提斯闭合、碰撞时间基本一致;至170Ma穹窿发生垮塌后的伸展剪切活动。文山-麻栗坡NE方向广泛发育印支期飞来峰及异地岩,可能指示包括猛洞岩群在内的前印支期地层是一套从越南北部推覆而至的外来岩体。上述认识为华南西端的构造演化探讨提供了证据。     

滇西来利山花岗岩年代学、地球化学特征及其壳源部分熔融成因

与锡矿有关的花岗岩成因一直是地学界关注的焦点。来利山花岗岩位于云南省腾冲—梁河地区(花岗岩带上),构造上属于腾梁花岗岩带。该花岗岩带总体呈北北东向带状展布,构成冈底斯的南延部分。来利山岩体主要由似斑状黑云母二长花岗岩和中粗粒黑云母正长花岗岩组成。本次工作在前人研究的基础上对来利山花岗岩进行了岩石学、地球化学和年代学研究,获得二长花岗岩(14L-4)锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为(52.34±0.68)Ma(MSWD=1.4,n=26)。地球化学数据显示二长花岗岩相对富铝(Al2O3=14.70%~15.27%)、碱(K2O+Na2O=8.07%~8.50%)、钙(Ca O=1.64%~2.56%)、REE、Ba。铝饱和度(A/CNK)为0.97~1.12,平均为1.04,属偏铝质到弱过铝质岩石。正长花岗岩相对富硅(Si O2=74.57%~76.69%)、Rb,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti、Eu,铝饱和度(A/CNK)为1.05~1.18,平均为1.09,属弱过铝质岩石。两类花岗岩系同源岩浆于不同阶段侵位形成,二者在矿物学、地球化学、年代学等方面表现出良好的演化关系,均显示S型花岗岩的特征。其形成与印度大陆和亚洲大陆碰撞过程中地壳物质部分熔融有关。