Resumen de la perforación científica continental

La perforación científica es la perforación con el propósito de realizar investigaciones en ciencias de la tierra. Obtiene diversa información geológica en formaciones rocosas subterráneas perforando núcleos, cortes y fluidos (gas y líquido) en formaciones rocosas, realizando registros geofísicos de pozos y colocando instrumentos en los pozos para observación a largo plazo. La perforación científica en tierra se llama perforación científica continental.

La comunidad internacional de ciencias de la tierra cree que sólo observando y estudiando directamente las funciones, características y procesos físicos, químicos y biológicos activos en la corteza terrestre a través de la perforación podemos obtener una comprensión verdadera y precisa de las ciencias de la tierra y verificar las conclusiones de la exploración a larga distancia y mejorar la confiabilidad de la exploración.

Según el acuerdo de la Conferencia Internacional Continental de Perforación Científica celebrada en Alemania en septiembre de 1993, la profundidad de perforación científica se define como: agujeros poco profundos 2000 ~ 4000 m (utilizando equipos de perforación con núcleo profundo), agujeros profundos 4000 ~ 6000 m (usando una plataforma de perforación rotativa), agujeros ultraprofundos 6000 ~ 15000 m (usando una plataforma de perforación gigante). Además, la perforación en lagos también forma parte de la perforación científica, y la profundidad de perforación es generalmente de 10 a 500 m.

La perforación científica continental es un proyecto científico a gran escala que hace época en las ciencias terrestres contemporáneas. Es la única forma de resolver los problemas de población, recursos y medio ambiente que enfrenta la humanidad contemporánea. que promueve el desarrollo de las ciencias de la tierra y disciplinas afines en el siglo XXI. La perforación científica continental se desarrolló a partir de la perforación geológica ultraprofunda y su objetivo principal es estudiar problemas geológicos profundos. De hecho, a través de la selección científica del sitio y la implementación de perforaciones poco profundas, también se pueden estudiar algunas cuestiones importantes de las ciencias de la tierra y temas estrechamente relacionados con la supervivencia humana, como el clima, el medio ambiente, los terremotos, la eliminación segura de desechos tóxicos, etc.

1 Introducción al ICDP (Programa Internacional de Perforación Científica Continental)

Los antecedentes del establecimiento de 1.1

1992 165438 En octubre, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos ( OCDE) celebró El Foro Científico de Shanda analiza la cooperación internacional integral en perforación oceánica y continental. 1993 El marco ICDP fue propuesto en la Conferencia Internacional Continental de Perforación Científica celebrada en Potsdam, Alemania, del 31 de agosto al 1 de septiembre. El 2 de septiembre, representantes de 15 países asistieron a la "Reunión Internacional de Directores de la Conferencia Continental de Perforación Científica" en el sitio del KTB y decidieron establecer un grupo preparatorio del ICDP, el Profesor R. Emmermann del Centro Alemán de Investigación en Geociencias fue responsable de redactar la carta correspondiente. del CIDP. En febrero de 1996, se publicó oficialmente el "Libro de Ilustración del ICDP".

1.2 Misiones del ICDP

Obtener fondos confiables, llevar a cabo una planificación efectiva e implementar planes factibles de gran importancia para la situación general;

Determinar los sitios adecuados para perforación científica Lugares de colaboración internacional;

Garantizar investigaciones previas al sitio apropiadas;

Proporcionar soporte técnico básico para proyectos de perforación;

Garantizar un seguimiento adecuado de los planes;

p>

Asegurar la difusión efectiva de los resultados del proyecto.

1.3 Estándares ICDP

Internacional: cooperación internacional en ciencia geológica, tecnología de ingeniería y capital.

Global: realización de grandes proyectos de importancia global;

Deben perforarse pozos: problemas que deben resolverse mediante la perforación;

Necesidades sociales: como resolver cuestiones de energía, minerales, peligros geológicos, clima, medio ambiente y otras cuestiones;

p>

Profundidad y costo de perforación: bajo la premisa de cumplir con los objetivos científicos, intente reducir la dificultad de la perforación;

Proceso de actividad: estudie los fenómenos geológicos activos actuales.

1.4 La diferencia entre ICDP y ODP

ICDP: si el sitio de perforación está en un determinado país, se beneficiará primero y estudiará cuestiones científicas de clase mundial; la historia de la Tierra de 3.800 millones de años debe basarse en el título "científico".

ODP - Diversificación de ubicaciones, condiciones, profundidades y técnicas de perforación; la perforación en alta mar es un programa global; estudiar 180 millones de años de historia de la Tierra es un propósito científico en sí mismo, no es necesario etiquetarlo; " Etiqueta "Ciencia"; el equipo principal es un barco de perforación y la tecnología es relativamente madura.

2 El papel de la perforación científica continental

Estudiar los procesos físicos y químicos de los terremotos y erupciones volcánicas y las mejores formas de reducir sus efectos;

Estudiar el Patrones climáticos recientes de la Tierra y causas del cambio;

Estudiar el impacto de los impactos de meteoritos en el clima y las extinciones de cúmulos;

Estudiar la naturaleza de la biosfera profunda y su relación con los procesos geológicos, como como hidrocarburos y sedimentación La formación y evolución biológica de sustancias;

Eliminación segura de desechos radiactivos y otros desechos tóxicos;

El origen y evolución de cuencas sedimentarias y petróleo y gas;

Cómo se forman los depósitos minerales en diversos cuerpos geológicos;

Estudiar los procesos físicos básicos de la tectónica de placas, la termodinámica, la migración de materiales y fluidos en la corteza terrestre;

Cómo explicar mejor los procesos físicos básicos utilizados para comprender la estructura de la corteza terrestre y ¿Cuáles son las propiedades de los datos geofísicos?

El estado actual de 3 perforaciones científicas continentales

En la actualidad, Estados Unidos, Rusia, Alemania, Canadá, Japón, Francia, Reino Unido, Suecia, Nueva Zelanda, Bélgica, Se llevaron a cabo perforaciones científicas en Islandia, Australia, Austria y Suiza. Está previsto completar casi 100 perforaciones científicas en todo el mundo, incluidas más de 10 perforaciones profundas. Los planes de perforación científica representativos son los siguientes:

Se ha completado el siguiente trabajo:

En 1960, Estados Unidos propuso el Proyecto Internacional del Manto Superior (IUMP).

1965 Se implementa el Programa de Perforación en Aguas Profundas (DSDP).

En 1970, la Unión Soviética inició la construcción de la perforación continental ultraprofunda SG-3.

En 1983 se lanzó el Programa de Perforación Oceánica (ODP).

En 1984, Estados Unidos estableció DOSECC y planeó completar 29 perforaciones científicas.

La construcción del pozo guía KTB comenzó en Alemania en 1987 y se completó en 1989. La profundidad final del pozo fue de 4000,1 m.

En 1990, la construcción del pozo principal de KTB comenzó y se completó en septiembre de 1994. La profundidad final del pozo fue de 9101 m.

0. Proyectos aprobados por el plan ICDP 20065438 y su estado de implementación (ver la tabla a continuación).

Progreso en las Ciencias de la Tierra

3.1 La ex Unión Soviética

La ex Unión Soviética tuvo las primeras perforaciones científicas en el continente y la mayor cantidad de pozos perforados. Después de la Segunda Guerra Mundial, se implementaron decenas de pozos de referencia. 1965 Estableció procedimientos de implementación para perforación ultraprofunda. Basándose en datos geofísicos profundos, el geólogo Belyaev y otros propusieron que para obtener un perfil completo de la corteza terrestre, se deben perforar agujeros científicos ultraprofundos en al menos seis áreas. La Comisión Estatal de Ciencia y Tecnología de la antigua Unión Soviética creó el "Comité Científico del Ministerio de Recursos Subterráneos y Perforaciones Ultraprofundas de la Tierra" para este enorme plan, en el que participaron 95 unidades y estuvo presidido por el ex Ministro de Geología E.A. Se diseñan y construyen 18 pozos ultraprofundos, de los cuales el pozo SG-1 tiene una profundidad diseñada de 12,000 m, los pozos SG-2 y SG-3 tienen una profundidad de 15,000 m, y los 15 pozos restantes son pozos piloto ( agujeros satélite) con una profundidad de aproximadamente 6.000 m. El pozo ultraprofundo SG-3 se perforó en 1970, con una profundidad diseñada de 15.000 m. La profundidad final del pozo fue de 12.262 m en marzo de 2086. Actualmente es el primer pozo profundo del mundo. En 1988, en la Conferencia Internacional de Yaroslav sobre Perforación Científica se anunció que la ex Unión Soviética había logrado 40 importantes resultados de investigación científica.

3.2 Estados Unidos

Desde 1961 se han implementado una serie de planes de perforación científica en alta mar, como el Plan Moho, el Plan DSDP de perforación en aguas profundas, el Plan de perforación oceánica ODP , etc. , han logrado logros brillantes. Sin embargo, los equipos de perforación costa afuera son complejos y costosos. En 1993, propusieron un lema: "Atracar el barco" y desarrollar vigorosamente la perforación científica continental.

Programa de Perforación Científica Continental (USA/CSDP);

Los proyectos de perforación completados incluyen: Pozo INYO No. 1 ~ 4, Cráter Bayes No. 1, Pozo Illinois (VC1, VC2A , VC2B), Salton Lake, Long Valley, Cajon Pass, Proyecto Upper Crust.

Se han planificado más de 30 proyectos, incluida la perforación profunda en los Apalaches, la perforación ultraprofunda en la cuenca de Illinois, la perforación ultraprofunda en la costa del Golfo de Texas y la perforación profunda en la isla de Hawái. El proyecto (en ejecución) supera los 6 km.

En la década de 1990, Estados Unidos implementará principalmente cinco proyectos, a saber, Novarapta de Katmai, Cajon Pass Phase III, el proyecto de nueva caldera de Bayes y los proyectos de perforación y perforación de cimientos de la Cuenca de Newark.

En 1974, Estados Unidos perforó el Continental Scientific Drilling Hole Rogers 1 (Betha Rogers N0.1) en Oklahoma a una profundidad de 9583 m. En 1985, bajo el liderazgo de la Fundación Nacional de Ciencias, se formuló el "Programa de Perforación Científica Continental" (CSDP), se seleccionaron 29 pozos y se lograron resultados importantes: ① En 1985, se llevó a cabo la siguiente perforación en Salton S2 -14 # hoyo Investigación de agua geotérmica de alta temperatura como programa central de perforación científica (SSSDP), 1988. ②Durante 1986, se perforaron diez pozos científicos con una profundidad promedio de 5.000 metros a lo largo de la falla de San Andrés para monitorear y estudiar los mecanismos de los terremotos en California. En el primer orificio de la construcción de orificio pasante del cajón se probaron la orientación magnética del núcleo (que representa 65,438 00), la conductividad térmica, la radiación térmica, el campo de tensión, la velocidad de la onda, etc. , y descubrió que la tensión de fricción en la zona de la falla era de casi 100 MPa, lo que resultaba en una conductividad térmica local anormal de 1 hfu (= 40 mw/m2), medida por el Servicio Geológico de los Estados Unidos. (3) El Laboratorio Nacional de Los Álamos en Estados Unidos pasó 10 años perforando dos pozos científicos en Fenton Hill con una distancia horizontal de 30 m para explorar y desarrollar "rocas secas calientes" que pueden generar electricidad directamente, con profundidades que alcanzan los 3200 m y 4500 m. respectivamente, llegando directamente a las rocas volcánicas. La fracturación hidráulica conecta dos pozos para formar una "cámara caliente" donde la temperatura en el fondo del pozo alcanza los 300°C. Un pozo inyecta agua fría y el otro descarga 200°C. (4) Se encontraron bacterias psicrófilas en el lecho de roca cristalina a 2.000 metros del pozo científico construido en San Andreas, que proporciona una base para el estudio de las actividades biológicas bajo la superficie. Su distribución y cantidad total, su relación con la generación de petróleo y gas, su relación con las actividades biológicas de superficie, e incluso su relación con el origen de los organismos, los límites de la biosfera subterránea, etc. , quedan en manos de la perforación científica para explorar y resolver.

3.3 Suecia y los países de Europa occidental

Alentados por el descubrimiento de hidrocarburos y otros fluidos en las profundidades subterráneas mediante perforaciones científicas en la antigua Unión Soviética, Suecia y otros países europeos con deficiencia de petróleo establecieron la OCDE (Organización Europea para la Cooperación y el Desarrollo Económico) y clasifica la perforación científica como una megaciencia. Inicialmente, Suecia construyó el pozo Gravberg 1 en el cráter Siljan con una profundidad de 6350 m y obtuvo 85 barriles de muestras de petróleo y gas (aproximadamente 18,5 t). Después de las pruebas, se descubrió que su composición era la misma que la del petróleo y el gas ordinarios, y que contenía un polvo de magnetita extremadamente fino, que atrajo la atención mundial. Los científicos concluyeron que el petróleo y el gas provenían de grietas en el manto superior y eran de origen no biológico, y posteriormente desplegaron otro pozo de perforación científica llamado Steinberg 1.

3.4 Alemania

KTB Al 2 de septiembre de 1993, la profundidad de perforación era de 8312,5 metros (cuando la profundidad del pozo era de 8008,6 metros, la temperatura del suelo era de 215°C). Los principales logros científicos que KTB ha logrado hasta ahora incluyen: ① Confirmar cambios profundos de temperatura y transferencia de calor, e identificar la estructura térmica de la corteza terrestre hasta 6 kilómetros de profundidad. ② Datos de exploración geofísica profunda (sísmica de reflexión, geoelectricidad, gravedad y anomalías magnéticas); , etc. ) para calibrar e identificar la naturaleza y heterogeneidad de la estructura geofísica (3) El descubrimiento de la fuente, la composición y los patrones de movimiento de los fluidos en la corteza terrestre es de gran importancia para explorar nuevas fuentes de energía y explorar el. origen de los depósitos minerales ④ Los datos de distribución de tensiones son actualmente los más profundos del mundo y son de gran importancia para predecir terremotos, volcanes y otros desastres ⑤ Se descubrió que el campo magnético de la Tierra todavía existe debajo de la superficie de Moho; gran avance teórico.

KTB también ha desarrollado una serie de nuevas tecnologías y nuevos procesos en la práctica, los más importantes de los cuales son: ① Se han desarrollado y utilizado plataformas de perforación gigantes y se han logrado avances significativos en la automatización de la perforación. equipo.

Principales indicadores técnicos del equipo de perforación KTB: altura de la plataforma de perforación 83 m, peso total del equipo 2500 t, peso de la tubería de perforación de 10000 m 400 t, carga máxima del gancho 800 t, potencia total 9500 kW, flujo de la bomba de lodo 1000 ~ 4000 L/min, presión de la bomba de trabajo 350 bar, lodo total Volumen del tanque 450m3. ②Desarrolló y utilizó un sistema de perforación vertical (VDS). Con esta tecnología, cuando la profundidad de perforación alcanza los 7.000 metros, el ángulo superior del pozo de perforación no excede los 2° y el desplazamiento horizontal del pozo de perforación no excede los 20 m. Dado que el sistema VDS no se utiliza en los pozos piloto, cuando la profundidad de perforación es de 4.000 metros, el desplazamiento horizontal alcanza los 180 metros (3) Se ha acumulado una valiosa experiencia en la organización y gestión de la construcción, adquisición de información, utilización, publicación y obra; laboratorio.

4. Desafíos técnicos que enfrenta la perforación científica en el continente

Requiere equipo pesado para pozos profundos, estructuras de perforación complejas, resistencia limitada de la tubería, curvas de perforación graves, mayor resistencia a la rotación y tiempo auxiliar. Largo;

Roca cristalina: baja eficiencia de perforación, corta vida útil de la broca, curvatura severa del pozo, dificultad para corregir la deflexión, etc.

Alta temperatura y alta presión: el rendimiento del lodo se deteriora, la resistencia de la tubería de perforación disminuye, la estabilidad de la pared del pozo disminuye, el rendimiento de los instrumentos de registro disminuye, etc. Alto contenido de información: alta frecuencia cardíaca y calidad del núcleo, sistema de registro, recolección de muestras de fluidos, laboratorio de campo profundo, etc.

5 Introducción a la perforación científica continental (CCSD) en China

5.1 Reseña histórica

En 1988, se recomendó desarrollar un plan de perforación científica para China continental .

En 1991, el antiguo Ministerio de Geología y Recursos Minerales comenzó a organizar el "Estudio piloto y estudio de selección de sitios para perforación científica en China continental".

En 1992, el proyecto de perforación científica geológica fue incluido en el "Plan Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico de Mediano y Largo Plazo".

1995 165438 En octubre, los líderes del Consejo de Estado aprobaron la participación de China en el Programa Internacional de Perforación Científica Continental (ICDP).

En febrero de 1996, China se convirtió oficialmente en uno de los tres principales patrocinadores del ICDP.

En agosto de 1996, el antiguo Ministerio de Geología y Recursos Minerales y el Centro Alemán de Geociencias firmaron un acuerdo de cooperación en perforación científica Dabie-Sulu.

En junio de 1997, el Grupo Líder Nacional de Ciencia y Tecnología aprobó el "Proyecto de Perforación Científica de China Continental" como uno de los principales proyectos científicos nacionales del "Noveno Plan Quinquenal".

En agosto de 1997, se celebró el "Simposio internacional sobre selección de sitios para perforación científica continental en la zona metamórfica de presión ultraalta de Dabie-Sulu", patrocinado por ICDP, expertos chinos y extranjeros acordaron por unanimidad implementar 5.000 metros científicos. Perforaciones profundas en el condado de Donghai, al norte de Jiangsu.

En abril de 1998, ICDP revisó y aprobó el establecimiento formal del proyecto "Perforación científica continental en la zona metamórfica de presión ultraalta de Dabie-Sulu en China" y proporcionó apoyo financiero de 6,543,85 millones de dólares.

Del 1998 al 65438 de febrero de 1999, se completó la construcción del pozo piloto de 1000 m de profundidad en la ciudad de Maobei, condado de Donghai, provincia de Jiangsu. El propósito era proporcionar la información necesaria para el diseño de la construcción y la construcción del pozo principal del CCSD. y acumular experiencia en construcción.

A finales de septiembre de 1999, después de casi 10 años de arduo trabajo, en vísperas del 50 aniversario de la fundación de la República Popular China, la Comisión Estatal de Planificación aprobó oficialmente el establecimiento de un centro científico. proyecto de perforación en China continental, lo que marca la implementación formal del proyecto.

Del 28 al 29 de marzo de 2000, más de diez expertos organizados por la Compañía Consultora de China de la Comisión de Planificación Estatal llevaron a cabo demostraciones de expertos sobre el informe del estudio de viabilidad del Proyecto de Perforación Científica de China Continental (parte de ingeniería) en En Beijing, más de diez expertos presentes en la reunión acordaron por unanimidad adoptar el informe. Desde entonces, el proyecto de perforación científica de China continental ha entrado oficialmente en la etapa de diseño y construcción.

El 25 de junio de 2001, el pozo piloto del Proyecto de Perforación Científica de China Continental finalmente comenzó la perforación de prueba en el condado de Donghai, provincia de Jiangsu.

El 2 de agosto de 2001, la Comisión de Planificación Estatal aprobó el diseño preliminar del proyecto de perforación científica en China continental y comenzó la construcción.

El 4 de agosto de 2001, la ceremonia de inauguración del proyecto de perforación científica de China continental se llevó a cabo en el sitio de perforación en el Mar de China Oriental, dijo Wan Guoquan, vicepresidente del Comité Nacional Político del Pueblo Chino. Conferencia Consultiva, asistieron y varias organizaciones de noticias se apresuraron a informar al respecto.

El 15 de abril de 2002 la profundidad del pozo fue de 2046,5 metros, se perforó el núcleo y se perforó el pozo piloto.

El 7 de mayo de 2002 se inició el escariado del agujero principal.

A las 0:45 del 27 de agosto de 2002, la profundidad de escariado era de 2028 metros y se completó el escariado.

El 10 de junio de 2002 se inició la perforación con extracción de testigos del pozo principal.

El 8 de marzo de 2005, la perforación se completó con éxito, siendo la profundidad final del pozo de 5158 m.

El 18 de abril de 2005, se llevó a cabo la ceremonia de finalización en el sitio de construcción de perforación científica en China continental. El Viceprimer Ministro del Consejo de Estado asistió a la ceremonia y pronunció un importante discurso.

El 6 de marzo de 2006 se estableció en Beijing la Comisión Internacional para la Perforación Científica Continental (ICDP-China). El director y los subdirectores son An Zhisheng y Huang. Académico Liu Dongsheng, Académico Sun Shu, Académico Liu Guangding, Académico Li Tingdong, Académico Liu Guangzhi, etc. Contratado como experto en el panel asesor del comité.

5.2 Requisitos y condiciones básicas para la construcción

Profundidad del pozo diseñado: 5.000 metros.

Diámetro final del pozo: pulgadas (157 mm)

Requisitos de extracción de muestras: extracción continua de todo el pozo.

Condiciones del estrato: rocas cristalinas duras, como gneis, eclogita, hornblenda, etc.

Gradiente de temperatura: 2,5 ℃/100 metros

Propósito de 5,3

A través de la distancia de perforación más corta, obtenga la información de cambio continuo vertical más profundo y establezca el verdadero Se analizan la composición del material profundo, la estructura, la reología, la geoquímica, la petrofísica, los fluidos, la geotermia, la tensión in situ y los perfiles microbianos modernos, y los resultados de la telemetría geofísica se corrigen para establecer la escala geofísica global del área de roca cristalina profunda.

Revelar los secretos del mecanismo de formación y exhumación de cinturones metamórficos de presión ultraalta, estudiar la dinámica de los márgenes convergentes de la corteza continental y sentar las bases para el establecimiento de la teoría de la dinámica continental.

Se han estudiado los antecedentes geológicos y el mecanismo de mineralización del diamante y el rutilo (materiales aeroespaciales y de defensa nacional) en la zona metamórfica de presión ultraalta y se ha abierto una nueva dirección de prospección.

Descubre nuevos minerales y nuevos materiales en el manto profundo, y explora la química mineral y el comportamiento estructural en condiciones físicas de presión ultra alta.

Estudiar el enriquecimiento, la distribución y la migración de los fluidos de la corteza terrestre modernos, explorar sus fuentes profundas y revelar el impacto de las actividades de la hidrosfera profunda y la interacción agua-roca en la formación y mineralización de las rocas;

Este artículo A través del estudio de los microorganismos modernos que viven en las profundidades subterráneas, hemos revelado el límite de tiempo del reloj biológico de la biosfera subterránea en condiciones extremas (alta temperatura y presión), las condiciones de incubación de los microorganismos y su impacto en la diagénesis, la mineralización y el petróleo. generación.

Coloque varios instrumentos de detección en pozos para monitorear la actividad sísmica, estudiar los mecanismos sísmicos y revelar las actividades modernas de la corteza terrestre y diversos efectos físicos, químicos y biológicos en las profundidades de la tierra. Al mismo tiempo, el pozo se puede utilizar como laboratorio de mineralización y formación de rocas dinámico, de alta temperatura y alta presión a largo plazo y como cámara de síntesis de minerales para completar muchos experimentos científicos importantes que no se pueden realizar en condiciones de superficie.

Promover el desarrollo de la tecnología de ingeniería de perforación y campos afines en nuestro país. Promover el desarrollo de la tecnología de perforación de mi país, y sus logros tecnológicos permitirán que muchos campos de aplicaciones de perforación alcancen rápidamente el nivel avanzado del mundo y promoverán el desarrollo y el progreso de la ciencia de la ingeniería, las pruebas experimentales, la tecnología mecánica y los materiales superduros. El Sistema de Perforación Profunda de Continental Scientific desarrollará y mejorará métodos y tecnologías de telemetría geofísica profunda y se convertirá en un sitio experimental para probar teorías directas e inversas de geofísica profunda.

Cultivar cientos de expertos en investigación y gestión de geociencias de todos los siglos para satisfacer las necesidades de talento de mi país para proyectos de perforación científica convencional e investigaciones científicas relacionadas en el siglo XXI, y promover la geociencia y la física, la química, la biología, la ingeniería, economía y gestión La combinación y la intersección de las ciencias brindan oportunidades para el desarrollo de nuevas disciplinas.

5.4 Ocho objetivos científicos del CCSD

(1) Revelar el mecanismo de formación y exhumación de rocas metamórficas de ultraalta presión.

(2) Reconstruir la composición material profunda y la estructura de los límites convergentes de las placas continentales.

(3) Establecer modelos geofísicos y escalas de interpretación para zonas de roca cristalina.

(4) Estudiar la geodinámica y la interacción corteza-manto en el borde convergente de las placas.

(5) Revela el mecanismo de mineralización metamórfica de ultra alta presión y descubre nuevos minerales y nuevos materiales.

(6) Explora la interacción fluido-roca y el mecanismo de mineralización de la corteza moderna.

(7) Estudiar los tipos de microorganismos de la corteza terrestre moderna y sus condiciones de incubación.

(8) Proporcionar una base científica para el desarrollo de recursos y la exploración de los mecanismos de ocurrencia de terremotos.

5.5 Selección del sitio del proyecto y subproyecto de perforación

Principios de selección del sitio: áreas objetivo con importancia geológica importante y clave que atienden los tres problemas principales que enfrenta la sociedad humana: recursos, medio ambiente, y desastres; un alto grado de investigación geológica y geofísica; el estrato debe ser lo más plano posible, no perturbado por el granito y capaz de atravesar tantas capas como sea posible desde el punto de vista técnico (especialmente el gradiente geotérmico debe ser bajo); ser conveniente, el terreno debe ser relativamente plano y la comunicación debe ser conveniente.

En agosto de 1997, se celebró en Qingdao, China, el Simposio Internacional sobre Selección de Sitios para Perforaciones Científicas Continentales en la Zona Metamórfica de Presión Ultraalta de Dabie-Sulu. Expertos chinos y extranjeros acordaron por unanimidad llevar a cabo una perforación científica profunda de 5.000 metros en la ciudad de Maobei, condado de Donghai, en el norte de Jiangsu. El pozo está ubicado en el cinturón metamórfico de presión ultraalta de importancia geológica global de Dabie Sulu, y la perforación a distancia más corta puede obtener la información geológica más profunda. El condado de Donghai y las áreas cercanas tienen una economía desarrollada, transporte y comunicaciones convenientes y suficiente suministro de agua y electricidad. Son lugares ideales para perforar pozos en el continente.

5.5.1 Problemas técnicos de construcción de perforación

Eficiencia de la perforación (expansión) de pozos en formaciones duras, tecnología de extracción de muestras de pozo completo de gran diámetro para roca dura de pozos profundos y prevención de deflexión y corrección para formaciones duras con tecnología de grandes ángulos de buzamiento, diseño hidráulico de secciones de pozos con espacios pequeños en orificios profundos y tecnología de fluidos de perforación, situaciones complejas impredecibles, etc.

Objetivos técnicos

Soportar un sistema de tecnología de perforación de extracción de muestras con cuerda de diamante de gran diámetro en roca dura (5000 metros) y un diámetro final del orificio no inferior a 156 mm; La tecnología de perforación con martillo hidráulico se ha vuelto más perfecta, consolidando aún más la posición de liderazgo de mi país en el campo de la tecnología de martillo hidráulico, desarrollando nuevos sistemas de perforación con extracción de testigos compuestos basados ​​en extracción de muestras con cable, como herramientas de perforación dos en uno con motor de fondo de pozo y extracción de muestras con cable; martillo/cable Los resultados de la herramienta de perforación de extracción de testigos dos en uno y su correspondiente tecnología de perforación ocuparán una posición de liderazgo en el mundo e impulsarán el mayor desarrollo de los instrumentos de perforación y la tecnología de fabricación y aplicación de materiales de perforación de mi país, haciendo se pone al día con el nivel avanzado del mundo.

5.5.3 Plan de perforación de doble agujero: agujero piloto y agujero principal.

Después de perforar el orificio piloto, la parte superior del orificio principal se perfora completamente con un martillo hidráulico de gran diámetro, lo que es útil para evitar la desviación del pozo y la extracción de núcleos de diámetro pequeño reemplaza el orificio piloto; extracción de muestras de gran diámetro de la parte superior del pozo principal, lo que ahorra costos de construcción; obtener la información estratigráfica del subsuelo necesaria para diseñar con precisión la solución técnica de perforación del pozo principal; las herramientas de perforación y los materiales utilizados en el pozo principal se pueden probar en el piloto; agujero.

5.5.4 Tecnología de perforación compuesta: tecnología de perforación de núcleos geológicos con plataforma de perforación rotativa de petróleo.

Basado en tecnología de perforación de extracción de muestras con cuerda de diamante; utilizando brocas de perforación de diamante con alta velocidad de rotación; espacio libre de la pared del orificio, alta presión de bomba y pequeño desplazamiento; utilizando fluido de lavado con bajo contenido de sólidos y con buen control sobre el WOB; Muy exigente.

5.5.5 Tecnología de perforación con orificio piloto

Motor de tornillo, perforación con diamante de doble tubo, motor de tornillo, martillo hidráulico, perforación con diamante de doble tubo, plataforma giratoria, perforación con diamante de doble tubo, tornillo Perforación motorizada con diamante de un solo tubo. Entre ellos, se destacan la tecnología de perforación con motor de tornillo, martillo hidráulico y perforación con diamante. Es la primera en el mundo y tiene efectos notables que pueden aumentar significativamente la velocidad de perforación mecánica y extender la longitud del material de perforación.

5.5.6 Tecnología de perforación principal

El diseño original planeaba utilizar perforación con núcleo de cuerda de diamante y agregó un dispositivo de cabezal de potencia hidráulica. Debido a problemas de calidad en el procesamiento de tubos de perforación con extracción de testigos con cable y un par de salida insuficiente del cabezal de potencia, se abandonó la tecnología de perforación con extracción de testigos con cable. El orificio principal se basa básicamente en tecnología de perforación con motor de tornillo, martillo hidráulico y perforación con diamante.

Plataforma de perforación-ZJ70D

Una nueva generación de plataforma de perforación eléctrica producida por Baoji Petroleum Machinery Factory. La profundidad de perforación es de entre 5000 y 7000 metros; la carga máxima del gancho: 4500 kN; el peso máximo de la sarta de perforación es de 220 toneladas; la potencia de entrada máxima del malacate es de 1470 kw; la velocidad de elevación del gancho es de 0 a 1,6 m/s; el número de dientes del malacate es 2 2R, velocidad continuamente variable; el número de dientes del malacate es 4 4R, la altura del piso de perforación es de 9 m; la altura de la plataforma de perforación es de 45 metros;

5.5.8 Herramientas de perforación, brocas y fluidos de lavado (omitidos)

5.6 Logros en ciencias de la Tierra

Se completó una serie de pilares de mineral de oro de 5158 m, incluida roca. perfil de propiedades, perfil geoquímico, perfil estructural, perfil de anomalía gamma de roca, perfil de mineralización, perfil petrofísico y perfil de fluidos.

Por primera vez en China, se completó el registro de profundidad y azimut del núcleo de una larga sección de pozo.

Por primera vez, se completó un estudio sísmico tridimensional del área de roca cristalina, revelando la fina estructura de la corteza terrestre.

El perfil litológico de 5.000 metros del principal pozo de perforación científica en China continental reveló más de 50 tipos de rocas ricas. Un nuevo yacimiento de rutilo de grado industrial de 400 metros de espesor fue descubierto debajo del yacimiento de rutilo original.

Se confirma que hace 200 millones de años se produjo en la zona de Sulu un espectacular evento geológico que implicó una subducción ultraprofunda de una enorme cantidad de material. Se confirma que el proceso de evolución dinámica del terreno de Sulu experimentó un rápido ascenso después de un metamorfismo de presión ultraalta en el Triásico Tardío.

Se descubrió que el mineral principal de la eclogita UHP contiene agua estructural en forma de OH.

La investigación sobre isótopos de oxígeno muestra que la roca original de rocas metamórficas de presión ultraalta se intercambió con la precipitación atmosférica cercana a la superficie, y la intrusión de granito le proporcionó una fuente de calor, lo que proporciona evidencia importante para el evento global de bola de nieve neoproterozoico. .

Se estableció el marco estructural de alta presión metamórfica y ultra alta presión de Sulu y se determinó el sistema de zona de corte dúctil a gran escala de unidades tectónicas de roca y límites estructurales.

Involucra geometría, cinemática y dinámica.

Se revelan los estados de aparición de anatasa, brookita, esfena y rutilo en eclogita de rutilo y sus posibles relaciones de transformación mutua.

Microorganismos subterráneos descubiertos en condiciones de vida extremas.

5.7 Logros en la tecnología de perforación

Se completó una perforación científica de extracción de muestras continua con un diámetro de orificio final de 156 mm y una profundidad de orificio final de 5158 mm.

Hemos investigado y desarrollado el método de perforación de extracción de testigos rotativa por impacto impulsado por motor de fondo de pozo y su sistema de perforación con derechos de propiedad intelectual independientes.

Forme un sistema de tecnología de construcción de perforación de pozos profundos de roca dura nacional completo y único (más de 5.000 metros). Incluyendo: tecnología de perforación con núcleo de gran diámetro (el diámetro final del pozo no es inferior a 156 mm), tecnología de perforación de escariado de roca dura, tecnología de corrección de desviación y antidesviación de formación altamente inclinada, nuevo sistema de fluido de perforación de roca dura, tecnología de cementación de revestimiento de huecos pequeños de roca dura, Tecnología de carcasa móvil, etc. Ha mejorado la tecnología de perforación con martillo hidráulico única de mi país y ha consolidado aún más la posición de liderazgo de mi país en el campo de la tecnología de martillo hidráulico.

Hemos investigado y desarrollado una variedad de nuevos sistemas de perforación de extracción de muestras combinados basados ​​en extracción de muestras con cable, tales como: motor de fondo de pozo (motor de tornillo o motor de turbina), herramienta de perforación dos en uno con extracción de muestras con cable, hidráulica cuerda de martillo Los resultados de la herramienta de perforación de extracción de muestras dos en uno, el martillo hidráulico con motor de tornillo, la herramienta de perforación de extracción de muestras con cuerda tres en uno y sus correspondientes tecnologías de perforación se encuentran entre los líderes del mundo. Ha promovido en gran medida el mayor desarrollo de las herramientas de perforación y la tecnología de fabricación de materiales de perforación de mi país.

Introducción a la Perforación Científica Continental Chicxulub (CSDP) en México

El objetivo científico es estudiar los eventos de impacto de meteoritos y la extinción de grupos biológicos. El pozo está ubicado en el cráter Chicxulub en México, a unos 60 a 80 km del centro del impacto. La profundidad del pozo diseñada es de 2500 a 3000 mm. El período de implementación previsto es de 1998 a 2005. Se han completado varias perforaciones poco profundas, pero el período de ejecución previsto es de 1998 a 2005. el tiempo de implementación real se ha retrasado. En el año 2000 se inició la perforación de pozos piloto de 700 metros de profundidad. El ICDP financiará 654,38 millones de dólares.

Hace unos 65 millones de años, un asteroide o cometa con un diámetro de unos 10 a 15 km golpeó la zona del mar poco profundo en ese momento (la actual Plataforma de Yucatán). La energía liberada en la explosión repentina fue de aproximadamente 100). El equivalente a 10.000 toneladas de TNT forma un enorme cráter con un diámetro de 200 kilómetros. Los incendios están a punto de estallar, la arena y el polvo cubren el cielo y el sol, y el clima global continúa enfriándose y se expulsan una gran cantidad de gases CO2 y SO2, provocando asfixia y muerte de una gran cantidad de vida terrestre y marina; . Fue durante esta era geológica que los dinosaurios se extinguieron repentinamente. Por ello, los científicos especulan que este impacto puede ser la causa directa de la extinción de los dinosaurios. Durante el límite Cretácico-Terciario, materiales dispersos de polvo, cenizas y pequeñas esferas arrojadas al aire por impactos se extendieron por todo el mundo.

Las cuestiones básicas que se espera que resuelva la CSDP incluyen: las propiedades básicas de los impactos de meteoritos, las propiedades básicas de la deformación por impacto, las propiedades básicas de la formación de cráteres y las propiedades básicas del proceso de eyección.

7 Perforación de lagos

La investigación del cambio global es uno de los objetivos científicos del ICDP. Actualmente, los científicos de todo el mundo le conceden gran importancia. La evolución del clima y el medio ambiente de la Tierra se registra en sedimentos como océanos, lagos, glaciares, loess, corales, estalactitas y anillos de árboles. Si estas muestras de sedimentos intactos se recolectan mediante algunas perforaciones científicas poco profundas y se realizan diversos estudios utilizando instrumentos modernos de prueba y análisis, se pueden establecer objetivamente modelos de cambio global. Hay muchas instituciones en el mundo que son muy activas en la realización de investigaciones sobre el cambio global, y también hay muchos proyectos de perforación científica poco profunda. Por ejemplo, el Proyecto Internacional Geosfera/Biosfera (IGBP), el Palacio del Hemisferio Norte y Sur (Panash), el Transecto Polar-Ecuatorial-Polar de Europa a África (PEP), el Programa Paleoambiental Circunártico (CAPE), el Proyecto Internacional Geosfera/Biosfera (IGBP), el Estudio de cambio global oceánico (imágenes), Proyecto internacional de perforación continental (ICDP), Medio ambiente cuaternario del norte de Eurasia (Queen), Proyecto de núcleo de hielo de Nueva Groenlandia (Ngrip), etc. Aparte de ODP (IODP) y otras perforaciones en alta mar, domina la perforación en lagos.

Referencias

Rolf Emmermann, Mark Zobeck, 1993. Justificación científica para establecer un programa internacional de perforación científica continental, Informe de la Conferencia internacional sobre perforación científica continental, Potsdam, Alemania, 30 de agosto 1

Mark D. Zoback, editado por Rolf Emmermann. 1995. Programa Internacional de Perforación Científica Continental (ICDP): base científica y objetivos científicos (traducido por el Departamento de Ciencia y Tecnología del Ministerio de Geología y Recursos Minerales y el Centro de Investigación de Perforación Científica Continental de China)

Zhao, Ren. 2003. Historia de la tecnología de ingeniería de exploración china. Beijing: Prensa de precios de China.

Liu Zhenduo et al. Colección de obras de Liu Guangzhi. Beijing: Prensa de Geología.

Asistente de Liu Guangzhi. Tang, revisado. 2005. Liu Guangzhi habla sobre perforación científica. Beijing: Prensa de Geología.

Zhang Liangbi, Wu,. 1999. Colección Continental Scientific Drilling de tecnología de exploración geológica extranjera.

Número especial de Continental Scientific Drilling Engineering, Revista de la Universidad de Geociencias de China, Ciencias de la Tierra, Volumen 30, Suplemento 5438, junio de 2005, octubre de 2005.

Wang Da. 2006. El surgimiento y la importancia del nuevo sistema de tecnología de perforación científica. Ingeniería de Topografía (Ingeniería de Perforación y Excavación Geotécnica), N° 1.

Xu Zhiqin, Yang Jingsui, et al. El último hoyo de la perforación científica en China continental y el progreso de su investigación. Geología china, volumen 32, número 2

Wang Da, Zhang Wei. 2005. Revisión de la tecnología de construcción de perforación del pozo Keduan 1. Geología china, volumen 32, número 2

Wang Da. 2002. Una revisión del progreso de los proyectos de perforación científica en China continental. Ingeniería de topografía (Ingeniería de perforación geotécnica), Número 6.

Zhao. 2002. La historia del desarrollo de proyectos de perforación científica en China continental (1). Ingeniería topográfica (Ingeniería de perforación geotécnica), Número 4.

Zhao. 2002. La historia del desarrollo de proyectos de perforación científica en China continental (2). Ingeniería de exploración (Ingeniería de perforación geotécnica), Número 5.

Zhang Wei. 2002. Tecnología de perforación y estrategias de construcción para perforación científica continental. Ingeniería de Exploración (Ingeniería de Perforación Geotécnica), Fase 3.

Wang Da. 2001. Puntos clave en el diseño del proyecto de perforación "Kezu Well" en el proyecto de perforación científica de China continental. Ingeniería de Exploración (Ingeniería de Perforación Geotécnica), Suplementaria.

Zhang Xiaoxi. 2001. La implementación de proyectos de perforación científica en China continental ha promovido la tecnología de perforación de China. Ingeniería de exploración (ingeniería de perforación geotécnica), complementaria

Zuo Ruqiang. 2000.GLAD800 sistema global de perforación de lagos y su plan de aplicación en perforación científica continental. Ingeniería de Exploración (Ingeniería de Perforación Geotécnica), Fase 4.

Zuo Ruqiang. 2000. Implementación del proyecto de perforación científica de estructuras de impacto de meteoritos (PCSD) de Chicxulub en México. Ingeniería de topografía (Ingeniería de perforación geotécnica), Número 6.

Zhang Wei.

1999. Tecnología de perforación y construcción del Proyecto de Perforación Científica de Hawaii. Proyecto de exploración (proyecto de perforación geotécnica), Fase 4.

/(Comité Internacional de Perforación Científica Continental en China, sitio web de Ingeniería de Perforación Científica Continental de China)

Http: //www.icdp-online.de/ o http://icdp. gfz -potsdam.de (sitio web del Programa Internacional Continental de Perforación Científica).