深层热能勘探开发钻探机具及其工程化应用

作为一种过渡金属氮化物薄膜，CrAlN薄膜具有高硬度、良好的耐磨性和抗氧化性，因此被人们广泛的应用于工业生产中，能够有效提高切削工具、模具和耐磨零部件等的表面硬度、复合韧性、抗高温性及耐磨性，从而大幅度地提高了薄膜产品的性能和使用寿命。CrAlN薄膜因具有优异的抗磨粒磨损性能和抗高温氧化性，已成为PVD三元氮化物薄膜中的典型代表。 项目负责人在北京市自然科学基金青年项目（3164049）的资助下，系统研究了磁控溅射和多弧离子镀制备的CrAlN薄膜的组织结构、力学性能随温度的变化规律，及其对高温摩擦学行为和磨损机制的影响机制。本项目对磁控溅射CrAlN薄膜的参数对其微观组织结构的影响机制进行了深刻揭示，得到性能优异的CrAlN薄膜。通过对比不同温度下（20℃、400℃、600℃和800℃）薄膜的形貌特征、化学成分和相结构的变化规律。揭示了温度对薄膜化学成分和组织结构的影响机制。基于纳米压痕技术，分析薄膜的力学性能随温度的演变规律，测试了不同温度下薄膜的摩擦系数和磨损机制，揭示了薄膜的组织结构和力学性能对高温磨损失效机制的影响规律。,作为一种过渡金属氮化物薄膜，CrAlN薄膜具有高硬度、良好的耐磨性和抗氧化性，因此被人们广泛的应用于工业生产中，能够有效提高切削工具、模具和耐磨零部件等的表面硬度、复合韧性、抗高温性及耐磨性，从而大幅度地提高了薄膜产品的性能和使用寿命。CrAlN薄膜因具有优异的抗磨粒磨损性能和抗高温氧化性，已成为PVD三元氮化物薄膜中的典型代表。 项目负责人在北京市自然科学基金青年项目（3164049）的资助下，系统研究了磁控溅射和多弧离子镀制备的CrAlN薄膜的组织结构、力学性能随温度的变化规律，及其对高温摩擦学行为和磨损机制的影响机制。本项目对磁控溅射CrAlN薄膜的参数对其微观组织结构的影响机制进行了深刻揭示，得到性能优异的CrAlN薄膜。通过对比不同温度下（20℃、400℃、600℃和800℃）薄膜的形貌特征、化学成分和相结构的变化规律。揭示了温度对薄膜化学成分和组织结构的影响机制。基于纳米压痕技术，分析薄膜的力学性能随温度的演变规律，测试了不同温度下薄膜的摩擦系数和磨损机制，揭示了薄膜的组织结构和力学性能对高温磨损失效机制的影响规律。 2100433B

深层地热能包括地下深度200～3 000m的地热能及地下深度3 000m以

上的干热岩所具有的热能，温度范围25～150℃的来自深部地层的热水及

150℃以上的干热岩，是地球本身放射性元素衰变产生的热能，主要是由地

壳深部开凿出的“热、矿、水”i位一体组成的极为宝贵的自然资源．具有稳

定、连续、利用效率高等优势，是一种清洁可持续利用的能源。其温度较高．

主要用于发电、供暖等生产、生活目的，技术已基本成熟。欧美国家有很多

用于发电，我国则多用来直接供热，这种地热能品位较高，但受地理环境及

开采技术与成本的影响，受限较大。近年来，由于能源紧缺及环境问题的日

益凸显，在未来能源供应与二氧化碳：减排上具有巨大潜力的深层地热资

源，受到世界各国高度重视。

取自中深层的热水温度范围为25～150℃，应根据实际取出热水的温度高

低．选择不同的应用技术，主要有直接利用地热水供热技术、地源热泵技术、

吸收式热泵技术及增强型地热系统。其中直接利用的场合，应采用梯级利用，

即地热水按照用户需要的供热水温，温度由高到低，分别与用户需求对应。

直接、间接利用的地热尾水，可以再利用地源热泵或者第二类吸收式热泵技

术。提高地热尾水温度，用于供热。

对于一个复杂的构造、地层、岩性圈闭带或者复杂断裂带，在预探发现工业油气流之后，通常要采用滚动勘探开发程序。

以区域油气成藏规律为指导，细落实圈闭；强调区域资料类比分析，规避评价风险；加强区域储量参数规律认识，把控资源规模，进而为整体方案编制、钻探井位优选提供决策依据 。

一般地，滚动勘探开发程序可以划分为两个时期，即早期滚动勘探开发和晚期滚动勘探开发。前者是指在地震精查或三维地震解释成果的基础上，通过预探或短期的评价勘探之后，由于油田地质条件非常复杂，在短时间内难以完成逐块逐层落实探明储量，为了少打评价井，缩短从获工业油流到油田开发的时间，提高经济效益，实行开发向前延伸。在落实基本探明储量的油气富集区块，开辟生产实验区，用生产井代替部分评价井，深化对油藏地质特征的认识，同时研究油田的驱动类型、开采方式、计算未开发探明储量和可采储量，编制一次开发方案。

晚期滚动勘探开发则是对已经提交未开发探明储量的地区实行一次开发方案实施过程中，利用少量的评价井对开发过程中所认识到的新层系和新区块进行评价勘探，旨在继续扩边连片，为开发提供新的接替区。

第1章 概述

1.1世界非常规天然气资源及勘探开发概况

1.2 世界界页岩气资源及勘探开发概况

参考文献

第2章 页岩气及其富集机理

2.1页岩气及其特征

2.2页岩气形成条件

2.2.1页岩气成因

2.2.2页岩气形成条件

2.3页岩气富集机理

参考文献

第3章页岩气勘探及评价技术

3.1页岩气地质勘探技术

3.1.1页岩气地震勘探技术

3.1.2页岩气井测井录井技术

3.1.3页岩实验分析技术

3.2页岩气综合评价技术

3.2.1页岩气资源评价方法

3.2.2页岩气地质评价技术

参考文献

第4章 页岩气开发技术综述

4.1页岩气井钻完井技术t

4.1.1钻井与取心技术

4.1.2固井与完井技术

4.2页岩气井压裂增产技术

4.2.1压裂设计

4.2.2压裂设备及工具

4.2.3压裂液及水资源管理技术

4.2.4水平井多级压裂工艺

4.3页岩气井压裂监测技术

4.3.1示踪剂压裂监测

4.3.2微地震裂缝监测

参考文献

第5章 美国页岩气及其勘探开发

5.1美国页岩气勘探开发历程

5.2美国典型含气页岩系统

5.2.1 北美含气页岩区域地质背景

5.2.2美国含气页岩分布特征

5.2.3美国典型含气页岩概况

5.3美国页岩气开发的相关问题

5.3.1美国页岩气之父

5.3.2页岩气带来的革命

5.3.3页岩气开发的环境问题

参考文献

第6章中国页岩气地质及勘探开发

6.1中国页岩气发育地质背景

6.1.1区域沉积演变

6.1.2页岩发育和分布

6.1.3 中国页岩气富集模式

6.2中国页岩气资源

6.2.1中国页岩气资源潜力

6.2.2 中国页岩气资源前景

6.2.3中国页岩气资源量

6.3中国页岩气研究历程及勘探开发

6.3.1中国页岩气研究历程

6.3.2 中国页岩气勘探开发进展

参考文献

第7章国外页岩气勘探开发对中国的启示

7.1世界非常规天然气产业政策

7.1.1国外非常规天然气产业政策

7.1.2中国煤层气产业政策

7.1.3中国页岩气产业发展建议

7.2美国页岩气开发的成功经验

7.2.1美国页岩气产业的特点

7.2.2美国页岩气成功开发的启示

7.3中国页岩气勘探开发策略

7.3.1中国页岩气勘探开发的当前问题

7.3.2中国页岩气资源的战略选区与勘探开发

参考文献2100433B