彭水地区龙马溪组页岩渗吸规律及渗吸动态分布

渗吸作为压裂液在储层中的主要吸收方式, 是提高页岩气产能的重要驱动力。以重庆市彭水地区龙马溪组页岩为研究对象, 依次进行毛管力测试、不同条件下的渗吸实验及核磁共振实验。结果表明: ①页岩的渗透率与孔隙度极低, 以微孔和小孔为主, 基本无大孔, 孔隙结构较差; ②页岩渗吸过程分为三个阶段, 随着压力和温度的升高, 渗吸效果增强, 破胶压裂液的渗吸效果略强于未破胶压裂液, 表面活性剂和KCl溶液可以降低页岩渗吸能力; ③页岩渗吸的核磁共振T₂谱具有明显的双峰特征, 渗吸过程中, 中大的孔隙和裂缝在初期阶段就被液体瞬间充满, 极微的孔隙和裂缝首先被充填, 随后液体进入稍大的微孔隙和微裂缝, 在渗吸过程中页岩表面产生大量的微裂缝。     

基于LB方法的非均质砂质砾岩渗吸规律数值模拟

采用随机四参数法对非均质砂质砾岩孔隙结构进行重构, 基于改进的SC-LBM(Shan-Chen格子玻尔兹曼)模型研究润湿流体在多孔介质中的渗吸行为。结果表明: 初始阶段的界面动力学与孔隙骨架的排列有很大关系, 会形成以基质为主的渗吸界面; 流体流经孔喉部分时, 流动断面瞬间缩小, 导致压力梯度和流动阻力迅速增加, 孔吼压力的存在导致流动断面瞬间缩小, 提高了流动阻力, 说明孔隙半径变化对渗吸速率影响较大; 后期阶段, 润湿流体会形成优势渗吸通道, 降低了波及面积, 大幅度降低了渗吸驱油速率。研究结果有助于理解流体在非均质孔隙中的自发渗吸规律, 对发挥裂缝性致密油藏渗吸驱油作用具有重要意义。     

分支通道内液-液自发渗吸规律研究

自发渗吸过程中两相界面在分支通道内的破裂和汇合为强非稳态过程, 难以用经典理论及常规数值计算方法准确描述。本文采用格子玻尔兹曼方法研究孔隙结构分支通道基本单元内的液-液自发渗吸行为, 对比出入口通道大小、两相黏度差异对液-液自发渗吸行为的影响。入口通道的大小对两相界面破裂进入分支通道内的竞争自发渗吸行为起控制作用, 而两相流体黏度控制了自发渗吸整体行为。本研究为复杂孔隙结构内液-液自发渗吸行为定量表征提供研究基础。     

基于低场核磁共振的抚顺油页岩孔隙连通性演化研究

油页岩原位注热开采过程中，储层内部孔隙结构的连通性直接影响载热介质的流动行为和传热效率，同时对油气产物的扩散和流动行为起控制作用.本文利用低场核磁共振（LF NMR）技术，考察了不同热解终温（23~650℃）处理时，饱和水及束缚水状态下抚顺油页岩的T₂谱，分析了可动流体T₂截止值、束缚流体孔隙度、饱和流体孔隙度、渗透率等NMR孔隙参数，定量研究了随热解终温升高，抚顺油页岩孔隙结构的连通性演化规律.研究结果表明热解终温对抚顺油页岩孔隙连通性及渗透率的变化起控制作用，且可动流体孔隙度对总孔隙度的增加起主要促进作用，这说明热解终温升高加大了渗透率及油气产物的输运能力.本文为深入认识油页岩原位热解过程中孔隙结构的演化提供了依据.     

分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井瞬态压力特征

基于分形理论和连续性假设,考虑页岩气吸附解吸、基质-裂缝窜流等机制,建立分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井试井解释模型,并通过拉氏变换、点源函数及压降叠加原理等方法得到模型的解.绘制无因次压力随时间变化的双对数曲线,研究分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力特征,分析分形指数、分形维数等参数对压力动态的影响.结果表明：分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力动态可划分为7个流动阶段;分形指数越大或分形维数越小,晚期径向流直线段的斜率越大;其它参数对水平井的压力动态也有一定的影响.     

XRF法在四川盆地须家河组沉积相研究中的应用

X射线荧光光谱仪在地质样品测定上的应用还不是很广泛,而将X射线荧光光谱法应用到沉积相的研究中则更少。将X射线荧光光谱法(XRF)应用到川中地区上三叠统须家河组二段沉积环境及古气候的识别中,针对四川盆地上三叠统须家河组二段沉积相及沉积环境有争议的问题,特别是须二段地层属于陆相沉积还是海相沉积的问题,采集了四川盆地内四个有代表性地区的须家河组样品,采用X 射线荧光光谱法分析须家河组各段沉积物的元素含量及变化特征,并根据不同相带及沉积环境的元素含量标志,定量分析须家河组沉积相带与沉积环境。研究结果表明： 须家河组二段的Sr/Ba值、Mn/Fe 值和Sr/Ca值均落在陆相沉积的范围内,且与须家河组三-四段的元素含量特征无明显差异,Sr/Cu元素比分析结果表明须家河组沉积时期为温暖—湿润的古气候环境,结果证明四川盆地上三叠统须家河组二段属于温湿气候下的陆相沉积,且与须家河组三-四段沉积环境相类似。X射线荧光光谱法与常规化学分析法实验结果相对误差小于3%,该方法简单易行,为沉积相及沉积环境的识别提供了一种简单、可行且能够定量分析的研究方法。为解决有争议地层沉积相的问题提供了一种较可行的新方法,推动了X射线荧光光谱分析法在地质上的应用。     

小波变换与神经网络融合法在油页岩近红外光谱分析中的应用

便携式近红外光谱分析技术可实现油页岩含油率的原位检测,在油页岩资源现场勘查中发挥着重要作用。但是,由于其测得的原始光谱数据量大、冗余信息多,直接建模会影响速度与精度。因此提出一种小波变换与神经网络融合法,先将油页岩全谱数据进行db8小波3级分解,提取其近似系数形成输入矩阵,然后再进行神经网络建模。为了验证有效性,利用30个油页岩合成样品,从中随机选择20个用于训练,另外10个用于预测,并分别使用全谱数据与小波特征数据进行了10次神经网络建模。结果表明,全谱数据建模速度均值为570.33 s,预测残差平方和及相关系数均值分别为0.006 012及0.843 75;而小波神经网络法对应的以上均值为3.15 s, 0.002 048及0.953 19。由此说明小波神经网络法优于全谱数据建模法,为油页岩含油率的快速、高精度检测提供了一种新方法。     

气相爆炸流场中TiO_2纳米颗粒生长的数值分析初探

气相爆炸制备TiO2纳米颗粒的实验成果在近年来多有报道,但对颗粒成长的模拟尚不多见。引入一种气溶胶的单分散性物理模型(Kruis模型),将其应用于气相爆炸流场中TiO2纳米颗粒生长的数值模拟,结合气相爆炸制备实验进行对比分析。结果表明,通过控制前驱体反应组分,气相爆轰合成了直径范围为20~150nm的球形TiO2纳米颗粒。数值模拟得到的颗粒大小与实验观测结果基本一致。影响纳米颗粒生长的主要因素包括反应温度、颗粒浓度及反应时间。     

Investigation on the Heat Capacity of Water in Poly(Acrylic Acid)/Water Mixtures Through Stepscan Method

The heat capacity of poly(acrylic acid)/water mixtures with low water contents were measured by the stepscan differential scanning colorimetry (DSC) method and the C_p of the bound water in the mixtures were obtained based on simple equations with an assumption that the effect of interaction between polymer and water molecules could be ignored. The results indicated that the water decreased the glass transition temperature of poly(acrylic acid) (PAA), evidently as a plasticizer, and PAA/water mixtures were thermodynamically homogeneous blends. It was found that the C_p of nonfreezable water in PAA/water mixtures was higher than those of glassy water and cubic ice. The C_p increased with the water content, showing that average interactions between polymer and water decreased with water content. The C_p of bound water in the mixtures in the liquid state was lower than that of bulk water and also increased with water concentration, since the water molecules’ regular structures were broken. It showed that the C_p of bound water in the mixtures was lower than that of free water. The C_p of glassy water was calculated based on experimental C_p values of the PAA/water mixtures, which provided an easy way to obtain the C_p values of glassy water through a simple experiment. The values, however, were higher than those obtained by other researchers.     

光谱分析的葡萄酒掺水鉴别方法

葡萄酒市场的迅猛发展,大量的中国优质葡萄酒也一直受假冒葡萄酒的侵害。假冒劣质葡萄酒的存在不仅影响中国优质葡萄酒的品牌,也会对人体产生一定的伤害。葡萄酒中掺水掺伪是制造假酒的最常见的手段,因此,对葡萄酒掺水掺伪的检测方法的研究也越来越受到国内外学者的重视。相比于传统的感官鉴定法、理化指标分析检验方法,具有快速、高效、无需破坏样本、非接触性等独特优势的可见-近红外光谱分析技术,更加适合于葡萄酒品质的快速检测。为了快速、准确的检测葡萄酒掺水问题,基于可见-近红外光谱构建了一种反映葡萄酒掺水程度的光谱吸收深度指数(DI),并设计构建了基于DI指数的葡萄酒掺水量的反演估算模型。首先采用长城解百纳葡萄酒(CC)、张裕解百纳葡萄酒(ZY)和西奥葡萄酒(XA)三种葡萄酒配制葡萄酒样本,分别提取相同量的葡萄酒作为实验对象,掺入比例为0%(未掺水的纯葡萄酒),4%,7.7%,11.1%,14.3%,17.2%的蒸馏水,获取样本共18份;另外对长城葡萄酒加大掺水比例,分别掺入比例为0%,20%,40%,60%,80%,90%的蒸馏水,获取样本数为6份,共获得24份掺有不同比例蒸馏水的葡萄酒样本。然后利用PSR-3500便携式地物光谱仪采集葡萄酒样本光谱数据,并对葡萄酒样本的原始光谱数据进行S-G滤波、特征波段选择、包络线去除等特征增强预处理;通过分析预处理后的葡萄酒样本的可见-近红外光谱特征,选取能反映葡萄酒掺水程度的837 nm处稳定的吸收特性,构建了葡萄酒掺水的光谱吸收深度指数(DI)。为了提高光谱吸收深度指数DI的稳健性,DI指数中光谱反射率的值均采用837 nm附近微小邻域均值进行计算。最后采用二次多项式拟合方法,给出了基于DI指数的葡萄酒掺水量的反演估算模型。选用长城解百纳葡萄酒在837 nm处微小邻域内光谱吸收深度指数DI值,同时选择长城葡萄酒样本中的七个样本作为模型预测集,另外4个样本作为测试集,对该葡萄酒掺水量的反演估算模型进行验证分析。实验结果表明,采用二次多项式拟合方法,该模型结果的精度R平方高达0.999 2,且该模型的估算值与真实值的平均相对误差为0.042 5,表明了基于DI指数所构建的反演估算模型不仅可以判定待鉴别葡萄酒是否掺水并且可以定量分析葡萄酒的掺水量。光谱吸收深度指数DI构建简单,且能够反映不同品牌的葡萄酒的掺水稀释程度。研究结果可为低成本、手持式简易的葡萄酒光谱检测设备的设计与研发提供科学依据,进一步促进可见-近红外光谱分析在葡萄酒品质无损检测及相关领域的应用推广。     

Effect of Fe2O3 and Cr2O3 on the Processes of Pyroxene Formation in Silicate Glasses

We have investigated the processes of pyroxene formation in crystallization of glasses of the system SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–Na₂O stimulated with chromium and iron oxides introduced together. It is found that sharp activation of the processes of pyroxene formation occurs in the temperature interval of thermal treatment 850–900°C. Interpretation of the absorption bands is carried out and conclusions are drawn on the structural role of the iron and aluminum ions in the process of formation of a pyroxene solid solution.