深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

西藏拉萨地体西北部革吉地区两期早白垩世岩浆作用——锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征

邦巴岩体位于拉萨地块西部革吉地区,由主体花岗岩、花岗闪长岩、闪长质包体及一系列近平行、南北向展布的花岗斑岩脉体组成。野外地质调查和LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,革吉地区白垩纪的两期岩浆活动分别发生在131~132Ma和127Ma。早期岩浆作用形成主体花岗岩、花岗闪长岩及闪长质包体,具有以下特征:(1)明显富集K、Cs等大离子亲石元素,亏损Nb、Ti、Zr等高场强元素;(2)具有明显的负Eu异常(Eu/Eu*=0.49~0.61)及负Ce异常;(3)具负εHf(t)值(-3.2~-0.3)及古老的地壳模式年龄(1.210~1.399Ga);(4)初始Sr同位素比值为0.70424~0.71472,εHf(t)值为-5.70~-5.54。晚期岩浆作用形成花岗斑岩脉体,具有以下特征:(1)富集K、Cs等大离子亲石元素,强烈亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素;(2)基本不具有负Eu异常或具有轻微的负Eu异常(Eu/Eu*=0.74~0.87);(3)具有更老的Hf同位素地壳模式年龄(1.226~1.576Ga)及更负的大范围变化的εHf(t)值(-6.1~-0.7)。晚期岩浆作用锆饱和温度(777~796℃)及轻稀土元素不饱和温度(794~812℃)均高于早期岩浆的锆饱和温度(661~762℃)及轻稀土元素不饱和温度(750~769℃)。上述特征表明,两期岩浆作用均为中拉萨地块古老基底部分与地幔物质混染部分熔融的产物,随着岩浆作用的持续进行,岩浆中的古老地壳组分增加,熔体温度也增加,可能与南向俯冲的班公-怒江洋壳回转驱动的地幔岩浆活动向北迁移有关。     

红河油田低压易漏地层水平段固井技术

为提高红河油田水平井固井质量,满足后期分段压裂需求,对红河油田水平井固井技术进行了研究。针对红河油田水平段固井技术难点,通过室内和现场试验,优选出了GSJ水泥浆体系,基于实测地层压力与地层破裂压力,进行平衡压力固井设计确定了环空浆体结构,为提高顶替效率,优化了扶正器类型与加放位置,专业软件模拟表明套管居中度＞73%,良好的井眼准备和套管漂浮措施确保了管柱的顺利下入;加长胶塞、树脂滚轮刚性旋流扶正器和关井阀等附件的使用,保证了固井质量。现场应用53口水平井,水泥浆全部返至地面,CBL测井结果表明,固井优良率达81.13%。该固井技术成功应用于红河油田水平井中,保证了固井质量,满足了后期分段压裂的需要。     

新疆乌苏市巴音沟煤层气勘探井护壁堵漏技术

在煤层气勘探井固体岩心钻探施工过程中,遇岩层构造发育、地下水系发达的施工条件,钻进中往往发生钻井多层漏失、护壁困难的情况。因煤层气勘探井对录井工作的特殊要求,护壁堵漏工作的成功与否成为钻探施工的关键。在进行钻井护壁堵漏处理时,因技术方法不得当或未采取正确的计算经常导致护壁堵漏失败,甚至引发重大的钻探事故。通过对工区施工的经验总结,提出了切实可行的护壁堵漏技术措施,为类似地层钻井勘探施工提供借鉴。     

四川平武银厂金矿勘探复杂地层钻进技术

四川平武银厂金矿区钻探施工中遇到漏失、缩径、岩心破碎、易孔斜和钻孔事故频发等施工难题,施工难度极大。本文结合地层特点,通过采用绳索取心液动锤、高密度低失水泥浆体系、跟管钻进等工艺技术措施,提高了钻进效率和施工质量,大幅度减少了孔内事故的发生,为顺利完成钻孔施工任务奠定了坚实的基础。     

藏南喜马拉雅造山带造山型马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床流体包裹体He-Ar同位素组成:对成矿流体来源的制约

马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床是藏南金锑成矿带中典型的造山型矿床。马扎拉Au-Sb矿床中矿体以含金辉锑矿石英脉的形式产于下中侏罗统陆热组地层中,主要组成矿物有自然金、辉锑矿、石英和碳酸盐矿物;沙拉岗Sb矿床中矿体主要以辉锑矿石英脉的形式产于下白垩统多久组地层和辉长岩体中,主要组成矿物为辉锑矿、辰砂、锑华、石英和少量碳酸盐矿物。在两个矿床的矿脉石英和辉锑矿中均发现有三类原生和假次生包裹体:水溶液包裹体、CO2-水溶液包裹体和有机包裹体。流体包裹体显微测温结果显示:马扎拉Au-Sb矿床的成矿温度为160～280℃,沙拉岗Sb矿床的成矿温度为140～240℃。He-Ar同位素分析显示马扎拉Au-Sb矿辉锑矿石英脉矿石中辉锑矿和石英以及赋矿地层中沉积层状硫化物中黄铁矿的流体包裹体均具有低的3He/4He比值,分别为0. 01382～0. 05642Ra和0. 03353～0. 08744Ra,40Ar/36Ar比值具有比较大的变化范围,分别为346. 8～4770. 1和349. 4～2689. 1;沙拉岗Sb矿床中辉锑矿样品的3He/4He比值为0. 02385～0. 11488Ra,40Ar/36Ar比值变化小,为300. 6～537. 5。与藏南Au-Sb成矿带中造山型Au矿床成矿流体中含一定量的幔源挥发份相对比,马扎拉AuSb矿床和沙拉岗Sb矿床成矿流体中均无幔源流体的参与,马扎拉Au-Sb矿床成矿流体为壳源变质流体与改造型饱和大气水形成的混合流体;沙拉岗Sb矿床成矿流体以改造型饱和大气水为主,并有壳源变质流体的加入。     

基于有限元软件自定义本构模型的膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨条件下,边坡土体吸水软化造成抗剪强度降低是引发边坡失稳的重要因素之一。雨水在边坡土体中的入渗过程是动态变化的,土体含水率（饱和度）也会随之发生持续变化,因此,研究土体抗剪强度在动态环境下的变化规律,对实时评价降雨工况下土体边坡的稳定性具有重要意义。文章以贵州省尖山营地区的膨胀土为研究对象,基于非饱和土强度理论,结合室内剪切试验数据分析了膨胀土的抗剪强度指标与土体含水率的关系,提出了以含水率为变量的抗剪强度公式;基于ABAQUS有限元软件平台的二次开发技术编写了USDFLD子程序,结合室内试验得出的土体抗剪强度变化规律,分析了降雨条件下土体含水率变化引起的强度衰减与土体重度变化对膨胀土边坡稳定性的影响。结果表明:随膨胀土含水率增加,土中颗粒吸水膨胀,颗粒间距缩小,矿物颗粒间的黏结作用逐渐增大,直至集合体空隙充水,吸力减小,黏结作用迅速减弱;膨胀土的抗剪强度总体呈递减趋势,其中,黏聚力先增后减,内摩擦角递减。应用ABAQUS有限元软件的二次开发技术可实现土体参数随含水率的动态变化而变化,为降雨条件下非饱和土边坡的有限元分析提供了一种新的技术手段。     

长江中游荆江段非均匀悬沙恢复饱和系数

三峡工程运行后,长江中游荆江河段含沙量大幅度降低,次饱和水流冲刷河床使含沙量在沿程逐渐恢复,但其恢复特点由于沿程床沙组成差异而有所不同。本文基于Markov随机过程及泥沙起动理论,推导非均匀悬沙的泥沙落距表达式;结合悬移质扩散理论,修正非均匀悬沙恢复饱和系数公式。在此基础上,基于荆江河段实测输沙过程,提出考虑床沙组成影响的分组悬沙恢复饱和系数计算方法;该方法主要与泥沙粒径、悬浮指标、床沙组成及止滚概率、止悬概率等因素有关,无需考虑非饱和调整系数的影响。计算结果表明:①不考虑床沙组成时,沙市、监利站恢复饱和系数计算值均在区间0.12~0.27内变化,而考虑床沙组成时分别为0.000 3~0.171 8和0.003 5~0.157 9。②不考虑床沙组成时,分组悬沙恢复饱和系数计算值细沙>中沙>粗沙;考虑床沙组成时细沙 < 中沙 < 粗沙;除落水期外,沙市站粗沙的恢复速度均大于监利站。③沙市、监利站恢复饱和系数在各计算时段的变化过程对悬沙分组具有敏感性,其中洪水期恢复饱和系数大于枯水期、涨水期和落水期。采用河床变形方程反算分组悬沙恢复饱和系数,并与本文计算结果进行对比;通过比较分析,本文公式能够用于描述荆江河段分组悬沙恢复特性,可为三峡工程下游非均匀悬沙沿程恢复过程研究提供参考。     

饱和砂土液化研究进展

根据国内外文献资料,从三方面总结了饱和砂土的最新进展:饱和砂土液化判别方法、砂土液化的试验研究以及液化后分析,特别是探讨了液化对上部结构的影响。最后指出了存在的问题和今后的研究方向。     

准饱和黄土中暗穴水动力扩展响应的研究

为分析强降水过程中暗穴扩展机理,在野外调查资料的基础上,建立了准饱和黄土暗穴的扩展计算模型,概化为弹性准饱和土层中无限长圆柱形孔洞表面受水压力的动力响应问题。通过引入势函数,得到了Lap lace变换域中的应力、位移及孔隙水压力的解析表达式,并利用数值逆变换方法求得时域解,分析了降雨历时及饱和度等因子对暗穴动力响应的影响。结果表明,水动力是引起黄土暗穴扩展的主要因素,水压力作用历时对位移及应力有较大的影响,同时饱和度的细微变化对径向位移有显著影响。