大陆科学钻探

摘要： 钻探是直接获取地下实物资料和提供测量通道的唯一技术方法,科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段.本文简要回顾了大陆科学钻探技术发展概况,通过对大陆科学钻探新技术发展动态前沿问题及发展路线进行调研,梳理总结了大陆科学钻探工程面临的高温、高压、高地应力、井斜、取心等技术难题,并提出了以高度集成化、智能化的绿色钻探技术为研究方向的发展路线图,为大陆科学钻探工程进一步发展及组织实施提供参考.

摘要： 科学钻探是为包括构造运动、气候变迁、火山喷发、地震机理、陨星撞击等基础地学研究领域,提取地球深部信息、建立地下长期观测网络的科学工程.开展科学钻探,不仅将促进我国地学基础理论研究走向国际前沿,实现从地质大国向地质强国的转变,还具有拉动我国钻探工程整体进步,提高其技术、学术水平和国际地位的工程技术意义.在通过科学钻探获取的地下信息中,岩心是直接反映地球演变历史的实物资料,也是最为地质学家所重视的研究资料.我国自2001年启动大陆科学钻探工程以来,素以全过程连续钻取岩心和对岩心的高质量要求著称于世.本文概略介绍了我国已成功实施的4项大陆科学钻探工程,着重介绍了在工程中形成的,具有我国自主知识产权的科学钻探取心钻进技术体系:井底动力取心钻进系统、大口径长回次钻程取心钻进系统、极复杂地层原状取心钻进系统,以及各类岩心的无损出管方法,介绍了各钻进系统在工程应用中取得的主要成果.

摘要： 6月2日,超级钻机"地壳一号"宣布完成"首秀",完钻井深达7018米,这是国家大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来最深的钻井。项目背后的负责人,就是被习近平总书记评价为"心有大我、至诚报国"的著名地球物理学家黄大年。他一生孜孜以求,重点在做一件事:透视地球!

摘要： 当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注.地质历史时期(包括第四纪和“深时”)的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段.文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述.获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候-古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地-海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制.这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据.可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是“深时”温室气候研究中发挥更加重要的作用.

摘要： 不久前，中国地质调查局组织有关专家，在黑龙江省大庆松辽盆地大陆科学钻探二井（简称“松科2井”）井场对深部探测专项《深部大陆科学钻探装备研制》课题进行了现场验收。课题组自主研发了“地壳一号”万米大陆科学钻探钻机及其关键技术、深部大陆科学钻探钻具系统及取心技术、耐高温钻井液体系、耐高温固井材料、耐高温电磁随钻测量系统、深孔井壁稳定预测软件等。

摘要： 云南腾冲火山-地热-构造带科学钻探工程钻遇多期火山喷发地层，地层空、渣、砂、漏等复杂情况严重。介绍了该复杂火山地层大口径空气钻进钻具、设备配套及施工工艺措施，对类似地层工程钻探施工有一定的借鉴意义。%In Tengchong volcano-geothermal-tectonic zone scientific drilling project of Yunnan, while drilling in multi period volcano eruption formation, the complex conditions of hollow, slag, sand and leakage were serious.The paper introduces the large diameter air drilling tools, equipments and technical measures used in this complex volcano formation, which can be taken as reference to the geological engineering drilling construction in similar formations.

摘要： 科学超深井是人类观测深部地球的“望远镜”。获取典型区块的原状岩心，建立高分辨率的地层剖面及其物、化性剖面，是科学钻探的最主要的目的之一。在深部钻探中，钻头驱动方式和岩心提取方法，是影响工程能源消耗、施工周期和工程经费的关键因素，从多方面阐述了科学超深井取心钻进多项关键技术和难点，并提出了针对性的解决方案和研究方向。%Scientific ultra-deep well is the “telescope” for human observation on the deep earth.Obtaining undisturbed core in typical block to establish high resolution stratigraphic profile and physical&chemical profile is one of the most im-portant purposes of the scientific drilling.In deep drilling, the drill bit driving mode and coring method are the key factors to affect energy consumption, construction period and project funds.The paper discusses some key technologies and diffi-culties in scientific ultra-deep core drilling and puts forward the specific solutions and research direction in several aspects.

摘要： 近日，“地壳一号”万米大陆科学钻探专用钻机在黑龙江省大庆市安达“松科2井”井场正式开钻，截至5月8日晚，钻进深度达1074米。“地壳一号”的研制成功和投入使用，标志着我国地学领域对地球深部探测的“入地”计划取得阶段性重大进展。

摘要： 在开展“中国大陆科学钻探工程选址与钻探试验”前期研究的背景下，提出了我国未来超深科学钻探工程中应重视的井内数据采集与传输问题，论述了将面临的难题及解决方案，并得出相关结论。

摘要： Under the background of“the Chinese continental scientific drilling project location and drilling test” in China, the article reviews and summarizes the great achievements and problems of drilling engineering of RussiaСГ-3 ultra deep well.Based on the rethinking on the experience and lessons, some issues are discussed, which should be paid attention in future ultra-deep scientific drilling project in China, such as scientific target and engineering management, scientific loca-tion selection, well deviation control and new drilling achievements, the related conclusion are presented.%在我国开展“中国大陆科学钻探工程选址与钻探试验”前期研究的背景下，回顾归纳了前苏联СГ-3超深井科学钻探工程的巨大成就及其存在问题。通过对其经验教训的再思考，论述了我国未来超深科学钻探工程中应重视的科技目标与工程管理、科学选址、防治井斜和配套钻探新成果等问题，并得出相关结论。

摘要： 中国大陆科学钻探选址在江苏东海县苏鲁超高压变质带上,于2001年6月开钻,2006年3月终孔,历时1353天,终孔深度5158m,岩心采取率86％,圆满完成深度5000m和岩心采取率80％的设计.中国大陆科学钻探主孔岩性剖面揭示了50多种岩石类型,其中榴辉岩类的厚度超过1300 m,占26.6％;副片麻岩类1400 m,占28％;正片麻岩类2100 m,占44％;超镁铁质岩80 m,占1.4％.本文介绍中国大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)石榴石橄榄岩的研究。

摘要： 微粒柯石英和金刚石的发现标志着大别-苏鲁地区的榴辉岩曾经历了超高压变质作用(＞2.8 GPa),然而在大别-苏鲁地区榴辉岩均以透镜体形式产于片麻岩和大理岩中,且榴辉岩仅占其围岩的5％左右.因此,自大别-苏鲁榴辉岩发现以来,就有这些超高压岩石究竟是"异地"还是"原地"之争.最近,从中国大陆科学钻探工程CCSD钻孔和相邻地区正、副片麻岩中分选的具有环带结构的锆石中发现普遍存在保存完好的超高压矿物和矿物组合,如柯石英,硬玉,多硅白云母等,这一重要发现表明大别-苏鲁地区大量的表壳物质有可能与榴辉岩一起经历了＞120 km的深俯冲,而后快速折返回中、上地壳.然而有关表壳物质俯冲到＞120 km地幔深度状态下岩石的各种物理、化学性质将发生何种变化及地球动力学意义等方面一直缺乏天然样品的高温高压实验约束.与相对稳定的大洋深俯冲不同,低密度的大陆地壳物质是否能够俯冲到＞120km深度并折返的动力学过程是当前超高压岩石动力学研究的难点所在.前人研究表明,长英质矿物在高温高压条件下通常将发生如下两个重要反应:Ab→Jd+Cs和Qtz→Cs,同时伴随矿物密度增加.为了探索与超高压榴辉岩共生的表壳物质深俯冲过程中矿物的赋存状态和物理-化学变化,本文在3.5GPa,750-1000 °C条件下,对天然黑云母斜长片麻岩进行了一系列高温高压实验.

摘要： 中国大陆科学钻探(CCSD)工程主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县毛北村,终孔深度5158m.近年来,国内外地质学家已对主孔岩心开展了多学科全方位的科学研究,并已取得了一系列重要进展(许志琴等,2005).CCSD主孔岩心的岩石类型包括榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩、超基性岩(石榴石橄榄岩)及少量的片岩和石英岩.对主孔0～4500 m岩心中锆石的矿物包体详细研究表明,各种变质岩普遍保存有以柯石英为代表的超高压变质矿物,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用.片麻岩的地球化学性质研究表明,正片麻岩具有多成因的特点,部分正片麻岩具有A型花岗岩的地球化特征,反映它们有可能形成于板内的构造环境,而另一部分的原岩则可能形成于陆缘火山弧的构造环境;副片麻岩的原岩可能是形成于被动大陆边缘的一套典型的沉积岩或变沉积岩.副矿物由于富集了岩石中大部分的微量元素及一些放射性元素而使其在岩石学和同位素年代学研究中具有更重要意义,常被用于成岩成矿演化过程的示踪研究.本文简要报道CCSD主孔2000m以下片麻岩样品中一些副矿物的初步研究。

摘要： 大陆科学钻探是当代地球科学具有划时代意义的大型科学工程,了解岩性随深度变化是大陆科学钻探的重要目的之一.特别是在变质岩地区,由于岩性的复杂性,利用测井达到这个目的更为重要.在研究过程中,我们采用了一种新的岩性识别方法,这就是灰色系统理论.从解释结果可以看出,灰色系统理论对于变质岩地区不同岩性的识别是有效的.

摘要： PPⅡ孔位于大别—苏鲁超高压变质带的东部.本文研究超声成像测井提供了声幅图像和传播时间图像,信息量大,能直观地识别孔壁的地质特征.

摘要： 途述了笔者艰难的求学历程及其在逆境中不断进取、勇于创新的精神.详细介绍了笔者在推广小口径金刚石钻探技术、创造控制地面沉降"上海模式"实施中国大陆科学钻探工程等工作中所发挥的重要作用.

摘要： 金红石作为榴辉岩常见的副矿物,是高场强元素Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W的主要载体矿物,近年来受到岩石地球化学家的高度重视.我们利用LA-ICP-MS分别对CCSD主孔0(地表)～1100 m的11个样品中被石榴石包裹的金红石以及处于石榴石和绿辉石粒间的金红石的微量元素进行了详细分析.结果表明金红石中除了高度富集高场强元素Zr、Nb、Hf、Ta等外,过渡金属元素的含量也相对较高.随采样深度不同Nb、Ta含量变化趋势与全岩一致,但Zr、Hf在全岩和金红石之间发生了显著分歧.金红石具有比全岩更低的Zr/Hf比值,且Nb/Zr比值与Nb正相关但与Zr无相关性.这些特征说明榴辉岩中金红石可以有效分离Zr(Hf)和Nb(Ta).除高Mg榴辉岩SD019外,粒间金红石较包裹体金红石具有更高的Zr、Hf含量,且粒间金红石边部的Zr、Hf含量低于核部.另外,粒间金红石边部的Pb、Ba含量相对核部及包裹体金红石明显偏高,这应指示了金红石形成之后的流体交代作用。

摘要： 金红石作为榴辉岩常见的副矿物,是高场强元素Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W的主要载体矿物,近年来受到岩石地球化学家的高度重视.我们利用LA-ICP-MS分别对CCSD主孔0(地表)～1100 m的11个样品中被石榴石包裹的金红石以及处于石榴石和绿辉石粒间的金红石的微量元素进行了详细分析.结果表明金红石中除了高度富集高场强元素Zr、Nb、Hf、Ta等外,过渡金属元素的含量也相对较高.随采样深度不同Nb、Ta含量变化趋势与全岩一致,但Zr、Hf在全岩和金红石之间发生了显著分歧.金红石具有比全岩更低的Zr/Hf比值,且Nb/Zr比值与Nb正相关但与Zr无相关性.这些特征说明榴辉岩中金红石可以有效分离Zr(Hf)和Nb(Ta).除高Mg榴辉岩SD019外,粒间金红石较包裹体金红石具有更高的Zr、Hf含量,且粒间金红石边部的Zr、Hf含量低于核部.另外,粒间金红石边部的Pb、Ba含量相对核部及包裹体金红石明显偏高,这应指示了金红石形成之后的流体交代作用。

摘要： 金红石作为榴辉岩常见的副矿物,是高场强元素Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W的主要载体矿物,近年来受到岩石地球化学家的高度重视.我们利用LA-ICP-MS分别对CCSD主孔0(地表)～1100 m的11个样品中被石榴石包裹的金红石以及处于石榴石和绿辉石粒间的金红石的微量元素进行了详细分析.结果表明金红石中除了高度富集高场强元素Zr、Nb、Hf、Ta等外,过渡金属元素的含量也相对较高.随采样深度不同Nb、Ta含量变化趋势与全岩一致,但Zr、Hf在全岩和金红石之间发生了显著分歧.金红石具有比全岩更低的Zr/Hf比值,且Nb/Zr比值与Nb正相关但与Zr无相关性.这些特征说明榴辉岩中金红石可以有效分离Zr(Hf)和Nb(Ta).除高Mg榴辉岩SD019外,粒间金红石较包裹体金红石具有更高的Zr、Hf含量,且粒间金红石边部的Zr、Hf含量低于核部.另外,粒间金红石边部的Pb、Ba含量相对核部及包裹体金红石明显偏高,这应指示了金红石形成之后的流体交代作用。

摘要： 金红石作为榴辉岩常见的副矿物,是高场强元素Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W的主要载体矿物,近年来受到岩石地球化学家的高度重视.我们利用LA-ICP-MS分别对CCSD主孔0(地表)～1100 m的11个样品中被石榴石包裹的金红石以及处于石榴石和绿辉石粒间的金红石的微量元素进行了详细分析.结果表明金红石中除了高度富集高场强元素Zr、Nb、Hf、Ta等外,过渡金属元素的含量也相对较高.随采样深度不同Nb、Ta含量变化趋势与全岩一致,但Zr、Hf在全岩和金红石之间发生了显著分歧.金红石具有比全岩更低的Zr/Hf比值,且Nb/Zr比值与Nb正相关但与Zr无相关性.这些特征说明榴辉岩中金红石可以有效分离Zr(Hf)和Nb(Ta).除高Mg榴辉岩SD019外,粒间金红石较包裹体金红石具有更高的Zr、Hf含量,且粒间金红石边部的Zr、Hf含量低于核部.另外,粒间金红石边部的Pb、Ba含量相对核部及包裹体金红石明显偏高,这应指示了金红石形成之后的流体交代作用。

摘要： 本发明一种陆地科学钻探用钻机的钻具自动运移装置，属于石油钻井技术领域，包括钻杆起竖系统和钻杆夹持排放系统，钻杆起竖系统包括基座、固定板、水平液压缸、移动基座板、撑杆、双液压缸、伸展式机械臂Ⅱ及机械手Ⅱ，钻杆起竖系统完成钻杆从地面水平摆放到竖立并且提升到钻台面的过程，钻杆夹持排放系统包括导轨、钻井台移动小车、桅杆、伸展式机械臂Ⅰ和机械手Ⅰ，导轨安装在钻台面上，钻井台移动小车通过导轨实现定位和前后移动，桅杆底部设计为转盘结构，钻井台移动小车通过顶部孔与桅杆转盘轴相连接，桅杆可由转盘实现180度转动，所述伸展式机械臂Ⅰ可通过钻井绞车实现上下移动，从而实现钻杆从地面到钻井台的竖直移动。

摘要： 本发明通过一种大陆边缘陆坡坡脚的确定方法，包括：步骤1，坡脚点控制线的剖面高程和距离数据的确定；步骤2，根据步骤1中生成的坡脚点控制线的剖面高程和距离数据计算坡脚点控制线坡度和坡度变化；步骤3，坡脚点的确定：选择其中一个满足坡脚点选择标准的坡度变化最大点作为这条坡脚点控制线上的坡脚点；步骤4，循环步骤1‑3，寻找每条坡脚点控制线上的坡脚点，依次连接坡脚点，形成大陆边缘陆坡坡脚线。本发明与传统坡脚点确定方法相比，具有以下优点：本发明方法使得大陆边缘的坡脚点选取变得直观、方便，在计算数据基础上更容易结合专业知识的判断，更准确的确定坡脚点的位置。

摘要： 本发明提供了一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，包括：S10获得气象参数；S20获得初始锋面复选点；S30自动识别的初始冷锋数据集；S40获得冷锋订正范围；S50计算同一纬度上西北风的风向转变度数；S60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点；S70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。本发明的一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，依次通过确定高空冷锋锋区、初始锋面复选点以及订正锋面复选点的设计思路，能够实现锋面的自动识别，在一定程度上消除了人工分析锋面的主观性，并对天气预报业务工作中的锋面分析自动化做出积极贡献。

摘要： 本发明一种陆地科学钻探用钻机的钻具自动运移装置，属于石油钻井技术领域，包括钻杆起竖系统和钻杆夹持排放系统，钻杆起竖系统包括基座、固定板、水平液压缸、移动基座板、撑杆、双液压缸、伸展式机械臂Ⅱ及机械手Ⅱ，钻杆起竖系统完成钻杆从地面水平摆放到竖立并且提升到钻台面的过程，钻杆夹持排放系统包括导轨、钻井台移动小车、桅杆、伸展式机械臂Ⅰ和机械手Ⅰ，导轨安装在钻台面上，钻井台移动小车通过导轨实现定位和前后移动，桅杆底部设计为转盘结构，钻井台移动小车通过顶部孔与桅杆转盘轴相连接，桅杆可由转盘实现180度转动，所述伸展式机械臂Ⅰ可通过钻井绞车实现上下移动，从而实现钻杆从地面到钻井台的竖直移动。

摘要： 本发明通过一种大陆边缘陆坡坡脚的确定方法，包括：步骤1，坡脚点控制线的剖面高程和距离数据的确定；步骤2，根据步骤1中生成的坡脚点控制线的剖面高程和距离数据计算坡脚点控制线坡度和坡度变化；步骤3，坡脚点的确定：选择其中一个满足坡脚点选择标准的坡度变化最大点作为这条坡脚点控制线上的坡脚点；步骤4，循环步骤1‑3，寻找每条坡脚点控制线上的坡脚点，依次连接坡脚点，形成大陆边缘陆坡坡脚线。本发明与传统坡脚点确定方法相比，具有以下优点：本发明方法使得大陆边缘的坡脚点选取变得直观、方便，在计算数据基础上更容易结合专业知识的判断，更准确的确定坡脚点的位置。

摘要： 本发明提供一种模拟热膨胀引起超大陆裂解的试验装置及其使用方法，涉及岩石力学领域，包括养护装置、膨胀装置和若干试验仪器，所述养护装置内用于试验体的配比、养护和反应区域，所述膨胀装置为发热膨胀的反应场所，所述养护装置包括养护槽和用于容纳膨胀装置的容置槽，所述养护槽设置在容置槽的顶部，所述养护槽的中心处开设有导热孔，所述膨胀装置包括外圆槽、内圆槽，所述内圆槽同心设置在外圆槽内。本发明充分验证了由于温度的变化引起洋壳部分岩石热熔导致体积膨胀，直至超过上层岩石的抗拉强度，更直观的解释了上层岩石开裂产生的龟裂现象。养护装置和膨胀装置的设计保证了操作的简洁性和试验的稳定性，进而达到安全、实用、经济等效果。

摘要： 本发明涉及一种基于公式线和限制线的大陆架外部界线快速生成方法。本发明首先从三维地形图选取生成外部界线的参数，包括200海里线、两条公式线和两条限制线，然后分步骤对这些曲线进行拓扑计算，提取相关曲线的交点，并以交点劈分曲线，根据海底地形特征连接符合外部界限规则的曲线，形成最终的外部界线。本发明在地形上叠加显示相关的曲线，在椭球面上进行拓扑计算，每两条曲线交点劈分并叠加显示到地形图上，可以直观快捷的选取符合条件的曲线并自动有序连接，简化了大陆架外部界线的生成过程，直观的体现相关曲线的相交关系和地理信息，对正确、快速生成大陆架外部界线有很大的实用价值。

摘要： 本发明公开了一种海底大陆架范围内实时海底数据采集分析方法，属于通信技术领域，该方法基于一种海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人，包括数据采集、数据分类、数据编码、数据传输、数据收集、数据分析、数据反馈等。所述数据采集依托螺贝类仿生机器人的传感器，所述数据分类依托螺贝类仿生机器人内部芯片，所述数据编码依托螺贝类仿生机器人内部芯片，所述数据传输依托螺贝类仿生机器人内部TTL传输模块，所述数据收集依托螺贝类仿生机器人与其配套的陆地收集器械，所述数据分析依托大数据区块链数据溯源，所述数据反馈依数据可视化平台。该发明海底数据采集分析方法，既可以保证数据的准确性，也可以提高采集分析效率，在起到数据采集需求同时缩减了时间并提高了数据分析的可靠性。

摘要： 本发明涉及一种深部大陆科学钻探耐高温固井材料，其特征在于配方按重量百分比由以下原料组成：G级水泥、硅粉、微硅粉、复配缓凝剂、硼砂、水、磺化单宁、正辛醇，按重量百分比其中G级水泥为基本单位1，以下原料比例为占水泥重量百分比，硅粉50%、微硅粉5%、复配缓凝剂4%、硼砂1%、水40%、磺化单宁4%、正辛醇0.08%。其为了使大陆科学钻探施工能够顺利进行，固井质量达到标准，研制出在高温高压下具有适宜的初始稠度；良好的流动性、稳定性和稠化时间；较小的失水量；较高的结石体强度的固井材料，使固井材料以及凝结后形成的结石体在高温高压情况下满足性能要求。

摘要： 本发明涉及一种深部大陆科学钻探耐高温固井材料，其特征在于配方按重量百分比由以下原料组成：G级水泥、硅粉、微硅粉、复配缓凝剂、硼砂、水、磺化单宁、正辛醇，按重量百分比其中G级水泥为基本单位1，以下原料比例为占水泥重量百分比，硅粉50%、微硅粉5%、复配缓凝剂4%、硼砂1%、水40%、磺化单宁4%、正辛醇0.08%。其为了使大陆科学钻探施工能够顺利进行，固井质量达到标准，研制出在高温高压下具有适宜的初始稠度；良好的流动性、稳定性和稠化时间；较小的失水量；较高的结石体强度的固井材料，使固井材料以及凝结后形成的结石体在高温高压情况下满足性能要求。