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    近日,由北京探矿工程研究所研发的“用于深海的重力压入式锚固装置及其跨接软管布放方法”(专利号ZL202211145045.9)获国家发明专利授权。

    本发明研制的锚固装置主要用于在海底对钻井液上返管柱进行锚固定位,具有锚固稳定、操作简单可靠的优点,可有效提高深海钻井系统的安全性。

     

     

    探矿工程所“用于深海的重力压入式锚固装置及其跨接...

    十大地质科技进展

    1.我国首次海域天然气水合物试采成功

    由国土资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局叶建良为首席专家的研究团队组织实施的海域天然气水合物试开采,是世界上首次实现资源量全球占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。连续试开采60天,累计产气量超30万立方米,创造了产气时长和总量的世界纪录。实现了勘查开发理论、技术、工程和装备自主创新。一是实现三项重大理论自主创新,创建天然气水合物系统成藏理论、“三相控制”开采理论,有力指导了试采目标井位确定和试采方案制定。二是实现储层改造、钻完井、勘查、测试与模拟、环境监测等关键技术自主创新。三是构建了大气、海水、海底、井下“四位一体”的立体环境监测网,监测结果显示,试采未对周边大气和海洋环境造成影响。

    2.湖北宜昌寒武系—志留系页岩气调查实现重大突破

    以中国地质调查局武汉地质调查中心陈孝红为首席专家的研究团队于2017年在宜昌黄陵隆起周缘实现下古生界页岩气调查重大突破。鄂宜页1HF井在寒武系获得6.02万立方米/日、无阻流量12.38万立方米/日的工业气流,鄂阳页1HF井、鄂宜页2HF井也分别在寒武系、志留系获得高产页岩气流。创新建立了古老隆起边缘页岩气富集模式;自主研发了构造复杂区地质导向技术、低地温页岩储层压裂液体系、高水平地应力差和常压储层压裂技术;创新形成了钻完井一体化工程管理的工作模式。该地区页岩气调查的重大突破填补了中扬子页岩气勘查的空白,实现了我国页岩气勘查从长江上游向长江中游的战略拓展。

    3.延安气田复杂致密气藏开发关键技术创新

    延长石油(集团)王香增团队针对延安气田位于鄂尔多斯盆地东南部“储层致密且横向变化快、地震预测技术适用性差、气藏叠置关系复杂、开发难度大”等一系列问题,开展了复杂致密气藏开发关键技术攻关,创新发展了非震条件下“沉积相控制、骨架井约束、动静态校正、逐级优化”的有效储层预测技术,创建了黄土塬地貌多井型立体井网动用技术,研发了大跨度长井段不动管柱多层分压改造技术,建立了基于产能试井和静态资料的早期快速产能预测模型,实现了快速建产、高效开发的目的。目前,延安气田已建成产能32×108立方米/年,累计产气74.83×108立方米;预计2018年底建成产能52×108立方米/年,“十三五”末建成产能100×108立方米/年,可满足陕西全省人民用气需求;同时,对保障国家能源安全、缓解天然气供需矛盾、保护陕北地区的绿水青山,具有重大的现实意义。

    4.深部金矿阶梯式找矿技术方法成效显著

    由山东省地矿局宋明春研究团队率先组织实施的深部找矿探索和技术研发项目,将成矿理论、找矿技术与勘查实践有机结合,自主研发了深部金矿勘查系列方法技术。研究团队突破传统浅表部金矿找矿思路,研发以“阶梯式成矿模式+精细地球物理模型”为核心的深部金矿阶梯式找矿方法,获得国家发明专利,将胶东主要金矿区的探测深度由500米延伸到超过2000米,拓展了深部第二找矿空间。针对滨浅海勘查存在的钻孔定位、岩芯采取等技术难题,发明海域金矿勘查钻探方法,开辟了海域找矿新空间。集成创新多尺度逐步逼近成矿预测技术,首次预测胶东金资源总量约10000吨。新方法为胶东深部找矿提供了关键技术支撑,助推探明了三山岛、焦家和玲珑3个千吨级金矿田,使胶东跃居世界第三大金矿区。

    5.西北印度洋现代海底热液成矿现象的首次发现

    国家海洋局第二海洋研究所韩喜球团队在西北印度洋卡尔斯伯格脊上发现了6个热液区,其中3个属于正在发生热液成矿作用的活动热液区,有繁茂的热液生态系统和林立的海底黑烟囱;另有3个属于已经休眠的热液区。携“蛟龙号”首次对卧蚕1号、卧蚕2号、天休与大糦热液区进行了近距离观察和精细的调查采样,对热液活动的特征、热液流体的温盐和成分等物理化学参数、围岩类型与微地形地貌、多金属硫化物的分布、热液生物群落类型等有了详细的了解,厘定了各热液区热液成矿作用的类型,建立了成矿模式。为卡尔斯伯格脊现代海底热液成矿作用、极端生境生命起源和生物多样性等相关研究奠定了坚实基础;也为古代火山成因块状硫化物矿床的成矿机制研究和找矿勘查提供重要启示。

    6.井下超前探放水和水害监测关键技术系统研发

    国家煤矿水害防治工程技术研究中心武强带领的创新团队将钻探与物探技术有机无缝结合,研发了井下钻孔物探超前探放水成套技术与系列装备(钻孔激发极化、钻孔电磁波层析成像和钻孔雷达三大类超前探放水技术与装备),直观明了在有限数量钻孔中进行廉价、短距离精准随钻物探;应用物联网技术,将微震与激发极化高密度电法有机耦合,研发了可同时监测采动变形和突(透)水潜势于一体的矿井水害面状监测预警技术和装备,解决了矿井突水的水源、水量以及突水通道三者联合监测的难题;基于弹性波数据传输理论的三维电子罗盘测量钻孔轨迹技术,研发了随钻钻孔轨迹深度测量技术和装备,提出了利用弹性波的传输时间测量钻孔深度的技术方法。

    7.多要素多技术城市地质调查有力支撑雄安新区总体规划编制

    由中国地质调查局水环部郝爱兵为首席专家牵头组织实施的多要素多技术城市地质调查项目有力地支撑雄安新区总体规划编制。研究团队认真落实习近平总书记关于雄安新区规划建设的重要指示精神,改变观念、创新理念,围绕雄安新区规划编制需要,组织开展工程建设和地下空间开发利用条件、土地和地下水质量、地下水资源与地面沉降现状等多要素调查,创新编制支撑服务雄安新区总体规划地质调查报告、国土空间布局综合地学建议图和地下空间利用区划图,为雄安新区总体规划和土地利用、地下空间、交通、能源等专项规划编制提供了依据。首次以空间、资源、环境、灾害为调查对象,以城市规划、建设、运行、管理全过程为服务对象,以多方协调联动为工作机制,为多要素城市地质调查提供了示范。

    8.全国煤中金属矿产资源评价取得新进展

    由中国煤炭地质总局宁树正为首席专家主持的地质调查项目,坚持产学研结合,以全新工作理念开展全国煤中金属元素分布规律和矿产资源调查评价。总结了煤中金属元素矿产研究方法,确定了煤中金属元素矿产综合评价指标,首次划定了全国煤中金属元素成矿区带,发现一批新矿点,圈定了地质工作远景区。初步摸清了全国煤中金属元素矿产资源家底,预测煤中锗、镓、锂、铝、稀土矿产资源量分别为:1.17万吨、188.02万吨、86.49万吨、195746.9万吨、1130万吨。上述成果表明,煤中金属元素矿产资源潜力和价值巨大,是我国“三稀”矿产资源的重要组成部分。该项目实施拓展了煤炭地质工作新领域,对指导煤系矿产资源综合勘查和开发利用具有重要意义。

    9.相山铀矿田三维地质“玻璃体”调查和成矿预测取得新进展

    由核工业北京地质研究院李子颖为首席专家的研究团队承担的中核集团示范工程《相山铀矿田三维地质“玻璃体”调查和成矿预测》项目,运用多学科、多技术方法综合研究,建立了火山岩型铀矿深部有利成矿空间探测的地质、地球物理、地球化学三维立体勘查技术体系,首次实现了相山矿田2500米深度范围立体探测,构建了三维地球物理模型、三维地质模型,实现了相山矿田三维地质“玻璃体”。揭示了铀矿化、热液蚀变、元素的水平和垂向空间分布规律,查明了基底构造控矿规律,构建了三维综合找矿模型,首次实现了我国热液型铀矿三维定量定位预测。深部钻探查证取得突出成果,实现了相山矿田铀多金属找矿新突破。为相山铀矿田外围及深部铀资源找矿突破提供了技术支撑,对我国热液型铀矿找矿勘查具有重要的示范作用。

    10.首次建成国家地质大数据共享服务平台—“地质云1.0”

    由中国地质调查局发展研究中心高振记为首席专家的研究团队组织实施的国家地质大数据共享服务平台“地质云1.0”。采用混合云架构,实现了数据集成共享技术创新,研发了云环境下海量、异构、分布式地质数据的统一组织、调度与服务技术,初步解决了异构、异地、异主数据共享技术难题;实现了地质调查业务系统整合协同应用创新,集成开发了智能调查、业务管理、数据共享与信息服务等云应用系统,提高了系统整合及协同服务能力;实现了地质调查数据安全有序开放和分级共享机制创新,基本解决了“数据孤岛”与“信息烟囱”等老大难问题;探索了云环境下智能地质调查工作新模式。权威专家认为“地质云1.0”成果达到同行业国际领先水平,为国家正在推动开展的政务部门信息系统整合与数据资源共享提供了一个鲜活范例。

    十大地质找矿成果

    1.湖南省平江县仁里发现超大型铌钽多金属矿

    由湖南省核工业地质局三一一大队周芳春为首席专家的团队在湖南省平江县仁里发现了超大型铌钽矿。仁里矿区位于湖南省平江县,钦杭成矿带主带的中部,幕阜山复式花岗岩的西南缘,为典型的花岗伟晶岩脉型铌钽矿床。项目团队运用大岩基地区多期次岩浆演化的“共岩浆补余分异”稀有金属成矿理论,在矿区发现铌钽矿脉14条,圈定矿体17个,(333+334)五氧化二钽资源量10791吨,五氧化二铌资源量:14057吨,平均品位:五氧化二钽:0.036%、五氧化二铌:0.047%。矿区铌钽品位富,找矿潜力大, 五氧化二钽远景资源量有望突破2万吨,潜在经济价值超过1千亿元。突破了“大岩基地区难以形成超大型稀有金属矿床”的既有认识,总结、提出的铌钽等稀有金属矿成矿规律及控矿因素的新认识,丰富和发展了稀有金属成矿理论,对华南地区稀有金属找矿具有重要的指导意义。

    2.福建省建瓯市井后探明超大型优质叶蜡石矿

    由中化地质矿山总局福建地质勘查院卢林为首席专家的团队在福建省建瓯市井后矿区探获超大型叶蜡石矿。井后叶蜡石矿属火山期后低温热液交代矿床。矿体呈似层状赋存于晚侏罗世南园群火山碎屑岩中,最大走向延展长725米,最大延深600米,各矿体累计总厚可达90米。矿石划分玻纤级和陶瓷两个品级。项目技术人员从火山构造研究开始,在火山期后热液蚀变与矿石原岩组构的研究中发现了火山岩地层与火山期后气液矿化蚀变之间的有机联系,取得矿区成矿理论的突被,并依此科学规划地质找矿技术路线,有效推导成矿空间,合理布设探矿工程,地质找矿取得重大突破,提交一处特大型叶蜡石矿床,资源量达4000余万吨,资源储量占全国叶蜡石累计查明总资源储量的1/3,为我国最大叶蜡石矿床。

    3.内蒙古自治区乌拉特中旗石哈河首次发现大型砾岩型砂金矿

    由内蒙古第三地质矿产勘查开发有限责任公司冯硕颖为首席专家的团队在内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特中旗石哈河地区发现一大型露天开采的砂金矿床,这是内蒙古地区近年来发现的第一个大型冰碛砾石型砂金矿床。备案矿石资源储量44695481.22立方米,金金属量17020.85千克,平均品位金0.3808克/立方米,混合砂平均厚度25.30米。石哈河冰碛砾石型砂金矿矿石可选性较强,为易选矿石;矿床采矿、选矿生产工艺成熟可靠。该矿床的开采将对发展边疆经济,增加地方财政收入起到积极的作用。

    4.塔里木中西部顺北地区探明超深层大型油气田

    由中石化西北油田分公司焦方正为首席专家的研究团队通过3年的攻关研究,在顺北9169米超深层探获大型油气田。明确了塔中北坡陆棚—斜坡部位是优质烃源岩分布区,由此将重点勘探区域由隆起向斜坡部位拓展,大大扩大了下古生界碳酸盐岩勘探范围;建立了塔里木周缘前陆盆地寒武纪烃源岩成烃、沿断裂带运移聚集成藏新模式,提出了“立足原地烃源岩,沿着高陡断裂带、寻找原生油气藏”新的勘探思路;初步明确顺北地区油气成藏条件与富集规律,形成顺北超深碳酸盐岩裂缝洞穴型油气藏成藏理论;建立了塔里木盆地沙漠覆盖区超深层裂缝洞穴型储集体预测技术系列、"超深、三高" 井钻完井配套技术,超深小井眼短半径定向钻井技术(水平井斜深8169米)跨入世界领先行列;这些理论技术有效指导了区带评价及勘探部署,天然气探明储量73.8亿立方米,控制储量33.82亿立方米,预测储量412.3亿立方米,实现了超深找矿的突破。

    5.准噶尔盆地玛湖凹陷南斜坡二叠系探明大型油田

    由中国石油新疆油田分公司何海清为首席专家的团队在玛湖凹陷南斜坡探获大型油田。项目组提出上乌尔禾组为区域不整合面之上第一套填平补齐的沉积,具备形成大油区条件。创新性提出三项认识和三项配套技术:1.构建了大型地层背景下砂体纵向叠置、横向连片大面积成藏新模式;2.建立了凹槽区厚层状低饱和度、斜坡区互层状和古凸带薄层状三种类型油藏分布模式,探井成功率从35%提高到76%;3.发现了上二叠统支撑砾岩高产储层新类型,指导试油选层,多井获得百吨高产;4.攻克扇体刻画、低渗砾岩测井评价和低饱和度油层改造三项配套技术,试油获油率从45%提高到83%。在上述认识和技术的支撑下,玛湖凹陷南部上乌尔禾组勘探快速推进,落实三级石油地质储量3.36亿吨,展现出5亿吨级前景。

    6.甘肃省西和县大桥探明超大型金矿

    由甘肃省地质调查院张忠平为首席专家的团队在西秦岭地区发现并探明了一处超大型硅化角砾岩型金矿床。矿床控制长约4500米、宽40~1100米,发现金矿体53条,累计探获金资源储量105吨,伴生银资源量276吨,并在外围发现了渭子沟、马家山、安子山等金矿点。该矿床的发现和勘查为西秦岭地区增加了新的金矿类型,为地质找矿指出了新方向,并提供了类比依据和理论指导。矿床已于2012年建厂投产并取得了显著的经济效益,大大改善了当地贫困落后的面貌和就业状况,促进了经济发展。

    7.江西省武宁县东坪发现超大型钨矿

    由江西省地质调查研究院楼法生为首席专家的团队在武宁县东坪探获超大型钨矿。团队成功运用赣南石英脉型黑钨矿“五层楼”成矿模式,历时6年持续勘查,实现找矿突破。东坪矿床共探获储量:保有钨矿(122b+332+333)矿石量47729千吨,金属量(三氧化钨)213941吨,平均品位0.448%;保有低品位钨矿(332+333)矿石量6105千吨,金属量(三氧化钨) 5946吨,平均品位0.097%。其储量规模超过福建行洛坑、湖南瑶岗仙和江西西华山等钨矿,成为目前我国乃至世界资源储量规模最大的黑钨矿。矿床具有规模大、品位高、易采易选等特点。东坪矿床的发现丰富和完善了“五层楼”式石英脉型钨矿床成矿理论和成矿规律,拓展了长江中下游成矿带钨矿找矿空间、找矿思路和找矿方向。提出了赣北地区自南至北存在160Ma±、150~145Ma、135~125Ma三期钨成矿作用的认识。

    8.云南省盈江县大石坡发现超大型红柱石矿

    由中国冶金地质总局昆明地质勘查院李伟为首席的团队在云南盈江县大石坡矿区探获超大型红柱石矿。在该区发现并圈定7个红柱石矿体,探获(333+334?)类矿石量91979.89万吨,红柱石矿物量11043.57万吨,工业矿平均品位18.0%,低品位矿平均品位8.5%。该矿的发现与勘查,开创了云南寻找红柱石矿的先河,实现了该区找矿新突破。采用湿式磁选—浮选流程工艺,红柱石回收率62.03%,精矿满足HJ-55产品技术要求;通过碳热还原工艺可直接生产硅铝合金、3N高纯硅;磁选云母可综合回收氯化铷。未来矿山开发社会经济意义重大,对我国红柱石矿勘查及应用研究将起到良好的示范作用。

    9.河南省嵩县雷门沟探明超大型钼矿

    由河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院章传飞为首席专家的团队在嵩县雷门沟探获超大型钼矿。矿区地处华北地台的南缘,熊耳山古隆起与嵩县中新生代断陷盆地的交界处,属环太平洋成矿带东秦岭矿带,岩浆及构造活动具多旋回和多期次活动的特点,矿床受高—中温热液蚀变影响,是以钼为主伴生硫的可供综合利用的一特大型斑岩型钼矿床,共完成钻探17184.90米,圈定大小矿体92个,其中工业钼矿体19个;低品位钼矿体66个;钼氧化矿体7个。共估算(332)+(333)工业矿钼矿石资源量80180万吨,钼金属量636373吨。开发本区钼矿资源为当地及周边地区提供资源的同时,也将促进本地区工业的发展,改善当地居民生活水平,对地方经济的繁荣将起到重要的作用,经济意义巨大。

    10.广东省英德市鱼湾发现大型稀土矿

    由广东省有色金属地质局九四〇队温汉辉为首席专家的团队在英德市鱼湾探获大型稀土矿床。圈定6个矿体,估算花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿资源量(332+333)矿石量136411千吨,全相稀土氧化物总量153618吨、平均品位0.1126%,离子相氧化物总量105218吨、平均品位0.0771%;另有低品位矿石量2801千吨,储量规模达到大型。矿区探明的稀土储量为广东省近年第一。矿山总工业价值约80亿元,矿山服务年限50年,具较好经济效益;可带动当地相关产业的发展,并增加就业及税收,具有较好的社会效益。

    中国地质学会2017年度十大地质科技进展十大地质找矿...

    近日,中国地质调查局北京探矿工程研究所自主研发的“一种弹射式动力猫道装置”(ZL202310807050.X)获国家发明专利授权。

    动力猫道是钻机自动化管柱处理系统的重要组成部分,常规的动力猫道主要采用液压装置输送钻杆。该技术采用电机高速弹射的方法,驱动钻柱进行上下钻台面作业,可降低钻井人工劳动强度,减少安全生产风险,实现钻杆作业自动化,进一步提高钻探装备自动化水平。

     

     
    探矿工程所自主研发的“一种弹射式动力猫道装置”获...

    (一)自主成功研发深海浅软地层大口径水平井技术

    深海浅软地层完成水平井建井

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头,中国地质调查局勘探技术研究所、中国石油集团海洋工程有限公司等单位共同参与完成。牵头完成人为叶建良、秦绪文、谢文卫、刘春生。其主要进展及创新:

    1.创造了深海浅软未固结地层17-1/2″井眼造斜率>15°/30米的世界造斜新纪录。研发了专用大直径高造斜钻具,创新软弱未固结地层的水平井定向钻进工艺,经过4个试验场累积12824米试验,在水深大于1200米的试采井现场施工中实现连续8个靶点高精度中靶,确保了井身轨迹精准穿越储层地质甜点。

    2.首次采用开路钻完井技术钻开储层,大幅度拓宽了钻井液安全密度窗口,有效解决了未固结浅部地层易破裂等问题。综合优化利用施工平台双井架同时作业,实现浅软地层水平井安全高效建井。

    3.创新研发了动力导向下套管技术,攻克浅软地层中高造斜率大直径套管下入难题。利用动力导向工具引导套管下入,大幅度降低管柱下入摩阻,减少粘附卡钻风险,避免新井眼的产生,创造深水浅软地层套管下入纪录。

    4.研发全球领先的第四代“慧磁”高精度中靶系统,拓展了姿态测量模式,并提高了仪器的探测距离和测量精度,精准控制监测井与试采井间距,为实现储层精确监测提供了技术保障。

     

    (二)干热岩高效控缝控震压裂和高温硬岩多靶点精准定向钻井技术取得突破

    青海共和 GH-01 井压裂现场

    该成果由青海共和盆地干热岩勘查与试采科技攻坚战指挥部牵头,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为叶成明。其主要进展及创新:

    1.自主攻关形成干热岩裂缝定向控制压裂技术,以裂缝系统净压力控制为关键手段,调整工艺和参数,研发应用超高温、长效封堵暂堵转向剂促使裂缝向高应力方位延伸,达到有效控制裂缝走向和延展距离的目的。

    2.基本掌握干热岩压裂高效控震技术,建立多场耦合三维地质模型,评价诱发地震风险。采取填砂封堵敏感结构面、无级变速压裂缓停泵、中小排量连续泵注等工艺,减缓压裂诱发地震。实时获取诱发地震信息,动态评价诱发地震风险,指导压裂参数调整。

    3.创新建立微地震-时频电磁高精度裂缝联合观测系统,实时获取微震响应和裂缝延展特征,形成了适合干热岩压裂微震监测的高精度微地震监测技术,支撑压裂工艺参数调整和诱发地震风险管控。

     

    (三)新发现和厘定鲜水河木格措南全新世活动断层与色拉哈挤压阶区并有效服务重大工程规划论证(略)

     

     (四)智能滑坡监测预警系统研发与地质灾害隐患遥感识别技术取得突破并成功应用

    滑坡仪-GNSS位移监测设备

    该成果由中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质力学研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为邢丽霞、殷跃平。其主要进展及创新:

    1.第Ⅰ代滑坡仪定型试制。融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术,突破低耗采集、变频监测、组网定位与多模通信等关键技术瓶颈,可靠性不断提升,达到95%优秀级;集成度大幅提高,实现多测项按需集成。

    2.智能预警系统多级应用成效显著。系统实现“建设-运行-维护”全流程在线管理,并构建了“人机结合”决策模式与技术流程,初步实现人机综合研判。

    3.“1+4”监测预警技术标准体系初步形成。构建1总4分技术标准体系,其中《地质灾害专群结合监测预警技术指南》《地质灾害监测数据通讯技术要求》已印发执行。

    4.隐患识别方法体系初步建成。提出融合多源、遥感观测,涵盖形态、形变、形势的隐患识别技术方法,形成专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程。

     

    (五)深部地热系统成因理论及模式支撑找热取得新成效

    “同源共生-壳幔生热-构造控热”成因模式示意图

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局地质科学院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质调查局北京探矿工程研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为王贵玲。其主要进展及创新:

    1.建立了深部水热型和干热岩型地热资源系统的成因理论,从地热系统的角度阐释了两种类型地热资源的关联和差异,统一了地热找矿新思路。提出不同构造区水热与岩热相伴生的“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的成因理论,进一步完善了地热资源研究的基础理论。

    2.将深部地热系统划分为沉积盆地古潜山复合型、沉积盆地深坳陷层控型、断陷盆地地压型、陆陆碰撞板缘型、板缘俯冲带热控构造型、隆起山地深循环型以及近代火山型七种类型,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据。

    3.基于此理论,相继在雄安新区、东南沿海、江西宁都等地区实现找热突破。在雄安新区钻获华北迄今温度最高的地热井,在广东惠州钻获东南沿海迄今温度最高、流量最大的地热井,在江西宁都小布镇钻获了当地第一口可供商业开发的地热井。

     

    (六)航磁超导全张量梯度测量系统研发成功

    低温超导(左)和高温超导(右)航磁全张量梯度测量系统试飞团队

    该成果由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院空天信息创新研究院、吉林大学等单位共同参与完成。牵头完成人为刘浩军、郭华、郭子祺。其主要进展及创新:

    1.对无磁杜瓦进行小型化、轻量化设计,并通过电磁屏蔽技术保证杜瓦低涡流噪声性能,提高系统稳定性。设计高、低温超导系统通用的读出电路和惯导系统匹配的主测控装置,实现了多通道SQUID测控系统工作点自动调节技术,以及八通道磁测数据和姿态数据的同步采集、存储和上传;设计并研制水滴形吊舱及配套吊缆,通过空气动力学、电磁兼容性等分析测试,解决水滴形吊舱研制和飞行姿态控制等关键技术问题。

    2.高温超导测量系统采用全新探头结构设计,通过增加芯片基线距离,提高磁梯度灵敏度。

    3.低温超导测量系统采用六棱台绝对对称结构设计,通过多芯片设计增加磁测数据冗余度,结合磁通变换器,提高磁测数据质量和稳定性。

     

    七)中国东部克拉通古陆核形成与大陆演化研究取得重大进展

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质调查局南京地质调查中心、中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质调查局地质研究所共同参与完成。牵头完成人为邓新。其主要进展及创新:

    1.在黄陵古陆核发现扬子克拉通已知最古老的(29.5亿年)表壳岩系、华南最古老的(33亿年)TTG岩系,发现迄今扬子克拉通最古老的冥古宙(40亿年)继承锆石,在云南元江地区查明存在扬子克拉通南部最古老的(31~28亿年)结晶基底。

    2.在胶北发现27亿年富钾花岗岩,指示该区太古宙地壳在27亿年时已完成由不成熟的TTG片麻岩向成熟的壳熔花岗岩转变,限定华北克拉通吕梁群的时代为新太古代(25亿年),改写了华北古元古代BIF成矿历史。

    3.重塑了华南元古宙弧盆系演化格局,为深化认识显生宙战略性矿产区域成矿规律提供了基底构造信息。

    4.深化了中国东部克拉通古陆核地壳演化的认识,为探索全球早期陆壳形成及其与板块构造体制的关系提供了新资料,相关成果发布后引起了地学界广泛关注,实现了基础地质理论创新。

     

     

    (八)大陆碰撞成矿理论指导成功实施青藏高原首个3000米固体矿产科学深钻并揭露巨厚铜金矿体

    甲玛矿区推-滑覆构造控矿体系

    该成果由以中国地质调查局矿产资源研究所唐菊兴为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在青藏高原甲玛矿区成功实施了固体矿产首个3000米科学深钻,精细揭示斑岩成矿系统结构,实现地质信息“透明化”,累计揭示584.36米铜钼(金、银)矿体,建立了完备的高原科学深钻施工工艺,也为构建3000米以浅的资源勘查和预测技术方法奠定了坚实基础。

    2.创建了斑岩成矿系统“多中心复合”成矿作用模型,丰富和完善了碰撞造山成矿理论,并依此新发现则古朗北矿段的巨厚斑岩和矽卡岩矿体。在矿区深部及外围取得重大找矿突破,据最新估算成果,甲玛矿区累计探获资源量铜882.5万吨(Cu 0.7%以上 392.8万吨),钼85.6万吨,铅111万吨,锌63.8万吨,伴生金244吨,伴生银13000吨,当量铜1814.8万吨。

    3.通过“产、学、研、用”技术理念以及科技成果转化,项目成果直接应用于矿山深部和外围找矿,并取得重大找矿突破。

     

    (九)望谟生物群首次发现并揭示三叠纪早期海洋生命复苏与演化

     

    望谟生物群化石类型

    该成果由以中国地质调查局成都地质调查中心的周长勇、张启跃为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在南盘江盆地首次发现早三叠世海洋生物化石群落,初步鉴定包括6门14纲,命名为“望谟生物群”。其丰富的化石门类展示出从初级消费者到顶级捕食者的复杂食物链,表明在早三叠世一个复杂的海洋生态系统已经形成,海洋生态系统恢复时间小于5百万年,是研究早三叠世海洋生态快速复苏机制的窗口。

    2.填补了南盘江盆地早三叠世海生爬行动物演化空白,与之后的罗平生物群、兴义动物群、关岭生物群形成了华南三叠纪海洋生态演化的完整系列,对深入研究二叠纪末生物大灭绝后海洋生态系统复苏、辐射具有重大意义。

    3.地方政府和相关部门高度重视望谟生物群化石保护和研究,已协调黄百铁路等基础建设改线避让以促进妥善保护化石产地。

     

    (十)水平衡理论与北方生态水文演变研究取得新认识

    坝上高原及察汗淖尔流域盐尘空间分布

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为石建省、吴爱民、聂振龙、张光辉。其主要进展及创新:

    1.构建水平衡理论体系,提出水平衡区域控制、水平衡问题响应、水平衡危机预警等水平衡“红线”指标。从技术逻辑出发,对多尺度自然单元进行水平衡分析研究,提出水平衡关键要素发生重大变化的指标界限,再以行政逻辑为着眼点,按多级行政单元对技术型结论进行管控分配,形成在生态系统合理维持前提下,水平衡状态满足经济社会发展需求的可调节指标、范围和途径。

    2. 提出了内蒙古高原萎缩型湖泊与青藏高原扩张型湖泊的水平衡模式,揭示内蒙古高原察汗淖尔、达里诺尔、岱海等湖泊萎缩的主要原因是干旱气候背景下地表水过度开发和地下水超采;查明了盐湖流域四湖水源构成,定量识别了冰川冻土融水及地下水补给量,精准预测了盐湖水位的溢出时间,实现了高寒湖泊水平衡分析理论方法创新。

    3. 创建了西北干旱区地下水生态功能渐变-质变-灾变识别理论方法,揭示了西北干旱区地下水生态危机形成机制。

     
    2020年度地质科技十大进展公布

    日前,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所自主研发的“水合物生产井气-水-砂三相人工举升模拟实验系统”、“水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统”、“模拟井下真实环境进行离心泵气液分离效率的测试装置”3项实用新型专利技术获得国家知识产权局证书,专利号分别是ZL201721648774.0、ZL201721648630.5、ZL201721643372.1,标志着青岛海洋所在海域天然气水合物试采人工举升领域有了新的进展。

    泥质粉砂天然气水合物开采过程中,井筒离心泵举升系统是保障天然气水合物持续安全开采的“最后一公里”,通过人工实验井技术验证泥砂、气、水、水合物浆体综合作用下人工举升系统的稳定性,优选合适的人工举升装备、优化最佳举升参数,可以对水合物试采工程参数设计提供重要依据。上述三项专利技术针对泥质粉砂储层降压/流体抽取法开采过程中的井筒多相多组分复杂流动状态,通过设计合理的实验回路、测试方案,分别验证泥砂、甲烷气体含量对离心泵工作效率的影响,并提出最佳的井筒举升管柱组合。

    据悉,上述专利技术是自然资源部天然气水合物重点实验室目前已经建成并完善的海域天然气水合物实验井技术的关键组成部分。基于上述实验井技术,团队已经提报相关国家专利23项,其中发明专利12项,实用新型专利11项。截至目前,所有实用新型专利均已获批,发明专利均已进入实质审查阶段。

     

     

     
    青岛海洋所在水合物开采举升关键技术方面获3项专利

    近期,由自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所自主研制的水合物试采仿真实验井装置与技术体系研究成果得到国家知识产权局批复,本次获批的5项国家实用新型专利分别为“天然气水合物试采模拟装置(专利号:ZL 2017 2 1648771.7)”、“水合物开采过程中气体对离心泵性能影响的测试系统(专利号:ZL 2017 2 1647463.2)”、“水合物开采人工举升离心泵特性曲线测试系统(专利号:ZL 2017 2 1647472.1)”、“模拟水合物仿真开采的气-水-砂三相配注系统(专利号:ZL 2017 2 1642612.6)”和“水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统(专利号:ZL 2017 2 1643375.5)”。

    水合物试采井井筒流动规律、井下装备工况分析及工程风险预测与防控措施是天然气水合物试采实施过程中面临的几个主要难题。上述专利作为天然气水合物试采仿真模拟技术体系的部分成果,主要以全尺寸天然气水合物试采模拟实验井为依托,研制建立了水合物试采人工举升、井筒携砂、气液分离测试回路,能控制水、气、砂三相流体的流量,实现模拟电潜泵举升、电潜泵气体分离、地面三相流体分离的过程,并对电潜泵的工作工况进行检测和实时读取检测数据。同时,还可开展水合物试采完井防砂工具适应性检测、井筒管柱工况监测及流动型态监测与模拟试验等功能。

     

     

     
    天然气水合物试采仿真模拟技术体系获得系列国家实用...

     

    寇贝贝,男,34岁,大学本科,专业技术九级,广州海洋局天然气水合物工程技术中心开发工程室副主任。专业方向:水合物开发工程技术和设备研究

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    担任南海天然气水合物试采工程实施二级项目副负责人、水合物试采指挥部办公室工程组负责人,负责试采工程技术方案设计、试采技术流程编制、工程预算优化等,为试采工程成功实施奠定了坚实基础;创新设计适合南海海域水合物特点的井身结构和钻井、完井、测试方案,试采实施期间,确保井口、地层和井壁稳定,未发生地质灾害和气体泄漏现象,为环境保护提供强有力的技术保障;独创深水超浅储层钻井、储层改造、双层套管完井、井下气液分离、实时监测系统等工程措施,成功克服深水浅层未固结储层成井难、地层渗透率差、砂粒径小防砂难度大、水合物二次生成等一系列世界性难题,为安全、可控开采水合物资源提供工程措施。

    实现转化应用和有效服务情况:

    作为试采项目深水工程技术负责人,在技术方法上取得重大突破,为连续稳定试采60天、总产气量30.9万方提供技术支持。作为报告第一编写人编写海域天然气水合物试采阶段成果报告,提交了发明专利四项(评审中),即双层套管防砂完井工艺及双层防砂完井管柱、半潜式钻井平台或钻井船的水力割缝方法、用于天然气水合物开采的管路结构,该技术成功实现井下气液分离,防止水合物二次生成堵塞生产管道、用于天然气水合物开采的管路监控系统。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    研发了未固结储层钻完井技术,攻克了水深大于1000米、埋深小于300米储层难以成井的世界性难题,为我国乃至世界范围内深水超浅未固结储层开采提供成功案例;首创双层管完井技术,在14兆帕生产压差下保证了防砂筛管的安全;研制了高精度防砂筛管,有效解决南海泥质粉砂储层类型泥质含量高易堵塞筛管、防砂粒径小等困难,成果处于国际先进水平;独创储层改造技术,极大改善了储层渗透性,实现了泥质粉砂低渗储层的产能突破;集成创新综合测试和实时调控系统,现试世界首次开采过程精准控制,有效支撑了60天连续稳定生产。

    促进人才成长和团队建设情况:

    大力培养非深水工程人员和新人,工程组从4人发展到15人,组建了专业较齐全的水合物试采团队,团队研究方向涉及石油工程、钻探工程、机械工程、地质工程、海洋环境工程等多个专业,包含钻井、完井防砂、人工举升、流动保障、试采测试等专业领域。此外,与多家国内知名企业和院校开展合作研究,多次组织钻井、完井、测试专业领域专家到我局进行学术交流,广泛凝聚国内优势力量,构建研究平台,采取产、学、研相结合,多学科、跨部门进行联合攻关和人才培养,为今后水合物商业性开采奠定人才队伍基础。

    寇贝贝

    2021年7月15日,中国地质调查局勘探技术研究所“十三五”国家重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目组在保定博野野外试验现场对中国地质大学(北京)工程技术学院2019级本科生地质工程专业学生进行了教学实习。

    项目负责人向同学们介绍了国家“十三五”重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目的立项背景、研究目标、研究内容、执行期限、课题设置、牵头单位与参与单位等基本情况。课题负责人向同学们介绍了试验现场区域布置规划和安全注意事项,对5000米智能地质钻探装备的组成、各部分功能、主要技术参数、动力要求、安全配置等作了详细说明。现场的项目研发人员、试验人员与同学们进行了互动,对同学们提出的问题进行了解答。

    据悉,经过3年时间项目组已完成了5000米智能地质钻探技术与装备的研制工作。其中,井口自动化作业系统自动化程度达90%以上;钻机智能化控制系统可实现小口径地质钻探绳索取心孔底信息的采集与遥传及MWD系统与绳索取心工艺的对接;构建了地质小口径特深孔绳索取心钻探工艺用管柱口径优化理论,形成了适应国内生产需求的5000米特深孔岩心钻探用口径系列与钻(套)管柱规格;研制了大颗粒表孕镶高胎块金刚石钻头及偏心斜齿轮金刚石取心钻头及耐温150℃环保冲洗液体系等。下一步,将结合中国地质调查局地调项目“冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价(井号:JZ-04,井深4016米,井径φ216mm)”进行实际验证。 

    中国地质大学(北京)学生到5000米钻探装备集成应用...

    深部钻探是深部探测必要的技术手段之一,目前我国尚缺失5000米以深地质岩心钻探技术与装备,而油气钻井与岩心钻探差异大无法直接应用。“高性能薄壁绳索取心钻杆研制”是中国地质调查局勘探技术研究所牵头承担的国家重点研发计划项目“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”下属课题之一,课题通过理论攻关、材质优选、工艺探索等,提出了特深孔绳索取心钻探工艺用管柱口径优化理论,形成了新钻探口径系列与钻(套)管柱规格,成功研制出适用于5000米地质岩心钻探的高性能薄壁绳索取心钻杆。

    自立项以来,课题组针对钻孔口径与管柱规格优化、钻杆的材质优选、涂层制备、钻杆结构设计、加工制造技术等关键问题,多次召开学术研讨,完成了基于环空压耗的口径优化分析、管材性能测试试验、涂层制备与性能分析、接头结构设计及仿真优化及多轮小样试制与台架试验。目前,发表相关论文14篇(其中SCI8篇),受理相关国家专利9项(已授权4项),取得相关软件著作权4项。

    2020年底,基于上述研究工作有序推进,完成了P-5000高性能薄壁绳索取心钻杆研制工作,并通过第三方专业检测机构的检测。主要参数包括:钻杆定尺长度>9.5m、接头螺纹副密封耐压值>20MPa、抗扭屈服能力>45kN•m、抗拉屈服强度>1045MPa(优于V150钢级),达到了项目考核指标和后续工程示范要求,继常规绳索取心钻杆与石油钻杆之后,为高效开展深地勘探提供了又一利器。

    勘探技术所成功研制地质钻探特深孔用高性能薄壁绳索...

    近日,自然资源部中国地调局水环中心获得“用于地热生产井监测的井口装置”专利号为ZL2017 2 1509214.7和“分布式地温测量装置”专利号为ZL2017 2 0924478.2两项实用新型专利。

    “用于地热生产井监测的井口装置”具有一次入井完成井下测温、地层压力永久监测和抽水功能。使用该装置可减少作业工序,降低施工成本,不用更换完井管柱,一次完成抽水、井下温度和地层压力动态监测,使用效果显著,经济效益相当可观。

    “分布式地温测量装置”以铂电阻感温为基础,测温精度达到0.1℃,可同时多点测量,监测效率非常高。该装置使用范围广,能够满足浅层地温能的测量,也能够适用于深部地热温度测量,同时能够有效解决气、液、固三态环境温度测量问题。同时,该装置实现了智能化控制,具有操作简单、安装方便、精度高、数据可视化的特点。

    水环中心地热监测领域新增二项专利