Study of a thermal drill head for the exploration of subsurface planetary ice layers

The recently discovered water vapor plumes on Saturn's moon Enceladus, the polar caps of planet Mars and the possible ice volcanism on the Jovian satellites call for suitable techniques to explore deep ice layers of the solar system bodies. This paper presents a novel approach to deliver scientific probes into deeper layers of planetary ice. Several existing locomotion concepts and techniques for such probes are presented. After studying the mathematical framework of the melting locomotion process, melting tests with different head forms were done to evaluate the influence of the head's geometry on the melting process. This work led to a novel concept of a thermal drill head, using heat and mechanical drill in combination to penetrate the ice. We compare the performance of such a hybrid concept versus the melting penetration alone by a mathematical model and tests in ice with a prototype of the melting drill head.     

辽宁省大民屯凹陷流体化学场特征及油气成藏意义

从地层水化学场、油气组成的非均质性两方面对辽宁省大民屯凹陷前第三系古潜山和下第三系沙河街组的流体化学场特征进行了分析.结果表明,该区地层水运动规律与油气运移模式吻合较好,即流体以"垂向流动"为主,受断裂和沉积砂体的控制,由沉积中心的中、深部沿断裂垂向运移,而后在各断块内侧向运移至各断块的高部位,横向运移效应只在局部小范围内规律显著,构成了典型的离心状渗流体系.在地层水水头压力、浮力动力场控制下该区形成了自生自储、下生上储、新生古储型油藏.     

Methane-rich fluid inclusions and their hosting volcanic reservoir rocks of the Songliao Basin, NE China

Methane-rich fluids were recognized to be hosted in the reservoir volcanic rocks as primary inclusions.Samples were collected from core-drillings of volcanic gas reservoirs with reversed δ12C of alkane in the Xujiaweizi depression of the Songliao Basin. The volcanic rocks are rhyolite dominant being enriched in the more incompatible elements like Cs, Rb, Ba, Th, U and Th with relative high LREE, depleted HREE and negative anomalies of Ti and Nb,suggesting a melt involving both in mantle source and crustal assimilation. Primary fluids hosted in the volcanic rocks should have the same provenance with the magma. The authors concluded that the enclosed CH4 in the volcanics are mantle/magma-derived alkane and the reversed δ13C of alkane in the corresponding gas reservoirs is partly resulted from mixture between biogenic and abiogenic gases.     

山东招远金岭金矿埠南矿区1#脉流体特征及成矿物理化学条件研究

金岭金矿埠南矿区成矿流体成分特征显示流体为有幔源流体参与的岩浆水与大气水的混合流体。均一法测温表明成矿温度在 10 3～ 35 2℃ ,变化较大 ;通过Shenberger等和Hayashi等LogfO2 - pH图解 ,温度较低的成矿中期阶段 (2 5 0℃± )流体系统中的金明显比早期阶段 (30 0℃± )富集。成矿流体中金主要以Au(HS) -2 形式存在。根据含CO2 三相包体估算 ,流体压力在 5 1～ 70MPa之间。根据Sibson等断裂带流体垂直分带曲线 ,在流体压力为4 0～ 370MPa时 ,断裂带流体压力和深度之间为非线性关系 ,成矿深度既不能用静水压力梯度也不能用静岩压力梯度来计算 ,应该用特定的流体压力和深度关系式计算。通过分段拟合深度和压力之间的关系式计算出金岭金矿成矿深度在 5 .7～ 6 .78km之间 ;按照Gebre Mariam等提出太古代后生金矿深度分类 ,属典型中成脉型金矿。     

福州市区地热井施工提高钻井速度的途径与方法

通过多年来在福州市区施工地热井的实际经验,阐述了在各种复杂的地层钻进工艺技术,以及在地热井施工过程中的护壁、清渣、防斜孔等问题作分析,提出了提高钻井速度的有效途径和方法。     

非开挖铺管中定向钻进轨迹设计研究

对非开挖工程中水平定向钻进轨迹最优化设计进行了深入研究。应用最优化理论的动态规划思想,以钻进台时为优化指标,根据障碍物位置、大小和钻孔参数,建立了轨迹设计的最优化模型;并推导出绕过两个障碍物的局部轨迹最优化函数,通过坐标变换,简化了兰维空间轨迹设计问题;开发了相应的软件实现模型的求解。     

西藏拉琼锑金矿床流体包裹体特征及地质意义

正拉琼锑金矿床位于措美县西约17 km,大地构造位于青藏高原南部的特提斯喜马拉雅构造带东段,地处于印度河—雅鲁藏布江缝合带(IYZS)与藏南拆离系(STDS)大断裂之间。由于印度板块与欧亚板块碰撞之后,导致印度洋持续扩张,造成印度大陆不断向北挤压,形成喜马拉雅造山带(尹安,2000),该地区近东西向的断裂自北而南依次     

绿帘石记录俯冲带变质流体活动

俯冲带是连接地球表生圈层和深部圈层的关键纽带,深刻影响着地球内部的运行方式和人类宜居环境。俯冲板片脱水释放的高压-超高压变质流体控制着俯冲带诸多重要地质过程,如地幔楔交代和部分熔融、岛弧岩浆活动、中/深源地震以及地球内部的元素迁移和分异等等。深入了解这些流体的源区、运移、成分和物理化学条件是理解这些流体性质和行为的前提和关键。绿帘石是俯冲带变质岩中一个常见的含水造岩矿物,具有较宽广的稳定温压范围(绿片岩相-榴辉岩相)、较高的微量元素含量和缓慢的体扩散行为(如Sr、Pb、Th、U、Cr、V和LREE),能够指示俯冲带(多期)变质流体活动和地球化学效应。本文总结了近年来俯冲带变质绿帘石研究的主要进展及其在揭示俯冲带流体活动方面的重要应用,包括探究俯冲带流体的起源、成分特征、运移方式、氧逸度条件、交代效应和多期次结晶行为。这些研究表明绿帘石是一个极好的变质流体活动记录器,能够为理解俯冲带流体活动和深部元素迁移提供关键信息。     

合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究

高温下水基钻井液中膨润土颗粒会发生高温分散或高温聚结作用,从而导致钻井液性能发生剧变,针对这一问题,开展了合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究。采用X射线粉晶衍射、扫描电镜及红外光谱对合成锂皂石H-6样进行了结构表征,对其分散性、抗盐性及抗温性能等进行了评价,并分析了合成锂皂石抗高温增稠机理。试验结果发现:合成锂皂石H-6样层间存在Na+与Li+两种阳离子,其阳离子交换容量(CEC)为149. 1mmol/100g,而且远高于钠膨润土的CEC值;合成锂皂石极易分散在水中,能明显提高水相的黏度,而且不受水化时间及水化温度影响。例如,当H-6加量从0. 5%增加至4%时,其分散体系的表观黏度从1. 5mPa·s增加至63. 5mPa·s;随着温度增加,合成锂皂石分散体系的表观黏度呈先增加后基本不变趋势,未出现高温明显增稠或高温减稠现象。例如,2%H-6分散体系在180～240℃高温老化后,其表观黏度在22～24mPa·s变化;合成锂皂石H-6样与其它处理剂配伍性好,采用其作为造浆材料配制的超高温水基钻井液具有优良的抗高温稳定性及高温流变性能,无需添加抗高温增黏剂及抗高温稀释剂来调整钻井液的流变性能。研究结果表明,合成锂皂石具有优良的抗高温分散性能,适合用作抗高温造浆材料,用于配制超高温水基钻井液。     

浅钻技术在宁夏青铜峡地区地质填图中的应用研究

通过在宁夏青铜峡地区的浅层取样钻探填图示范,介绍了浅层取样钻探设备和多种工艺方法在该地区的应用情况,总结了钻探填图遇到的问题并提出了解决方案。结合三维地质调查对钻探技术的具体要求,通过示范推广轻便浅层取样钻机具与工艺方法,使浅钻技术在浅覆盖区地质填图领域中得到应用。本文研究了适合该地区地质填图的钻探技术方法组合及钻探设备和取样器具。浅钻作为地质填图的一种技术方法可以有效地揭露覆盖层,获取基岩,提高了地质填图效率和精度,解决了制约覆盖区地质填图的技术难点,为浅覆盖区的地质填图工作提供可靠的钻探技术服务支撑。