深層熱能勘探開發(fā)鉆探機具及其工程化應(yīng)用

作為一種過渡金屬氮化物薄膜，CrAlN薄膜具有高硬度、良好的耐磨性和抗氧化性，因此被人們廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，能夠有效提高切削工具、模具和耐磨零部件等的表面硬度、復合韌性、抗高溫性及耐磨性，從而大幅度地提高了薄膜產(chǎn)品的性能和使用壽命。CrAlN薄膜因具有優(yōu)異的抗磨粒磨損性能和抗高溫氧化性，已成為PVD三元氮化物薄膜中的典型代表。 項目負責人在北京市自然科學基金青年項目（3164049）的資助下，系統(tǒng)研究了磁控濺射和多弧離子鍍制備的CrAlN薄膜的組織結(jié)構(gòu)、力學性能隨溫度的變化規(guī)律，及其對高溫摩擦學行為和磨損機制的影響機制。本項目對磁控濺射CrAlN薄膜的參數(shù)對其微觀組織結(jié)構(gòu)的影響機制進行了深刻揭示，得到性能優(yōu)異的CrAlN薄膜。通過對比不同溫度下（20℃、400℃、600℃和800℃）薄膜的形貌特征、化學成分和相結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。揭示了溫度對薄膜化學成分和組織結(jié)構(gòu)的影響機制?；诩{米壓痕技術(shù)，分析薄膜的力學性能隨溫度的演變規(guī)律，測試了不同溫度下薄膜的摩擦系數(shù)和磨損機制，揭示了薄膜的組織結(jié)構(gòu)和力學性能對高溫磨損失效機制的影響規(guī)律。,作為一種過渡金屬氮化物薄膜，CrAlN薄膜具有高硬度、良好的耐磨性和抗氧化性，因此被人們廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，能夠有效提高切削工具、模具和耐磨零部件等的表面硬度、復合韌性、抗高溫性及耐磨性，從而大幅度地提高了薄膜產(chǎn)品的性能和使用壽命。CrAlN薄膜因具有優(yōu)異的抗磨粒磨損性能和抗高溫氧化性，已成為PVD三元氮化物薄膜中的典型代表。 項目負責人在北京市自然科學基金青年項目（3164049）的資助下，系統(tǒng)研究了磁控濺射和多弧離子鍍制備的CrAlN薄膜的組織結(jié)構(gòu)、力學性能隨溫度的變化規(guī)律，及其對高溫摩擦學行為和磨損機制的影響機制。本項目對磁控濺射CrAlN薄膜的參數(shù)對其微觀組織結(jié)構(gòu)的影響機制進行了深刻揭示，得到性能優(yōu)異的CrAlN薄膜。通過對比不同溫度下（20℃、400℃、600℃和800℃）薄膜的形貌特征、化學成分和相結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。揭示了溫度對薄膜化學成分和組織結(jié)構(gòu)的影響機制。基于納米壓痕技術(shù)，分析薄膜的力學性能隨溫度的演變規(guī)律，測試了不同溫度下薄膜的摩擦系數(shù)和磨損機制，揭示了薄膜的組織結(jié)構(gòu)和力學性能對高溫磨損失效機制的影響規(guī)律。 2100433B

深層地熱能包括地下深度200～3 000m的地熱能及地下深度3 000m以

上的干熱巖所具有的熱能，溫度范圍25～150℃的來自深部地層的熱水及

150℃以上的干熱巖，是地球本身放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能，主要是由地

殼深部開鑿出的“熱、礦、水”i位一體組成的極為寶貴的自然資源．具有穩(wěn)

定、連續(xù)、利用效率高等優(yōu)勢，是一種清潔可持續(xù)利用的能源。其溫度較高．

主要用于發(fā)電、供暖等生產(chǎn)、生活目的，技術(shù)已基本成熟。歐美國家有很多

用于發(fā)電，我國則多用來直接供熱，這種地熱能品位較高，但受地理環(huán)境及

開采技術(shù)與成本的影響，受限較大。近年來，由于能源緊缺及環(huán)境問題的日

益凸顯，在未來能源供應(yīng)與二氧化碳：減排上具有巨大潛力的深層地熱資

源，受到世界各國高度重視。

取自中深層的熱水溫度范圍為25～150℃，應(yīng)根據(jù)實際取出熱水的溫度高

低．選擇不同的應(yīng)用技術(shù)，主要有直接利用地熱水供熱技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、

吸收式熱泵技術(shù)及增強型地熱系統(tǒng)。其中直接利用的場合，應(yīng)采用梯級利用，

即地熱水按照用戶需要的供熱水溫，溫度由高到低，分別與用戶需求對應(yīng)。

直接、間接利用的地熱尾水，可以再利用地源熱泵或者第二類吸收式熱泵技

術(shù)。提高地熱尾水溫度，用于供熱。

對于一個復雜的構(gòu)造、地層、巖性圈閉帶或者復雜斷裂帶，在預探發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流之后，通常要采用滾動勘探開發(fā)程序。

以區(qū)域油氣成藏規(guī)律為指導，細落實圈閉；強調(diào)區(qū)域資料類比分析，規(guī)避評價風險；加強區(qū)域儲量參數(shù)規(guī)律認識，把控資源規(guī)模，進而為整體方案編制、鉆探井位優(yōu)選提供決策依據(jù) 。

一般地，滾動勘探開發(fā)程序可以劃分為兩個時期，即早期滾動勘探開發(fā)和晚期滾動勘探開發(fā)。前者是指在地震精查或三維地震解釋成果的基礎(chǔ)上，通過預探或短期的評價勘探之后，由于油田地質(zhì)條件非常復雜，在短時間內(nèi)難以完成逐塊逐層落實探明儲量，為了少打評價井，縮短從獲工業(yè)油流到油田開發(fā)的時間，提高經(jīng)濟效益，實行開發(fā)向前延伸。在落實基本探明儲量的油氣富集區(qū)塊，開辟生產(chǎn)實驗區(qū)，用生產(chǎn)井代替部分評價井，深化對油藏地質(zhì)特征的認識，同時研究油田的驅(qū)動類型、開采方式、計算未開發(fā)探明儲量和可采儲量，編制一次開發(fā)方案。

晚期滾動勘探開發(fā)則是對已經(jīng)提交未開發(fā)探明儲量的地區(qū)實行一次開發(fā)方案實施過程中，利用少量的評價井對開發(fā)過程中所認識到的新層系和新區(qū)塊進行評價勘探，旨在繼續(xù)擴邊連片，為開發(fā)提供新的接替區(qū)。

第1章 概述

1.1世界非常規(guī)天然氣資源及勘探開發(fā)概況

1.2 世界界頁巖氣資源及勘探開發(fā)概況

參考文獻

第2章 頁巖氣及其富集機理

2.1頁巖氣及其特征

2.2頁巖氣形成條件

2.2.1頁巖氣成因

2.2.2頁巖氣形成條件

2.3頁巖氣富集機理

參考文獻

第3章頁巖氣勘探及評價技術(shù)

3.1頁巖氣地質(zhì)勘探技術(shù)

3.1.1頁巖氣地震勘探技術(shù)

3.1.2頁巖氣井測井錄井技術(shù)

3.1.3頁巖實驗分析技術(shù)

3.2頁巖氣綜合評價技術(shù)

3.2.1頁巖氣資源評價方法

3.2.2頁巖氣地質(zhì)評價技術(shù)

參考文獻

第4章 頁巖氣開發(fā)技術(shù)綜述

4.1頁巖氣井鉆完井技術(shù)t

4.1.1鉆井與取心技術(shù)

4.1.2固井與完井技術(shù)

4.2頁巖氣井壓裂增產(chǎn)技術(shù)

4.2.1壓裂設(shè)計

4.2.2壓裂設(shè)備及工具

4.2.3壓裂液及水資源管理技術(shù)

4.2.4水平井多級壓裂工藝

4.3頁巖氣井壓裂監(jiān)測技術(shù)

4.3.1示蹤劑壓裂監(jiān)測

4.3.2微地震裂縫監(jiān)測

參考文獻

第5章 美國頁巖氣及其勘探開發(fā)

5.1美國頁巖氣勘探開發(fā)歷程

5.2美國典型含氣頁巖系統(tǒng)

5.2.1 北美含氣頁巖區(qū)域地質(zhì)背景

5.2.2美國含氣頁巖分布特征

5.2.3美國典型含氣頁巖概況

5.3美國頁巖氣開發(fā)的相關(guān)問題

5.3.1美國頁巖氣之父

5.3.2頁巖氣帶來的革命

5.3.3頁巖氣開發(fā)的環(huán)境問題

參考文獻

第6章中國頁巖氣地質(zhì)及勘探開發(fā)

6.1中國頁巖氣發(fā)育地質(zhì)背景

6.1.1區(qū)域沉積演變

6.1.2頁巖發(fā)育和分布

6.1.3 中國頁巖氣富集模式

6.2中國頁巖氣資源

6.2.1中國頁巖氣資源潛力

6.2.2 中國頁巖氣資源前景

6.2.3中國頁巖氣資源量

6.3中國頁巖氣研究歷程及勘探開發(fā)

6.3.1中國頁巖氣研究歷程

6.3.2 中國頁巖氣勘探開發(fā)進展

參考文獻

第7章國外頁巖氣勘探開發(fā)對中國的啟示

7.1世界非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)政策

7.1.1國外非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)政策

7.1.2中國煤層氣產(chǎn)業(yè)政策

7.1.3中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

7.2美國頁巖氣開發(fā)的成功經(jīng)驗

7.2.1美國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的特點

7.2.2美國頁巖氣成功開發(fā)的啟示

7.3中國頁巖氣勘探開發(fā)策略

7.3.1中國頁巖氣勘探開發(fā)的當前問題

7.3.2中國頁巖氣資源的戰(zhàn)略選區(qū)與勘探開發(fā)

參考文獻2100433B