干热岩资源是以热能的方式赋存在深部热岩体中能量,其热量本质来源于地球物质中放射性元素衰变。根据大地热流在上地壳热流由两部分组成,一部分为以热传递方式由地幔向地表传导的热量;一部分为地壳表层(10 km)岩体中U、Th、K 放射性衰变产生的热量。干热岩资源潜力巨大,然而,目前为止,受钻探技术、物探手段、热能转换技术等条件的制约,可供开发的干热岩示范基地相当局限。

我国传统化石能源中,煤、石油、天然气的使用年限不超过100年,同时以传统的化石能源作为主要能源供给模式所引发的环境问题愈发显现。因此,转变能源结构,大力发展清洁可再生能源是经济社会稳定发展的必然需求。

北京时间8月28日23时30分,美国国家航空航天局(NASA)宣布,在火星表面发现了液态水。这使火星存在生命的可能性又大了一层,无疑是一项重要发现。

2015年9月9日,英国《每日邮报》报道称,意大利神经外科专家Sergio Ca-navero将与中国哈尔滨医科大学附属第二医院手足显微外科教授任晓平携手完成世界上首例人类头颅移植手术。人类“换头术”的想法是Canavero 2013年提出的,此次“换头术”的话题再次引发科学界争议,与上一次不同的是,此次研究者将“换头术”提上了议程,并且有志愿者的加入。有人说这项手术将会成为医学领域的新里程碑,但反对者却认为一系列的技术难题在短时间内很难被攻克,术后头部与躯体的归属问题,在临床上还从未有过案例,道德和伦理问题又该如何平衡,还没有参考的先例。“换头术”这一令人血脉偾张的医疗技术何去何从,颇为引人注目。

虽然过去几十年中,我国经济持续高速增长,然而,困扰我国经济长远发展的一大“暗礁”——能源危机与此同时已悄然恶化。目前我国经济总量占全球16%、排名列世界第2,能源消费高居世界第2 位,温室气体排放居世界第1 位,这对一个人口众多、人均资源相对贫乏的大国,构成沉重负担。为应对能源危机,开发新能源已是当务之急。

干热岩蕴藏着巨大的热能,是世界发达国家积极开发的重要资源之一。在干热岩技术基础上提出的增强型地热系统,已经历40 余年的研究,在理论研究和工程实践中取得了重要成果,积累了丰富经验。本文总结世界干热岩的研究发展历程、示范工程中失败和成功的经验,论述开发过程中关键科学技术的重要成就和不足之处,阐明今后的技术发展方向,对包括干热岩在内的高温地热资源开发利用提出了展望。

干热岩资源作为地热资源重要的组成部分,以其清洁、稳定、可再生的资源优势及巨大的高温发电潜力,越来越受到关注。中国自20 世纪90 年代开始对干热岩资源进行调查研究,并在不同地质背景条件预测或勘查到干热岩资源,然而至今仍未对干热岩资源的赋存形式进行分类及开展干热岩资源成因机制研究,阻碍了中国干热岩资源的调查与精细潜力评价。在阐述干热岩资源赋存的指标参数的基础上,通过对国内外已发现干热岩资源的成因模式分析,结合中国地壳结构背景,将中国干热岩资源的赋存类型分为高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型。并在此基础上研究了不同类型干热岩资源的成因机制,比较不同类型干热岩资源成因机制之间的差别,提出干热岩资源赋存的有利前景区。

由于干热岩具有传统化石能源不可比拟的优势,越来越多的国家将干热岩的勘探开发列入了国家能源发展计划。中国干热岩相关研究尚处于起步阶段。在分析研究目前各国干热岩开发利用工程的基础上,阐述了干热岩开发的地热地质学指标,针对福建漳州的干热岩科学钻探,从区内酸性岩体分布、盖层情况、深部热异常及区域稳定性等方面分析了福建漳州干热岩钻探选址的原则与指标,建立了钻孔位置地区的概念模型,并对福建漳州干热岩资源的开发前景做出分析。

地壳中干热岩所蕴含的地热能量巨大,已成为世界各国重点研究开发的新能源。干热岩资源开发的增强型地热工程的场地试验研究投资大、周期长、风险大,在现场压裂和人工热储层建造示范工程前,实施干热岩水力压裂实验室研究很有必要。为此,吉林大学深部地热和干热岩研究团队建设了大尺寸高温高压下干热岩水力压裂实验室模拟系统,为现场压裂工艺设计和储层改造提供参数和技术支持。本文介绍模拟系统的实验设备、实验条件和初步的实验研究成果。

干热岩资源是一种储量巨大的可再生清洁能源,开采干热岩资源的方法是钻开储层、建立增强型地热系统(EGS)。干热岩地层通常为火成岩,研磨性强、可钻性差,温度高于200℃,对钻探工艺、设备、材料要求极高。本文在分析干热岩高温钻探特点和难点的基础上,介绍了高温钻井液、井下钻具、高温井控、火山岩压裂、分布式测温等关键技术及其进展,提出了中国干热岩高温钻探技术研究的重点和方向。

干热岩地层通常为火成岩,地层可钻性差、温度高,钻探过程中容易发生漏失、井喷、井涌等事故。中国干热岩钻探井控技术及装备略显不足。为满足干热岩钻探高温井控需要,保障施工安全,分析了干热岩钻探地层温度、压力与井喷的关系。针对干热岩钻探特点,设计了旋转防喷器及配套控制系统,该旋转防喷器具有结构简单、耐高温、高转速、操作简单等特点。应用该旋转防喷器可有效改善干热岩钻探工作环境,降低钻探风险,确保施工安全。

浅层地热能与干热岩是地热能中最具潜力的部分,前者通过给建筑供暖(制冷)减少国家能源需求,后者则通过高温发电增加国家可再生能源供给,两者都具有资源潜力大、清洁环保的优势,其开发技术地源热泵与增强型地热系统也具有原理上的相似性。本文对比分析了浅层地温能与干热岩的基本概念、资源潜力、节能效果、经济效益、环境影响等,讨论了两者间的优缺点及开发前景,针对中国地热资源赋存特征及国家能源发展规划,提出了未来地热向深部发展的建议。

2011 年以来,国家及青海省政府在青海省海南藏族自治州共和县恰卜恰镇地区相继开展了一批地热资源勘察工作,发现共和盆地基底由印支期花岗岩组成,岩体地温梯度异常明显,最高可达11.5℃/100 m,2200 m 左右温度达到150℃,3000 m 岩体温度接近200℃,预计4000 m 时温度可达260℃以上,表明盆地具有分布广泛、埋深相对浅的干热岩资源。利用此干热岩资源,不仅填补中国新能源利用的一项空白,而且对当地人居条件改善、工农业发展具有现实意义。

自然界的岩石中存在着放射性元素,这些元素在衰变过程中会释放出热能,放射性生热是岩石圈内热的主要来源之一。山东省陈庄潜凸起区作为一个干热岩勘探研究区域,在干热岩调查研究方面取得了一些基础性资料。本文对该区大地热流及地温场进行分析的基础上,利用Rybach 生热率公式计算了钻孔岩石的放射性生热率,从GRY1 孔的生热率与深度的关系来看,1650 m 以上,生热率整体数值较大,且变幅较大,在埋深1430~1645 m 生热率达到4.72~6.78 μW/m³,该区间主要由含黑云母二长花岗岩及绿泥石化二长花岗岩组成。1645~2500 m 区间主要由花岗岩及含黑云母闪长岩、辉长岩组成,生热率有所降低。整体来说,花岗岩中生热率变化较小,一般在2.0~2.5 μW/m³;而含黑云母二长花岗岩及弱绿泥石化二长花岗岩生热率较高,且变化较大。

干热岩资源是未来重要的清洁型能源,增强型地热系统(EGS)能够实现干热岩资源的开发利用。青海共和盆地干热岩资源储量巨大,可以作为EGS 系统的靶区之一。水在热储层中的运移包含复杂的水-热耦合过程,不同的EGS 运行方案对电厂发电能力有重要影响。本文基于共和盆地深部地质条件,建立了表征EGS 系统水热特征的数值模型,研究了温度场、压力场的时空分布特征,并分析注入流体温度和循环流速两个可控因素对提热过程的影响。结果表明:在设计的运行方案(循环流速20 kg/s;注入温度60℃)下,最大提热速率可达11 MW,储层寿命为22 年。注入温度每降低10℃,系统最大提热速率约增加10%,且对储层寿命没有明显影响;增加循环流速可以得到更大的热提取速率,但会减少储层寿命。

汝城热水镇出露98℃天然热泉,该地区深部干热岩地热资源相当可观。通过大量钻孔地温测量和大地热流测试等勘探工作,评估了该地区干热岩地热资源的基本情况。勘探结果表明,研究区内平均地温增温梯度为18.7℃/100 m,最高值达35.2℃/100 m,主要高温钻孔的大地热流量介于60~170 MW/m²,地热资源较为可观。该地热田的热源来自深部岩浆余热,热储主要是F₁、F₃断裂带上盘及其他次级断层派生的密集裂隙系统。区内热水河以东花岗岩体为浅部水热热储盖层;热水河以西震旦系的板岩为深部热源盖层。模拟结果表明,研究区地热田热储层下底面温度为260℃,热储层上顶面温度为255℃,热储层以上厚度为3500~4000 m。汝城地区热储埋藏深度较浅,热储温度较高,是较好的干热岩开发靶区。

汽-水相对渗透率常用于解决高温地热(高温水热型地热、干热岩)储层系统中汽-水两相流渗流问题,是地热开发资源量计算、动态分析、地热储层数值模拟等方面不可或缺的参数。在阐述地热系统汽-水相对渗透率产生机制及其重要性的基础上,总结了该研究领域的最新研究进展,并从实验测定、数值模拟等方面提出了进一步开展研究的相关建议。

为解决干扰阻塞算法对阵列接收信号构造阻塞矩阵进行干扰抵消后,位于干扰附近的信号会受到严重衰减而无法进一步检测的问题,提出一种基于协方差矩阵的干扰阻塞算法。针对阵列接收信号的协方差矩阵构造阻塞矩阵,利用协方差矩阵的特点实现干扰阻塞算法,减弱因干扰抵消而造成的信号衰减,利于信号的进一步检测。理论分析和计算机仿真结果表明,相对于干扰阻塞算法,基于协方差矩阵的干扰阻塞算法在信号和干扰相距较近时能有效抵消干扰同时减少对目标信号的衰减。

针对Mogi-Coulomb 强度准则是否适用于三轴卸荷试验,基于已有常规三轴及真三轴的试验数据,利用Mogi-Coulomb强度准则,对常规三轴卸荷及真三轴卸荷条件下的实验数据进行拟合和分析,并对拟合得到的相关强度参数和试样的破坏特征进行分析。结果表明,Mogi-Coulomb 强度准则在常规三轴卸荷条件下有着良好的适用性,而在真三轴卸荷条件下,虽然线性拟合效果较好,但拟合参数反映的岩石黏聚力值出现负数的异常情况。分析现有实验测试结果,可以推测出现参数异常的原因,应是岩石在真三轴卸荷条件下的破坏模式由剪切型破坏转变为强烈的张拉型岩爆破坏所致。这表明Mogi-Coulomb 强度准则虽能在一定程度上反映真三轴卸荷的主应力关系,但其本质仍为基于剪切破坏的强度准则,存在一定的局限性,对于张拉为主-剪切共存型的岩爆破坏,有必要建立一种新的岩石强度准则来反映真三轴卸荷下的岩石本构关系。

融合地震资料与井资料分别在横向和纵向上高密度采样的特点,以中国海上某气田B 区块为例,通过井震联合标定,进行精细构造解释,用准确的速度模型搭建了时间域与深度域联系的桥梁;利用地震解释的断层、层位构建储层骨架模型,应用地质统计学协变量方法,以井数据作主变量,地震反演实现统计得到的岩性概率体作为第二变量约束井间插值、外推和模拟,建立砂体展布模型;依靠砂体展布模型约束沉积相建模,在相模型基础上构建物性模型。实践表明,井震结合储层建模研究断层更精确,能够弥补井间信息不足的缺陷,有效降低井间砂体预测的不确定性,提高模型预测精度。

针对舰船海上执行任务期间随舰特装器材的保障问题,研究了特装器材的多目标优化配置方法。结合舰船特装器材保障的实际特点,以器材的体积、质量、费用为约束条件,以保障概率和利用率为优化目标,建立多目标多约束特装器材优化配置模型,并改进多目标粒子群算法,保证全局范围粒子多样性,避免算法过快收敛,以求得全局最优解。通过实例对比改进粒子群算法与标准算法的计算结果,分析不同指标权重比组合下的最优配置方案、不同约束条件下的多目标变化趋势,证明了改进粒子群算法的稳定性和多目标优化模型的实用性。

爱因斯坦堪称物理学界最重要的主角之一。继1915 年提出广义相对论后,他成功地将相对性原理推广至一切参考系。广义相对论描述了时空弯曲如何受物质决定,物质运动如何受时空弯曲的影响。它革新了人类对于时空本质的经验认识。

2015 年,英国皇家学会期刊Philosophical Transactions 迎来了创刊350 周年。该期刊是世界上最早的学术期刊,开创性地让世界各地的科学家能够沟通他们的想法,最为重要的是将科学家的工作交付与同行进行评估。Philosophical Transac-tions 所建立的学术传播4 步流程——注册、审议、传播、存档,至今仍为近30000 份科技期刊所采用。然而,互联网的兴起使多年来根深蒂固的学术出版模式发生了变化。2015 年4 月和5月,英国皇家学会举办了一系列有关学术传播中处于发展和尚存争议领域的讨论会,探讨未来技术的影响、科学的文化及科学工作者应如何从事学术科学传播。

雷蒙德·巴克斯特(Raymond Bax-ter)(1922—2006)是20 世纪英国著名电视节目主持人、科学传播家。《发明家与发明》(Inventors and Inventions)是其重要科普著作之一。在这本书中,巴克斯特根据自己的认识,选择了50 余项对人类产生过重要影响的工具与技术发明,并分别对它们做了介绍说明,这其中还包括了阿基米德、达芬奇、富兰克林、爱迪生以及马可尼等几位伟大发明家和他们各自的重要发明与发现。该书虽然袖珍(只有30 页),但图文并茂,语言幽默风趣、通俗易懂,是一本精致的小部头技术史科普之作。

学术期刊是发表创新科研成果、交流学术思想的主要媒介,同时具有学术导向和学术评价作用;而要发挥这些作用就必须具备一定的学术权威性,可以说,学术权威性是学术期刊的基本特质。“权威性”的内涵是信誉和威信,是令人信服、信赖和遵从的威望和力量;简而言之,学术期刊的权威性就是其在学术创新性、学术影响力和学术规范性方面所具有的公认的声誉和威望;权威学术期刊就是创新水平高、影响力强并被科学共同体乃至全社会公认的期刊^[1]。发表在权威性刊物上的论文之所以有较高的权重,正是因为权威性刊物有严格的同行评审制度,其发表的成果不仅学术创新水平高,而且可信度高。

不知从何时起,同窗们开始仅以“教授”二字来称呼我们的导师王飞跃。

如何在科学基金申请数量巨大的条件下,保证科学基金评审工作的公平与高效,是各国科学基金资助机构面临的重大挑战之一。《化学与工程新闻》(Chemical & Engineering News, 英文简称C&EN)副主编安德烈·怀德纳(An-drea Widener)就这一问题于2014 年11月24 日撰文介绍了同行评议制度的一些新进展,以及美国国立卫生研究院(Na-tional Institutes of Health, 以下简称NIH)和美国科学基金会(National Sci-ence Foundation,以下简称NSF)的相关改革举措。现择要编译如下。

2015 年7 月31 日,北京与张家口联合申报2022 年冬季奥运会获得批准,这是我国继2008 年成功举办夏季奥运会之后的又一盛事。即将到来的冬奥会在北京和张家口两地同时召开,为迎接冬奥会,两地将做大量的准备工作,尤其在生态环境、食品安全、交通安全等方面要做很多细致的工作。而在生态文明建设方面,冬奥会的成功申报,无疑会大大促进首都北京和坝上地区的相关工作。