2024年, 第51卷, 第06期　
刊出日期：2025-03-21

  

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  四川盆地简阳地区须四段致密砂岩气富集高产控制因素

  杨魏, 李勇, 邱玉超, 王小娟, 陈世加, 郑超, 杨强, 金值民, 张奥博, 张洋洋

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 897-912.

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  近期，四川盆地简阳地区须家河组四段(须四段)致密砂岩气取得重大突破，但勘探开发过程中发现简阳地区须家河组天然气差异富集，高低产井交叉分布，天然气富集控制因素认识不清，严重制约了该区块下一步勘探部署。本研究针对须家河组大面积含气、局部差异富集和气水关系复杂的关键科学问题，通过岩石薄片、压汞、碳同位素、天然气组分、烃源岩热解气等实验分析方法，对研究区烃源条件、储层特征、构造特征进行了综合研究，明确了研究区致密砂岩气成藏控制因素，建立了天然气富集高产模式。研究结果表明：(1)简阳地区须四段天然气为煤型气，主要由本地须三上亚段烃源岩供烃；(2)烃源岩发育情况控制了须四段的气水分布格局，下斜坡烃源岩厚度大、含气饱和度高，上斜坡烃源岩厚度小、含水饱和度高；(3)断-缝-储叠合发育情况控制了致密砂岩富集高产，并建立了“近源供烃、断层疏导、储缝控产”的致密砂岩气成藏模式。该研究成果可以为四川盆地斜坡带致密砂岩气的勘探提供指导。
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  CO₂地质封存过程的取热-储能利用理论与技术进展

  杨子江, 石宇, 彭俊岚, 宋先知, 梁瑶, 赵晓彦, 吴兵

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 913-926.

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  经济效应不佳是阻碍CO₂地质封存大规模推广的因素之一，进行单一CO₂地质封存无法满足工程项目的经济需求。将CO₂地质封存与其他能源开采系统相结合，是提高封存技术的灵活性、经济性和安全性的必然趋势。为此，对当前典型CO₂地质封存与取热-储能利用的工作原理和基本特征进行梳理。目前，CO₂增强型地热系统、CO₂羽流地热系统均已开展试验性项目，在储层参数、井参数、封存潜力等方面进行了探索分析，但地热系统经济性有待提高。压缩CO₂储能、CO₂地下储热仍处于理论研究阶段，以可行性和经济性分析为主。整体来看，CO₂能够有效提高系统取热储能效率，但CO₂在储层中的相互作用方式还不清楚，取热储能安全评价体系仍未建立，CO₂取热储能利用距离大规模应用还有一定差距。因此，未来可以从提高地热系统储热效率，发展能源开采联合系统，完善储能系统地下流动传热反应理论等方面推动CO₂地质封存与取热-储能利用的可行性。
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  川中东部地区二叠系茅口组白云岩储层分布及成因机制

  山述娇, 唐松, 袁海锋, 张玺华, 陈聪, 林怡, 叶子旭, 匡明志, 肖钦仁, 马梓珂

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 927-941.

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  目前勘探证实，四川盆地二叠系茅口组油气资源丰富，是盆地内重要的天然气产层之一。在川中—川北地区发育不同程度的白云石化储层，因此对储层的白云石化机制的探索和白云岩储层分布规律的把握对勘探部署至关重要。为了明确该区茅口组下一步的勘探方向，基于钻井资料，利用岩相学、阴极发光、同位素以及原位微区地球化学分析测试手段，开展了对川中东部地区二叠系茅口组沉积演化规律、白云石化作用及白云岩储层分布特征的研究。研究认为：(1)川中东部地区二叠系茅口组白云岩主要分布在茅二下亚段-茅二上亚段，茅口组早-中期为缓坡沉积体系，中晚期受峨眉地裂运动影响，自南向北形成台地边缘-斜坡沉积体系，沿台洼边缘形成地貌高带，发育高能滩相颗粒灰岩，奠定了白云岩储层发育的基础。(2)茅二段白云岩储层分布受控于沉积相带，发育在茅二段-茅三段高能滩相灰岩中，总体上具有“垂向分段、向北分带”特征，自茅二段到茅三段沉积期，白云岩分布由磨溪—龙女寺地区向北迁移至南充—元坝地区。(3)茅口组白云石分为基质白云石和鞍形白云石，第一类白云石的云化为准同生-浅埋藏期，主要受同生-准同生海源流体云化作用，发暗红光的基质白云石在浅埋藏期叠加了较弱的外源热液白云石化作用；第二类白云石的白云石化时间为埋藏期，主要为热液流体混合地层卤水，受到了较强的外源热液改造。
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  无机成因天然氢气的形成机理与中国天然氢气资源潜力分析

  钟治奇, 周文, 章威, 陶辉飞, 伏美燕

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 942-952+965.

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  作为化石燃料的理想替代品，氢气被视为实现全球能源转型的重要资源。当前，所有人工制备的氢气成本过高，难以与化石燃料带来的经济效益竞争，唯有天然氢气(即金氢)能够为氢气经济提供具有成本效益的动力。天然氢气是一种无碳、可持续利用的资源。地下不断生成的天然氢气渗透到地表的现象，也暗示着地下存在更大的氢气储量。然而，目前对天然氢气的研究尚处于初期阶段，因此天然氢气研究的核心将集中于探索天然氢气的成因机理及其资源潜力评价。在综述现有研究的基础上，概述了无机成因天然氢气的3种主要赋存状态，包括游离态氢、包裹体中的氢和水中的溶解氢。基于现有理论和已发现的天然氢气特征，从深源氢、蛇纹石化作用、水的辐解作用和岩石破裂产氢4个方面总结了无机成因天然氢气的形成机理；并通过对比这4类天然氢气的生氢能力，探讨其能源潜力。在生氢机理与地质富集条件相结合的基础上，通过分析中国已发现天然氢气的地点，总结并预测了可能具有天然氢气藏的地区，为中国天然氢气的发展与探索提供战略指导。
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  渤海湾盆地渤中凹陷烃源岩形成与演化的主控因素

  张莹, 刘志峰, 陈少平, 贾万丽, 雷杭山

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 953-965.

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  渤海油田是目前中国第一大油田，渤中凹陷是渤海海域油气最富集的生烃凹陷。综合应用地震、钻井和测试分析，评价渤中凹陷烃源岩品质及其在平面和纵向分布的差异性。从断裂、物源及地层热沉降等地质方面，分析烃源岩形成与演化的主控因素，阐述了渤中凹陷是最富烃凹陷的原因。结果表明，渤中凹陷古近系沙河街组三段（沙三段）、沙河街组一段（沙一段）和东营组三段（东三段）烃源岩总有机碳平均值分别为2.06%,1.95%,1.59%;沙三段、沙一段、东三段有机质类型分别以Ⅱ₁型、Ⅰ-Ⅱ₁型和Ⅱ₁-Ⅱ₂型干酪根为主。沙三段和沙一段烃源岩已达到高成熟-过成熟阶段，东三段烃源岩大面积属于高成熟阶段。断层的规模和活动强度控制了烃源岩的形成与分布，渤中凹陷各次洼烃源岩分布具有差异性。渤中凹陷位于渤海湾盆地中心，远离盆外物源，中渐新世以前以盆内小物源为主，欠补偿沉积时间较长，半深湖-深湖相面积大，决定了渤中凹陷烃源岩层系最多且厚度最大。渤中凹陷在新近纪沉降幅度最大，沉积厚度最大，古近系烃源岩埋藏深、演化程度高，生成的油气最富集。研究成果可为渤中凹陷下一步油气勘探提供依据，也可为其他相似凹陷的评价提供借鉴。
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  川东五宝场区块改造“甜点”识别及参数优选研究

  胥伟冲, 肖阳, 李明秋, 张晓丽, 邓清源, 丰妍, 张进源

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 966-974.

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  针对五宝场气藏投产后，日产气量相对较低，气藏“甜点”发育的主控因素不清楚，气藏不同类型储层合理的改造工艺技术不确定，且在生产过程中，产量和压力都下降较快，无稳产期的情况。根据压裂施工曲线停泵段数据构建G函数特征曲线，用于快速对压后裂缝复杂程度进行识别，通过研究G函数特征值和储层厚度与产能相关性，初步认定压后产量主控因素。基于井震结合的方式对五宝场地区地质“甜点”识别，提高优质储层识别及预测精度；最后，在地质模型和地质力学模型的基础上建立真三维压裂模型，通过储隔层应力差和隔层厚度论证储层改造纵向动用能力，通过水平应力差异系数和逼近角论证储层改造平面布缝能力。研究结果表明，该区块纵向薄互层较多，需要采用水平井可控穿层压裂工艺，优选改造层段、优化多层段改造工艺，提高储层纵向改造程度和有效储层利用率；同时，该区块具备造多级裂缝和复杂人工缝网可行性，应配合大厚度多层段多级暂堵转向压裂和水平井体积改造工艺。
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  玄武岩矿化封存CO₂机理及储层演化特征研究进展

  刘云乾, 廖志伟, 丁海, 甘泉, 方惠京, 罗永江, 陈强

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 975-988.

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  随着全球气候变暖的不断加剧，以及中国“双碳”目标的提出，降低CO₂排放迫在眉睫。作为最有前景的CO₂地质封存技术之一，玄武岩矿化封存研究备受关注。为掌握该技术最新进展，推动中国在该领域的发展，拟从玄武岩地质特征、玄武岩-CO₂矿化机理、储层物性演化等方面开展现状调研，并对中国部分玄武岩分布地区进行了封存潜力初步估算。研究指出，玄武岩原始矿物组分、孔渗特性等地质差异特征对矿化封存过程具有重要影响，但目前针对该过程中储层物性演化特征还不清晰，CO₂注入后矿化封存机理及多尺度流体运移规律表征理论模型、手段和技术尚待进一步完善。估算结果表明，中国玄武岩分布广泛，尤其以具有良好源储配置和巨量体积的峨眉山玄武岩具有最大区域封存潜力。
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  天然氢气成因与全球氢资源勘探进展

  房大任, 裴秋明, 王海华, 张炜, 赵睿, 李姝乐

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 989-1007+1021.

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  天然氢气是地球上通过多种自然过程形成的低碳可再生氢气来源，对天然氢气的开发利用将为人类应对气候危机实现能源革命提供重要的解决方案。通过对天然氢气成因、形成地质环境、成藏条件及世界主要国家勘探情况的调研分析，取得以下认识：(1)天然氢气的形成以无机成因为主，其中最主要的过程是水与含铁矿物之间的水岩反应，天然氢气可赋存于蛇绿岩带、前寒武纪岩石、温(喷)泉、油气田等多种地质环境中；(2)“氢气系统”成藏可分为“源岩-生成子系统”和“运移-封存子系统”两部分，其源岩多样，受到温度、埋藏深度的影响；氢分子在结晶岩或沉积岩内的运移主要受扩散和对流2种机制控制；岩盐、蒸发岩、致密火成岩等低渗少孔岩石是氢气成藏的有利条件；(3)世界其他国家如美国、澳大利亚、法国、西班牙、波兰和菲律宾等国政府已引导开展天然氢气勘探开发活动，美国地质调查局和能源部分别承担天然氢气资源潜力评价和人为刺激产氢机制研究的职能，澳大利亚等多国已将天然氢气纳入现有资源勘探法律体系；(4)中国在天然氢气领域尚处于早期发展阶段，还未进行有针对性的专项调查及勘探，应及早落实国内天然氢气的资源调查和评价工作。
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  结合机器学习和高光谱遥感技术的城市水系沉积物重金属含量反演

  王显菊, 刘严松, 刘琦, 吴静, 邵青青, Mayada Jamal, 马叶情

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1008-1021.

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  城市水系被称为城市的血管，水系沉积物记录了城市环境变化的重要信息。快速、高效、准确地获取城市水系沉积物中重金属元素含量的信息，对城市环境监测、生态环境修复治理及可持续发展具有重要意义。以甘肃天水市籍河沉积物为研究对象，开展基于高光谱的Cu, Zn, Cd含量反演研究。对采集的样品进行高光谱数据采集，将光谱数据进行多种数学变换后筛选与重金属实测含量相关性较强的特征波段作为自变量，构建人工神经网络（ANN）、支持向量机、多元逐步回归（SMLR）3种反演模型，并选取决定系数（R²）、均方根误差进行模型精度评价。研究结果表明：（1）原始光谱数据经光谱变换后能有效突出光谱特征信息，不同光谱变换方式的特征波段筛选效果不同。5种变换中一阶微分（FD）、二阶微分（SD）、倒数对数一阶微分（AFD）筛选效果优于倒数对数（AT）和倒数对数二阶微分（ASD）。（2）3种反演模型的R²均大于0.6,能够有效实现沉积物重金属含量反演。（3）不同元素的最佳反演模型有差异。Cu的最佳反演模型为SD-ANN模型，R²为0.750;Zn的最佳反演模型为SD-SMLR模型，R²为0.962;Cd的最佳反演模型为SD-SMLR模型，R²为0.761。不同元素的最佳反演模型与特征波段选择有关，基于水系沉积物特征波段开展重金属含量反演有利于提高反演精度。研究为快速获取水系沉积物重金属污染信息提供了参考，为环境无损监测及生态环可持续发展提供了技术支撑。
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  鄂西—渝东早寒武世裂陷槽的发现及其演化过程初探

  周刚, 李忠权, 张本健, 龙伟, 陈骁, 黄梓桑, 钟原, 和源, 喻黎明, 乔艳萍

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1022-1031.

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  根据地震剖面、航磁资料、钻井资料和野外露头，在四川盆地东部发现了鄂西—渝东裂陷槽，初步界定了裂陷槽的西边界，并对其演化过程及形成机制进行了简要论证。在筇竹寺时期裂陷槽呈北东向展布，其西边界介于焦石1井—利1井一线，东边界介于宜地4井—宜地3井一线。之后，在沧浪铺期经过填平补齐，裂陷槽厚度范围明显缩小，且沉降中心由长生1井向北东方的鄂参1井迁移。另外，龙王庙组整体厚度变化不大，表明筇竹寺组和沧浪铺组沉积时期是裂陷槽主要的填平补齐时期。在沧浪铺组沉积时期，裂陷槽于高桥一带发育优质烃源岩；而在相对较浅的双流坝地区发育优质储集岩。
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  Li同位素在花岗伟晶岩型稀有金属成矿体系中的应用——以松潘—甘孜—西昆仑成矿带为例

  李芬, 柴建华, 严清高, 江小均, 孔志岗

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1032-1047.

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  Li同位素在花岗伟晶岩型稀有金属矿床的物质来源与成因研究中提供了重要线索。本文梳理和总结了松潘—甘孜—西昆仑成矿带与典型稀有金属矿床有关的花岗岩、伟晶岩以及变质沉积岩的Li同位素数据。结果显示，花岗岩δ⁷Li值与变沉积岩变化范围基本一致，暗示了花岗岩起源于深部变沉积岩的部分熔融作用。部分花岗岩δ⁷Li值比变沉积岩略高，指示了部分熔融过程中可能涉入了来自下地壳的脱挥发分流体。伟晶岩和花岗岩总体一致的Li同位素特征，表明伟晶岩与花岗岩具有亲缘性。在晚期花岗质岩浆流体出溶、富水伟晶岩熔/流体分离等演化过程中，⁷Li大量进入流体系统，可能是造成富Li伟晶岩相对贫Li伟晶岩δ⁷Li值偏低的主要原因。尽管Li同位素在花岗伟晶岩型稀有金属矿床上的应用仍然面临诸多问题和挑战，但随着高精度Li同位素分析测试技术的快速发展和Li同位素的推广应用，Li同位素将成为探索花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿理论和找矿实践重要的地球化学手段。
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  喜马拉雅北缘丁木错地堑第四纪软沉积物变形构造

  李楠, 刘陇强, 朱利东, 杨文光, 刘强, 周豫

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1048-1056+1069.

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  通过野外地质调查，分析了喜马拉雅北缘丁木错地堑第四纪软沉积物变形构造的成因机制，探讨了其与区域构造活动的响应关系。结果表明丁木错地堑第四纪湖积物中主要发育负载构造、火焰构造、液化砂岩脉、拉伸软布丁构造和滑塌变形等软沉积物变形构造，并可见微正断层、同沉积断层和阶梯状断层伴生产出。软沉积物变形构造的发育明显受控于丁木错活动正断层，显示地震触发软沉积物变形构造特征。综合丁木错地堑第四纪软沉积物变形构造的组合类型、分布特征与构造背景表明其为古地震事件的产物。丁木错地堑第四纪古地震事件反映了丁木错断裂的构造活动性，结合近年来沿丁木错断裂地震活动的增加，表明该区仍具有潜在地震活动的风险。
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  多设备多参数联动的滑坡预警方法

  王豪, 何朝阳, 巨能攀, 马志刚, 刘洋, 孟睿, 解明礼, 肖洋

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1057-1069.

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  在滑坡监测预警工作中，传统的单设备单参数方法准确率较低且存在误报现象。为了得到准确可靠的预警结论，针对拥有多套监测设备的滑坡体需要建立多设备多参数联动的滑坡预警方法。多参数预警方法使用多个参数指标预警模型来综合处理各个设备的监测数据，考虑各个模型权重得出多个设备的综合预警等级。多设备协同预警方法将多套设备根据其空间分布划分成不同组，基于滑坡机理确定各组设备的权重，以监测设备的特征属性进行权重修正。在综合考虑每个设备的预警结论的基础上，分析滑坡整体变形演化情况，并得出同一时段滑坡整体预警级别。该方法的应用可以更快速、更准确地获得滑坡各个部位及整体失稳破坏的前兆信息，并及时准确地发布预警。以四川省小金县沙龙乡苍松村黄水沟滑坡为原型案例测试方法应用效果，结果表明相比于单参数单设备预警方法，该方法将预警次数从32次下降到11次，误报次数从5次下降到1次，预警准确率从84%上升到91%。本方法可以提高滑坡预警的有效性和准确性，有助于制定防灾决策和防灾减灾。
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  廊坊地面沉降区黏性土渗透系数计算

  齐剑峰, 李晨, 吴锋波, 郭海朋, 王云龙

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1070-1080.

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  黏性土层属于地下含水层系统的弱透水层，具有阻滞水流和溶质迁移的作用，如何获得弱透水层的水力参数逐步成为研究热点。黏性土渗透系数是地下水渗流过程、固结计算的重要水力参数。通过钻孔取样和土工试验，获得廊坊沉降区埋深75 m以浅的52组黏性土样的土工测试数据，测试数据表明：该区埋深75 m以内黏性土渗透系数变化范围为（0.001 5～0.350 0）×10^-6 cm/s,对黏粒质量分数的变化更敏感，随着黏粒质量分数增大，渗透系数呈减小趋势。结合对黏性土物质组成结构的分析，利用土的物理指标推导了有效孔隙比的计算公式，进而对柯森-卡门渗透系数计算公式进行了修正。计算效果表明：K_预测/K_实测的值控制在0.25～8.25之间，并与该区其他位置黏性土的实测数据和以往推荐公式的计算结果进行对比，验证了计算公式的可靠性。提出的计算公式和方法，可供其他地区参考。
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  敬告作者

  成都理工大学学报(自然科学版). 2024, 51(06): 1089.

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