渭河下游咸阳-草滩段河谷沉积对构造活动的响应

渭河下游咸阳-草滩段河道位于西安凹陷向临潼隆起的过渡区,发育河漫滩和T₁～T₃阶地,渭河断裂隐伏于河道北岸。文章对渭河北岸河谷地貌和地层剖面进行了观测和年代学样品的测试,并对跨渭河断裂的系列钻探中的2个深150m的钻孔岩芯进行了年代学样品测试和地层对比。河谷区地层年代测定表明,渭河北岸在距今约10万年前为风成黄土堆积环境,大致在2.5万年以来开始了最新一期的河道沉积。钻孔岩芯揭露的多个黄土-河流冲积的沉积旋回显示第四纪时期渭河河道经历了多次的南北向摆动。受临潼隆起的影响,咸阳-草滩段晚第四纪河谷沉积自西向东厚度明显减薄。通过对渭河断裂两侧钻孔柱状图的对比,认为渭河断裂0.04～0.05m/ka垂向差异运动速率低于河流0.15～0.24m/ka沉积速率,是渭河断裂隐伏于河谷中的原因。     

Shallow Drilling of Seafloor Hydrothermal Systems Using the BGS Rockdrill: Conical Seamount (New Ireland Fore-Arc) and PACMANUS (Eastern Manus Basin), Papua New Guinea

ABSTRACT

From September to October 2002, shallow drilling, using the submersible (5 m) Rockdrill of the British Geological Survey and the German R/V Sonne revealed critical information on the subsurface nature of two distinct hydrothermal systems in the New Ireland fore-arc and the Manus Basin of Papua New Guinea. Drilling at Conical Seamount significantly extends the known surface extent of the previously discovered vein-style gold mineralization (up to 230 g/t Au) at this site. Drilling the conventional PACMANUS volcanic-hosted massive sulfide deposit recovered complexly textured massive sulfide with spectacular concentrations of gold in several core sections including 0.5 m @ 28 g/t Au, 0.35 m @ 30 g/t Au, and 0.20 m @ 57 g/t Au. Shallow drilling is a fast and cost efficient method that bridges the gap between surface sampling and deep (ODP) drilling and will become a standard practice in the future study of seafloor hydrothermal systems and massive sulfide deposits.     

Undisturbed Strata Succession Sampling Technology and the Engineering Geological Characteristics of an Atoll in the Southern South China Sea

Coral reef calcareous sediment, a special category of rock-soil material, has representative geological structure and environmental characteristics. It is widely distributed in shallow areas of the tropical ocean; therefore the exploration instruments and technologies for engineering geology studies of coral reef calcareous sediments are very different from those used in land or deep-sea. Obtaining undisturbed cores from the Holocene unconsolidated stratum of coral reefs has been a key problem in the field of marine geology and environment surveying. The authors have designed a novel floating drilling platform equipped with a drilling machine, and successfully achieved undisturbed cores from both reef flats (with water depth 0.5 to 2 m) and a enclosed lagoon (with water depth 2–12 m) of Yongshu Reef (9°32–9°42 N, 112°52–113°04 E), southern South China Sea. Based on the detailed observation on the cores and the analysis from engineering geology, Yongshu Reef was split into reef three engineering geological zones: leading edge, reef flat (including outer reef flat, middle reef flat and inner reef flat) and lagoon. The sediments are classified in the stratum as fine sand, medium sand, coarse sand, gravel and weak-cemented reef limestone.     

陆地天然气水合物孔底冷冻取样方法

如何获得品质优良的原状样品成为探明陆地天然气水合物赋存条件与储量的关键技术之一。在分析天然气水合物热物理性质和温压特性的基础上,采用主动式降温的方法,通过外部冷源在孔底降低水合物岩心温度,降低水合物的临界分解压力,抑制水合物分解,获得水合物保真样品：据此提出了天然气水合物孔底冷冻取样方法。设计的取样器总体结构由单动机构、控制机构和制冷机构组成,其工作原理主要为孔底冷冻岩心和地表取心,同时分析计算了取样器冷冻岩心所需的能量。通过钻探取样试验钻获冷冻岩心,证明天然气水合物孔底冷冻取样方法能够实现孔底冷冻岩样。该方法可以应用于天然气水合物保真取样。     

厚层沉渣嵌岩桩承载性状研究

首先对嵌岩桩进行了现场钻孔抽芯试验和静力载荷试验,试验结果表明：当采用冲击成孔工法施工且桩侧存在弱胶结土层时,桩底沉渣厚度普遍较大,远厚于规范允许值;当荷载达一定值时,呈现突发性下沉且下沉量较大,主要与厚层沉渣导致端阻力未发挥作用有关。试验结果说明：当采用冲击成孔工法施工且桩侧存在弱胶结土层时,现有嵌岩桩设计方法同时考虑端阻和侧阻作用是不妥的,嵌岩桩单桩承载力宜仅按土层和嵌岩段侧阻力确定。进一步基于数值分析对嵌岩段摩阻力分布及变形等承载性状进行研究。在施加荷载一定条件下,嵌岩深度与基岩强度越大,下沉量越小,且厚层沉渣嵌岩桩沉降存在嵌岩深度效应。随着桩顶荷载增大,嵌岩深度与基岩强度差异导致的下沉量的差值增大。嵌岩段桩侧摩阻力沿深度呈马鞍型分布,嵌岩深度与基岩强度较小时,嵌岩段下部峰值比上部峰值大;嵌岩深度与基岩强度较大时,嵌岩段下部峰值则比上部峰值小。在桩顶荷载一定条件下,嵌岩深度越小,下沉量越大,越有利于侧摩阻力发挥,嵌岩段桩侧摩阻力越大。由于厚层沉渣存在,嵌岩段桩身轴力沿深度方向从桩顶荷载逐渐衰减为0,嵌岩深度越小,衰减速度越快。     

基于Drucker-Prager准则的扩孔器单齿正交切削岩土三维力学模型

扩孔器是定向穿越扩孔钻进阶段进行岩土切削的主要工具,合理的结构设计是提高扩孔时效、降低工程复杂问题出现几率的主要手段,且由于扩孔阶段是决定定向穿越工程工期的最主要阶段,因此,对扩孔器切削齿的切削效率进行深入研究是非常必要的。从单齿正交切削岩土的机制入手,综合考虑岩土与切削齿面之间的接触摩擦及岩土剪切区的剪切作用,分析了单齿正交切削岩土的力学特征,基于能够考虑中间主应力对岩土破坏影响的Drucker-Prager强度准则,推导了单齿正交切削岩土的主切削力与主切削力矩计算公式;在利用有限元计算程序对所推导公式进行验证的基础上,优选了剪切角计算模型,获得了不同岩土材料时的主切削力解析解,并分析了不同齿前角对主切削力的影响规律,从而获得单齿正交切削岩土的最优齿前角,为进一步研究扩孔器整体结构设计并针对不同岩土介质设计出适应性更强的扩孔器结构奠定基础。     

煤层气损失气量计算的全脱分析法

针对目前煤层气损失气量无法计算煤层的溶解气和游离气含量问题,根据烃类气体进入钻井液的方式和分布状态理论,基于气测录井资料,提出了计算煤层气损失气量的新方法——全脱分析法。通过沁水盆地枣园区块3号煤层的实际应用,发现该方法计算的损失气量明显高于常规煤心样品的回归结果,前者一般为后者的1.5~4.5倍。该方法不仅能有效地解决煤层气损失气量计算中忽视的溶解气和游离气问题,而且还能消除损失时间的影响,同时也可以按不同部位计算煤层气损失气量。该方法适用于不同煤级、各种结构的煤岩,数据易采集,计算过程简单,有很好的应用前景。      

虚拟钻孔控制的地质剖面图构建算法与实现

地质剖面图构建采用的数据源多为钻孔数据,对于构建过程中的地层尖灭、剖面图光滑处理等问题的相应算法应用较为复杂,稳定性与健壮性不尽如人意。针对这些问题,本文提出一种虚拟钻孔控制的地质剖面图构建算法。首先,根据地层尖灭处理策略构建其虚拟钻孔;其次,依据细分光滑策略采用4 点插值细分算法构建其虚拟钻孔;然后,对地层线要素进行多边形拓扑重建,构建地层多边形实体;最后,综合各项地质剖面图制图要素进行整饰输出。本文将虚拟钻孔引入地质剖面图构建的各个环节中作为算法中间单元,有效简化了建模算法实现过程,确保了算法的稳定性与高效性。实例表明,采用本文算法所构建的地质剖面图能正确反映研究区域的地质构造,增加了细分次数,可明显提高出图平滑效果。     

地应力测量的非弹性应变恢复法及应用实例

岩芯非弹性应变恢复法是近年来发展起来的比较经济有效的深部地应力测量方法,汶川5.12地震后,我国大陆首次将该方法应用于汶川地震断裂带科学钻的地应力测量.本文简述了该方法的原理、计算方法和汶川地震科学钻一号孔的典型结果.给出了一号孔在所测深度之处的三个主应力的大小和方向.三个主应力中,最大主应力和中间主应力近于水平,最小主应力近于直立.最大主应力方向为北西.在746 m深度,三个主应力的大小为25.2 MPa,21.5 MPa,18.5 MPa.这种应力状态可使龙门山断层产生逆冲兼右行走滑运动,与汶川5.12地震的断层运动一致.该方法得到的结果与震源机制解及其他地应力测量方法得到的结果吻合.测量结果表明,非弹性应变恢复法具有较大的实用价值.特别是在较大深度的钻孔和地层较破碎的复杂地质条件下,应力解除法、水压致裂法等难以实施时,此方法仍有可能获得较可靠的地应力数据,适应性更强.     

NP6-1井PDC钻头断落处理与认识

随着PDC钻头的广泛使用,因PDC钻头选型与钻遇地层的不匹配,或PDC钻头本身质量问题,也遇到一些井下复杂情况。此文介绍NP6-1井在311．2mm井段使用PDC钻头钻至井深2878．76m时,PDC钻头从公扣根部折断留在井底,加工公锥和采取适当措施成功地打捞出落鱼,避免侧钻,挽回了经济损失。该井成功打捞出PDC钻头,为同类型的井下落鱼或小落鱼提供参考与借鉴。