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杭州湾富浅层气区工程超前排气井井距优化研究

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工程地质学报 2024年第1期32卷 194-205页

作者：郭江涛王勇贾鹏飞张军杰陈成西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国中铁大桥勘测设计集团有限公司武汉430051

对遭遇浅层气灾害地质的工程,一般防治措施多为建设前期布设超前排气井进行控制性排气。深入了解排气过程中气藏内部的气水运移规律,对于排气井井距的设计和高效率排气有重要意义。基于非饱和土两相渗流原理和杭州湾富浅层气区的典型概... 详细信息

对遭遇浅层气灾害地质的工程,一般防治措施多为建设前期布设超前排气井进行控制性排气。深入了解排气过程中气藏内部的气水运移规律,对于排气井井距的设计和高效率排气有重要意义。基于非饱和土两相渗流原理和杭州湾富浅层气区的典型概化地质模型,利用数值模拟方法研究了有控排气条件下气藏内部气水界面运移过程,探讨了影响超前排气井布设的因素,提出一种井距优化方法,并在实际工程中应用。结果表明:不同井口排气速率下,气藏内部气水分布形态与气体排放效果显著不同;工程超前排气井井距的设置可以淹井时间最长和剩余气藏厚度最小进行优化;原始气藏压力是影响井距优化的最显著因素,而储气层下部渗水系数、气藏厚度等并不影响最优井距的确定;调节井距对改善竖向排气井的排气效果随原始气藏压力系数减小而减弱;原始气藏压力系数大,井距适当减小,反之,可适度增加;对于气藏压力系数小的工程,建议发展水平排气井布设技术,以改善排气效果。此外,工程超前排气井的井距设置还应考虑与建(构)筑物的合理安全距离,达到高效、安全和避免投资浪费的目的。

关键词：浅层气非饱和土排气井气水运移淹井时间剩余气藏厚度

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滇西首例火成碳酸岩的发现与厘定

岩石学报 2024年第9期40卷 2638-2652页

作者：高雅俊宋文磊周家喜雷碧东杨金昆许丹妮罗开云南大学地球科学学院云南省高校关键矿产成矿学重点实验室昆明650500 云南大学自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室昆明650500 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 云南黄金矿业集团股份有限公司勘查分公司昆明650299

火成碳酸岩(又称碳酸岩)是由地幔派生的富碳酸盐矿物且贫硅的火成岩石,地表出露较少。碳酸岩是研究地幔性质及其演化过程的岩石“探针”,并且蕴藏着丰富的稀土和铌等关键金属矿产资源。因此,对它的研究具有重要的科学和经济价值。本次... 详细信息

火成碳酸岩(又称碳酸岩)是由地幔派生的富碳酸盐矿物且贫硅的火成岩石,地表出露较少。碳酸岩是研究地幔性质及其演化过程的岩石“探针”,并且蕴藏着丰富的稀土和铌等关键金属矿产资源。因此,对它的研究具有重要的科学和经济价值。本次工作首次在云南保山龙陵地区发现火成碳酸岩岩体,规模较大,岩体出露面积约为60000m 2。出露于保山地块与腾冲地块之间的龙陵-潞西褶皱带内。新发现的碳酸岩主要由方解石和白云石等矿物组成,其次还含有大量的磷灰石、磁铁矿、黑云母、辉石、独居石和斜锆石等副矿物。结合岩相学、矿物学和全岩地球化学组成,可将新发现的碳酸岩划分为钙质、镁质和含铁钙质三类。不同岩性的CaO(29.57%~51.66%)、Fe_(2)O^(T)_(3)(0.72%~21.15%)和MgO(1.76%~16.90%)含量变化大。微量元素特征显示,碳酸岩总体富集Sr(3431×10^(-6)~9753×10^(-6))、Ba(197×10^(-6)~2428×10^(-6))、Pb(14.4×10^(-6)~425×10^(-6))和∑REE(841×10^(-6)~2341×10^(-6))等大离子亲石元素,相对亏损Nb(1.09×10^(-6)~12.48×10^(-6))、Ta(0.12×10^(-6)~4.74×10^(-6))和Hf(0.07×10^(-6)~7.85×10^(-6))等高场强元素。稀土配分模式为右倾型,(La/Yb)N比值介于58~104之间,富集LREE,具有弱铕负异常(δEu=0.68~0.74)。碳酸岩中主要造岩矿物方解石、白云石和磷灰石也表现出与全岩相似的元素地球化学特征。碳酸盐矿物的δ^(13)C V-PDB值(-7.45‰~-3.54‰)大多落入“初始火成碳酸岩”范围,但δ^(18)O V-SMOW值(10.79‰~20.06‰)偏高,很可能源于岩浆期后热液蚀变。上述全岩、矿物化学和C-O同位素特征与全球大多数碳酸岩基本一致,证实坡头岩体为典型的火成碳酸岩。钙质碳酸岩中斜锆石的LA-ICPMS测年结果显示,其U-Pb等时线谐和年龄为160.7±2.0Ma(MSWD=1.8),^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为159.7±1.8Ma(MSWD=2.4),表明其形成于中侏罗世,为三叠纪碰撞造山作用后的岩浆活动产物。坡头碳酸岩的发现与厘定将有助于揭示所在区域地幔特征,其关键金属成矿潜力也值得进一步的探究。

关键词：坡头碳酸岩全岩地球化学 C-O同位素斜锆石U-Pb年龄云南保山

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乌审旗地区盐下奥陶系流体来源及其油气意义

沉积学报 2024年

作者：张洁贾连奇范立勇马占荣罗晓容秦彪王怡帅中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室西北大学地质学系和大陆动力学国家重点实验室

【目的】鄂尔多斯盆地盐下碳酸盐岩成藏过程存在较多争议，乌审旗地区奥陶系马家沟组盐下储层中发育多期含有烃及沥青包裹体的方解石，对流体来源和油气成藏过程具有重要指示作用。【方法】通过岩心观察、岩石薄片鉴定、阴极发光、稀土... 详细信息

【目的】鄂尔多斯盆地盐下碳酸盐岩成藏过程存在较多争议，乌审旗地区奥陶系马家沟组盐下储层中发育多期含有烃及沥青包裹体的方解石，对流体来源和油气成藏过程具有重要指示作用。【方法】通过岩心观察、岩石薄片鉴定、阴极发光、稀土元素、C、O、Sr同位素、显微荧光及激光拉曼等实验方法，划分方解石发育期次，分析成脉流体来源，开展流体包裹体研究，揭示与烃类伴生的流体活动对油气成藏的意义。【结果】乌审旗地区碳酸盐岩储层中发育4期方解石脉(C1、C2、C3、C4)，而且不同期次方解石脉特征及来源不同。C1和C4成脉流体来源于围岩溶解，其碳氧锶同位素与奥陶纪海水碳氧锶同位素一致，稀土配分模式具有海水特征。C2方解石脉具有很负的碳同位素值，较高87Sr/86Sr值和总稀土含量，Eu正异常，流体来源于外部地层。C3方解石具有较负的碳同位素值，更高的87Sr/86Sr值和总稀土含量，流体同样来源于外部地层。此外，C2和C3两期方解石脉上发育沥青包裹体，表明油气进入储层后发生裂解。【结论】研究区可能经历了两期外部地层来源的油气充注，方解石脉的研究有助于约束鄂尔多斯盆地及其他盆地的油气成藏过程。

关键词：油气成藏流体包裹体流体来源地球化学特征方解石脉乌审旗地区鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地西缘徐庄组风暴沉积特征及沉积模式

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沉积学报 2024年第4期42卷 1354-1369页

作者：师宇翔路向伟李国斌方泽鑫徐凯杨永祯张寰萌郭岭西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069 西北大学地质学系西安710069 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第六采油厂西安710299 中国石油勘探开发研究院西北分院兰州730020

【目的】鄂尔多斯盆地西缘寒武系砾屑灰岩发育,并发育典型的风暴沉积构造。然而,关于其沉积环境、形成过程及地质意义仍缺乏系统研究。【方法】通过对乌海摩尔沟、乌海老石旦、环县阴石峡、同心青龙山四条剖面实地观测以及薄片观察,详... 详细信息

【目的】鄂尔多斯盆地西缘寒武系砾屑灰岩发育,并发育典型的风暴沉积构造。然而,关于其沉积环境、形成过程及地质意义仍缺乏系统研究。【方法】通过对乌海摩尔沟、乌海老石旦、环县阴石峡、同心青龙山四条剖面实地观测以及薄片观察,详细研究了鄂尔多斯盆地西缘徐庄组砾屑灰岩发育特征以及典型的风暴沉积特征。【结果】(1)研究区徐庄组发育渠模、底冲刷面、丘状交错层理和平行层理等风暴沉积构造。(2)研究区徐庄组发育四种砾屑灰岩岩相,即颗粒支撑砾屑灰岩相,泥质充填砾屑灰岩相,放射状砾屑灰岩相和基质支撑砾屑灰岩相。(3)研究区徐庄组发育五种典型的风暴沉积序列。(4)综合研究区寒武纪陆表海环境与沉积相带以及前人研究成果,对砾屑灰岩成因进行分析并对其形成过程进行探讨,认为风暴浪与地震作用为砾屑灰岩形成的动力条件,古板块位置处于低纬度的风暴带,是风暴作用频发的原因。(5)研究区风暴沉积的发育揭示了鄂尔多斯盆地在寒武纪徐庄组时期位于赤道附近的低纬度地区,与通过古地磁学所恢复的华北板块在同时期所处位置形成相互印证。【结论】研究区风暴沉积的研究及沉积模式的建立,对鄂尔多斯盆地寒武纪时期古环境及古地理恢复具有重要意义。此外,研究区砾屑灰岩成因示意图揭示了砾屑灰岩的形成过程。

关键词：砾屑灰岩风暴沉积鄂尔多斯盆地徐庄组

基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究

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工矿自动化 2024年第3期50卷 71-81,121页

作者：王嘉伟王海军吴汉宁吴艳韩珂程鑫董敏涛西北大学地质学系陕西西安710069 西北大学大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作... 详细信息

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作为研究对象,对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。首先,完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作,建立煤矿地质数据库。其次,利用DepthInsight建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作,即以钻孔分层数据作为地层控制点,通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序,并处理初始层面模型中的穿层异常,构建地层面模型和地质体模型,再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。然后,采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息,利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。最后,创建截断网格模型,通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型,实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。基于三维地质模型,从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的精准治理提供靶区,助力煤矿智能开采建设。

关键词：煤矿三维地质建模隐蔽致灾因素地质透明化几何建模属性建模

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泥石流中球形巨石运动规律模型试验研究

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 133-144页

作者：娄灿昀王飞王家鼎陈晓清西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中国科学院/水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

该研究通过室外水槽模型试验,模拟了不同直径巨石与不同密度泥石流完全固液耦合作用下的运动状态,分析了泥石流沟内巨石在泥石流中的运动模式、运动的影响因素及其在泥石流中的受力情况,并探讨了泥石流密度与巨石粒径对其运动速度的影... 详细信息

该研究通过室外水槽模型试验,模拟了不同直径巨石与不同密度泥石流完全固液耦合作用下的运动状态,分析了泥石流沟内巨石在泥石流中的运动模式、运动的影响因素及其在泥石流中的受力情况,并探讨了泥石流密度与巨石粒径对其运动速度的影响。研究结果表明:巨石在运动过程中可能出现滚动、跳跃与滑动等运动模式,巨石出现的运动模式同泥石流的密度以及巨石粒径有关;巨石的直径越大,运动速度越小,它在泥石流中的运动模式越简单,越倾向于发生滚动运动,在泥石流流体中的跟随性越好,速度比n越容易趋近于1;巨石粒径对巨石运动速度的影响大于泥石流密度对它的影响。

关键词：泥石流球形巨石水槽试验运动规律

鄂尔多斯盆地西南部三叠系延长组划分与对比关系再认识

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沉积学报 2024年第4期42卷 1297-1308页

作者：李一凡郭懿萱姚泾利赵俊峰刘鑫白金莉李慧琼西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系西安710069 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院西安710018 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院西安710065

【目的】最新三维地震资料显示,鄂尔多斯盆地西南部三叠系延长组三角洲—深水沉积过渡带存在大量的前积反射现象,指示以往“千层饼”式的近等厚地层划分方案在前积发育区存在“穿时”问题。研究旨在探索建立前积模式下延长组的等时划分... 详细信息

【目的】最新三维地震资料显示,鄂尔多斯盆地西南部三叠系延长组三角洲—深水沉积过渡带存在大量的前积反射现象,指示以往“千层饼”式的近等厚地层划分方案在前积发育区存在“穿时”问题。研究旨在探索建立前积模式下延长组的等时划分与对比方案,并探讨其与传统地层划分方案的衔接对比关系。【方法】以三维地震资料为基础,通过井—震相互约束和标定,结合岩心沉积相标志的识别,明确盆地西南部延长组中上部(长7及以上地层)的等时划分与对比关系。【结果】将庆城、合水地区延长组中上部划分出6期前积斜坡体(F1~F6),环县地区划分出5期前积体(F1~F5)。【结论】各期前积体在顶积段与传统分层可较好地衔接对比,但在前积段和底积段,新、旧方案差异较大。各期前积体在前积段普遍较厚,在深水区,F1~F3厚度明显减薄,F5、F6厚度大幅增加。研究区从西南向东北,各期前积体平面分布呈薄—厚—薄的带状样式;北西向展布的地层较厚带指示前积体向湖盆中心的持续推进,指示了湖盆的收缩和充填过程。研究结果为深入理解延长组三角洲—深水区砂体连通关系、空间分布规律以及湖盆沉积充填过程等提供了重要启示。

关键词：等时地层划分前积斜坡坳陷湖盆延长组鄂尔多斯盆地

塔里木盆地西北缘早寒武世玉尔吐斯组硅质岩成因

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 715-728页

作者：曹旭阳韩以贵鞠鹏程鲁立辉邵东石震西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中国科学技术大学地球和空间科学学院/中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026

对塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组硅质岩开展岩石学以及元素与硅同位素地球化学研究,探讨硅质岩的成因及沉积模式。岩石学观察表明,玉尔吐斯组中段硅质岩主要由隐晶硅质和微晶石英组成,未见碎屑石英,排除了陆源输入对硅质岩沉积的... 详细信息

对塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组硅质岩开展岩石学以及元素与硅同位素地球化学研究,探讨硅质岩的成因及沉积模式。岩石学观察表明,玉尔吐斯组中段硅质岩主要由隐晶硅质和微晶石英组成,未见碎屑石英,排除了陆源输入对硅质岩沉积的影响。玉尔吐斯组下段硅质岩相对富Fe且具有显著的Eu正异常,反映了硅质岩可能主要来源于海底热液;而中段硅质岩显示Y/Ho比值较高、中等Ce负异常、LREE亏损和Y正异常,说明硅质来源主要为海水,这也符合中段硅质岩具有总体偏向热水来源的δ^(30)Si值。此外,氧化还原敏感元素指标表明,玉尔吐斯组硅质岩的沉积环境为表层海水氧化,而底层海水缺氧甚至硫化。研究认为,玉尔吐斯组硅质岩的沉积模式为:下段硅质岩由大量富硅热液在上升流作用下直接沉积,之后热液活动减弱,氧化还原分层海洋促进海水中溶解的硅和铁循环耦合,硅质以Fe^(3+)-Si胶体形式共沉积,当硫化水域盛行时铁和硅循环解耦,沉积黑色页岩,形成中段硅质岩和黑色页岩互层。

关键词：塔里木盆地早寒武世玉尔吐斯组硅质岩沉积环境

腕足动物支撑的关山生物群层状底栖群落揭示寒武纪早期生态系统复杂性

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地球科学 2024年第6期49卷 2277-2295页

作者：陈飞扬张志飞 Topper Timothy P. 刘茜中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西省早期生命与环境重点实验室陕西西安710069 瑞典自然历史博物馆瑞典斯德哥尔摩SE-104055 西北大学博物馆陕西西安710069

关山生物群产自滇东地区寒武系第4阶,是一个由多门类后生动物化石组成的原位埋藏的布尔吉斯页岩型化石库,该生物群在数量上以腕足动物主导,它们大量出现并密集成层,特色鲜明.综述了近年来关山生物群的最新研究进展,包括群落构成、腕足... 详细信息

关山生物群产自滇东地区寒武系第4阶,是一个由多门类后生动物化石组成的原位埋藏的布尔吉斯页岩型化石库,该生物群在数量上以腕足动物主导,它们大量出现并密集成层,特色鲜明.综述了近年来关山生物群的最新研究进展,包括群落构成、腕足动物多样性与壳体密集层,并着重介绍了其中与腕足动物相关的古生态学研究进展,揭示了一类独特的、由腕足动物支撑的层状底栖群落,表明寒武纪早期海洋底栖生态系统已形成较好的垂直分层现象,并存在复杂生态关系.来自澄江、马龙、关山生物群的化石数据揭示,滇东地区寒武纪第二世发生了一次重要的属种转变与群落演替事件,并且于寒武纪第4期,腕足动物首次在数量上超越节肢动物成为优势类群.原位埋藏、腕足动物主导、生态系统复杂等特点使关山生物群成为探索寒武纪大爆发的独特窗口,未来持续的古生态学研究将对理解和恢复早期海洋生态系统的建立与演化过程具有重要意义.同时,开展该时期古环境的纵向演变研究,探索影响群落演替的关键控制因素,将对寒武系第二统全球地层对比工作提供重要参考.

关键词：关山生物群腕足动物底栖群落演替生态系统复杂性寒武纪第4期滇东地区生态学