扩张式随钻扩孔器扩孔机构流场分析与优化

随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节,扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢,扩孔率大,可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器,采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷,运用计算流体力学理论,采用标准k-湍流模型,对喷射孔在不同角度和直径下的流场进行模拟分析。模拟结果表明：作用于扩孔刀翼切削齿的流体速度和动压力受喷射孔角度、直径和环空钻井液综合影响;随着喷射孔角度α从40°递增至90°,作用于切削齿的流体速度呈类余弦曲线变化;随着喷射孔直径d从4 mm增大到10 mm,作用于切削齿的流体速度和动压力呈抛物线型变化;综合考虑冲刷效果、加工性能和喷射流体与环空钻井液的相互作用,优选α=70°、d=8 mm。陆地试验和浅海试验证明,扩张式随钻扩孔器结构功能可行,扩孔尺寸满足套管正常跟管钻进需求,优选的喷射孔角度和直径可对刀翼形成良好冲刷,有效防止泥包产生。研究成果可为大洋钻探不同规格的随钻扩孔器设计提供参考依据。     

破碎带地层钻探化学凝胶护壁堵漏技术的研究与应用

针对目前大洋钻探钻遇破碎带硬岩地层复杂情况,在总结国内外破碎带地层钻探施工中的主要技术难点与对策的基础上,结合现场施工中的实际情况,分析施工中经常遇到的破碎带地层特点,提出了应用化学凝胶技术解决破碎带地层井下复杂问题的新思路。提出了适用于不同地层温度的化学凝胶体系基本配方,通过正交试验设计,优选出了最佳体系配方,形成一套完善的适合深海钻探用高温树脂凝胶护壁作业规程。     

大兴安岭北段富克山岩浆弧的组成:对蒙古—鄂霍茨克洋南向俯冲的制约

富克山岩浆弧呈北东向分布于大兴安岭北段富克山—古莲河一带,其物质组成、形成时代及其空间展布规律对于研究蒙古—鄂霍茨克洋晚三叠世地质构造演化具有重要意义。本文对其内的辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩进行了岩石学、地球化学及锆石U-Pb定年分析研究,探讨大兴安岭北段晚三叠世时期的构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得辉长岩、花岗闪长岩的结晶年龄分别为(205.7±2.2) Ma、(203.2±2.5) Ma,反映了晚三叠世的构造岩浆事件。岩石学和地球化学研究表明,辉长岩、闪长岩具有富钠、高铝、高钙、高镁、高Mg^#值、低钛等特征,属于拉斑系列与钙碱性过渡系列岩石,无明显的Eu负异常,相对富集LILE和LREE,亏损HFSE。花岗闪长岩具有高硅、富钠、高铝、低镁等特征,属于钙碱性系列岩石,高Sr,低Y、Yb,无明显的Eu负异常,显示了O型埃达克质岩石的地球化学特征。富克山岩浆弧的空间展布,具有由北向南的分布规律,指示了蒙古—鄂霍茨克洋具有往南的俯冲极性。     

全球海洋硅循环及研究中面临的主要挑战

海洋硅循环是海洋生物地球化学循环的关键过程之一,对调控全球二氧化碳浓度、海洋酸碱度和多种元素(氮、磷、铁、铝等)的循环具有重要作用。在当今气候变化和人类活动影响日益增强的背景下,硅循环与“生物泵”及碳循环的紧密联系,是其成为地球科学领域研究热点的主要原因。海洋中硅的外部来源主要为河流、地下水、大气沉降、海底玄武岩风化作用和海底热液输送5个途径,在全球气温变暖趋势的影响下,极地冰川融化成为高纬度海域不可忽视的硅源。生物硅在沉积物中的埋藏、硅质海绵和生物硅的反风化作用是重要的海洋硅移除过程。海洋硅循环过程复杂,受生物(生物吸收、降解)、物理(吸附、溶解)和化学(矿化分解和反风化作用)多重因素的影响,针对海洋硅循环关键过程的研究有助于综合评估海洋硅的“源-汇”和收支。本文总结了海洋硅循环的主要过程及海洋硅的收支,根据国际和国内研究现状讨论了当前海洋硅循环研究中面临的主要问题和挑战。现有研究成果显示,海洋硅的外源输入和输出通量比以往的评估分别增加了2.4和2.2倍。在短时间尺度内(<8 ka),全球海洋中硅的收支大致平衡,海洋硅循环基本处于稳定状态。气候变化和人类活动导致河流输送至陆架边缘海的硅通量发生变化,可能影响硅藻等海洋浮游植物种群结构,是未来海洋硅循环研究需要关注的问题之一。陆架边缘海较高沉积速率和强烈的反风化作用提高了该区域生物硅的埋藏效率,准确评估该区域生物硅的埋藏通量仍是亟须解决的难题。目前的研究评估了全球海洋浮游硅藻、硅质海绵以及放射虫生产力,而海洋底栖硅藻生产力的贡献受到忽视,未来需要关注底栖硅藻对生物硅的贡献及其在海洋硅的生物地球化学过程中的作用。     

琼东南盆地深水区源—储共控的天然气成藏模式

琼东南盆地深水区天然气成藏过程复杂。通过开展区域构造—沉积演化、烃源岩—储层识别评价及油气运聚等多方法的综合性研究,明确了中央拗陷天然气来源、优势成藏组合及区带。研究表明,崖城组三角洲的发育规模及古地貌控制了煤系和陆源海相烃源岩的分布,形成了生气为主、油气兼生的渐新统陆源海相烃源岩;受早渐新世三角州分布、中中新世以来沉积充填速率及水深变化的控制,预测中央坳陷南斜坡及松南低凸起区优质烃源岩规模更大,且储层在相同的海拔深度条件下,相比北部陡坡带势能较低,油气输导能力更佳。深水区崖城组优质海相烃源岩、大型三角州砂岩输导体及低流体势区的耦合分布控制了天然气初次运移的优势方向,中央坳陷南部斜坡及低凸起是下一步大中型气田的突破方向。     

基于共享社会经济路径的中国经济发展趋势及其影响要素分析

基于最新的经济和人口普查及逐年统计年鉴,采用柯布?道格拉斯(Cobb-Douglas)经济预测模型,分析了共享社会经济路径(SSPs)框架下中国“全面二孩”政策后2010—2100年经济发展趋势,并解析了劳动投入量、资本投入量和全要素生产率对经济发展的贡献率。研究发现：(1)不同的社会经济发展政策下,21世纪中国经济均呈增加趋势,GDP增速在2030年前基本维持在6%上下,但2030—2060年代迅速下降,2070年代起SSP1和SSP4路径下增幅低于0.5%,SSP2、SSP3和SSP5路径下增幅保持在0.5%~1.5%。(2)影响经济发展的三要素中,劳动投入量在SSP3路径下先减后增,于2060年代达到谷值;在其他路径下均先增后减,于2020年代达到峰值。资本投入量在SSP1路径下持续增加,2080年代起趋于平缓;其他路径下均呈持续增加趋势,但在SSP4路径下,在2060和2070年代有所下降。全要素生产率在所有路径下均呈增加趋势。(3)改革开放以来,资本投入量是影响我国经济增长最主要的因素。未来,SSP1和SSP2路径下,全要素生产率逐渐成为经济发展的主导因素;而SSP5路径下,资本投入量仍是影响经济发展的主要因素。     

Completion and stimulation trends in North American unconventional plays and resulting impact on well productivity

过去十年,非常规油气勘探开发在全球范围内大幅扩张。水平钻井和多级水力压裂技术也在不断地发展和创新,使得超长水平井成为可能。同时,因为压裂强度不断增加,作业者可以最大限度地提高储层接触面积和对储层的改造体积 （SRV）。然而,完井优化方面的挑战仍然存在,作业者持续不断地尝试和试验各种完井与增产参数组合,以确保非常规油气藏开发的经济可行性。优选最佳的完井与增产参数组合是一项非常关键的任务,应结合油气田的具体储层特征进行优化。本文总结了2014—2020年间北美9个主要非常规油气藏的压裂增产趋势,包括Marcellus, Haynesville, Barnett, Utica, Bone Spring, Bakken, Wolfcamp Midland, Eagle Ford, Scoop/Stack。分析了各油气田几个关键的完井和增产参数的整体趋势,同时还评估了单个参数（如水平段压裂长度、支撑剂强度、段间距等）对井产能的影响。然后对比分析相应的初始井产量（90 天平均初始产量）,评估各个参数对产能的影响,从而确定每个完井参数的最佳范围,以实现产能最优化。     

2013年北极最小海冰范围比2012年增加的原因分析

北极海冰范围从1979年有卫星观测资料以来呈现明显下降趋势,尤其是9月份。2012年9月北极海冰范围达到有观测记录以来的最小值,而2013年9月比2012年同期增加了60%。增加的区域主要在东西伯利亚海区、楚科奇海和波弗特海区。本文应用距平和经验模态分解方法,分析了美国国家冰雪数据中心的北极海冰卫星数据、欧洲预报中心的夏季底层大气环流数据和上层海洋的温度,指出2013年北极最小海冰范围比2012年在北冰洋太平洋扇区增加的原因,是由于表面气温(SAT)降低、海平面气压(SLP)升高、气旋式风场异常、表面空气中水汽含量(SH)降低以及海表面温度(SST)降低5个条件形成的冰-SAT、冰-SST和冰-汽(SH)3个正反馈机制共同作用造成的。     

北极冰海耦合模式对两种不同大气再分析资料响应的分析

本文中我们比较了Climate Forecast System Reanalysis(CFSR)高分辨率的再分析数据集和低分辨率的Japanese 25-year Reanalysis Project(JRA25)再分析数据集在向下短波辐射、向下长波辐射、10m风场、近地面气温、降水、湿度上的不同,发现二者差异最大的为降水数据,其次为向下短波辐射数据、向下长波辐射数据。用这两个数据集驱动同一冰海耦合模式,CFSR强迫的海冰、北冰洋中层水和加拿大海盆温盐结构与实测相比有很大差距,等密度面上的地转流速在加拿大海盆和欧亚海盆比JRA25强迫的结果高20%,同时等密度面的深度偏深、位温偏高,在弗拉姆海峡的流通量也比海洋再分析数据Simple Ocean Data Assimilation(SODA)偏多。CFSR的向下辐射数据更加接近实测,采用此数据的敏感性实验模拟结果与实测符合的更好。对于海冰的模拟,云量起着至关重要的作用,降水带来的淡水通量通过影响大西洋入流水携带的热量进而影响到冰区。此外,CFSR过量的降水也是二者对于北冰洋温盐结构、弗拉姆海峡流通量以及地转流强度模拟产生偏差的主要原因。尽管风场的分辨率不同,在海盆尺度上对于海冰和海水温盐结构的影响并不大。