高温纳米复合水泥的试验研究

针对地热开采过程中孔壁发生垮塌、漏失,而常规水泥基材料在高温条件下各方面性能恶化,满足不了护壁堵漏技术要求。采用理论分析和试验,系统地开展常规水泥材料的比较研究,筛选出多种材料及试剂进行正交试验,获得了优化配方。通过试验,以初始流动度、可泵期、凝结时间和抗压强度4个性能指标比较了普通硅酸盐水泥和G级油井水泥的抗高温性能,评选出适于研究的高温下性能相对稳定的水泥;针对高温下水泥性能衰退的问题,筛选了几种含硅材料与试剂,通过正交试验优化了配方,优化配方为：25%GS+0.6%SiO₂ +0.3%JSS+1.5%SN+0.03%SC+0.3%纳米材料。性能评价结果表明,该配方流动度等性能满足一定施工要求,在高温下具有较好的抗压强度。     

珊瑚礁地层钻探取心技术研究及应用

人工吹填珊瑚岛礁地层结构比较特殊,以珊瑚砂和珊瑚碎屑为主,取心和成孔难度较大。以南海某岛礁地质钻探取心工程实践为例,针对地层岩性特点,采用一系列对应技术措施：上部松散或弱胶结砂砾层采取跟管钻进和无水干钻取心技术;礁灰岩全漏失地层设计了一套掏砂钻具进行掏砂,确保井眼干净;软硬互层采用超前侧喷钻头;粉砂质地层采取小口径钻具无水干钻取心技术等。该技术在18个钻孔实施中取得了良好的效果,可为后续珊瑚礁地层钻探取心提供借鉴。     

松辽盆地北部中二叠统碳酸盐岩元素和稳定同位素地球化学特征与古环境

松辽盆地中二叠统哲斯组发育一套暗色泥岩、灰色砂砾岩与灰岩沉积组合,灰岩中产海相腕足类和双壳类化石。由于受钻井进尺和取心资料限制,前人对盆地覆盖区晚古生代地层及其沉积环境研究较少。对采自松辽盆地杜101井、杜103井剖面哲斯组的白云质灰岩进行了系统的稳定同位素和微量元素、稀土元素分析,首次获取了盆地覆盖区中二叠统灰岩元素地球化学资料。测试结果显示碳同位素δ¹³C_PDB值一般>0(均值为1.68‰),氧同位素δ¹⁸O_PDB值全部<-15‰(均值为-19.98‰),碳、氧稳定同位素关系图解显示二者呈正相关关系,表明白云岩化作用对灰岩同位素改造作用明显。稀土元素(REE+Y)总量为56.88×10^-6~143.72×10^-6,均值为108.92×10^-6,PAAS标准化后显示具有轻稀土相对于中稀土和重稀土亏损、δEu(均值0.94,最大值1.57)负异常、δCe(均值0.87,最大值1.06)普遍负异常和相对高的Y/Ho均值(均值34.59)等特点,与正常海相具有大体相同的稀土元素配分模式;而微量元素Ba(均值281.55×10^-6)、Zn(均值71.91×10^-6)、Y(均值17.44×10^-6)、Zr(均值117.75×10^-6)和Rb(均值66.84×10^-6)等元素含量整体较高,Sr/Ba(均值2.91)、Th/U(均值2.75)、V/Cr(均值1.45)和V/(V+Ni)(均值0.66)等比值适中,指示研究区哲斯组沉积时期主体为一种频繁受陆源碎屑混染作用影响的碳酸盐台地或滨海岸环境。     

浙东象山石浦生物礁灰岩时代厘定及其层位归属

浙东象山石浦附近出露1套火山-沉积岩系,前人称为石浦组,分为上、下两段:下段为泥岩、砂岩与叠层石-虫管生物礁灰岩互层;上段以双峰式火山岩组合为特征。长期以来,关于石浦组层位归属和生物礁石灰岩的时代存在争议。文章对在象山石浦组上段流纹岩和下段沉积岩中新发现的玄武岩夹层进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,测得它们的年龄分别为(117.8±2.2) Ma和(116.1±1.0) Ma,表明象山地区石浦组形成于早白垩世晚期,经区域地层对比研究,确定石浦组与馆头组层位相当,属于同期异相地层。     

硫酸和硝酸对桂林毛村碳酸盐岩溶蚀的室内模拟

硫酸和硝酸对碳酸盐岩的溶蚀会减少岩溶碳汇量,但其定量关系有待进一步研究。文章根据野外水体中SO42-、NO3-浓度,在室内封闭条件下分别设计了碳酸（0.033 mol?L-1）、硫酸和硝酸（0.1~1.7 mmol?L-1）（CSN酸）及硫酸、硝酸（0.1~1.7 mmol?L-1）（SN酸）对碳酸盐岩的溶蚀实验,实验历时144 h。结果表明:CSN酸中泥晶灰岩和白云岩的溶蚀速率均大于SN酸的。CSN酸中,泥晶灰岩溶蚀速率总体均高于白云岩,平均值分别为1.34 mg?（cm2?d）-1和1.21 mg?（cm2?d）-1。而在SN酸中,二者溶蚀速率差别不大,平均值分别为0.92 mg·（cm2?d）-1和0.93 mg·（cm2?d）-1;HCO3-浓度与溶蚀速率结果对应,泥晶灰岩和白云岩在CSN酸溶蚀液中HCO3-平均值分别为1.43 mmol?L-1和1.33 mmol?L-1,而在SN酸中泥晶灰岩的HCO3-低于白云岩,平均值分别为0.33 mmol?L-1和0.39 mmol?L-1。CSN酸中HCO3-浓度随酸浓度的增大而减小,而SN酸中其浓度随酸浓度的增大而增大。当SO42-、NO3-浓度为0.1~0.3 mmol?L-1时,碳酸对白云岩的溶蚀作用占75.89%~58.64%,对泥晶灰岩的溶蚀作用占80.21%~59.06%,当SO42-、NO3-浓度大于0.44 mmol?L-1时,其溶蚀作用小于50%。当SO42-、NO3-浓度为0.0~0.2 mmol?L-1时,野外实测数据与模拟数据基本吻合;当浓度>0.2 mmol?L-1时,野外实测碳酸对碳酸盐岩的溶蚀比例高于模拟实验。研究结果进一步说明了硝酸和硫酸对碳酸盐岩溶蚀作用的显著影响,可为其他酸对岩溶碳汇影响提供参考。      

基于CT扫描试验的珊瑚骨架灰岩孔隙结构特征研究

为了探究分布于某岛礁珊瑚骨架灰岩的微观孔隙结构特征及其定性定量分析,选取6块有代表性的珊瑚骨架灰岩岩样,开展CT扫描试验,建立珊瑚骨架灰岩三维立体数字模型,获得三维数据体并开展孔隙结构特征的研究。结果表明:6块岩样整体孔隙率均值仅为3.30%,孔隙发育程度较小;岩样逐层面孔隙率有较大程度波动,面孔隙率较小,但其标准差却较大,体现了岩样较强的非均质性;对岩样三维模型中所提取的孔隙进行标记筛分,同时对孔隙体积与数量进行概率统计,结果表明珊瑚骨架灰岩中大孔隙数量虽少,但体积占比很大,存在极个别超大孔隙;通过球棒模型分析可知,配位数主要分布区间为0~2,说明珊瑚骨架灰岩的孔隙连通性较差,主要以独立孔隙和单连通孔隙为主,孔隙在x/y/z方向均无连通性,不存在潜在的流体运移通道。     

基于岩体劣化顺层灰岩岸坡滑移-弯曲失稳机理和评价

三峡库区在高程145~175 m之间周期性水位调控,促使库区灰岩岸坡劣化损伤加剧、稳定性衰减。本文结合巫峡段顺层灰岩岸坡“滑移-弯曲”破坏实例,基于弹塑性板翘曲模型,考虑岩体动态劣化概念,结合广义H-B准则中GSI(t)岩体参数动态指标,推导得临界挠曲段平衡方程。与传统静态计算方法相比,适用性更广,可以考虑岸坡随劣化时间t动态演化过程,更加符合工程实际。结果表明:随着劣化进行临界挠曲段l_cr逐步降低,岸坡稳定状态变差,下滑推力F逐步增大,抗弯刚度K逐渐减小,也正是这两方面因素导致l_cr快速降低。由于岩体劣化函数GSI(t)为指数劣化形式,故l_cr呈现出快速降低并趋缓直至逼近一定值,该区段为岸坡防治的“关键区段”;随着岩层倾角α增大,l_cr与相对板长比RPL快速降低,随着岩层厚度h_i增大,l_cr与RPL缓慢变大,α对l_cr与RPL的影响明显大于h_i。且岸坡l_cr快速下降角α大约在40°~60°,可作为类似顺向岸坡是否容易滑移-弯曲失稳的地质判据。本文推导的考虑岩体劣化的临界平衡方程,以三峡库区青石6号岸坡为例进行了计算、论证。可为其他类似顺层岸坡损伤演化计算提供借鉴,不同之处在于确定具体岸坡损伤劣化的GSI(t)函数式。     

皖北寒武系馒头组灰岩岩石地球化学特征及沉积环境研究

为研究寒武系馒头组灰岩的地球化学特征和沉积环境,采集皖北宿州地区馒头组的灰岩样品,并对其进行系统的微量元素地球化学分析测定.研究结果表明:该研究区灰岩中的稀土元素受到陆源碎屑物与后期成岩作用的共同影响较小.元素有明显的U、Ta、Sr元素富集,Ba、Nb、Ti元素亏损,稀土元素总量(不含Y)范围为3.61～14.2μg/g,轻重稀土分异明显.Sr/Cu、Mg/Ca反映了古气候干燥炎热,偏碱性;Sr/Ba指示为典型的海相咸水沉积环境,水体盐度高;V/Cr和Ni/Co比值的结合,以及Eu、Ce二者负异常,均表明为较好的氧化环境.     

生物纳米FeS包覆层对灰岩中和能力的影响

本文采用硫酸盐还原菌(SRB)和嗜酸铁还原菌(JF-5)合成纳米FeS,并将其包覆在灰岩表面,采用溶解动力学实验研究了不同纳米FeS包覆层对灰岩溶解和中和能力的影响。结果表明,X射线衍射表面包覆层矿物为纳米的四方硫铁矿,光电子能谱(XPS)结果进一步显示包覆层中Fe的价态为+2,S的价态为-2;包覆层对灰岩的溶解有明显的钝化影响,中和能力随厚度的增加而降低,最厚包覆层的存在能够使最终中和p H值降低1.5个单位。利用Frick第一定律推导了包覆层存在下灰岩的溶解过程公式,建立了包覆层溶解动态模型。     

高密度电阻率法在灰岩地区的应用研究

从工程应用的角度出发,探讨了高密度电阻率法在灰岩地区的应用基础、实际效果和应用前景.