Nuclear Magnetic Resonance Measurements of Original Water Saturation and Mobile Water Saturation in Low Permeability Sandstone Gas

We use nuclear magnetic resonance （NMR） and centrifugation to measure the original water saturation and mobile water saturation of cores from the Xujiahe low permeability sandstone gas reservoir, and compare the NMR results with the corresponding field data. It is shown that the NMR water saturation after 300psi centrifugation effectively represents the original water saturation measured by weighing fresh cores. There is a good correlation between mobile water saturation and the water production performance of the corresponding gas wells. The critical mobile water saturation whether reservoir produces water of the Xujiahe low permeability sandstone gas is 6%. The higher the mobile water saturation, the greater the water production rate of gas well. This indicates that well＇s water production performance can be forecasted by mobile water saturation of cores.     

羟碳铈矿的高压拉曼光谱研究

羟碳铈矿是一种重要的含水稀土氟碳酸盐矿物,了解其高压下的物理性质对于探讨氟和水的存在对碳酸盐矿物物性的影响具有重要意义。运用金刚石压腔(DAC)技术与激光拉曼光谱,在室温下原位开展了羟碳铈矿的高压拉曼光谱学研究。结果显示,在常压下由[CO_3]~(2-)振动引起的拉曼峰共有6条:面内弯曲振动引起的拉曼峰位于604、742 cm~(-1),对称伸缩振动引起的拉曼峰位于1083、 1096和1103cm~(-1),而1430cm~(-1)属于非对称伸缩振动;由[OH]~–振动引起的拉曼峰有6条,分别位于3 174、3 197、3 290、3 345、3 526和3 648 cm~(-1)。随着压力的增加(0～30 GPa),未发现拉曼峰的消失或新拉曼峰的出现,表明在测试压力范围内羟碳铈矿未发生相变。拉曼峰均往高波数偏移,其位移与压力呈现良好的线性正相关关系,由[CO_3]~(2-)的面内弯曲振动引起的拉曼峰对压力的依赖系数最小,为2(0.06) cm~(-1)/GPa,而基团外振动引起的拉曼峰对压力的依赖系数最大,为4.2(0.11) cm~(-1)/GPa。对比无水碳酸盐高压下拉曼峰的位移,认为[OH]~–和F~–的存在导致羟碳铈矿高压下结构中[CO_3]~(2-)基团的振动模式对压力的依赖性发生变化,进一步影响到晶体高压下的各向异性。这为研究地球深部碳酸盐的高压物性行为提供了新的启示。     

利用pH-电位-稳定性图分析含水聚合物电解质膜电化学反应器中贵金属和阀金属元素的稳定性

根据对含水聚合物电解质膜(PEM)电化学反应器中各种界面电位变化范围的分析, 可以推知各种此类电化学反应器中的固/水界面电位的变化范围. 据此可根据各种材料的pH-电位图构筑pH-电位-稳定性图, 用于分析这类反应器中各类材料的稳定性. 介绍了构筑pH-电位-稳定性图的方法, 并根据各种贵金属元素和阀金属元素的pH-电位-稳定性图, 分析了它们在各类含水PEM电化学反应器中用作催化材料或结构材料时的稳定性.     

储层含水条件下致密砂岩/页岩无机质纳米孔隙气相渗透率模型

页岩及致密砂岩储层富含纳米级孔隙,且储层条件下页岩孔隙(尤其无机质孔隙)及致密砂岩孔隙普遍含水,因此含水条件下纳米孔隙气体的流动能力的评价对这两类气藏的产能分析及生产预测具有重要意义.本文首先基于纳米孔隙内液态水及汽态水热力学平衡理论,量化了储层孔隙含水饱和度分布特征;进一步在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑了孔隙含水饱和度对气体流动的影响;最终建立了含水饱和度与气相渗透率的关系曲线. 基于本文岩心孔隙分布特征,计算结果表明:储层含水饱和度对气体流动能力的影响不容忽视,在储层含水饱和度20%的情况下,气相流动能力与干燥情况相比将降低约10%;在含水饱和度40% 的情况下,气相流动能力将降低约20%.      

基于离散元法的刚性履带低含水软地面附着特性数值分析

针对低含水软地面低黏性、高摩擦的力学特性,以刚性履带在干燥壤土行驶这一典型工况为试验条件,基于离散单元法选取合理的颗粒细观参数,在三轴剪切试验的基础上建立并验证了土壤数值仿真模型。通过数值牵引试验,对刚性履带低含水软地面的附着特性进行了离散元细观分析。分析表明,土壤附着力随履刺的向后排列而递减;垂直于履带行驶方向的附着作用不可忽略;离散元法能更好地还原低含水软地面的力学特性,揭示了土壤颗粒在动态荷载下非连续的本质,适合于干燥、松散的低含水软地面数值研究。     

页岩黏土孔隙含水饱和度分布及其对甲烷吸附的影响

考虑储层原始含水特征,甲烷在页岩的吸附特征属于气液固三相复杂作用结果,水分在很大程度上影响页岩吸附能力,将成为制约页岩气资源量评估可靠性的主要原因之一.鉴于页岩水分主要分布于黏土等无机矿物孔隙内部,分析了甲烷-水膜-页岩黏土三相作用特征,结果表明:甲烷在干燥黏土表面吸附满足气固界面Langmuir吸附特征,在黏土水膜表面吸附满足气液界面Gibbs吸附特征,在气液固三相作用下满足"气固"与"气液"界面混合吸附特征;同时研究还发现:不同尺度孔隙内含水饱和度分布特征存在差异,部分小孔隙可以被水分充满,而大孔隙仅吸附一定厚度水膜.因此,水分对甲烷吸附能力的影响主要表现为两个方面:小孔隙被水分阻塞而失去吸附能力;大孔隙表面水膜改变甲烷吸附特征(气固界面吸附转变为气液界面吸附),以黏土样品为例,两者综合效应可以致使甲烷吸附能力降低约90%.从微观角度揭示了水分对页岩吸附能力的影响机理,将为建立合理评价页岩吸附气含量的方法奠定理论基础.     

泥质岩及其变质脱水产物中含水矿物稳定性的实验研究

 俯冲带沉积物（岩）的变质脱水作用对俯冲带流体组成、矿物和同位素组成及岛弧岩浆演化具有深远影响。以天然泥质岩为研究对象,通过高温高压实验,确定了1.5~3.5 GPa、746~930 ℃条件下,俯冲带沉积物中绿泥石、绢云母及其脱水后产物角闪石和黑云母在俯冲带的稳定范围,绘制了高温高压条件下泥质岩体系相图。研究结果表明,在泥质岩体系中,绿泥石是最早发生变质脱水的矿物,在俯冲带50 km深度以上全部分解,其分解产物——角闪石可携带流体进入到俯冲带85 km处,黑云母则可俯冲至120 km或更深的深度,据此可知,在俯冲带深部,沉积物完全脱水的深度范围（≥120 km）要大于蚀变洋壳（90~100 km）。     

不同含水量的岩石近红外光谱的特征选择

岩石含水量是影响岩石物理、化学和力学特性的一个重要指标。在岩土工程、隧道工程等领域，岩石含水量的大小是诱发灾变和病害的关键原因。与传统方法相比，利用近红外光谱（NIRS）特征检测岩石含水量，具有无损、定量的明显优势，其难点和关键是近红外光谱的特征选择。针对该问题，进行了室内实验，研究不同含水量下的岩石近红外光谱的特征选择。特征选择方法中的Filter法，利用样本数据内在的特点，评价特征的重要程度，增强了特征与类的相关性，同时削减了特征之间的相关性，具有复杂度低、直观、效率高、普适性强的优点，符合该研究的数据特点。因此，选用Filter型的依赖性度量法进行特征选择。室内实验中，首先制备11种不同含水量的砂岩试样，并分别采集了前后左右4个测试点处的共计44条近红外光谱曲线；然后，利用一阶导数法对光谱进行预处理，基于此，选择1 400和1 930 nm谱段进行光谱特征分析，并分别提取2个谱段处的峰面积、峰高、半高宽、左肩宽度、右肩宽度、左右肩宽比共计6个初始特征变量；考虑到6个初始特征变量的量纲不同，且变量之间的变化幅度不同，对原始数据进行正规化变换，消除量纲和变化幅度不同带来的影响；接着，根据自变量的筛选原则，去掉自变量之间具有强线性相关的冗余变量；然后，利用依赖性度量法中的统计相关系数作为相关程度的度量标准，分析了初始特征变量之间以及初始特征变量与含水量之间的相关程度，并得到了2个强相关谱段处的最优特征变量；最后，在强相关谱段处分别构建了多元回归模型，并对模型进行了检验分析。研究结果表明：（1）波长1 400和1 930 nm附近的近红外光谱吸收峰特征与岩石含水量有明显相关性；（2）波长1 400 nm处的峰高、右肩宽度、左肩宽度与含水量线性相关性明显；波长1 930 nm处的峰高、右肩宽度与含水量线性相关性明显；（3）多元线性回归模型能够较精确表达含水量与近红外光谱之间的相关性，利用该模型可实现基于近红外光谱特征的含水岩石含水量预测，为利用近红外光谱实现动态监测与评估岩石含水量提供基础建模数据。     

含水介质中N-苯甲酰胺基-N’苯基硫脲衍生物识别阴离子研究

设计合成了三种N-取代苯甲酰胺基-N’-苯基硫脲，应用吸收光谱考察了CH3CN以及1％-10％H20-CH3CN溶液中其与CH3CO2^-，，H2PO4^-，HSO4^-，CO4^-，CL^-和Br^-等阴离子的相互作用．结果表明，该类主体分子与阴离子形成氢键配合物，溶液由无色转变为黄色．通过改变苯甲酰基上的取代基可有效调控识别结合作用的选择性，在含水介质中苯甲酰基上对乙氧基取代的主体分子可高选择性识别CH3CO2^-．探讨了主客体之间的作用机理，并用于水相中无机醋酸盐的直接显色测定．     

油水两相渗流对称性特征研究与应用

通过岩心相渗资料分析,发现在一定条件下,油水相对渗透率比值随归一化饱和度变化呈现对称性.针对这一现象,结合实际岩心驱替和数字岩心的实验结果,考虑水驱油过程中的优势相和弱势相的转换,构建了新的油水渗流关系,即油、水相对渗透率比与归一化弱势相饱和度的幂指函数关系.设计了不同条件下水驱油实验,探讨了水驱油时对称性特征产生条件,并分析了其对水驱特征曲线的影响.最后利用对应条件下的油藏实际数据,验证了对称性的存在及双对数水驱特征曲线的适应性.表明考虑弱势相转换的幂指关系较好的表征了凹型水驱特征全生命周期的变化,丰富了油水两相渗流基础理论,对水驱特征曲线的研究和应用具有一定借鉴意义.