提高复杂地层取心质量的一种发夹式岩心提断器及其应用     

廖远苏  胡啟锋  缪赛  陈浩习  卓廉明 《煤田地质与勘探》2020,48(6):249-255

为了解决普通取心钻具在软弱、松散性复杂地层钻进中的取心问题，降低堵心、磨心概率，提高钻进回次进尺长度和岩心采取率，研制了安装在普通S95绳索取心钻具上的一种新式岩心提断器。该岩心提断器是利用女性头饰发夹卡取软弱、松散岩心，其构件由发夹、发夹座、发夹室组成，无须通过铆焊工艺固定，可在施工现场由手工借助一种发夹装配器进行组装。在某勘查区3个钻孔中进行了试验，试验孔段总进尺45.11 m，平均回次进尺1.16 m，平均岩心采取率91.42%。试验结果表明:该岩心提断器与底喷式钻头及“引心管”配合使用，能够在软弱、松散性破碎地层大幅度提高回次进尺量、岩心采取率及取心质量，解决了试验前应用普通绳索取心钻具，在钻遇松软夹石、水敏性强的复杂地层中岩心采取率不足30%的难题。用发夹卡取软弱、松散岩心的方法与类同现有技术中簧片的卡心方法比较，更具经济性、灵活性和普适性。其应用领域不限于矿山地质，还可拓展到水文地质、工程地质及环境地质的岩心钻探，具有广泛的应用前景。   相似文献   

非连续变形分析中块体大转动问题研究     

巩师林  凌道盛  胡成宝  钮家军 《岩土力学》2020,41(11):3810-3822

原有非连续变形分析（DDA）采用一阶近似后的位移增量表达式更新块体构形，推导相关子矩阵，且对不同时步计算出的应变增量直接叠加，当模拟的块体发生大转动时往往会产生较大误差。为考虑块体转动与变形的耦合作用，引入先变形、后转动的块体位移增量表达式。重新推导了惯性力子矩阵，将块体转动时的离心力与科氏力加到荷载矩阵中。计算时对应变分量及其相关变量进行坐标变换与修正，并采用新引入的位移增量表达式计算块体顶点位移，进行后接触修正与更新块体构形。数值算例表明，改进后的程序能够消除转动带来的误差，自动考虑了块体转动时离心力和科氏力引起的变形，应变计算精度更高。改进方法克服了块体体积自由膨胀、应变场畸变等问题，给出了合理的块体应变。  相似文献   

电性任意各向异性且分块连续变化CSAMT三维有限元数值模拟          下载免费PDF全文

李勇  林品荣  刘祖鉴 《地球物理学报》2019,62(10):3923-3933

考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况，本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题，然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分，在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值，解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况，将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性；三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明，电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响.  相似文献   

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示          下载免费PDF全文

朱守彪 《地球物理学报》2020,63(2):427-439

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.  相似文献   

2013年南斯科舍海岭M_W7.8地震的多点震源机制反演          下载免费PDF全文

张喆  许力生 《地球物理学报》2020,63(8):2978-2998

2013年11月17日，在南极南奥克尼群岛北、南极板块与斯科舍板块之间发生了一次M_W7.8级地震（2013年南斯科舍海岭M_W7.8地震），我们利用全球分布的长周期和宽频带地震记录反演确定了这次地震随时间和空间变化的震源机制，验证了提出的一种多点震源机制反演的新方法.首先利用长周期记录的W震相反演了这次地震的矩心矩张量解并利用体波提取了视震源时间函数，同时利用台阵反投影技术从宽频带记录中获得了这次地震的高频源的时空分布，然后基于矩心矩张量解、视震源时间函数以及高频源的时空分布，实现了采用新方法对2013年南斯科舍海岭M_W7.8地震的多点震源机制反演.矩心矩张量解表明，地震矩心在44.50°W/60.18°S，矩心深度19 km，半持续时间49 s，释放标量地震矩4.71×10²⁰ N·m，发震断层走向104°，倾角54°，滑动角8°.视震源时间函数清楚地揭示了地震矩随时间变化的方位依赖性，总体上可以将时间过程分为前60 s和后50 s两个阶段，但前60 s可细分为两次子事件.根据台阵反投影结果，这次地震为沿海沟从西到东的单侧破裂，破裂长度达311 km，可以分为5次子事件，能量释放的峰值点依次为13 s、30 s、51 s、64 s和84 s，平均破裂速度分别为0.6 km·s^-1、2.6 km·s^-1、2.3 km·s^-1、2.8 km·s^-1和3 km·s^-1.多点震源机制反演显示，5次子事件的矩震级分别为M_W7.57，M_W7.48，M_W6.80，M_W7.53和M_W7.08，半持续时间依次为21 s，17 s，6 s，16 s和8 s，走向分别为95°，105°，81°，98°和98°，倾角依次为57°，49°，86°，46°和64°，滑动角-9°，1°，-17°，13°和-4°.这些在震源机制、能量释放以及持续时间方面的变化都是当地构造和应力环境复杂性的反映.  相似文献   

水源钻机在超深土层绳索取心钻进中的应用          下载免费PDF全文

杨联锋  段云星 《探矿工程》2020,47(11):44-50

山西省清徐县区域地质调查项目设计800、2000、3000 m科学钻探孔，以调查填补新生界底板埋深控制空白区，各孔钻入基岩30 m完钻。要求全孔取心，岩心采取率≮85%，岩心直径≮60 mm，采用塑料保护管采取原状岩样。针对超深软土层、各组地层特性及厚度未知、钻遇基岩完钻深度未知、大直径高保真全孔取心、项目价格远低于目前市场成本等难题，经过“水源钻机+大提钻取心+长裸眼孔段”实施800 m孔、“岩心钻机+绳索取心+套管固井”实施640 m参数对比孔，创新性使用“水源钻机+绳索取心+长裸眼孔段”工艺完成了2000 m孔的施工。该工艺岩心采取率达到93%，孔径和孔斜符合地质要求，为3000 m孔顺利施工打下了坚实的基础，为同类型项目提供了经验和借鉴。  相似文献   

滇西南钾盐调查MK-3大口径超深井绳索取心钻进工艺          下载免费PDF全文

吕利强 《探矿工程》2020,47(3):53-58

滇西南中生代盐盆地钾盐资源调查评价项目MK-3井，设计井深2700 m，全孔取心，岩心直径≮80 mm，一般井段岩心采取率达到80%以上，盐岩段岩心采取率＞95%。工程技术要求高，施工难度大。施工中遇到了地层坍塌、涌水、掉块、盐岩溶蚀等问题，通过采用氯化镁饱和盐水冲洗液，HXY-9B型钻机取心钻进、TSJ-2000型水源钻机扩孔钻进，分级下管隔离等措施，圆满完成了钻探任务。完钻井深2701 m，岩心采取率90%，盐岩段岩心采取率达98.65%，终孔口径127 mm，岩心直径81 mm。经地球物理测井，各项指标都达到了设计要求。刷新了国内CHD127标准绳索取心钻杆P口径钻探深度的记录。  相似文献   

强造斜致绳索取心钻具折断分析     

卢秋平 《地质与勘探》2020,56(2):445-450

在定向钻探固体矿产领域,通常在造斜段使用螺杆钻具,大部分的工作量采用取心回转钻进。造斜段使用螺杆钻具,钻杆不回转,受力较简单;如遇强造斜转换绳索取心钻具稳斜钻进,下部钻具组合容易出现回转困难、下不到底的技术难题,甚至出现丝扣折断事故。为避免强造斜对绳索取心钻具的影响,本文通过建立强造斜段对绳索取心钻具的几何约束变形模型,量化分析强造斜段岩心外管长度与造斜强度、环空间隙之间的约束关系,提供了可快速预判下部钻具参数能否满足强造斜安全钻进的方法。该方法在山东某铁矿定向孔的强造斜致下部钻具折断的事故处理中,通过对绳索取心钻具安全计算模型校核和调整钻具参数,实现了绳索取心钻具通过造斜率0.62°/m的强造斜段安全钻进至靶点,证明对强造斜绳索取心工具安全钻进预测和事故处理计算具有指导意义。  相似文献   

松辽盆地松南油页岩地质调查井绳索取心钻进技术          下载免费PDF全文

吴德军  朱小锋  刘树华  李舜丰 《探矿工程》2020,47(3):44-48

松辽盆地松南油页岩地层水敏性强，钻探施工过程中极易水化、剥落，甚至垮塌。2018年中国地质调查局在扶余-长春岭矿区布置了8口油页岩地质调查井，岩矿心采取率、终孔直径和岩心直径、孔斜率等的要求均较高。通过采用S95+5绳索取心钻进工艺，对钻孔结构、钻头选型、钻井液、钻进参数进行优化，成功地解决了油页岩地层护壁难问题，并且高质量地达到了工程质量要求。总结了油页岩地层绳索取心钻进关键技术。  相似文献   

潮页1井钻探施工技术          下载免费PDF全文

王世炬  刘昕伟  王烁  徐明曙  纪卫军 《探矿工程》2020,47(10):33-37

潮页1井是在潮水盆地布置的第一口页岩气资源调查井，取心质量要求较高，地层有大段泥页岩层段，易水化剥落，施工难度大。本文着重介绍了潮页1井取心工艺、钻头选型、冲洗液技术及井斜控制技术等相关的施工经验。潮页1井采用大口径绳索取心技术，第四系地层以深全井取心，该技术在甘肃地区鲜有可供参考的施工案例，而该井岩心采取率接近90%。钻进过程中通过选用合理的钻进参数和护壁性能较强的冲洗液体系，解决了施工中遇到的地层“打滑”、井壁稳定性差等技术难点，保障了潮页1井的顺利完工。  相似文献