喂子坪秦岭杂岩麻粒岩相变沉积岩的变质作用p-T演化及其构造意义

秦岭杂岩位于秦岭造山带北秦岭构造带,是研究秦岭造山带早古生代构造演化的重要岩石构造单元。喂子坪地区发育有典型的秦岭杂岩,其中的混合岩是由变沉积岩经历了强烈的深熔作用形成的。本研究对其进行了岩相学、变质相平衡模拟和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,以深入揭示它们的变质温压演化特征,进而阐明它们指示的构造意义。混合岩的中色体由含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩组成。含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩只记录了峰期变质矿物组合,为镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体,而含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩记录了3个变质演化阶段,分别是早期进变质阶段(M1):黑云母+斜长石+石英;峰期变质阶段(M2):镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体;退变质阶段(M3):普通角闪石+斜长石+黑云母+石英+熔体。全岩成分视剖面图模拟计算显示含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩压力峰期的变质温压条件分别为790~810℃/990~1040 MPa和840~862℃/1000~1190 MPa。含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩3组局部矿物组合域成分视剖面图模拟计算得到压力峰期后变质阶段的温压条件为735~814℃/400~810 MPa、721~794℃/430~700 MPa、740~810℃/470~780 MPa。因此,本研究揭示了喂子坪地区秦岭杂岩片麻岩记录了近等温降压的p-T轨迹。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和2个浅色体样品中的变质锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为383.2±7.0 Ma、400±3.6 Ma和406.7±7.8 Ma。结合已发表的数据,喂子坪地区变沉积岩麻粒岩相峰期变质作用和强烈的混合岩化作用的时代约为410~390 Ma,而约380 Ma的年龄可能代表退变质冷却到固相线的时代。片麻岩近等温降压的变质演化轨迹指示喂子坪地区秦岭杂岩的变沉积岩在下地壳经历了麻粒岩相变质作用和随后的快速抬升,与碰撞造山引起的地壳增厚和随后的地壳伸展有关。

华北南缘舞钢太华杂岩变泥质岩变质作用:变质P-T轨迹与锆石U-Pb年龄

太华杂岩在华北中部造山带南缘舞钢地区存在出露,本文选取该地3个变泥质片麻岩为研究对象,对其进行了岩石学、相平衡模拟和锆石U-Pb年龄分析等综合研究。结果显示其普遍保留了三个变质阶段的矿物组合:进变质阶段(M1)矿物组合主要以矿物包裹体保存在石榴子石变斑晶之中,峰期变质阶段(M2)矿物组合主要保存在基质中,退变质阶段(M3)矿物组合以石榴子石变斑晶周围的后成合晶矿物组合为代表。石榴镁铁闪石黑云二长片麻岩M1矿物组合为Bt1+Pl1+Ilm1+Qz1±Amp1,M2矿物组合为Grt2+Bt2+Pl2+Amp2+Qz2+Mt2±Ilm2,其P-T条件为810~855℃、0.8~1.0GPa,M3矿物组合为:Bt3+Pl3+Qz3+Amp3±Ilm3±Mt3。2个石榴夕线黑云片麻岩M1矿物组合为Bt1+Sil1+Mt1+Ilm1+Qz1±Pl1±Rt1,M2矿物组合为Grt2+Bt2+Sil2+Qz2±Pl2±Ilm2±Mt2,其P-T条件为795~850℃、0.7~0.9GPa,M3矿物组合为Bt3+Sil3+Qz3±Pl3±Ilm3±Mt3±Rt3。结果表明舞钢变泥质片麻岩记录了近等温降压(TTD)的顺时针P-T轨迹,这样的P-T轨迹反映了一个碰撞造山的过程。锆石U-Pb年龄结果指示这些片麻岩源区时代为~2.86Ga,原岩形成年龄为~2.36Ga,在约1.96~1.84Ga期间经历了高级变质作用,而约1.84~1.80Ga可能代表了其退变质作用时间。这表明中部造山带的南部可能经历了一期拉长的构造-热事件(约1.96~1.80Ga),持续时间长达~160Myr之久,可能代表华北克拉通东部陆块和西部陆块在古元古代沿着中部造山带的俯冲-碰撞造山过程。

四川米易海塔地区前震旦纪五马箐组变质作用P-T条件研究

在扬子板块西缘的康滇陆块上分布有一套变质程度深浅不一的前震旦纪变质岩系,长期以来对这套变质岩的温压条件研究相对薄弱。笔者等以四川米易海塔地区前震旦纪五马箐组中的黑云斜长角闪片岩为研究对象,通过岩相学、矿物化学分析、变质P-T条件计算,结果表明:黑云斜长角闪片岩峰期矿物共生组合为角闪石+黑云母+斜长石+石英+榍石,其峰期变质条件为T=599℃,P=0.22 Gpa,其变质相为角闪岩相。米易海塔地区前震旦纪五马箐组经历了中温低压型变质作用,可能形成于新元古代地幔柱活动时期的裂谷环境。

Packer同径止水技术在彬长矿区多含水层分层抽水试验中的应用

彬长矿区含水层厚度大,矿井防治水难度高,为准确获取地下水的水力学参数、水文地质条件,需对煤层上方各含水层进行分层抽水试验。传统的异径套管分层止水方法操作难度大,扩孔费用高,止水效果一般。为准确获取不同层位含水层水力学参数,彬长矿区引入Packer同径止水技术代替传统异径套管分层止水方法进行分层抽水试验,有效的解决了传统钻孔抽水试验中分层抽水止水难题。研究表明:采用Packer系统可轻松实现在第四系松散岩类及洛河组含水层钻孔中同径止水,具有实施过程简化、安全、高效、便捷的优点,并且可以检查止水效果,能够更加准确有效地获取各含水层的水文地质参数。

黄陵背斜核北部黄凉河组混合岩化作用及泥质变质岩P-T轨迹对石墨成矿的启示

黄陵背斜核北部黄凉河组产出大鳞片晶质石墨矿,现有研究认为石墨片度分布与混合岩化作用有关,但这些研究多侧重于经验判断和特定样品的对比,缺乏统计学证据。以蔡家冲矿区的石墨矿为研究对象,根据不同层位样品中石墨片度的统计结果,分析混合岩化作用对石墨成矿的影响;对黄凉河组代表性样品进行相平衡模拟,探讨P-T轨迹对石墨成矿的启示。结果表明,蔡家冲地区的混合岩造成距离其0~20 m范围内的石墨片度增大,≥50目的石墨鳞片含量相较于蔡家冲地区整体平均值提高了5.77%~19.55%,因此石墨片度受石墨矿体与混合岩距离的影响,石墨矿体距混合岩越近,其大鳞片石墨含量越高;同时混合岩影响距离的远近与混合岩规模有关,混合岩规模越大,受其影响的距离越远。采用黄凉河组含石墨红柱石十字石二云片岩样品进行相平衡模拟,得到其峰期变质条件为640~660℃、0.31~0.38 GPa;结合该样品变质矿物世代变化和对应的变质反应,在P-T视剖面图中得到升压升温+减压升温的两阶段P-T轨迹,升压升温阶段对应碰撞造山过程,石墨矿的主体形成于该时期;减压升温阶段指示造山后伸展之前的热松弛期,混合岩化作用发生于该时期,并造成部分石墨矿体的石墨片度明显增大。

多次补焊对A7N01P-T4铝合金接头组织和性能的影响研究

针对4mm厚A7N01P-T4铝合金薄板在不同补焊次数后接头组织和性能进行了研究,其中工艺试验包括未补焊、1次补焊、2次补焊、3次补焊和4次补焊,并对试验接头的拉伸性能、弯曲性能、硬度及焊缝与热影响区域微观金相组织进行对比分析。通过试验发现:不同补焊次数下的拉伸性能、弯曲性能、硬度等与不补焊相比均有所下降,但下降幅度均不大。其中,在抗拉强度试验中仅有不补焊时满足强度要求,弯曲试验中断口均发生在焊缝区域,主要原因在于采用了强度较低的焊接材料。通过试验研究,可为铝合金薄板的补焊工艺提供一定的依据和借鉴。

连续管磨损对防喷盒胶筒密封性能的影响

为研究连续管磨损对防喷盒胶筒密封性能的影响,归纳连续管常见磨损形式并构建其磨损几何模型,以通径为38.1 mm防喷盒胶筒为例,通过实验得到其材料本构模型参数,建立防喷盒胶筒密封连续管的有限元模型;以有效接触应力和最大Mises应力为指标,分析连续管的磨损形式、磨损深度、磨损长度以及偏磨角度对胶筒密封性能的影响。结果表明:连续管偏磨形式对胶筒密封性能影响较大,连续管偏磨段长度大于胶筒高度且偏磨深度大于1 mm时,胶筒密封能力会出现不能满足井口密封要求的情况;偏磨角度会影响胶筒的应力分布,从而影响密封性能。

深水测试密闭环空压力变化下的封隔器胶筒性能分析

为探讨深水测试双封隔器由密闭环空压力变化引起的变形与强度问题,建立双封隔器胶筒结构的力学分析模型。根据工作过程中封隔器间密闭环空压力的变化,对胶筒的密封性能进行分析,得到各胶筒的应变量、等效应力以及接触应力的变化情况。分析采用胶筒不同圆形倒角参数时封隔器胶筒与套管的接触特性,研究胶筒倒角参数对封隔器密封性能的影响,得出封隔器的优化结构参数。结果显示:各胶筒的应变量、等效应力以及接触应力均随密闭环空压力的增大而增大,其中下胶筒的增大幅度最明显;各胶筒变形量随着胶筒倒角的增大无明显变化,但等效应力随着胶筒倒角的增大均减小,而随着胶筒倒角的增大上胶筒和中胶筒的接触应力均增大,下胶筒的接触应力先增大后减小。因此,一定程度上增大胶筒倒角有利于提升封隔器的密封性能,倒角半径为0.75 mm时为最优结构。

基于双重介质渗流-应力耦合模型的高压压水试验渗透参数反演

高压压水试验过程中岩体易发生水力劈裂产生裂隙,岩体内部孔隙、裂隙双重导水,渗流场和应力场相互作用,导致岩体渗透参数的时空变异性。基于高压压水试验反演渗透参数需考虑双重介质渗流-应力耦合作用下产生裂隙前后渗透系数的变化规律,利用渗流-应力耦合数值模型结合工程现场高压压水试验数据进行参数反演,计算得到不同压力阶段下灰岩岩体渗透率。主要结论如下:发生水力劈裂前,随着注液压力的增大,渗透率及孔隙水压力在不同压力阶段之间分界明显,渗透率反演值与规程公式计算值相近;发生水力劈裂后,岩体渗透率增大约2倍,孔隙介质渗透率和通过的流量出现陡减现象。

一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液

高温高密度封隔液是高温高压井完井关键技术之一,目前密度超过1.60 g/cm 3无固相盐水封隔液只有溴盐、锌盐或者甲酸铯溶液,溴盐毒性大,锌盐高温腐蚀性难以控制,而甲酸铯价格昂贵,难以满足高温高压井完井技术要求,开发针对高温高压井的新型无固相高密度清洁盐水封隔液势在必行。以磷酸三钾TKP为主剂并添加其他处理剂优化而成可溶性盐SW4,研发了一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液,测试了其密度调节能力、水溶液的流变性和流变模式、金属腐蚀性、高温稳定性、生物毒性等性能。结果表明,SW4封隔液常温条件下最大密度可达1.90 g/cm 3;随密度增大,其水溶液黏度上升,其流变模式为牛顿流体;密度1.85 g/cm 3的封隔液在150℃、7 d条件下对A3钢、N80钢、TN110Cr13S和TN110Cr13M钢的腐蚀速率均小于0.076 mm/a,N80钢在1.80 g/cm 3 SW4封隔液中的腐蚀性明显低于同等条件下的溴化钠、溴化钙和溴化锌,与甲酸铯相当;在同等加量条件下,SW4能够提供更多的K+,具有更优异的防膨性;高温稳定性强,能够满足高温高压井完井工况需求;生物毒性低,具有环境可接受性,可以满足作为无固相高密度封隔液加重剂的技术要求。

气体封隔器密封单元的增强方法与安全分析

气体封隔器胶筒是实现气井分层分段开采的关键部件。常规三胶筒结构在坐封时易发生初始破坏,导致胶筒整体应力水平降低,密封安全性储备不足。为此,提出一种多材料组合式密封单元的增强方法,用于HPHT105-232-V0型含硫化氢高温高压气体封隔器密封单元的设计;基于拉伸试验和Yeoh理论获得橡胶的本构模型参数;在温度204℃、坐封力200 kN和环空压力70 MPa下,分析了胶筒的应力和变形规律;试验测试了增强单元的密封安全性。分析结果表明:HPHT105-232-V0型封隔器密封单元胶筒的最大变形量为94.785 mm,最大接触应力为240 MPa,位于金属护环与套管接触区域。根据API标准,对HPHT105-232-V0型封隔器实物进行测试试验,坐封时胶筒未发生初始破坏,密封单元的整体应力水平提高;稳压过程胶筒压降幅度小于1%;整个试验测试过程中,密封单元无气泡溢出,封隔器卸载后胶筒结构无明显的塑性变形。研究结果表明,采用该增强方法所设计的多材料组合式密封单元具有良好的密封性能,满足极端环境下的密封安全性要求。

超深井射孔冲击动载荷引起封隔器断裂失效分析

中国超深层油气资源丰富,超深井油气开发过程中常采用一体化管柱完成射孔—试油—酸化三联作业,作业过程中超深井射孔冲击动载荷频繁导致封隔器断裂失效。为解决上述问题,基于弹塑性有限元法,结合实际井下测得的射孔管串起爆瞬态冲击动力学载荷边界条件,开展了新疆某地X1井射孔作业RTTS封隔器(全开式挂壁封隔器)—减震器管串瞬态冲击动力学有限元仿真分析,建立了减震器二阶带阻尼的质量—弹簧力学系统模型,从理论上对比分析了双减震器的减震效果与有限元分析结果的可靠性。研究结果表明:(1)在射孔爆轰0.09 s和0.21 s时刻,中心管接头螺纹处分别出现805.4 MPa和925.1 MPa两个应力峰值,超过了管材的屈服强度和抗拉强度,且冲击波引起的交变应力导致局部位置开始发生裂纹失效,裂纹逐渐扩展到整个截面,造成螺纹接头断裂;(2)根据仿真模型计算结果以及中心管结构尺寸分析,发现其螺纹部分结构尺寸偏小,导致峰值应力超过其抗拉强度造成断裂失效;(3)建议采用中心管上部螺纹连接处镦粗2~3 mm的改进方案,其最大应力可降低27%以上,可明显提高结构强度;(4)使用双减震器能有效降低射孔管串上部冲击载荷,理论计算指出双减震器比单减震器的振幅降低约50%,其最大应力降低约42%。结论认为,研究成果可为超深井RTTS封隔器管柱安全射孔作业提供理论和技术支撑,并将有力推动我国超深层油气资源的高效勘探开发。

塔河油田T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂工艺

针对塔河油田泵送桥塞分段加砂压裂施工中存在泵送桥塞工具串易遇阻遇卡,缺乏相配的井下工具,含硫化氢、井控风险较高等问题,以T1-5H井为例,提出了井下工具泵送模拟技术,提高工具串在复合套管中的通过性;形成了人工井底地质深度回归结合连续油管探底的高精度校深方法,保证首段射孔位置精确;采用大通径全封堵桥塞,解决高压气井组下生产管柱的难题。应用表明,T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂完井工艺4段5簇,注入地层总液量3210.7 m^(3),累计产能提高2401.6 t,有效提高了储层动用程度。该工艺为西北工区砂泥岩薄互储层改造提供经验借鉴,为实现超深石炭系储层大规模开发奠定了技术基础。

注氮气机抽防腐防垢一体化管柱的研制与应用

针对塔河油田注氮气机抽井井筒及井下工具严重腐蚀结垢,易造成抽油泵卡泵、封隔器解封困难等井下故障的问题,在现有技术的基础上,优化改进结构、技术创新,研制了一种注氮气防腐防垢机抽一体化管柱。该管柱包括注气防垢杆式泵、防腐封隔器等关键工具,注气防垢杆式泵优化改进了柱塞和泵筒的结构,泵筒上部设计注气孔、下部设计封堵筒,柱塞下部设计密封堵头,注气时柱塞下部堵头将进油通道密封,能防止高压油液倒灌进入泵腔发生腐蚀结垢,消除柱塞下放失败的风险;防腐封隔器采用新型护肩式的胶筒组件及双“O”型圈、双向支撑密封结构、分级解封机构和分体式双向卡瓦锚定结构,提高封隔器胶筒的耐腐蚀性能、降低上提解封力和保证卡瓦锚定性能。经过理论校核和室内模拟试验均满足现场需求,现场应用表明,该管柱坐封、解封及注气均正常,转采成功率100%,满足开发需求,解决了注气腐蚀结垢卡泵和封隔器解封困难的工程难题,具有很高的推广价值。

双封隔器在渤海油田潜山地层取样的应用

渤海油田潜山地层油气藏油质好、储量大,但由于埋藏深、岩性复杂、储集空间多样,勘探开发过程中储层有效性评价及流体性质评价难度大。钻井中途油气层测试仪(EFDT)是中海油田服务股份有限公司自研的一种模块化、泵抽式电缆地层测试仪,其双封隔器取样技术能够在非均质性强的地层成功坐封和取样,准确判断潜山地层是否存在油气,为正确认识储层特征和流体类型提供可靠依据,为确定潜山成藏模式的勘探决策提供重要参考。

双Packer系统在鄂尔多斯盆地地下水勘查中的应用

双Packer系统在鄂尔多斯盆地地下水勘查中的应用,为在该盆地开展深层地下水水化学同位素的研究,提供了一个有效的工具。了解该系统的工作原理、应用条件和在鄂尔多斯盆地地下水勘查中的具体应用,对在我国水文界普及该技术具有重要意义。

鄂尔多斯高原地下水流系统的多层结构循环模式——来自深孔中PACKER系统分层水头测定的证据

地下水流系统和循环模式分析是研究地下水形成机理的基础,对正确认识和评价地下水资源具有重要意义。鄂尔多斯高原在含水系统和众多地下水排泄区的控制下,形成了多个不同规模、不同循环深度、相互独立的地下水流系统。PACKER系统分层试验测定的不同深度水头的数据证明,鄂尔多斯高原地下水流系统存在托斯多层水流模式,区域性水流系统一般包含浅循环、中间循环和深循环3个循环系统。浅循环系统的发育深度在200m以内,深循环系统的发育深度大于400m。

Packer分层取样技术在非均质含水层勘查中的应用

在第四系松散岩层中进行抽水试验及分层取样工作一直是水文地质勘查中棘手的事情。为获得不同深度、不同层位含水层空间异质性特征,在实践应用的基础上提出了Packer分层取样结合井中物探技术,有效解决了传统钻孔抽水试验中分层抽水及取样的困难。研究表明:采用Packer分层取样技术可以实现在第四系松散岩类含水层钻孔中同径止水,分层封隔洗井、抽水试验及取样,而且易于实施,可以更加准确有效地获得空间异质性岩层中各含水层的水文地质参数。

河南洛宁太华变质杂岩区早元古代变质作用P-T-t轨迹及其大地构造意义

太华变质杂岩广泛出露于华北克拉通南缘,总体呈SW-NE向展布。在河南洛宁地区,太华变质杂岩以TTG片麻岩、斜长角闪片麻岩和变泥质片麻岩为主。斜长角闪片麻岩中可识别出三个阶段的变质矿物组合:进变质阶段矿物组合(M1)为石榴子石变斑晶内部的包裹体矿物组合(Amp1+Pl1+Qtz),变质高峰期矿物组合(M2)为石榴子石变斑晶边部和基质矿物组合(Grt2+Amp2+Pl2+Qtz),退变质阶段矿物组合(M3)为"白眼圈"状后成合晶组合(Amp3+Pl3+Qtz)。运用矿物温度计与压力计估算三个阶段的P-T条件分别为:进变质阶段约600～680℃/7.0～7.6kbar,变质高峰期为680～790℃/9.5～10.7kbar,退变质阶段为580～720℃/6.5～7.6kbar。变泥质片麻岩中保留了进变质阶段(M1)包裹体矿物组合(Bt1+Pl1+Qtz)和峰期变质阶段(M2)矿物组合(Grt2+Bt2+Pl2+Qtz)两个阶段。其中未发现后期退变质反应结构,石榴子石中也未发现成分环带。P-T条件估算结果分别为:M1阶段620～710℃/4.9～5.6kbar,M2阶段710～760℃/7.3～8.3kbar。洛宁地区太华变质杂岩记录了顺时针的近等温降压型的P-T轨迹,可能经历了与华北中部造山带其它杂岩类似的变质演化过程,推测其形成于华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带的拼合过程中。SIMS与ICP-MS锆石U-Pb定年表明,斜长角闪片麻岩记录了1938～1967Ma的变质事件,比华北中部造山带其它变质杂岩区所广泛记录的～1850Ma变质事件早了约100Ma,暗示中部造山带的拼合可能是一个长期的、复杂的过程。

五河杂岩的变质岩石学及P-T条件分析——来自蒙城南ZK02钻孔的研究

五河杂岩是华北克拉通东部陆块东南缘最重要的岩石单元.然而,直至今日,人们对于该组杂岩一直缺乏足够的研究,特别是对于其形成的变质条件分歧较大.本文通过对蒙城南ZK02钻孔中五河杂岩的构成和地质特征详细研究表明五河杂岩分为上、下两段.上段主要为一套由云母片岩、大理岩和花岗片麻岩组成的变质表壳岩系;下段为一套基性变质岩,主要岩性为斜长角闪岩、角闪岩、石榴斜长角闪岩和少量的混合岩.同时,针对下段特征岩石（石榴斜长角闪岩）,进行了较为详细的岩相学和矿物化学分析,并应用不同的温压计进行P-T条件评价和比较,结合岩相学限定和前人的研究成果,认为五河杂岩的主体普遍经历了高压角闪岩相变质作用,其温压范围为：T=671℃～700℃和P=0.82～0.95 GPa,地温梯度约为25～28℃/km,与典型陆壳地温梯度类似.与同邻区主要岩石单元的变质级别相比,五河杂岩应当形成于板内变质环境,并不具备造山带变质特征.