《極地鑽探鑽井液及其對環境影響的研究》是依託吉林大學，由Pavel Talalay擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：極地鑽探鑽井液及其對環境影響的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：Pavel Talalay
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
極地勘探取心是極地科學考察的重要組成部分，在極地勘探取心過程中做好對極地的環境保護是十分必要的。在分析現有鑽井液體系污染極地環境原因的基礎上，對低溫鑽井液各組成材料對極地環境影響機理的進行試驗研究，獲得與極地環境污染相關的鑽井液性能參數，並以此為評價標準，通過數值模擬，研究鑽井液對極地空氣、積雪、冰、冰下水資源和冰下岩石等的影響規律，建立相應的數學模型，並根據近似極地條件的野外實驗結果對數學模型進行修正，形成鑽井液對極地環境影響的評價體系。本項目研究成果對於進行環保型的極地勘探，具有重要的理論意義和實際套用價值。
結題摘要
本項目主要基於極地鑽探時環境保護的需要，開展新型環保低溫鑽井液及其對極地環境影響機理方面的研究。在綜合分析國內外冰層鑽進鑽井液套用經驗的基礎上，分析了影響鑽井液密度、粘度等性能的主要因素，據此選擇了9種性能安全、環保或毒性較低的非水溶性單質材料，測試了各自在不同溫度條件下的粘度和密度的變化規律，優選出低分子量矽氧烷、低分子量的一元脂肪酸酯和低分子量的二元脂肪酸酯等化學單劑，通過復配實驗和性能測試，最終確定了飽和低分子量脂肪酸單酯類酯基鑽井液體系，其低溫下的密度、粘度等性能符合極地冰層鑽進要求。對該類鑽井液的導電性、導熱係數、對橡膠密封的腐蝕性能以及鎧裝電纜式電動機械鑽具在鑽井液中的升降特性等與極地鑽探安全密切相關的性能進行了實驗測試。結果表明，優選的鑽井液體系導電性弱、導熱係數高，可用於極地鑽探，鑒於其對橡膠密封的腐蝕性，提出了耐腐蝕性能高的密封材料，為極地鑽探安全提供了保障。以建立鑽探場區地下水系統數學模型為基礎，通過對鑽探場區自然地理、水文地質條件的分析，將雪層、基岩層作為數值模擬的對象，採用軟體Visual Modflow建立了鑽探場區鑽井液運移擴散模型，對鑽探場區雪層、基岩層污染物的運移和擴散進行了數值模擬，預測了在未來2年、5年、8年和10年內污染物在雪層、基岩層內的濃度和污染羽範圍。同時利用EIA Pro A軟體對鑽井液的揮發對極地氣候的影響進行了數值模擬，建立了相應的數學模型，為南極冰層鑽探鑽井液對地層的滲漏和大氣污染提供了可靠的評估手段。理論分析和數值模擬結果表明，研發的低溫環保鑽井液體系為油基介質，其擴散的距離和污染的程度很低，在極地鑽探中使用對環境污染極小，是一種能耐-60℃的低溫環保型鑽井液。
