榆木山构造带深部结构及隆升成因

新生代以来,欧亚与印度两大板块间的碰撞拼合及后续的汇聚挤压塑造了现今青藏高原的高海拔地形地貌和巨厚地壳。位于青藏高原最北缘的榆木山构造带,其内部构造变形的几何学和运动学特征记录了地球最新演化历史过程中,构造、剥蚀和气候变化之间的复杂关系。长期以来,其构造成因和属性一直存在争议。本文通过对最近完成的深地震反射剖面的初步处理,其反射剖面初步揭示了榆木山构造带的深部地壳结构:榆木山构造带之下莫霍面深度为45~48 km,整体由北向南加深;同时,深部反射和地表层析速度成像结果显示榆木山下方存在明显的反射透明区、高速异常体,结合地表地质调查,推测其可能为花岗岩体,同早古生代祁连洋的闭合有关;在榆木山构造带之下存在明显的壳内滑脱面,推测其隆升受控于两条背向逆冲断裂带的控制。本文同时结合其他地质地球物理资料,初步提出了青藏高原北缘的演化模型,为青藏高原北缘的向北扩展、盆山耦合及块体间关系提供了新的思路。

松科二井深地震反射数据Q值分析及其对含气层位的确定

地震波在地下介质中传播时,地震波能量会出现一定程度的衰减,品质因子Q作为衡量地下岩石吸收衰减属性的重要参数,对描述岩性特征以及预测油气分布具有重要意义。本文针对深地震反射数据,利用基于S变换谱比法的Q值分析技术,获得了更加准确的Q值。以松辽盆地沙河子组为主要目标层,对穿过松科二井的叠后深地震反射剖面进行Q值计算,生成Q值剖面,总结出沙河子组Q值分布特征,同时结合松科二井测井、分层和气测异常资料进行分析,推断沙河子组为含气储层,为下一步深部储层预测提供思路,为东北地区深地勘查工程提供服务。

花海盆地深地震反射剖面的最佳采集参数实验和分析

深地震反射方法是探测地壳深部结构的先锋技术,能获取到莫霍面和上地幔的反射图像,成为揭示岩石圈结构、解决深部地质构造问题的有效手段。花海盆地位于河西走廊盆地群西部,处于不同大地构造单元的交汇部位,地层发育较全,但出露和发育程度差异较大,除白垩系为大面积连续分布外,其他各时代的地层均出露不全,常表现为被侵入岩分割破坏的残块状,为了确定深地震反射在花海盆地适合的采集参数,在采集前开展点试验,进行小、中、大炮炸药井炮激发参数对比优选,最终得到最优化的采集参数。在小炮实验中,36 kg药量取得的反射信息没有48 kg和60 kg的丰富,而且在MOHO反射的清晰度上48 kg和60 kg药量更为清晰,单井激发比组合井激发效果好;在中炮和大炮实验中,不同组合井对比差异不大,随着药量增大,激发能量增大,面波、折射波等干扰波能量也在增大,小炮干扰波能量最弱,反射信息最丰富的,中炮和大炮干扰波较发育,但通过后期去噪处理,也能得到中浅层反射信息。

松辽盆地北部石炭—二叠纪地层厚度：来自深反射地震的证据

在松Ⅰ~松Ⅵ6条深反射地震剖面上依据震相特征并结合地质演化过程分析识别石炭—二叠系,分析其层位反射特征及同相轴特征,建立松辽盆地北部地区石炭—二叠系地震震相特征识别标志。主要震相特征为中—强反射能量,局部存在高值,整体同相轴连续—较连续,由南到北、由西向东规律变化。利用已有的钻遇石炭—二叠系的探井资料和地震波传播速度,得到研究区时间-深度转换关系。由研究区石炭—二叠系相位追踪对比后的反射时间分布,计算石炭—二叠纪地层顶界面与底界面在深反射地震时间剖面上的走时之差,通过时深转换得出研究区基底石炭—二叠纪地层厚度和分布。全区地层分布不很均匀,主要在中央隆起带以东地区及西部断陷区出现2个厚度高值区;地层整体由浅到深大致可分为上、中、下3层,且地震震相特征互不相同。松辽盆地北部石炭—二叠系分布对东北地区主力油层之下的深层油气勘探提供了有价值的依据。

深井复合钻柱技术在特深科学钻探中的应用探讨

深井复合钻柱技术是解决特深科学钻探超长钻杆柱可靠性问题的重要途径,其与设备能力、材料性能、钻进条件及管柱力学等息息相关。本文系统总结了复合钻柱技术在我国深部钻探中的发展和应用情况,在复合钻柱强度理论的基础上,探讨了不同复合钻柱的组合方案及其极限下深。研究结果表明,若以?216 mm直径终孔,仅依靠钢质钻柱已无法满足特深钻探13000 m的下深要求,而采用V150钢级?127 mm钻杆配合?127 mm钛合金钻杆及S135钢级?127 mm钻杆配合?129 mm铝合金钻杆可分别满足最大13484 m和18783 m的下深要求,钻柱总重分别仅有360.5 t和324.3 t,均具备可靠的安全性保障。本文对特深科学钻探用复合钻柱的设计和选择具有参考意义。

松科二井取心钻进高温钻井液技术

松科二井完钻井深为7108.88 m;完钻时停止钻井液循环后38 h,实测井底温度241℃。针对地层和温度情况,研究出了3种高温水基钻井液:抗温180℃的氯化钾聚磺钻井液;抗温230℃的高温聚合物钻井液;抗温250℃超高温的甲酸盐聚合物钻井液。其中,250℃钻井液以新型高温稳定剂为核心处理剂,凹凸棒土与钠膨润土黏土相,形成了新型甲酸盐聚合物体系。数据表明这几种钻井液具有良好的高温稳定性和较低的高温高压滤失量。工程现场的钻井液实验室结合取心作业特点,实时测试评价现场井浆的常规性能,同时监测井浆的抗温能力和高温流变性,根据实验数据和现场工况针对性的对井浆进行维护、调整,确保高温井段取心作业期间钻井液具有良好的性能。且在长时间裸眼、多次起下钻的工况下井壁稳定,测井、固井作业均得以顺利进行。各体系钻井液在转换时实现了安全平稳的过渡,极大的节约了成本。

西准噶尔地区洋陆转换时代:来自锆石U-Pb定年与Lu-Hf同位素的约束

中亚造山带西部的西准噶尔地区是古生代洋陆构造转换最显著的地区之一,但是关于该地区洋陆转换的具体时间和地壳演化至今仍存在诸多争议。本文以西准噶尔地区的庙尔沟岩体及其西北侧新发现的柱状节理流纹岩为研究对象,通过锆石U-Pb定年的方法,判断庙尔沟岩体的年龄为302.8~308.8 Ma,柱状节理流纹岩的年龄为303.6~294.5 Ma。锆石Lu-Hf同位素测试结果显示,庙尔沟岩体和柱状节理流纹岩都具有相似的高176Hf/177Hf值和高正εHf(t)值,具有亏损地幔的源区属性,可能来源于下地壳底部残余洋壳或火山岛弧等新生地壳发生部分熔融。结合区域地质资料和前人研究成果,将西准噶尔地区由大洋俯冲向陆内环境转变的时间限定为晚石炭—早二叠世,其基底可能是以新元古代晚期—晚古生代形成的年轻洋壳和岛弧为主,不存在古老的结晶基底。

印支运动在鄂尔多斯盆地和四川盆地启动时间的讨论：来自生长地层的证据

造山带的形成、演化与周缘盆地受统一构造事件影响,“盆”与“山”在构造和沉积方面相互耦合,沉积盆地存在造山事件的响应,如生长地层、包卷层理等。生长地层为同构造或同变形阶段沉积,其沉积时代可以有效约束构造事件时代。中央造山带近东西向展布,北侧为鄂尔多斯地块,南侧为扬子地块。中央造山带的形成主要源于原—古特提斯洋的闭合,原特提斯洋在早古生代闭合,古特提斯洋在中生代闭合,后者改造前者并响应全球印支运动。印支运动的启动,一方面促使现今中国大陆雏形的形成,另一方面响应Pangea超大陆的最终汇聚,具有重要的大地构造意义。古特提斯洋闭合,华南地块和华北地块汇聚拼贴,并在鄂尔多斯盆地和四川盆地沉积地层中保留了很好的记录。笔者在鄂尔多斯盆地南缘上三叠统识别出一套生长地层,通过最年轻碎屑锆石与区内相同地层凝灰岩锆石对比,限定印支运动启动时间为233 Ma左右;在四川盆地北缘上三叠统须家河组识别出一套生长地层,通过对比分析,推测印支运动启动时间为216 Ma左右。

松科二井东孔营城组火山岩测井响应特征及岩性评价

为开展松辽盆地深部长期观测、流体实验和探索白垩纪火山事件,利用松科二井东孔丰富、齐全的测井资料,对营城组火山岩岩性进行评价。通过测井响应特征分析发现,松科二井东孔营城组凝灰岩具有最强的放射性和导电性,高孔隙度的集块熔岩密度为低值,流纹岩表现出高密度和低导电性。利用测井交会图和成像识别模式,识别出松科二井东孔营城组火山岩以流纹岩、凝灰熔岩和集块熔岩为主,少量的凝灰岩。结合凝灰岩处测井曲线变化特点,证明了火山喷发间断的存在。流纹岩具有高碱、高Si、低Fe和低黏土矿物特征。T2谱分析认为流纹岩有利于后期深部长期观测和流体实验的开展。研究成果对松科二井东孔后续火石岭组火成岩及整个松辽盆地火山岩研究具有一定的参考价值。

松科二井高温高压随钻测温技术的应用研究

松科二井是亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井。松科二井完钻后38 h测井温度为241℃,创造了我国钻井工程最高井温应用记录。松科二井井内参数测试主要采用两种方法,一是综合物探测井,在下套管前进行综合测井;另一种是不影响正常钻进工作,随钻进行井下参数测试。及时掌握井下随钻温度等信息,对高温泥浆性能的调整和动力机具应用起着关键性的支撑作用。本文针对松科二井科学钻探高温难点问题展开系列研究,研制了一种存储式井下高温测试仪器。该仪器经过多轮攻关改进设计,成功应用于松科二井现场,在现场应用的最高随钻测试温度为222℃。

西准噶尔地区多源遥感信息的线性构造提取与定量分析

夹持在近东西向额尔齐斯断裂和天山走滑断裂系统之间的西准噶尔地区,经历了自晚古生代晚期以来长期复杂的陆内构造变形历史。线性构造的长度、方向以及空间分布能够反映构造变形的强度和样式,指示应力作用的方式。本文选取新疆西准噶尔地区为研究区,利用ASTER、Landsat等多源遥感数据通过彩色合成、主成分分析、波段比值和Sobel滤波等增强显示断裂构造在遥感影像上的空间分布和光谱信息,并利用Canny边缘检测与人工解译相结合的方法提取研究区内线性构造;运用地质统计学的原理和方法对提取出的线性构造进行定量分析。结果表明,研究区内依长度优选方位确定的主断裂走向为N50°~60°E,代表了区域一级构造即达拉布特断裂展布的方位;依线性构造数量优选方位确定的次级断裂走向为80°~90°(近东西向),代表了区域三级构造的方位;介于以上两者之间的线性构造,即数量与长度均适中的线性构造,代表了区域二级构造的方位。线性构造的区域分布,揭示了在南北向主压应力作用下,西准噶尔地区构造体系的组成与构造变形特征。由此说明,多源遥感信息提取的线性构造定量分析,对于区域断裂构造体系的厘定具有重要意义。

松科二井火石岭组地层岩石物理学特征研究

松辽盆地资源与环境深部钻探工程是针对白垩纪古气候与古环境研究、地球深部资源调查以及基础地质研究等一系列科学问题而实施的科学钻探。松科二井是松辽盆地科学钻探工程的主体钻孔,设计的测井项目齐全,采集了丰富、连续、原位的地球物理测井资料。本文主要利用该孔的测井资料研究深部火石岭组地层岩石物理学特征;结合实验室岩心核磁共振测试结果,分析不同岩性储层的孔隙结构特征。研究表明,火石岭组地层主要发育安山岩、凝灰岩、复成分砾岩和凝灰质泥岩,其中火成岩岩相以爆发相和喷溢相为主,安山岩和复成分砾岩表现为高电阻率、低声波时差特征,凝灰岩为低电阻率、高声波时差特征,凝灰质泥岩电阻率最低;储层整体上具有低孔低渗的特点,但凝灰岩储层小孔和中孔发育,物性相对较好,是较为有利的储层。研究结果为进一步评价松辽盆地深部油气资源和地层结构提供了有力支持。