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2026,50(2):1-12 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.001
Abstract:
针对深地工程中普遍存在的取芯成功率低、岩心易破裂及成本高昂等技术难题,提出一种考虑温度与围压效应的升尺度岩石力学特性预测模型。该方法通过建立岩石矿物组成、矿物力学参数、孔隙度及裂缝发育情况与宏观力学行为之间的关联机制,利用钻井碎屑和井壁掉块等易获取样本的微观测试数据,实现对深部地层宏观力学性能的快速准确预测。以白云岩和灰岩两类典型超深层岩石为研究对象,通过与岩心三轴试验数据对比验证模型的有效性。结果表明:灰岩弹性模量预测平均误差为3.35%,白云岩为9.30%；灰岩强度预测平均误差为7.57%,白云岩为6.63%,证实了模型的有效性。与传统力学模型相比,所提出的模型一方面考虑了温度与围压对岩石孔隙度的影响,显著提升了模型在深部高温高压环境下的预测精度；另一方面通过整合随钻岩屑/井壁掉块的矿物学分析(矿物组成及矿物力学参数)与测井获得的裂缝信息,实现了对深部地层力学特性的高效评估。该研究为超深层岩石力学参数获取提供了新方法,并为井壁稳定性评价与储层改造方案设计奠定了力学基础。
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2026,50(2):13-22 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.002
Abstract:
利用应力多边形结合井壁崩落和诱导裂缝可约束限定最大水平地应力范围,但是该方法主要用于轴向诱导裂缝且难以找到同时存在井壁崩落和诱导裂缝的井段。在直井和水平井井壁上也可能存在径向诱导裂缝,在成像测井图像上表现为一组近似平行且间断的深色短直线。利用径向诱导裂缝也可以用于约束最大水平地应力范围,综合考虑有效应力和热应力建立直井和水平井产生径向诱导裂缝的条件,进而得到基于径向诱导裂缝的最大水平地应力上限及下限约束线。结果表明:井底温度差值增加,直井时下限约束线逐渐下移而水平井时上限约束线逐渐上移；泊松比减小,应力多边形范围扩大,直井时下限约束线上移而上限约束线向右偏转,水平井时上限约束线向右偏转而下限约束线同样向右偏转但是幅度较小；有效应力系数的变化仅对应力多边形范围有影响,对最大水平地应力下限、上限约束线几乎没有影响；由最大水平地应力上限及下限约束线,结合最小水平地应力可便捷地预测最大水平地应力范围,拓展最大水平地应力的获取途径。
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2026,50(2):23-32 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.003
Abstract:
四川盆地川中地区含气性致密砂岩储集体物性与天然气分布非均质性强,地震反射特征与储层物性和含气性之间的关系复杂,储层及含气性定量预测难度大。构建契合该区域致密砂岩的地震岩石物理模型,通过孔隙分类,实现储层纵横波速度的精确预测。然后,优选多组敏感参数开展岩石物理交汇分析,确定泊松比可作为砂泥岩划分的依据。在此基础上,针对砂岩层段进一步研究,确立流体体积模量为刻画储层含气性的敏感参数。接着,在Russell的AVO(振幅随偏移距变化)近似理论基础上,推导含流体体积模量及泊松比的固液解耦反射系数方程。最后,对致密砂岩含气储层的泊松比和流体体积模量进行直接反演,泊松比反演结果清晰地刻画了储层砂泥岩在横向上的具体分布情况,同时利用流体体积模量反演结果实现优质含气潜力区优选。结果表明,该方法既保证了常规流体体积模量反演的精确度,又避免了反演的误差累积和孔隙度等物性的影响,实现了高孔富气甜点精准预测。
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2026,50(2):33-43 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.004
Abstract:
随着钻井技术的发展,要求岩屑样本的收集与分析具有更高的及时性和准确性,然而人工分析精度低且成本高。为解决该问题,采用一种结合感受野注意力机制(receptive-field attention,RFA)和小目标检测层(small target detection layer,ST)的YOLOv5(you only look once version 5)模型。首先采取数据增强手段解决岩屑图像数据不均衡问题；其次引入ST、高效多尺度注意力模块(efficient multi-scale attention,EMA)、二阶通道注意力模块(second-order channel attention,SOCA)、感受野注意力卷积运算(RFA-designed convolutional operation,RFAConv)优化模型性能；最后选出最佳模型为RFA-ST-YOLO。试验结果表明:数据增强及改进的RFA-ST-YOLO模型将模型的平均精度均值AmAP@50-95、AmAP@50共提升0.218、0.288,极大的提高岩屑分类的效率和精度,为岩屑录井技术的智能化发展提供新思路。
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2026,50(2):44-54 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.005
Abstract:
压溶蠕变是间震期断层带的主导变形机制之一,开展震后松弛阶段压溶蠕变的实验研究对理解强震的孕育和发生具有重要意义。采用Carrara 大理岩,在温度200~500 ℃范围内,围压800 MPa、应变速率1×10-7/s,水质量分数0.17%~0.82%条件下,开展大理岩的剪切变形压溶蠕变实验研究,模拟压溶主导的断层带震后松弛阶段的物理机制。通过偏光显微镜和扫描电镜,研究实验变形样品的微观结构和变形机制。结果表明:200~350 ℃样品模拟的震后断层带非稳态蠕变的物理机制,表现为微破裂、碎裂、压溶、机械双晶；400 ~500 ℃代表间震期稳态蠕变,表现为位错滑移和动态重结晶,伴有压溶。压溶为主导变形机制的大理岩实验样品中脆性破裂-低温塑性变形特征-高温塑性变形特征,代表了脆塑性转化带同震破裂-震后松弛阶段非稳态蠕变特征-间震期长期稳态蠕变特征。压溶不仅是震后松弛阶段非常重要的断层蠕变机制,而且控制着断层的非震滑动,它对于地震周期中断层强度和渗透性的周期性演化具有重要意义。
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2026,50(2):55-63 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.006
Abstract:
D-T源中子孔隙度测井在高孔隙度地层灵敏度低,且在不同岩性和泥质地层中的响应特征与常规补偿中子孔隙度响应特征不同,提出采用脉冲时间窗内热中子计数来表征高能中子自补偿校正因子且组合热中子计数比来确定孔隙度的方法。利用蒙特卡罗方法建立井筒-地层模型,模拟D-T源和Am-Be源在不同孔隙度和泥质含量条件下的快中子和热中子分布,研究高能中子自补偿校正因子及中子孔隙度测井响应,并用实测井数据验证该方法的有效性。结果表明,采用快中子自补偿校正后的热中子计数比值随孔隙度的增加而增加,相对灵敏度提高至原来的1.85~2.69倍(孔隙度20%~40%石灰岩地层)；孔隙度偏差降低至原来的49%~52%,孔隙度30%石灰岩地层由1.55%降低到0.80%,有效解决D-T源高孔隙度条件下孔隙度灵敏低的问题。测井实例计算地层孔隙度与常规补偿中子测井值相吻合,在孔隙度13%~22%的砂泥岩地层中绝对误差小于2.0%,为套管井脉冲中子孔隙度数据处理提供一种新方法。
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2026,50(2):64-73 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.007
Abstract:
页岩油水平井生产动态变化复杂,现有预测技术难以达到理想精度。以东营凹陷为研究区域,基于X1和X2两口井的生产数据,首先采用 Granger 因果分析筛选与页岩油产量高度相关的时间动态因子,优化模型输入特征；随后,利用长短期记忆网络(LSTM)构建产量预测模型,并通过粒子群算法优化超参数,同时对比循环神经网络(RNN)、门控循环单元(GRU)和时空卷积网络(TCN)的预测性能。结果表明,特征选择对产量预测至关重要,以井X1的 LSTM 模型为例,基于 Granger 分析的特征筛选方法使均方根误差较基于 Spearman 分析的方法降低了 3.41 m3,显著提升了预测精度。尽管多种时序模型均展现出良好的预测性能,但相比之下LSTM 在捕捉时间序列动态特征方面表现最佳,为复杂页岩油产量预测提供了可靠的理论依据与技术支持。
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2026,50(2):74-84 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.008
Abstract:
为服务国家深地工程类深井超深井钻井需求,轴扭耦合振动冲击破岩等新型提速方法日益成为油气井行业的研究热点与焦点,但关于其辅助钻头破岩机制及高性能冲击器研究相对匮乏。基于轴扭耦合冲击辅助钻头破岩机制,研制新型轴扭耦合冲击螺杆动力工具与个性化混合布齿PDC钻头,并进行轴扭耦合冲击螺杆辅助混合布齿PDC钻头一体化提速现场试验。结果表明:利用轴向和扭向冲击应力波的传递时间差,结合个性化混合布齿方法,冲击载荷有利于增大PDC齿侵入效率,诱导岩石主裂纹的快速发育和加速岩石的脆性破坏,使钻头更易吃入和破碎地层,从而大幅降低钻头切削力和破岩比能,且存在最佳冲击频率、冲击幅值及冲击排量使其综合破岩效率最高；研制的轴扭耦合冲击螺杆和混合布齿PDC钻头成功在海南5200 m深层地热科学探井进行现场试验,试验井段较同层段机械钻速大幅提升。
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2026,50(2):85-95 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.009
Abstract:
水力压裂是干热岩高效开发的核心,但存在裂缝单一、方向控制难和不易沟通注采井等难题。为此,提出径向井定向压裂新思路,旨在通过径向井应力重构作用诱导裂缝定向扩展,有效沟通注采井。基于离散格子法建立三维热-流-固耦合裂缝扩展数值模型,阐明干热岩径向井压裂和垂直井压裂裂缝起裂及扩展特征,厘清岩石温度、地应力差、压裂液注入排量和黏度对径向井引导裂缝定向扩展的影响规律。结果表明:径向井压裂裂缝形态受径向井井周重构应力场主导控制,沿径向井眼方向定向起裂与扩展；而垂直井压裂裂缝形态受原地应力场影响,主要沿最大主应力方向扩展。压裂液与岩石温差越大,热应力越强,利于形成“主裂缝+热应力裂缝”的复杂缝网,但径向井对裂缝的引导作用明显减弱；应力差异系数为0~0.4时,径向井井周应力重构区域大,利于形成多条定向扩展的主裂缝；增大压裂液注入排量和黏度会增强径向井对裂缝的引导作用,且裂缝复杂程度显著增大。
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2026,50(2):96-103 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.010
Abstract:
同井注采技术是实现高含水油田经济开采的有效途径,井下分离场域的流场特性与分流调控是指导其高效运行的核心问题之一。针对双泵抽吸式同井注采井下旋流分离场域,开展不同抽吸压力条件下流场特性及分离性能研究,基于试验及模拟数据构建采出泵与回注泵的抽吸压力与旋流器分流比之间的数学关系。结果表明,在入口流量为4 m3/h的条件下,随着抽吸压差的增大,分离端内部切向速度呈升高趋势,在抽吸压差为0.11 MPa时,达到最佳分离效率97.24%；空间上涡主要分布于旋流器内及变截面处,在底流出口处,涡造成的能量损失较大；分流比与泵的抽吸压力间存在交互效应,理论预测结果与试验结果呈现出了较好的一致性。
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2026,50(2):104-111 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.011
Abstract:
浅层水合物与深层气在垂向上存在叠置共生的关系,利用深层气开采过程中携带的热量辅助进行浅层水合物的降压开采,有助于实现水合物的大规模开采。对比水合物层单独降压、降压+井壁加热以及深层气携热下的产气动态,分析深层气携热开采的热量利用率及最佳参数。结果表明:水合物层单独降压2000 d的累积产气量为505×104 m3,而降压+井壁加热、深层气携热时累积产气量分别为551×104、538×104 m3,其中深层气携热作用主要表现在生产的中后期,仅有2.2%的携热量被水合物层利用；基于正交设计法得到深层气携热的最佳开采参数组合为深层气层日产气30×104 m3、废弃压力8 MPa,水合物层井底压力3 MPa、降压速度5 MPa·d-1,水合物层累积产气量提高66%,热量利用率提高10.7%。
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2026,50(2):112-123 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.012
Abstract:
减少CO2排放、实现碳中和目标,已成为当前世界应对气候变化的关键议题。碳捕集与封存技术是CO2减排的重要方式,其中咸水层由于分布广泛、埋深合适以及封存潜力大,成为CO2地质封存的优选地点之一。为了准确地描述地层,精细的地质模型可包含高达数亿个网格,其数值模拟需要投入巨大的计算资源和时间成本。为了保证数值模拟的高准度和高效率,亟需开展针对CO2咸水层封存的尺度升级方法研究。针对CO2咸水层封存的注入阶段,重点考虑CO2与水的渗流过程,结合多种跨尺度理论开展研究。通过全局粗尺度压力解和迭代算法为拓展的局部区域构建相对准确的边界条件,实现局部-全局渗透率尺度升级。通过结合局部尺度升级与有效通量边界条件,实现局部相对渗透率尺度升级。最终整合形成一套兼具速度与准度的非全局尺度升级方法。数值算例的结果表明:该方法在保证结果准确的前提下,能够加速细尺度数值模拟约8~13倍。为准确、快速的CO2注入咸水层数值模拟提供新的方法和思路。
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2026,50(2):124-133 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.013
Abstract:
CO2注入盐水层封存过程中,CO2在地层水中的溶解形成了酸性环境,导致储层矿物发生溶解,进而使储层孔喉结构及润湿性发生变化。参考南海A盐水层储层类型和地层水信息,在50 ℃和10 MPa储层条件下,基于扫描电镜和CT扫描研究CO2封存过程中CO2-盐水-岩石相互作用对砂岩储层物性变化的影响。结果表明:随着流体/岩石相互作用时间的增加,溶液的pH值由7.62降低至5.11,溶液中Na+由5634 mg/L增加到6533 mg/L,电导率由5.15 ms/cm升高至9.58 ms/cm；基于X射线衍射、扫描电镜及能谱分析表明钠长石、钾长石优先溶解,碎屑颗粒增加,出现较多的溶蚀孔和微裂缝,同时有书页状高岭石黏土矿物生成；由于矿物的溶解,岩心的孔隙体积有所增加,平均孔隙半径由22.20 μm增加至28.38 μm,平均喉道半径由10.70 μm增加至18.48 μm；利用接触角原位测量技术对岩石的润湿性进行定量表征,发现岩石的CO2接触角由119.78°增加至135.23°,这是由于矿物溶解、高岭石形成和岩石表面溶蚀导致岩石变得更加亲水。
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2026,50(2):134-143 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.014
Abstract:
乳化降黏技术作为稠油冷采的重要手段,能显著改善稠油流动性。基于自主研发的阴/非离子型稠油冷采降黏体系,综合采用四组分分离、红外光谱、扫描电镜等表征手段,系统分析降黏前后稠油各组分的结构变化,并利用原子力显微镜深入探究降黏体系对重质组分间相互作用的微观影响机制。结果表明:降黏剂分子可通过增强氢键及π-π堆积作用,有效削弱胶质与沥青质间的原有缔合；降黏后胶质由致密整体转变为多孔块状结构,沥青质聚集体结构松散并伴有表面颗粒脱落；降黏体系显著降低了胶质与沥青质间的黏附力,其最大黏附力分别从3.11和5.49 nN下降至0.8和0.5 nN；随降黏剂质量分数增加,沥青质间出现静电斥力,空间位阻作用增强,链接枝点平均间距由5.43 nm增至11.14 nm,链长由1.84 nm延长至6.22 nm,从而有效弱化了沥青质三维网状结构强度,实现稠油黏度降低。
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2026,50(2):144-153 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.015
Abstract:
利用具有水相增黏性能的山嵛酸酰胺丙基氧化胺EAPO和微弱动力下乳化稠油的十六十八烷基羟丙基磺基甜菜碱HSB、十六烷基羟丙基磺基甜菜碱HSY在高盐矿化水中制备油水两相黏度调节剂,并研究体系的水相增黏性能、乳化效果和驱油效果。结果表明:0.3% EAPO/HSB和0.3% EAPO/HSY混合体系中HSB或HSY质量分数在0.03%~0.1%时可以保证体系的黏度高于15 mPa·s,并在转速100 r/min以下就能有效乳化稠油,其中0.3% EAPO/0.07% HSB、0.3% EAPO/0.07% HSY混合体系能使乳化后稠油黏度降低至6.32和15.76 mPa·s,降黏率分别为95.58%和88.98%。由于兼具水相增黏和油相乳化降黏双重作用,注入0.6VP的0.3% EAPO/0.07% HSB混合体系对稠油可以提高采收率17%。
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2026,50(2):154-166 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.016
Abstract:
借助CO2-盐水-原油体系接触实验、傅里叶红外光谱测试、原油组分分析和微流控技术,探究CO2对于原油-低矿化度水体系微分散体形成的影响规律与机制,明确导致微分散形成的极性化学键及其来源组分,揭示低矿化度水-CO2交替驱微分散效应的微观作用机制。结果表明:原油中的CO和C—H极性键与水中O—H极性键相互作用是微分散形成的主要因素,随着盐水矿化度的降低,CO2-盐水-原油界面处的微分散体数量单调增加；CO2通过萃取出油中的轻质组分,使得被轻质组分包裹的极性物质分离并增加,促进微分散形成,原油形成微分散的能力越强,饱和CO2的原油降黏程度更大、界面润湿性更亲水；在低矿化度水中,极性反胶束通过水在油相中的扩散来捕获溶解的水,为极性化合物提供更多的吸附界面,在界面处CO2+油相的化学势增加,使CO2-盐水-原油体系界面间的化学势差减小。
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2026,50(2):167-175 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.017
Abstract:
结合地下天然气储存与二氧化碳地质封存的技术受到关注,为提高建模精度与运行评估能力,构建适用于枯竭油气藏的耦合多组分渗流与储层变形模型,提出更稳定的分步求解策略与全局物质的量守恒修正方法,该方法考虑超临界二氧化碳与天然气的物性差异及其混合行为对压力场和储气性能的影响,实现动态模拟与性能评估。结果表明:改进算法显著提升了计算效率,时间步长为传统方法的20倍,物质的量误差控制在10-4以内；在体积分数40%垫层气和15 MPa注气压力下,CO2在储层底部稳定分层,有效抑制了天然气扩散,保持储气库运行稳定性,验证了该一体化路径的技术可行性。
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2026,50(2):176-183 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.018
Abstract:
水煤浆是一种非均质的固液悬浮体系,使用同轴圆筒进行流变测试,发现在测试过程中水煤浆发生明显的固相颗粒沉降现象,且在低剪切速率区间内尤为明显；基于“搅拌测黏”原理,使用桨式双弧型测量转子维持固液两相相对均匀的混合状态,对低剪切速率下水煤浆的相关流变参数进行测量和表征,研究质量分数、粒径、添加剂等因素对水煤浆黏度的影响效果。结果表明:在低剪切速率区间内,水煤浆颗粒粒径一定,质量分数越大,黏度越大；质量分数一定,颗粒粒径越粗,黏度越大；水煤浆添加分散剂后其黏度明显下降,添加稳定剂后水煤浆黏度明显上升。
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尹晓云，张锦涛，朱祯，岳添漆，董栖君，苏明，敬加强，KARIMOVRinatM，孙杰
2026,50(2):184-194 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.019
Abstract:
针对旅大油田开发中后期的稠油输送问题,基于自行研发设计的稠油-水两相可视化循环流动试验系统,以500#白油作为旅大稠油模拟油样,研究水平管内的流型特征及相应的阻力特性,分析油、水表观流速及入口含水率对不同流型减阻效果的影响；考虑油芯偏心和油膜黏附对管壁剪切应力的影响,建立适用于管道内壁存在黏附油的环状流压降预测模型,并基于试验测量值对比分析该模型与常见模型的准确性与适应性。结果表明:随混合流速及含水率增大,水平管内稠油-水两相流型依次为分层流、环状流、塞状流和分散块状流,其中环状流为主要流型；4种输送方式都可使稠油实现不同程度的减阻,其中稠油水环输送方式的减阻效果最好,其在最佳工况下仅需纯油输送压降的1/62.54便能输送相同数量的油品；新建立模型的预测结果与试验测量值的符合度较高,极大部分数据点的相对误差在±15%以内,其预测精度相较于常见模型有较大提升。
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2026,50(2):195-201 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.020
Abstract:
利用CT(computed tomography)技术对岩石进行成像时,由于成像视野与成像分辨率成反比,为获得更多的岩石信息需要更大的成像视野,得到的岩石图像分辨率较低。针对此问题提出一种基于混合注意力机制与Transformer的岩心CT图像超分辨率重建网络,该模型特征提取部分结合十字交叉注意力机制与窗口间的重叠交叉注意力机制,提升网络对岩心CT图像中特征信息的提取和像素点的利用能力,恢复图像清晰细节。结果表明,在尺度因子为4和8倍岩心CT图像重建下,与其他先进模型相比,本文中方法在岩心CT图像超分辨率重建任务中模型的性能指标得到了提升,峰值信噪比分别提高0.15和0.21 dB。
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李传，谭延芹，甘泽，何欣颖，张世博，粟子凌，罗辉，邓文安，杜峰
2026,50(2):202-210 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.021
Abstract:
研究Cu负载量为10%、20%及30%的Cu/CeO2催化剂对CO2加氢制甲醇性能的影响,采用XRD、BET和CO2-TPD等表征手段,分析Cu负载量对催化剂加氢性能影响的机制。结果表明:Cu负载量(质量分数)为20%的催化剂活性最佳,其在反应温度为240 ℃、反应压力为3 MPa、质量空速为12 000 mL/(g·h)以及V(H2)/V(CO2)=3∶1时,CH3OH的选择性和时空收率为85.2%和13.8 g/(kg·h);Cu负载量为20%的催化剂呈现最小CeO2晶格参数和晶粒尺寸,比表面积最大,碱性活性位点数量最多,说明适宜的Cu负载量可增强Cu物种在CeO2载体表面的分散度,增大反应原料与催化剂的接触面积,提高催化剂对CO2分子的吸附能力,从而实现CO2加氢制甲醇反应中Cu/CeO2催化剂催化性能的提升。
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2026,50(2):211-217 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.022
Abstract:
将MOF作为水相单体,与有机相单体均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合,利用MOC二次界面聚合进行MOF与TMC间空隙的密封,利用这种方法制备出一种连续致密的超薄MOF/MOC复合膜,考察膜染料分离性能。结果表明:该复合膜具有独特的孔结构,由MOF/MOC作为水相单体与TMC反应形成的网状孔,构成了高效的水分子传输通道,极大地降低了传质阻力；MOF/MOC材料自身规整的晶态微孔结构,作为精确的分子筛分节点,能够有效拦截有机染料等大分子污染物,这赋予了该复合膜高透水性和良好的筛分性；该复合膜具有180 L·m-2·h-1·MPa-1的水渗透率及99.9 %的染料截留率,在去除水溶液中有机染料方面展示出显著优势。
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2026,50(2):218-227 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.023
Abstract:
为提升航空活塞式无人机续航能力,提出基于高密度烃类燃料JP-10的能量密度提升策略。以100LL航空汽油为基础油,通过调合体积分数为30%的JP-10制备新型高能航空汽油GR-1,采用反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟揭示GR-1的氧化燃烧机制。结果表明:GR-1的体积热值达33.51 MJ·L-1,较100LL航空汽油提升11.50%,且其他理化指标基本满足GB 1787-2018《航空活塞式发动机燃料》标准要求；燃烧过程分为分子活化、燃料热解、小分子氧化和深度氧化4个阶段；JP-10的加入使燃料初始裂解温度降至1 300 K,低于100LL航空汽油的2 000 K,同时未显著影响最终氧化路径。
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2026,50(2):228-236 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2026.02.024
Abstract:
基于计算流体力学与气体泄漏扩散理论,运用Fluent软件建立CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)海上注入平台CO2泄漏三维计算模型。对不同海域风向、风速、泄漏方向和泄漏量下CO2的扩散富集特性进行动态仿真。使用多尺度嵌套网格技术预测大尺度平台上小尺度泄漏口的流场和质量分数场,以在保障网格精度的同时提高计算效率。结果表明:海域风向和风速对CO2泄漏传递特性影响显著,NW为最不利风向,影响范围最大,与甲板布局共同作用下,出现大面积危险区和预警区；风速低时,CO2富集较明显；逆风向泄漏影响范围最大；撕裂型大量泄漏更易富集并快速达到危险阈值；CCUS海上注入平台CO2泄漏扩散的时空分布规律与运移机制可为海上平台CO2泄漏的风险评估和安全监测提供参考。
2026年第50卷第2期
地质与勘查工程
地质能源开采工程
能源装备与控制工程
能源化学与材料工程
2026年第50卷第2期
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低密度水泥浆常规性能与声学特性的相关性
马睿, 冯颖韬, 崔策, 张浩, 黄峰, 赵琥, 赵军, 王有伟, 汤宇童
Abstract:
低密度水泥声学特性与常规水泥不同,影响着固井质量评价准确度,研究常规性能与声学特性的相关性有助于在水泥浆开发时兼顾对声学特性。测试了不同类型低密度水泥浆的常规性能与声学特性,明确了各常规性能与声学特性的相关性强弱,分析了常规性能与声学特性的相关性机理,确定了相关性较强的关键常规性能,回归得到了关键常规性能与声学特性的相关关系。研究结果表明,含单一减轻材料低密度水泥的常规性能与声学特性相关性整体较好,含多种复合减轻材料时相关性整体变差。杨氏模量、孔隙度和抗压强度等常规性能直接影响声波传播、与声学特性关联紧密,为关键常规性能,密度、渗透率、泊松比等不直接影响声波传播、与声学特性关联相对较差。回归得出了含单一减轻材料低密度水泥浆杨氏模量、孔隙度、抗压强度与纵波速度、横波速度和声阻抗等的定量关系,可用于预测水泥石声学特性。研究成果有助于指导开发声学特性优异的水泥浆和提高固井质量评价准确度。
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近源浅水三角洲前缘沉积砂体连通性智能评价——以东营凹陷八面河地区沙三上亚段为例
孔庆圆, 宋璠, 王艳忠, 邵长印, 吴华, 高中臣, 潘翠兰
Abstract:
八面河地区位于东营凹陷东南部斜坡，东南紧邻广饶凸起，西处王家岗—陈官庄斜坡带，北邻牛庄洼陷，沙三上亚段包含5个砂组、14个含油小层。由于地下储层内部薄夹层期次多、规模小、结构复杂，各小层砂体分布空间相变快，单砂体储层内部构型研究较少，砂体精细刻画及砂体连通性研究难度较大，难以满足后期开发生产需求。为进一步提高八面河地区沙三上亚段油气采收率，解决八面河地区油藏开发中存在的实际问题，本文以八面河地区沙三上亚段为对象，通过多源数据融合（岩心-测井-地震-地球化学）与沉积动力学模拟，揭示了研究区沙三上亚段三角洲前缘沉积体系的“多期次叠加-差异响应”模式，引入深度神经网络研究，精细刻画近源浅水三角洲前缘沉积相展布，开展砂体连通性智能评价。
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准噶尔盆地腹部永进地区齐古组储层差异性发育特征及对油井产能的影响
Abstract:
准噶尔盆地永进地区齐古组发育致密油藏，不同区带油井产能差异显著，明确储层差异性发育特征与有利区预测，对下一步油田高效开发具有重要意义。基于薄片观察、阴极发光、扫描电镜、流体包裹体测温与激光拉曼等实验，对永进地区齐古组致密砂岩储层的发育特征、成岩作用、流体充注、油井产能等进行分析，并据此进行有利区预测。齐古组发育两支朵叶状砂体，西支朵叶状砂体储层岩性主要为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，发育“强压实—中等胶结—弱溶蚀”成岩作用，储层物性较差；东支朵叶体储层岩性主要为长石岩屑砂岩，发育“中等压实—强胶结—强溶蚀”成岩作用，储层物性较好；储层发育五期流体充注，早成岩阶段第一期原油充注，后因构造抬升影响，风化为碳质沥青；中成岩阶段A1期为原油充注主要时期，包括第二、三期原油充注，中成岩阶段A2期发育第四期原油充注，第五期非烃类流体仅充注于东部砂体；综合成岩作用和裂缝分布等因素，判定永301井北部和永1井北部为下一步勘探有利区。
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潜江凹陷潜江组湖相碳酸盐岩储层发育影响因素研究
温康, 徐尚, 韩明悦, 吴世强, 许启鲁, 赵文, 李振, 熊乾柱, 程咏智, 徐慧琳
Abstract:
为探究陆相咸化湖盆碳酸盐岩储层发育特征，以江汉盆地潜江凹陷潜江组为研究对象，系统开展XRD衍射、薄片鉴定、扫描电镜、高压压汞-氮气吸附联测等实验对碳酸盐岩储层特征及影响因素进行研究。结果表明储层发育纹层状晶粒碳酸盐岩等10种岩相类型，主要储集空间类型包括粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和构造裂缝。其中晶粒碳酸盐岩相晶间孔隙的大量发育将面孔率提升至10%左右，有效增加了储集空间。整体上颗粒型岩相物性好于细粒型岩相，矿物粒径是造成岩相间物性差异的首要因素，沉积构造、矿物类型及组分混合程度则会进一步影响单一岩相储层质量，岩相发育纹层状-层状结构和相对纯净的基质矿物组分有利于改善储层物性，而基质矿物较强的非均质性是引起颗粒型岩相内部物性差异较大的重要原因。此外储层演化过程中孔隙发育受胶结等破坏性成岩作用控制，但溶蚀等建设性成岩作用可显著改善并维系孔隙发育与保存状态，这为研究区形成优质储层提供了条件。最后结合构造区位及沉积环境变化可知古隆起高能颗粒滩发育的颗粒碳酸盐岩相为研究区的优势岩相类型，是最有利的勘探目标。上斜坡带晶粒碳酸盐岩相也具有优良的储集性，同样具备勘探潜力。本研究可为深化咸湖盆地碳酸盐岩油气勘探提供指导。
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渤海湾盆地地温场差异性与油气富集关系
Abstract:
含油气盆地地温场与油气的生成、运移及聚集有密切关系。以统计数据为基础,分析了渤海湾盆地不同地区地温场特征,探讨了地温场与烃源岩热演化及油气富集的关系。结果表明：渤海湾盆地不同地区地温场存在显著差异,总体呈现“凸凹高低相间、东部高于西部、纵向差异分段”的特征,兰聊断层以东地区为高地温区,以西地区相对较低。不同地区地温场差异主要受控于莫霍面和盆地基底埋深,地温梯度值与莫霍面埋深总体上呈负相关关系,盆地东部与西部凹陷的莫霍面埋深差异是造成地温场“东高西低”的主要原因,而盆地基底及沉积盖层岩石热导率的差异控制了地温梯度的“凹凸相间性”及纵向分段性。不同凹陷地温场的差异及源岩埋深总体控制了生烃凹陷主力烃源岩的生烃演化。与盆地西部诸凹陷相比,东部地区凹陷地温梯度总体较高,烃源岩层埋深较大,热演化程度较高,从而控制了盆地“东富西贫”的油气富集特征,富油凹陷多分布于盆地东部高地温场地区。
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油包水型微乳液模板法制备镍基颗粒及其对硝基苯酚的催化还原
Abstract:
以硝酸镍溶液为水相、正癸烷为油相、十二烷基磺酸钠/正丁醇为复配表面活性剂,构建油包水型微乳液体系,并以该体系为模板采用硼氢化钠还原法制备镍基颗粒。通过拟三元相图和盐度扫描考察镍盐浓度对微乳液相行为的影响,以对硝基苯酚(4-NP)/NaBH4 体系为模型反应评价样品催化性能,并结合 SEM、XRD 和 XPS 分析样品形貌与组成。研究发现,随着硝酸镍浓度升高,形成单相微乳液所需表面活性剂用量明显增加,单相微乳液区逐渐减小；结合拟三元相图、盐度扫描及染色法判定结果,筛选出以 6 wt% 硝酸镍溶液为水相、油水比为 8∶2 的油包水型微乳液作为反应模板。所得催化剂呈不规则团聚体形貌,表面含有 Ni、氧化态镍及含硼物种。催化性能测试表明,鼓风干燥所得黑色样品的表观速率常数约为0.027 s-1,高于灰色样品的0.015 s-1；当催化剂用量由 2.5 mg 增加至 5.0 mg 时,反应速率明显提高,而继续增至 7.5 mg 时表观速率常数未进一步增大；在考察范围内,4-NP 初始浓度升高对应更大的表观速率常数。
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套管井湿微环对声波和超声波测井响应的理论和实验研究（测井专刊）
Abstract:
在固井过程或水泥凝固后，由于水泥热胀冷缩、地层压力变化等情况往往会在套管和水泥环界面之间产生微环，仅依赖常规的CBL/VDL测井很难区分微环和水泥胶结差的状况。通过套后扫描成像测井和声幅测井对湿微环响应机理的理论和实验研究发现，在套后快速水泥胶结良好时套后扫描成像测井在套管中激发的弯曲型Lamb波的衰减较低，当套管与水泥界面之间存在充液微环时弯曲型Lamb衰减明显增大，并随充液微环厚度的增加逐渐减小；CBL测井在胶结良好的情况下首波相对幅度较小，若有微环，套管与水泥环之间缺失剪切耦合，会导致套管波幅度增大，衰减降低。综合超声和声波测井对微环的响应特征建立了井下微环的识别方法，并在塔里木深层、超深层套管井中观测到了大量的微环段存在。这种识别井下微环的方法避免了传统的井筒加压测井，有助于提高油田的经济效益。
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断控型碳酸盐岩油藏走滑断裂核带结构刻画与建模研究：以塔里木盆地富满油田为例
Abstract:
断控型碳酸盐岩油藏是近年来油气勘探开发取得重大突破的油藏类型，但是其内部储集空间结构研究程度低，严重制约断控型油藏高效开发。为此，本研究以塔里木盆地富满油田M走滑断裂带为例，开展断裂带内部结构刻画与建模研究。研究表明，1）M走滑断裂带内部储集空间以断裂空腔、角砾间隙、构造裂缝为主，综合钻录井、成像测井与常规测井可以在井上识别多种类型储集体；2）走滑断裂带发育由核部破碎带+诱导裂缝带组成的核带结构（core-belt structure），控制不同类型储集空间的分布规律。断裂空腔、角砾间隙主要分布在核部，构造裂缝在核部与带部均有发育，核部裂缝密度高于带部；3）创新性提出 “地震-地质力学-人工智能”多信息融合的断裂带核带结构刻画方法，提高了地质模型的精度；4）研究形成了走滑断裂核带结构模式，并建立三维立体表征模型，成果应用于断控型碳酸盐岩油藏开发方案论证，取得了良好效果。
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深层压裂可降解暂堵剂制备及其封堵-降解性能
刘津铭, 戴彩丽, 汤云浦, 李琳, 刘逸飞, 王子昭, 武帅帅, 李佳燊
Abstract:
暂堵剂作为暂堵转向压裂的关键材料，其性能影响储层改造效果。本文采用熔融共混法研发适用于深层储层条件的可降解暂堵剂并优化制备条件，研究其封堵性能和降解性能。结果表明：可降解暂堵剂的最佳制备条件为聚乳酸（PLA）与聚丁二酸丁二醇酯（PBS）质量比8：2，有机改性蒙脱土（OMMT）加量为2%；当温度160℃、矿化度18×104 mg·L-1时，暂堵剂形成的封堵结构突破压力达20.7 MPa，复配支撑剂混注有效提升封堵结构稳定性，稳压时间延长至206 min；暂堵剂对储层伤害程度低至3.7%，完全降解时间为13.8 h，残渣率仅为4.3%，且其降解过程通过环境pH进行有效调控。
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氮掺杂富钴Co1.11Te2催化剂在锂硫电池中的性能研究
Abstract:
采用MOF衍生策略，设计并构筑了具有不饱和配位结构的富钴相Co1.11Te2（Co1.11Te2@NCNTF）催化材料。通过调控碲化反应条件所合成的Co1.11Te2暴露了大量不饱和配位Co位点，导致其局域电子结构相比较CoTe2被重构，从而使其能够强化学吸附多硫化锂（LiPSs）并高效催化其转化。研究揭示，Co1.11Te2中存在明显的电子重新分布，电子由Te向Co迁移，使Co位点电子云密度增加，形成高活性催化中心。电化学测试结果显示，该材料在LiPSs吸附、液相转化及Li2S沉积/分解过程中均表现出优异的催化性能。基于该催化材料构建的锂硫电池在0.1 C下初始放电比容量达到1433 mAh g?1，在2 C下循环300次后仍保持563 mAh g?1，容量衰减率仅为0.107%/次；在高硫载量（5.93 mg cm?2）条件下仍可实现4.38 mAh cm?2的面容量。
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（约稿）上漏下溢工况下气液两相流流经裂缝后井筒含气率预测模型
Abstract:
针对深部裂缝地层上漏下溢工况下气液两相流流经裂缝后井筒中含气率变化规律认识不清的问题,利用可视化井筒-裂缝耦合实验装置,系统开展了353组不同流型、液体物性及流动参数条件下气液两相漏失实验,测量了漏失流体含气率。结果表明,井筒中流型为泡状流、段塞流和搅拌流时,漏失流体含气率依次升高。漏失流体含气率与井筒中含气率呈正相关,同时,其受液体粘度、密度、表面张力、表观气速及表观液速等多因素共同影响。基于无量纲分析建立了漏失流体含气率预测模型及漏失后井筒含气率计算模型。漏失流体含气率预测模型最大误差在20%以内,漏失后井筒含气率预测模型平均误差为2.36%。研究结果可为上漏下溢工况下多相流建模以及井控设计提供支撑。
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专栏约稿-新型NixPy基催化剂的制备及其加氢脱硫路径选择性构效关系的研究
(开云电竞投注(北京)化学工程与环境学院, 范夏韵, 孙劲晓, 黄文斌, 周亚松, 魏强
Abstract:
本文探究了不同镍磷摩尔比对负载型磷化镍催化剂晶型结构、形貌、表面性质的影响，研究了不同晶型结构磷化镍催化剂的加氢脱硫（HDS）反应活性，获得了NixPy晶型与加氢脱硫活性之间的构效关系。结果表明Al2O3作为载体时，与磷化镍有强相互作用使得活性相分散性增加，同时形成AlPO4化合物影响磷化镍催化剂的加氢脱硫活性。SiO2负载不同晶型磷化镍催化剂活性相分散性较好且粒径分布范围较窄，其中Ni2P晶型催化剂加氢活性最高，且二苯并噻吩（4,6-DMDBT）在该催化剂上不需要苛刻的反应条件就可使加氢/直接脱硫（HYD/DDS）路径比达到10.84，远高于Ni12P5晶型催化剂的1.50。但Ni12P5晶型催化剂的氢解活性优异，能使加氢中间体通过HYD路径快速断裂C-S键脱硫。
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基于分子模拟的二氧化碳与原油烃分子混相动力学模型构建
曹小朋, 李阳, 季岩峰, 杨勇, 韩文成, 张世明, 燕友果, 郑文宽, 李宗阳
Abstract:
与轻烃含量较高的北美海相原油相比,胜利油田陆相原油以中、重质组分为主。CO2高压混相是胜利油田CCUS-EOR提高中、重质原油采收率的关键技术之一。系统揭示CO2与原油的混相机制,定量评价原油组分的混相程度及其对压力和温度关键参量的响应规律,对于深入理解高压混相驱机理、优化工程实施路径具有重要意义。采用分子动力学模拟方法,研究不同压力水平及温度条件下,CO2与不同链长模拟烷烃原油的混相行为。首先,基于混相萃取的物理本质构建了混相程度的定量评价方法,揭示原油不同拟组分混相程度对温度与压力的响应规律；其次,从CO2与烃分子之间作用力(混相动力)、烃分子间内聚力(混相阻力)及烃分子扩散行为出发,阐明混相过程的热力学与动力学机制；进一步提取关键控制参数(配位数、扩散系数、动力-阻力比值斜率),构建CO2与原油烃分子混相动力学模型。该模型预测混相程度与分子模拟结果高度一致,且与高压萃取实验数据相符,验证了其适用性和可靠性。所构建的混相动力学模型明确了CO2高压混相驱提高采收率的物理机制与主控因素,且其核心范式的可扩展性与跨区块移植潜力,为CO2驱方案设计与优化提供了理论支撑与参数依据。
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反正切稀疏约束的变换域叠后多道波阻抗反演
Abstract:
波阻抗反演在储层预测中发挥着至关重要的作用。相比于传统的逐道反演策略，多道反演方法能够利用波阻抗横向相关性。然而，现有的多道反演方法需要通过Kronecker积构建超大规模的反问题，加剧了反演问题的不适定性，还会产生虚假的反演结果。本文基于压缩感知理论，提出一种反正切稀疏约束的变换域多道波阻抗反演方法。首先重新构建了正演方程，避免了大型矩阵产生。进一步利用地震数据在变换域的稀疏特性及非自适应压缩采样算子，创建了稀疏域多道波阻抗反演框架，极大减小了反演问题的规模，在充分保留有效信息的同时，降低了噪声对反演结果的影响。此外，引入反正切惩罚函数作为波阻抗垂向差分的稀疏约束，构建了稀疏域多道波阻抗反演目标泛函，并基于交替方向乘子法推导了高效求解算法。模型数据和实际数据试验表明，与业内常用的L1范数多道反演方法相比，本方法不仅反演过程稳健，而且能获得无偏的波阻抗反演结果，反演精度提高8%，计算效率提高近2.5倍。
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基于两步法相控叠前反演的致密砂岩薄储层高精度预测方法
Abstract:
致密砂岩储层是当前油气勘探开发的重点领域。珠江口盆地开平凹陷古近系恩平组蕴藏丰富的油气资源,发育典型的辫状河三角洲沉积体系,储层呈现低孔、低渗特征。研究区目的层砂体厚度薄、横向变化快,且常规纵波阻抗无法有效区分砂泥岩,导致传统储层预测方法效果不佳。通过岩石物理分析,明确了纵横波速度比为区分砂泥岩的敏感弹性参数,识别率达92.5%。为解决海上钻井少、常规地质统计学反演横向约束弱的局限,研究采用“两步法”策略：首先进行叠前同时反演,获取能够反映砂体宏观展布规律的弹性参数；进而利用贝叶斯模糊判别技术,将反演结果转换为三维岩相概率体,作为地质统计学反演的三维相控约束条件,并结合精细分析的变差函数开展了高分辨率相控叠前地质统计学反演。应用效果表明,该方法能有效识别厚度低至米级的薄砂岩,清晰刻画了研究区辫状河三角洲前缘砂体的空间展布特征,为该区致密砂岩薄储层的精确预测提供了可靠的技术支撑,对类似地质条件下的致密储层预测具有借鉴意义。
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鄂尔多斯盆地本溪组煤空间分异的古环境控制机制
Abstract:
摘要：鄂尔多斯盆地本溪组煤岩气勘探已取得规模突破，但成煤环境空间分异规律及其主控机制尚不清楚。本研究综合煤岩煤质、煤岩学参数（GI，TPI，V/I）与沉积地球化学指标，通过多指标耦合分析，揭示了其成煤驱动机制。结果表明：（1）研究区成煤环境空间分异受北部物源供给、南部水体变化与古气候三大因素控制，共同构成“物源供给-水体条件-气候背景”三元驱动机制。（2）盆地北部受陆源输入影响，形成高灰分、富惰质组煤岩，煤质较差；南部显著受海侵影响，以高硫分、富基质镜质体为特征，虽埋深大、煤层薄，但中上段煤质优良。（3）古环境协同作用导致成煤植物自北向南由木本高大乔木渐变为草本蕨类，致使研究区中部过渡带煤岩兼具较低灰分与高镜质组含量，展现出最佳的生烃与勘探潜力。本研究构建的“三元驱动模型”系统阐明了煤岩差异分布的核心机理，不仅为深入理解晚古生代陆表海成煤作用提供了统一的新案例与理论框架，也为该区煤岩气有利区预测提供了直接的古环境依据。
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多因素耦合作用下天然气折射率影响机制研究
Abstract:
在天然气流动特性分析、流量计量及光学传感器设计开发等领域，纯甲烷标准状态下的折射率是关键测量基准。但实际天然气为多组分混合气且运行过程中温压动态变化，多因素协同作用于折射率，致使基于纯甲烷基准的测量存在显著误差，制约检测技术准确性与可靠性，为此开展组分-压力-温度耦合作用下的天然气折射率影响机制研究。以10个不同气源类型及地域的天然气样本为研究对象，考虑实际工况中组分波动及相态变化，构建折射率理论计算及含量动态调控模型，建立1-10 MPa、0-25℃范围内的天然气折射率数据库。结果表明：折射率与温度显著负相关，与压力显著正相关，但压力调控作用约为温度的600倍；组分亦有显著调控效应，共同决定天然气的折射率特性。
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（约稿）超高温固井水泥浆关键材料研究及应用
Abstract:
针对超高温等复杂环境下固井材料及水泥浆体系性能失效难题，通过微观结构和宏观性能综合分析，揭示了超高温下聚合物分子结构转变以及水泥石晶粒粗化和结构疏松是超高温水泥浆/石性能劣化主要原因，并揭示了超高温下水泥石力学稳定机理，开发了抗温240℃固井关键材料及水泥浆体系。结果表明，以抗温240℃缓凝剂、降失水剂、稳定剂和强度衰退抑制剂为核心构建的超高温水泥浆体系，在240℃下其沉降稳定性0.03g/cm3以内，API失水量低于50mL，稠化时间与温度、缓凝剂加量呈线性关系，水泥石28d抗压强度分别达35.6MPa，综合性能优异。超高温固井关键材料及水泥浆体系在四川、塔里木等盆地现场应用98井次，且在亚洲第一、世界第二垂深井SDTK-1井（10910m）成功应用，固井质量优质，创全球最深固井纪录，对深层超深层油气安全勘探开发和万米特深井顺利建井具有重要意义。
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铜析出尖晶石催化剂应用于CO2加氢制甲醇性能研究
刘博文, 王秀林, 聂锁府, 张瑜, 姚辉超, 郑元爽, 许佳伟
Abstract:
采用溶胶-凝胶法合成Cu0.4Zn0.6Al2O4尖晶石载体，并通过原位析出Cu构建活性位点用于强化CO2加氢制甲醇反应。采用粉末X射线衍射（PXRD）、热重分析（TGA）、低温N2吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、N2O化学滴定、CO2程序升温脱附（CO2-TPD）对催化剂结构进行表征并使用高压固定床反应器对催化剂性能进行测试。相较于使用传统浸渍法制备的催化剂，使用Cu析出策略制备的催化剂表现出强化的金属与载体间相互作用，进而表现出更高的Cu分散度、CO2转化率和甲醇选择性；当反应条件为CO2流速6 ml·min-1，H2流速18 ml·min-1，混合压力3 MPa，气体体积空速1000 h-1且反应温度220 oC时，CO2转化率为12.8%，甲醇选择性为84.0%。
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络合剂改性Pt/ZSM-22催化剂在长链正十二烷加氢异构化反应中的催化性能研究
Abstract:
为提高Pt/ZSM-22催化剂在正十二烷加氢异构化反应中的性能，解决Pt易团聚、分散度低及金属-酸协同作用弱的问题，本文引入柠檬酸（CA）、乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物的络合剂改性策略。采用等体积浸渍法制备了系列催化剂，系统研究了络合剂对结构性能的影响。结果表明，络合剂显著提高了Pt分散性，优化了金属-酸协同作用。其中，EDTA改性催化剂性能最优，在260℃反应温度下，正十二烷转化率显著提升，异构化收率由参比催化剂的65.40%提高至82.36%。机理研究表明，EDTA通过强配位稳定Pt前驱体，促进形成高分散活性中心。本工作证实络合剂是提升双功能催化剂性能的有效途径，为工业催化剂设计提供了新思路。
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复杂构造演化背景下碎屑岩储层多期碳酸盐胶结序列与成因 —以济阳坳陷埕岛—垦东地区中生界碎屑岩储层为例
王艳忠, 宋林坤, 操应长, 王淑萍, 刘成龙, 刘继衡, 郭超凡
Abstract:
碳酸盐胶结作用是破坏碎屑岩储层质量的关键因素,多期埋藏—抬升复杂构造演化背景下碳酸盐胶结序列厘定与成因分析仍是碎屑岩储层研究的难点。本文以济阳坳陷埕岛—垦东地区中生界碎屑岩储层为研究对象,综合运用铸体薄片鉴定、阴极发光薄片鉴定、流体包裹体均一温度测试、团簇同位素(Δ47)测温、LA-ICP-MS微量元素分析及U-Pb定年等技术,系统开展了碳酸盐胶结物期次识别、序列厘定与成因解析等研究。埕岛—垦东地区中生界碎屑岩储层共发育五期方解石(Cal-Ⅰ—Cal-Ⅳ、Fe-Cal)和两期铁白云石(Ank-Ⅰ、Ank-Ⅱ)胶结物,经历了“Cal-Ⅰ→Cal-Ⅱ→Ank-Ⅱ→Cal-Ⅲ→Cal-Ⅳ、Fe-Cal、Ank-Ⅰ”的胶结序列。δ13C、团簇同位素温度、环带特征以及Ce明显负异常表明Cal-Ⅰ和Cal-Ⅱ为无机成因,分别形成于140.8~121 Ma、136~133.9 Ma,遭受了晚白垩世构造抬升大气淡水淋滤作用。δ13C、Eu正异常、团簇同位素与包裹体均一温度指示Cal-Ⅲ与有机酸脱羧作用有关,受到后期热液影响,形成于39.8~19 Ma。δ13C、“帽”型稀土元素配分模式、团簇同位素指示Cal-Ⅳ受多种碳源影响,形成时间为10.5~7.8 Ma。岩相学特征、LREE亏损与HREE富集的稀土元素配分模式表明Fe-Cal可能来自岩浆热液,形成于8.1 Ma至今。岩相学特征、Eu正异常、流体包裹体均一温度显示Ank-Ⅰ为凝灰质转化产物,形成于9.3~8.6 Ma。Eu正异常和U-Pb年龄(39.9 ± 4.8 Ma)表明Ank-Ⅱ为热液成因,形成于39.9 ± 4.8 Ma。岩相学、团簇同位素、原位微量元素与U-Pb定年技术的耦合应用,能够有效揭示多期构造—流体事件叠加改造背景下碎屑岩储层中碳酸盐胶结物形成序列与成因。
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随钻方位电磁波测井深度学习反演不确定度评估
Abstract:
针对深度学习在随钻方位电磁波测井反演中结果可靠性评估的挑战，本文提出了一种定量评估反演模型预测地层参数不确定度的方法。本文以全连接网络为基础反演架构，模拟从测量响应到地层参数的映射关系。文中系统地探讨并验证了两种不确定度评估方法在定量评估深度学习测井反演结果可靠性方面的可行性，包括基于贝叶斯神经网络的蒙特卡洛dropout方法和深度集成方法。实验结果表明，这两种方法评估的地层参数不确定度与其真实绝对误差呈现高度相关性，充分验证了不确定度在评估深度学习测井反演结果可靠性方面的有效性。本研究为随钻方位电磁波深度学习测井反演的可靠性评估提供了理论基础和实践指导，对于提升深度学习在实际测井中的应用具有重要意义。
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煤岩有效孔隙度和割理孔隙度的实验室测量方法研究
张浩, 陈国军, 胡正舟, 姚卫江, 汪洋, 张啸, 胡鑫, 刘凯晨, 韩学辉
Abstract:
孔隙度是煤层气、煤岩气储层的物性评价和储量计算的关键参数。煤具有较强吸附性，且是具有基质孔隙和割理孔隙的双孔隙介质。这使得有效孔隙度、割理孔隙度的实验测量与表征难度大。选取准噶尔盆地白家海地区西山窑组煤样，基于氦气法、饱和法和挤压排液法（假设割理孔隙为软孔隙，通过加压测量挤压出的液体体积得到割理孔隙的体积，结合岩心总体积得到割理孔隙度）开展了煤样的有效孔隙度与割理孔隙度实验测量，并结合甘氏密度瓶测量的真密度、微米CT测量的割理孔隙度以及渗透率等实验结果进行对比分析。结果表明：1）由于煤自身吸附氦气特征的影响，氦气法测量的煤样有效孔隙度大于饱和法测量的有效孔隙度（平均相差4.81%）。此外，由饱和法孔隙度估算的煤的真密度与甘氏密度瓶测量煤的真密度吻合较好，故宜选用饱和法测量煤样的有效孔隙度；2）挤压排液法测量的割理孔隙度与微米CT确定的割理孔隙度吻合较好，与渗透率有更好的统计关系，且具有实验装置易于建设、测量成本较低的优点，可以作为煤的割理孔隙度的实验测量方法。
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早期方解石胶结物成因及其对湖相碳酸盐岩储层质量的影响—以渤南洼陷沙四上亚段为例
王艳忠, 于凯源, 巩建强, 操应长, 王淑萍, 杜玉洁, 郭超凡, 刘继衡
Abstract:
方解石胶结作用是破坏湖相碳酸盐岩储层质量的关键因素，方解石胶结物形成时间与成因认识不清制约了优质储层预测。以济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组四段上亚段（沙四上亚段）湖相碳酸盐岩为研究对象，综合运用铸体薄片鉴定、扫描电镜分析、阴极发光薄片鉴定、微区碳氧同位素分析、原位激光剥蚀微量元素测试及原位U-Pb定年测试等方法，重点对早期方解石胶结物成因及其对储层质量的影响开展了系统研究。渤南洼陷沙四段上亚段湖相碳酸盐岩储层主要为颗粒灰（云）岩和生物格架灰（云）岩，发育压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和白云石化作用等成岩作用，胶结物以白云石和方解石为主，胶结物发育序列为白云石胶结→第一期土黄色方解石胶结→第二期暗色方解石胶结→第三期橙黄色方解石胶结；储集空间以粒间孔、生物体腔孔和生物格架孔为主，发育少量粒间溶孔、粒内溶孔和构造裂缝。渤南洼陷沙四上亚段地层沉积年龄为45.37 ± 0.83 Ma，第一期土黄色方解石胶结物形成时间为41.72 ± 0.84 Ma，土黄色方解石成岩流体为灰泥石灰岩受压实作用排出的孔隙水。碳酸盐岩沉积相序控制了土黄色方解石成岩流体运移路径，相序顶部的细砂屑粒级颗粒碳酸盐岩中土黄色方解石最为发育，生物格架碳酸盐岩相序中土黄色方解石主要分布于顶部和底部。第一期土黄色方解石胶结物发育程度与岩相组合类型共同控制了湖相碳酸盐岩储层质量以及后期油气充注成藏。
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东营凹陷新生界走滑带活动的定量表征
Abstract:
走滑作用在盆地构造演化及油气成藏过程中具有重要控制意义，但在走滑-伸展叠合背景下，如何定量表征走滑活动的强度仍是不断探索的问题。本文基于地震资料，以东营凹陷新生代走滑相关构造带为解剖对象，分别建立两类走滑量计算模型与算法，实现对走滑位移的定量求取，并在此基础上引入运动学参数走滑因子（STI），用于定量表征走滑与伸展作用的相对强度。综合三维地震资料解释、生长指数与走滑量计算及平衡剖面恢复等方法，系统刻画了东营凹陷新生代走滑相关构造的几何学、运动学特征及其时空演化差异。结果表明，东营凹陷新生代共经历沙三段、沙一-东营组及明化镇组3期区域性走滑活动，其中沙三段走滑作用最强，之后整体呈减弱趋势。不同构造部位走滑作用的强度与持续时间存在明显差异，反映了区域走滑应力与盆地内部差异伸展共同控制的构造响应。本文提出的走滑量计算方法不依赖特定盆地类型，对具有走滑相关几何特征的断裂带具有较好的普适适用性。
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超软地层充液井孔声波测井响应特征研究
Abstract:
在深水海域下，油气储层的地质条件极其复杂，会出现地层纵波速度低于钻井泥浆速度的极端情况，而针对此类“超软地层”的井孔声场响应研究尚不充分。本文通过解析方法系统对比了超软地层中裸眼井与套管井的井孔模式波响应规律。研究发现，在裸眼井中，单极子和偶极子声源均会激发一种类似井筒直达波的流体模式波：随着仪器频率的降低，该流体模式波幅值逐渐减小，地层模式波幅值增强。在套管井主频为8-12kHz单极子声源激发的声场中，时域波形难以观测地层波，但在时间-慢度相关图中可识别到泄漏纵波；偶极子声源激发时，不同胶结状况的波形特征差异显著，但均能稳定观测到套管弯曲波与地层纵波。基于此，可综合利用单极子套管波幅值/到时与偶极子全波波形特征来实现超软地层固井质量评价。理论计算与现场测量响应特征的吻合，为超软地层声波测井信息提取与固井质量评价奠定了理论基础。
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二连盆地吉尔嘎朗图凹陷JM3井区低煤阶煤层气富集特征与主控因素分析
Abstract:
吉尔嘎朗图凹陷JM3井区是二连盆地低阶煤层气勘探的重点目标，其富集规律与主控因素不明制约了该区域下步开发部署。本文基于钻井岩心、测录井资料及地球化学测试数据，系统分析了赛汉塔拉组低煤阶煤层气的富集地质条件与成藏主控因素，并构建了有利区综合评价体系。研究表明，该区煤层具有厚度大（平均76 m）、镜质组含量高（87.8%）、灰分低（7.69%）的有利特征，储层属中孔-低渗类型，平均孔隙度13.95%，渗透率0.28–4.03 mD，具备良好的煤层气富集基础。含气性方面，以生物成因气为主，甲烷纯度>96%，Ⅳ煤组平均含气量2.4 m3/t，含气饱和度达80.07%，资源丰度平均为2.81×10? m3/km2，显示出可观的开发潜力。创新性提出并论证了“构造-封盖-水动力”三元控藏模式：构造演化控制煤系保存与断层封堵；顶底板泥岩提供有效封盖；NaHCO?型地层水形成高矿化度滞留环境，构成动态封闭系统。通过多指标叠合评价，将研究区划分为三类有利区，其中Ⅰ类区位于JM3-JM10-JM11井区，面积约3.57 km2，资源丰度高，构造稳定，为优先部署靶区。该研究成果为该区域低阶煤层气高效开发提供了重要地质依据。
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（约稿）抗超高温油基钻井液润湿剂的研制及作用机理分析
孙金声, 孟旭, 黄贤斌, 吕开河, 邵俊豪, 韩玺, 卢雨
Abstract:
针对超高温条件下油基钻井液悬浮稳定性差、重晶石易沉降的难题,本文使用十二烷基苯磺酸和N-氢化牛脂基-1,3丙撑二胺合成了一种抗超高温油基钻井液润湿剂NSR。该润湿剂初始热分解温度为220 ℃,油水界面张力为1.12 mN/m。在白油和油基钻井液中评价了NSR的润湿性能。实验结果表明,NSR具有良好的抗温性能,抗温可达220 ℃。NSR能有效吸附于重晶石表面,将重晶石表面由亲水改变为亲油,显著改善重晶石在白油中分散性,从而提高重晶石在白油中的悬浮稳定性。同时,NSR具有较好的配伍性,在显著改善油基钻井液流变性的同时对油基钻井液的稳定性影响较小。
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Ni/HZSM-5催化剂的制备及其苯甲醚加氢脱氧性能研究
王有和, 周子怡, 欧阳玉庆, 韩志康, 高英健, 刘思怡, 刘宇
Abstract:
木质素及其衍生合物的高效加氢脱氧（HDO）是生物质资源高值化利用的关键路径之一。本研究以水热法合成的超细HZSM-5分子筛为酸性载体，采用湿浸渍法制备了负载型Ni/HZSM-5双功能催化剂。利用X射线衍射（XRD）、氮气吸-脱附测试、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对样品进行了表征，考察了金属Ni负载量和反应温度对催化苯甲醚加氢脱氧反应性能的影响，并提出了其可能的反应机理。结果表明：随着Ni负载量和反应温度的增加，Ni/HZSM-5催化剂的活性显著增强。在180 °C、3 MPa、反应时间4 h的反应条件下，3Ni/HZSM-5催化剂几乎实现了苯甲醚的完全转化（转化率99.85%），并表现出优异的环己烷选择性（99.90%）。双功能催化剂Ni/HZSM-5的优异性能主要归因于活性金属Ni与载体酸性位之间的协同催化作用：高度分散在超细HZSM-5分子筛载体上的Ni纳米颗粒首先催化苯甲醚加氢生成甲氧基环己烷中间体，随后该中间体迁移至邻近的HZSM-5分子筛酸性位点，发生C–O键断裂反应，最终生成环己烷。Ni活性位点与分子筛酸性位点在纳米尺度上的空间邻近性和功能协同性，是实现苯甲醚高转化率和环己烷高选择性的关键机制。
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纳米分子筛/氧化石墨烯复合膜的制备及其气体分离性能的研究
Abstract:
H2/CO2分离是氢能纯化与碳捕集领域的核心技术之一，相较于传统分离工艺，膜分离技术具有低能耗，操作简单的优势，开发高效气体分离膜具有重要战略意义。本研究首次将具有特定八元环孔道结构（~0.38 nm）的纳米CHA分子筛作为功能性填料，与氧化石墨烯（GO）复合，通过真空辅助过滤法在PVDF基膜上制备了CHA/GO复合膜。气体分离性能测试显示，200CG复合膜表现出优异的分离性能：H2渗透量达2696 GPU，较纯GO膜提升了五倍，同时H2/CO2分离因子保持9.34，实现了渗透率与选择性的协同优化。该性能优势源于CHA分子筛的筛分效应与GO层间通道的协同作用，为小分子气体提供了高效传输路径。本研究提出的功能性纳米填料复合改性策略，为设计高性能气体分离膜提供了新范式，所制备的CHA/GO复合膜在氢能提纯等领域具有重要应用价值。
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基于分子动力学的PAM热降解机制研究
吴文兵, 钟杰, 齐英翔, 王潇辉, 王健, 刘涛, 边海林, 黄连路, 黄贤斌
Abstract:
聚丙烯酰胺（PAM）作为重要的含氮高分子材料，在石油工程、水处理等领域应用广泛，但其在高温环境下的热降解行为会导致溶液粘度下降、性能衰减。传统热重分析（TGA）难以在分子层面揭示化学键断裂与小分子生成的微观机理。本研究基于ReaxFF反应分子动力学方法，构建了包含30条聚合度为10的PAM分子链的模拟体系，研究了PAM在高温下的热解过程及其反应动力学特征。本研究基于ReaxFF反应分子动力学方法，构建了包含30条聚合度为10的PAM分子链的模拟体系，研究了PAM在高温下的热解过程及其反应动力学特征。通过Arrhenius拟合获得整体热解活化能为116.4 kJ·mol?1，酰胺基团中C-N键和N-H键的解离活化能分别为129.2 kJ·mol?1和132.3 kJ·mol?1，平台化合物C30与N10的降解活化能分别为143.6 kJ·mol?1和126.4 kJ·mol?1。结果表明PAM热解初期遵循“酰胺基优先断裂、脱氮先于脱氧”的路径。进一步的机理分析显示，NH3主要经分子内/分子间酰亚胺化与自由基抽氢生成，N2则由气相NH2自由基进攻C=N基团并经氢迁移与键断裂生成，H2O则通过含O=C自由基加氢及C-O键断裂过程形成。这些结果不仅揭示了PAM热解产物的演化序列，而且弥补了实验研究在化学键尺度上的不足。研究表明，ReaxFF模拟方法能够为含氮高分子体系的热解机理与动力学研究提供有效理论支撑，为设计可控热解工艺及新型材料研发提供理论指导。
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CO2-水-岩作用下冀南深部咸水层砂岩组成和结构变化与微观力学性质劣化机制
张小东, 邱周洋, 王康, 李学文, 卢铁, 孙义娟, 张硕, 韩磊
Abstract:
二氧化碳(CO2)地质封存是实现温室气体减排的重要途径,深部咸水层因封存潜力大且无经济开发价值而成为优选场所。然而封存过程中,CO2–水–岩作用显著影响砂岩储层的矿物组成及力学性质,进而影响储层的可注性和安全性。为探讨封存过程中CO2–水–岩作用对储层稳定性的影响,以冀南地区晚古生代-中生代砂岩为研究对象,开展CO2–水岩反应模拟实验,结合pH测试、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及纳米压痕技术,系统剖析了反应前后不同类型砂岩的矿物组成、微观结构及微观力学性质的演化规律与内在机制。结果表明：(1)CO2-水岩反应后,砂岩中的方解石、菱铁矿等易溶矿物完全或部分溶解,长石(尤其是斜长石)蚀变增强并生成黏土矿物、铁白云石和针铁矿等次生矿物,而石英含量相对下降但总体保持稳定。(2)反应液的pH值呈现“先升高后回落”的动态变化规律,反映矿物溶解释放碱性离子与次生矿物沉淀消耗碱性离子的平衡过程,但不同样品的峰值出现时间和幅度存在差异；(3)CO2-水岩作用后,各类砂岩的孔隙结构均呈现孔喉扩大、连通性增强的趋势。其中,黏土矿物表面出现蜂窝状和条带状溶蚀孔,且次生矿物多以松散片状、颗粒状或絮状形式充填孔隙。所有砂岩的微观弹性模量和硬度均显著降低,降幅分别在20.5%~41.4%和 10.2%~41.2%。其中,下三叠统细砂岩因方解石胶结物的大量溶解,粒间支撑度降低,微观力学性质劣化最为严重并形成局部弱化区域。研究结果认为,易溶矿物特别是胶结物(如方解石)溶解对岩石骨架的破坏,低强度次生矿物(如黏土)重填孔隙但支撑度不足,以及溶蚀作用引发的孔隙结构重塑与应力集中加剧等因素的耦合作用,是导致CO2地质封存中砂岩微观力学性质劣化和非均质性增强的主要原因,同时也构成了封存过程中储层潜在的力学稳定性风险。
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塔里木盆地构造成岩作用对超深层断控型碳酸盐岩储集体的控制作用
李红斌, 王贵文, 唐保勇, 田银宏, 侯佳凯, 吴兴能, 赖锦
Abstract:
构造成岩作用（Structure diagenesis）是沉积学与构造地质学等学科交叉融合发展形成的概念，旨在研究构造背景下构造作用产物与成岩改造之间的相互关系。本文以塔里木盆地塔河油田和富满油田为例，在系统梳理与总结了前人近二十年来研究成果的基础上，提出了适用于超深层断控型碳酸盐岩研究的新思路。依据前人地震及构造研究成果，结合测井数据以及地质资料，在明确断裂与断裂破碎带两种构造产物特征的基础上阐明断控背景下构造成岩作用对储层发育规律及有效性的控制作用。①断裂具有横向分带和走向分段特征，即垂直断裂走向发育具有“核带”结构的断裂破碎带，地震上以串珠状反射特征为主，平行断裂走向可分为拉分段、挤压段和平移段。②研究区经历多种构造成岩作用，主要包括胶结作用、溶蚀作用和破裂作用。③断层核主要发育规模较大的洞穴型储层，部分洞穴被充填储集能力降低，随着向破碎带过渡储层为裂缝孔洞型、孔洞型或裂缝型，至围岩带，几乎不发育储层。溶蚀作用与破裂作用是成储的关键要素，而胶结作用破坏储层。胶结作用破坏早期形成的孔隙，堵塞流体通道。溶蚀作用与破裂作用对储层改造程度的差异致使不同断裂分段的储层发育特征不同，总体上，拉分段的构造成岩作用最强，储层规模及有效性最优，挤压段次之，平移段较差。
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考虑方向和非线性增强的超深层三维地震断裂定量识别模型研究
Abstract:
多断裂的深部油气资源是未来能源勘探和开采的重点区域，但地震波在深层、超深层中传播的复杂性和衰减性，导致成像结果模糊、分辨率低。本文提出了一种用MATLAB代码编程实现的深部储层断裂识别方法，基本流程为：首先，对原始三维地震数据进行高斯滤波平滑；再提取各向异性特征定义相干属性；接着通过三维Laplacian卷积提取边缘响应，并融合相干和拉普拉斯响应属性值；随后增强水平梯度幅值，同时通过指数衰减抑制垂向梯度干扰；最后进行归一化操作并基于Sigmoid函数非线性增强对比度生成断裂识别体。应用结果表明，相较于传统三维地震断裂识别方法，本文提出的方法具有更好的抗噪声干扰能力和复杂断裂特征分辨能力。
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水含量对沥青质聚集及油包水体系流变行为影响的分子动力学模拟研究
朱泊锦, 张军, 李公让, 李科, 杨倩云, 郭辉, 黄维安, 燕友果, 李振
Abstract:
明确水环境下沥青质聚集态及体系流变性质对石油勘探开发和流动保障具有重要意义。本研究采用分子动力学模拟方法，揭示了不同水含量（0.25~20 wt%）对沥青质聚集结构影响及油包水（W/O）乳液体系流变行为调控的分子机制。研究结果表明：随水含量增加，沥青质从体相桥接聚集态向界面吸附态转变，其聚集强度受油水界面静电库仑作用所驱动，并通过形成氢键网络得到强化；体系粘度表现出先略微增加后逐渐下降趋势；水分子通过参与聚集结构的形成削弱了沥青质与周围油分子间的缔合作用主导了体系粘度的降低，而水与油相组分间形成的聚集结构强度对体系流变行为存在次级影响。该研究为油-水界面间复杂相互作用及其对W/O乳液稳定性提供了新的认识，为油水体系流变性调控提供了一定的理论依据。
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考虑孔隙成岩演化特征的深水深层气藏渗透率精细评价方法研究 ——以宝岛21-1气田为例
Abstract:
深水深层气藏由于其特殊地质、工程条件，同时面临储层低孔低渗和勘探开发成本高的双重难题，获取准确储层物性信息对气田经济性和开发工程方案编制至关重要。通过对研究区储层成岩演化和物性主控因素的分析，明确以原次生孔隙占比为核心的成岩相划分标准和典型测井响应特征，优选出测井敏感参数，采用组合图版和深度学习算法实现成岩相的测井识别。在渗透率预测建模方面，首先创新建立深水深层特色的变有效覆压物性建模技术，实现深水深层地面实验渗透率向地下储层渗透率的精确转化；其次，结合研究区次生孔隙发育，孔隙结构复杂，传统孔渗关系差的难题，在储层成岩相分类的基础上引入孔隙度和伽马等多参数建立渗透率综合预测模型。该方法在相关探井评价中明显提高了渗透率评价精度，在类似高覆压、强次生孔隙发育的复杂储层勘探评价中可复制推广。
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g-C3N4强化硫化物抑制下硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合体系脱氮特性
Abstract:
本研究通过制备g-C3N4，在结构表征基础上，研究其缓解硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合体系S2-抑制效果。结果表明g-C3N4表现出良好的缓解S2-对耦合体系抑制的作用，最佳投加量为150mg·L-1。NH4+-N 去除率增加了30.27%-43.25%，TN去除率提高了1.21~1.33 倍。投加g-C3N4加快了体系中S2-去除，提高了26.97%细胞色素c含量。同时，ETSA提高了116.67%。从CV曲线和Tafel曲线中发现体系电容和交换电流密度增大，反应过程的电子传递阻力降低。高通量测序分析表明，投加g-C3N4后，Planctomycetota丰度由3.37%上升至7.54%，Candidatus_Brocadia丰度由0.99 %上升到1.26 %，为耦合系统脱氮效率提供了有利保障。
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高效丙烷脱氢CuSn合金催化剂的制备及其性能研究
王国玮, 周金红, 安苗, 刘秉坤, 任元珍, 祝晓琳, 李春义, 杨朝合
Abstract:
本研究采用浸渍法制备了Silicalite-1负载的Sn基催化剂,并通过引入Cu组分构建CuSn合金,用于丙烷脱氢反应。借助XRD、H2-TPR、XPS和Py-IR等表征手段,系统考察了Sn负载量和Cu/Sn摩尔比对催化剂丙烷脱氢性能的影响。结果表明,Sn负载量为5%时,丙烯收率最高,丙烷转化率和丙烯选择性分别为16.6%和85.2%。引入Cu后脱氢性能显著提升,Cu/Sn摩尔比为1/1时,丙烷转化率达32.9%,丙烯选择性为91.6%。Cu的引入不仅通过CuSn合金的形成提高了活性相熔点,还优化了催化剂酸性,有助于C-H键的高效活化并抑制积碳；同时通过电子效应调控Sn的化学环境,促进Sn物种还原,调控丙烯吸附强度,抑制过度脱氢和裂解反应。该合金策略为高效丙烷脱氢催化剂的设计提供了新思路。
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正癸烷异构化对其热解机理影响的反应分子动力学研究
朱后禹, 朱亚东, 范裕成, 姜昊东, 赵文, 匙玉华, 郭文跃, 任浩
Abstract:
吸热型碳氢燃料的热解机理研究对超音速飞行器热管理系统的优化具有关键意义,而正癸烷作为模型化合物,其异构化对热解反应路径和产物分布的调控机制仍有待深入揭示。本文采用反应分子动力学(ReaxFF MD)方法,系统研究了正癸烷异构化对其高温热解行为的影响。通过构建四种不同支链程度的正癸烷异构体,模拟其高温热解过程,并结合量子化学计算验证力场参数的可靠性,重点分析了乙烯、甲烷和氢气等关键产物的生成与消耗途径。研究结果表明,异构化通过降低分子对称性,增强主链中部C–C键的稳定性,促使断裂位点向分子端部转移,同时引发产物分布由乙烯主导向甲烷主导的显著转变。高温可显著加速裂解反应速率,缩短燃料完全分解时间,促进小分子产物的生成。乙烯作为重要中间体,其峰值浓度随温度升高而迅速下降,说明二次反应(如脱氢生成乙炔、自由基加成等)对最终产物组成具有重要调控作用。高温下氢气的生成量因H自由基复合反应增强而显著增加。此外,在所有高温热解体系中均检测到生焦前驱体的形成。本研究从原子尺度揭示了正癸烷异构化影响热解路径与产物分布的内在机制,为吸热型燃料的分子结构设计和热化学性能优化提供了理论支撑。
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莺歌海盆地东缘上中新统黄流组砂岩储层主要成岩矿物成因机制
Abstract:
莺歌海盆地东缘上中新统黄流组砂岩储层发育于高温超压背景，主要成岩矿物对储层非均质性及油气成藏具有关键控制作用。综合利用铸体薄片鉴定、阴极发光薄片鉴定、流体包裹体均一温度测试、C-O-Sr同位素及稀土元素分析，揭示了莺歌海盆地东缘黄流组砂岩储层中主要成岩矿物物质来源、形成时序及成因机制。结果表明：研究区黄流组储层主要成岩矿物为Cal-Ⅰ、Cal-Ⅱ两期方解石胶结物，和QzⅠ、QzⅡ两期硅质胶结物。Cal-Ⅰ和Cal-Ⅱ具有异常高的流体包裹体均一温度和轻稀土元素富集的配分模式，Yb/Ca-Yb/La交会图上指示两者均为热液成因。Cal-Ⅰ阴极发光下呈暗黄色，在黄流组沉积晚期，在断裂活动下，三亚组烃源岩内有机酸脱羧形成的有机CO2运移至储层，为Cal-Ⅰ提供物质来源。Cal-Ⅱ阴极发光下呈亮黄色，在莺歌海组沉积晚期至现今，三亚组烃源岩在底辟的烘烤下，烃源岩内的碳酸盐矿物开始分解，产生大量无机CO2，与梅山组烃源岩内有机酸脱羧产生的有机CO2共同运移至储层，为Cal-Ⅱ提供物质来源。硅质胶结物以阴极发光下呈黑色的石英加大边（QzⅡ）为主，阴极发光下呈棕色的石英加大边（QzⅠ）少量发育。在3Ma至今，部分黄流组地层埋深超过2500m，地层压实作用强，大量石英颗粒被压溶，压溶作用产生的Si为QzⅡ提供物质来源，在Al-Li、Al-Rb、Al-Cd、Al-Ge交汇图上，QzⅡ与碎屑石英颗粒的数据点分布区域一致，反映其物质来源的同源性。
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川中地区侏罗系沙溪庙组远源型致密砂岩气充注能力定量评价
陈双玲, 王小娟, 罗冰, 吴长江, 张晓丽, 刘景东, 杨棵, 潘珂
Abstract:
侏罗系沙溪庙组远源型致密砂岩气是四川盆地油气勘探的关键领域之一,断砂配置控制下的天然气充注能力控制沙溪庙组天然气成藏与富集规模,亟需对天然气沿断层向不同砂体的选择性充注进行定量评价。以川中地区为例,在分析天然气藏特征与来源基础上,基于源-断-砂配置关系及其演化,建立天然气选择性充注的定量评价模型,确定沙溪庙组致密砂岩气充注能力。结果表明,川中地区沙溪庙组致密砂岩气主要来源于下伏须家河组烃源岩,沙溪庙组不同河道砂体的天然气充注能力存在显著差异,其中龙泉山断层东部8号砂组的充注能力最大,角①断层南部8号砂组次之,对沙溪庙组天然气成藏与富集起到决定性作用。综合分析认为,源-断-砂高效匹配是远源型致密砂岩气成藏的关键,其中源-断配置控制了天然气来源的规模大小,断-砂配置决定天然气充注的有效性。该研究定量揭示了川中地区沙溪庙组天然气成藏与富集机制,对远源型致密砂岩气藏的勘探开发具有借鉴意义。
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姬塬油田低渗裂缝型油藏长效交联冻胶性能研究与应用
Abstract:
随着姬塬油田低渗裂缝型油藏水驱开发不断深入,水窜现象日益严重,导致油井普遍高含水低效生产。窜流裂缝发育造成储层强非均质性是低渗裂缝型油藏水窜的主要原因,优选一种易注入、有效期长、适用于裂缝调剖的高强度调剖体系是治理水窜的核心所在。本文在长庆姬塬油田地质特征的基础上,优选了一种适用低渗裂缝型油藏的冻胶体系,经性能评价后应用姬塬油田现场试验,取得较好控水提采效果,为低渗裂缝型油藏水窜治理提供了解决方案。首先通过配比优化实验,优选出成胶强度高、有效期长的冻胶体系,其次开展体系耐温抗盐、耐剪切、封堵及耐冲刷、窜流裂缝调控波及、复杂介质内窜流裂缝调控等性能评价,储层适用性实验结果表明,优选出的长效交联冻胶体系在姬塬油田地层条件下(矿化度10000 mg/L~50000 mg/L、温度60 ℃~100 ℃)成胶强度为G级别,成胶液在剪切速率3500 rpm下剪切30 min,成胶后保持高强度180 d无明显脱水,且对姬塬油田现场4种孔渗参数岩心开展冲刷(10 PV)实验后封堵率均＞90%。窜流裂缝调控波及实验得出,体系扩大波及的主要方式为：注入水绕过被冻胶占据的优势通道,转向孔隙将剩余油采出,采收率增值为18.4%,显著增大孔隙剩余油动用；复杂介质内窜流裂缝调控能力分析得出,长效交联冻胶能够对多条窜流裂缝形成有效调控(7条裂缝岩心孔隙采收率增值31.18%)；后应用姬塬油田5口井现场试验,均取得较好控水提采效果,为低渗裂缝型油藏水窜治理提供体系支撑。
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盐响应型疏水缔合聚合物增黏降滤失剂及作用机理
汪奇兵, 罗万静, 孙金声, 王韧, 王建龙, 廖波, 孙慧翠, 龙一夫, 刘路漫, 潘莉芳
Abstract:
加大油气资源的勘探开发力度是保障民生和能源战略安全的重要举措，但随着井深增加和储层复杂化，面对高温高盐等极端环境，钻井液极易失效导致滤失体积增大、井壁失稳等复杂。因此研发兼顾抗温和耐盐的高效处理剂对保障深层油气顺利钻进意义重大。基于聚合物分子构效关系，引入功能性单体，研发了具有盐响应特性的增黏降滤失剂PTF-1。采用红外光谱、热重分析进行结构表征；结合钻井液性能评价、沉降稳定性分析、泥饼形貌表征、Zeta电位测试，综合研究PTF-1降滤失剂在水基钻井液中的降滤失机制。结果表明，PTF-1热解温度大于300 ℃，2 wt% PTF-1可分别使膨润土基浆和饱和盐水基浆180℃/16h老化后的表观粘度提升980 %、400 %，滤失量降低70.77 %、85.92 %；2wt%加量下，FLHTHP仅为25mL。PTF-1通过氢键、静电吸附、化学键和疏水缔合作用紧密吸附于黏土颗粒表面，维持钻井液体系稳定分散，优化泥饼质量；此外，PTF-1与盐协同进一步实现优良的降滤失效果。
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驱油用相变聚合物关键性能及提高采收率机理
Abstract:
相变聚合物是通过酯类交联剂温响应断裂触发凝胶变为溶液的新型驱油剂。本文研究了相变聚合物的相变性能、流变性能和抗剪切性能。结果表明，相较于常规聚合物，相变聚合物经历“凝胶态-共存态-溶液态”的相变过程，“凝胶态”弹性模量为6.9 Pa，抗剪切性能更强，剪切粘度损失率为14.1%；“共存态”弹性模量逐渐降低，表观粘度逐渐升高，呈现时变趋势；“溶液态”酯基水解后增强分子间作用力，增粘能力更强，表观粘度为49.1 mPa·s。利用岩心和可视化模型，研究了相变聚合物的渗流特征、调驱机制和剩余油动用能力。结果表明，“凝胶态”溶胀后形成高强度封堵，触发液流转向；“共存态”半溶解后可暂堵运移，延长调驱深度；“溶液态”可控制流度，扩大波及体积，具有三段式驱油机理，非均质条件下提高采收率幅度为29.0%，高于常规聚合物的20.3%。相变聚合物于孤岛油田渤76区块进行了先导试验，投注以来油压上涨1.67 MPa，含水率下降5.72%，降水增油效果良好，具有技术推广可行性。
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等离子体耦合Cr修饰的CuFe基HZSM-5催化剂催化CO2-CH4制高值醇类产物
吴文婷, 许天石, 齐冲, 鲍长春, 鲁昱童, 华琪, 顾超群, 王加华, 孔祥帅, 张浩楠
Abstract:
本研究构建了一种Cr修饰的CuFe/HZSM-5催化剂,并将其与介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)等离子体反应器耦合,在常温常压下实现了CO2与CH4高效转化为高值醇类。表征与催化性能评价结果表明,适量引入Cr可以提高CuFe金属分散度,增强Cu-Fe电子相互作用,同时提升CO2的吸附与活化能力。与未掺杂的CuFe/ZSM-5相比,醇类选择性提升5.3 %。在等离子体-催化剂协同作用下,体系实现了23.9%的CO2转化率和24.1%的CH4转化率,液体产物选择性达50.5%,其中醇类占比83%(主要包括甲醇、乙醇及C3醇等)。气体产物主要为CO(24.1%)和轻烃。反应路径研究表明,等离子体活化生成.CHx、.CO等自由基,在Cr调控的Cu-Fe界面发生C-C偶联与加氢,选择性生成C2+含氧产物。该工作为温室气体的资源化利用提供了高效催化策略。
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基于响应面法的深部高温煤层钻井液封堵与储层保护协同优化研究
Abstract:
深部煤层裂隙发育与高温环境共同导致钻井液性能劣化与漏失风险加剧，实现封堵强化与储层保护协同优化，仍是当前钻井液技术面临技术难题。为此，本文系统开展高温高压滤失、封堵性能与岩心渗透率损伤实验，筛选出改性缩酮NAX50、褐煤树脂SPNH和接枝共聚物JZW三种耐高温处理剂，并确定了其最佳添加量范围。以层次分析法（AHP）构建了封堵–储层保护平衡指标PPDI，结合Box–Behnken响应面设计对复配体系进行优化，揭示关键因子及其交互作用对PPDI指标的影响机制。基于PPDI三维响应曲面与散点分布特征，形成侧重低伤害和侧重高封堵复合钻井液体系。优化结果表明：最佳配比为2.6%NAX50+5.054%SPNH+2.205%JZW，且NAX50与JZW表现出显著协同效应。性能综合评价显示：Ⅱ类钻井液体系流变性、抑制性和封堵稳定性良好，储层伤害率仅为10.65%。与之相比，Ⅲ类钻井液体系滤失量降低了22%，封堵效率提升了6.93%，但损伤率上升了16.37%，两类体系均无毒且生物降解性良好，符合环保钻井要求。本研究提出的多目标优化方法与复合钻井液体系为深煤层钻井液体系的优化设计提供了理论依据与工程价值。
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基于对称电池实现铁铬液流电池极化解耦
Abstract:
本研究针对铁铬液流电池(Fe-Cr RFB)电极极化问题,提出基于对称电池的原位测量方法,旨在解决现有研究中平面电极非原位测试难以反映多孔电极真实动力学特性的局限。实验采用0.6 mol/L Fe2?/Fe3?电解液及不同厚度的Nafion膜(N-212、N-115、N-117),通过电化学阻抗谱(EIS)、阶跃法恒电流测试和恒电压测试,定量分析了欧姆极化、活化极化和浓差极化。结果表明,不同膜材料在不同电流密度下的极化行为差异显著,其中N-212膜在低电流密度下展现最低欧姆极化与最优电化学性能。浓差电池验证实验进一步确认了极化解耦结果的准确性。本研究创新性地实现了多孔电极动力学的原位测量,为优化液流电池电极材料与运行条件提供了理论依据与数据支持,推动了液流电池性能提升与设计优化。
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甲氧基功能化金属有机笼的构筑及C2H2/CO2分离性能研究
Abstract:
吸附分离技术因高分离效率和温和操作条件正逐步替代传统气体纯化方法,金属有机笼(Metal Organic Cage,MOC)凭借可调控孔隙结构和多样化拓扑构型等特性,已成为优势吸附剂材料,在C2H2/CO2分离领域展现出优异的应用前景。本研究基于2-甲氧基对苯二甲酸(BDC-OMe)功能化配体设计,构建出ZrT-1-OMe金属有机笼,在维持母体骨架稳定的前提下实现孔道微环境可控调节。甲氧基功能化的ZrT-1-OMe展现出对乙炔更强的亲和力和选择性,吸附容量为58.2 cm3/g,C2H2/CO2(v:v=50/50)选择性为3.92,动态分离时长为13 min/g。
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随钻可控D-T源密度测井元素影响及校正方法
于华伟, 王超, 杨树, 陈瑾泓, 宋永均, 薛志波, 张倩文
Abstract:
可控D-T中子源用于随钻密度测井可以消除化学放射源的使用，虽然在纯砂岩、石灰岩等沉积岩有较好应用，但在矿物种类复杂的泥页岩、变质岩中误差大，制约了该技术的应用。针对现有随钻D-T源密度测井方法在复杂岩性地层中的局限性，本文提出一种基于元素含量的密度校正模型。首先通过蒙特卡罗模拟分析铝、铁等重元素对非弹伽马响应的影响规律，建立地层密度与元素含量的定量关系，并设计分类校正算法：先基于超热中子计数率进行中子输运校正，进一步结合近伽马探测器能谱反演铝、铁元素含量，构建多参数补偿关系。模拟验证表明：泥页岩中的铝、铁等重元素的非弹性散射截面明显高于常见的硅、钙等核素，影响非弹伽马计数率，是导致密度反演误差增大的主要原因。本文的校正方法，可将泥页岩中的平均密度误差从0.1986 g/cm3降至0.023 g/cm3，降幅达88%，使其可以满足地层评价的精度需要。该方法为可控源随钻密度测井在复杂岩性地层的使用提供了高精度校正技术，尤其是含铝土矿、赤铁矿等重矿物的地层。
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基于构造、沉积特征解析的北部湾盆地非主力凹陷烃源岩发育规律评价与潜力比选
李辉, 李伟, 付大巍, 贾海波, 周刚, 曹明月, 雷新, 郭普阳
Abstract:
针对北部湾盆地非主力凹陷钻井资料少、勘探程度低、潜力比选难度大等问题,本文通过对烃源岩形成期构造、沉积特征的精细解析和定量/半定量表征,结合国内同类型凹陷的类比分析,对北部湾盆地非主力凹陷烃源岩规律进行了系统评价与潜力比选。结果表明：北部湾盆地流二段烃源岩形成期主要为NE向断裂控凹,伸展构造样式发育为主,单断式半地堑或双断式地堑结构；断层活动速率、水平伸展速率、基底沉降速率共同控制了凹陷结构与沉积充填。流二段烃源岩形成期非主力凹陷和主力凹陷以及不同非主力凹陷之间的物源区母岩类型与隆升速率、搬运过程中的砂分散体系和“沉砂池”位置、半深湖—深湖规模、古水深、古氧化还原性、“源/汇”比等存在差异。建立了以“构造三速率、沉积三单元”评价为关键、以富烃凹陷类比为参考的少井区非主力凹陷烃源岩评价思路与方法,通过“相关性分析—回归分析—权重计算”对烃源岩规模进行了评价,通过赋值评分对烃源岩品质进行了评价,提出海中凹陷东洼、迈陈凹陷东洼两个有利非主力凹陷。
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基于机器学习的高含水致密砂岩气藏气水层及其差异分布样式厘定—以川中广安须四气藏为例
高崇龙, 董志武, 唐松, 纪友亮, 车国琼, 李顺, 许楚昊, 任影, 许瑞, 李易伦
Abstract:
川中广安须家河组四段为一典型高含水致密砂岩气藏,砂体物性差且非均质性强,气水关系复杂且气井普遍产水,常规储层参数评价及预测方法适用性差,使得气水层识别难度大且气水分布规律不清。据此,本次研究综合利用钻井、测井、岩心及实验测试数据和油气生产资料,应用基于机器学习的BP神经网络理论方法建立非线性测井岩性、物性和含气性解释模型,并对气、水层及其分布样式进行厘定。储层“四性关系”分析揭示砂体物性和含气性受岩性控制显著,而通过皮尔逊相关系数矩阵敏感参数挖掘方法优选出与岩性、物性、含水饱和度和流动单元指数相关性高的测井数据作为模型输入特征,并通过数据预处理、数据集划分、网络模型构建与优化及模型训练与验证建立各参数解释模型。而在储层流动单元类型识别基础上,分流动单元拟合孔-渗计算公式,进而依据解释孔隙度计算渗透率。模型解释结果显示,岩性解释综合准确率达94.7%；孔隙度上下1.5%绝对误差范围内准确率95.6%；渗透率半个数量级内准确率95.5%；含水饱和度上下8%相对误差范围内准确率94.1%,均符合油气精细勘探开发精度要求,模型可信度高。而依据各储层参数解释结果和单井试气结论,以最大探测深度感应电阻率、补偿中子测井值和ΔGR参数值及实测孔隙度和含水饱和度,应用交会分区图版法分别建立气、水层判别标准,并以储层参数解释成果为依托进行区域气、水层精细识别,其中气层判别准确率可达96%。整体上,须家河组四段高含水致密砂岩以岩性、构造-岩性复合气藏为特征,气水差异分布样式可划分为孤立型、正常型、倒置型、中气边水型以及断层封堵型5类,而粗粒优势物性相带匹配局部构造高部位气水分异程度最高,也是气层发育最有利目标。
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火山碎屑与碳酸盐混合沉积的岩石学特征与成岩作用
Abstract:
碳酸盐岩在形成过程中常伴有陆源碎屑或火山碎屑的加入而影响储层的质量,前人对陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积研究较多,但火山碎屑与碳酸盐混合沉积的研究较少,其所形成混积岩的储层特征与成岩作用研究尤为薄弱。本文以四川盆地简阳地区二叠系火山碎屑-碳酸盐混积岩为研究对象,通过岩心薄片矿物扫描,胶结物碳氧同位素和流体包裹体分析、胶结物原位主、微量元素测试手段,对混积岩进行系统研究。结果表明：简阳地区混积岩可分为含碳酸盐火山碎屑混积岩、火山碎屑质碳酸盐混积岩和含火山碎屑碳酸盐混积岩三亚类,三类岩石随距离火山喷发中心的距离呈规律性分布。混积岩经历了火山碎屑冷凝固结成岩、岩浆期后热液充填和埋藏胶结及溶蚀三个成岩阶段,成岩作用包括冷凝收缩、热液充填气孔、灰泥充填砾间、压实、方解石胶结、长石胶结及碱性流体溶蚀作用。钠长石胶结物为火山物质蚀变自生形成,方解石胶结物为大气水与深部热液混合形成。混积岩储层的形成受深部热液、大气淡水和碱性流体共同影响。其中,碱性流体溶蚀作用是形成优质储层的关键,溶蚀型储层集中分布于火山活动强烈、碱性溶蚀作用显著的斜坡带区域。火山碎屑-碳酸盐混积岩成岩作用的研究对于火山活动发育区碳酸盐岩的油气勘探开发具有重要意义。
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管式加热炉遮蔽管热强度分布研究
杨军卫, 方国庆, 沈昊, 唐雪梅, 程森, 李云飞, 肖家治
Abstract:
管式加热炉遮蔽管设置在对流室底部，同时承受高温辐射和高速对流冲刷的苛刻传热条件，其热强度是控制管内介质结焦、减少热敏介质分解及炉管选材的关键参数。然而，传统遮蔽管计算方法只能获得遮蔽段的平均热强度，无法满足精细化设计要求。鉴于遮蔽管热强度分布测量困难，本文采用数值模拟方法，研究了遮蔽管详细的热强度分布及其影响规律，结果表明，烟气温度和流速是影响遮蔽管热强度的关键因素，第一排遮蔽管热强度峰值最高，设计时应特别关注；第二、三排遮蔽管热强度峰值显著降低。根据遮蔽管的辐射与对流传热机制，建立了适用于工程设计的遮蔽管热强度分布计算模型，可计算各排遮蔽管的平均热强度和峰值热强度，克服了传统计算方法的不足，模型计算误差小于±5%，可为管式加热炉遮蔽管的工程设计和精准优化提供理论依据。
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沥青质对油包水乳状液液滴电聚结行为的多尺度研究
梁月玖, 黄 骞, 杨东海, 李 庆, 李 想, 张 磊, 梁 兵
Abstract:
沥青质在稳定油包水型(W/O)乳液方面发挥着重要作用,对液滴聚结和电脱水效率有显著影响,但其基本机制尚不清楚。本文全面的考虑了沥青质对于液滴聚结的影响,发现在宏观电脱水过程中,随着沥青质浓度的升高,原油乳状液的电脱水效率明显降低,并且当沥青质浓度高于1wt.%时,含水率陡增,表明脱水效率急剧下降。针对宏观现象展开微观实验,结果表明,随着沥青质浓度的增加,液滴表面吸附更多的沥青质,增强了液膜的粘弹性,液滴并未发生聚并,为了解沥青质对液滴聚结的影响机理,采用分子动力学模拟来阐明电场作用下沥青质对液滴变形的影响。结果表明,在电场作用下,沥青质分子与水分子间的强相互作用使得沥青质分子吸附在液滴表面,并且随着沥青质浓度的增加,进一步阻碍了液滴的变形。研究结果为深入理解沥青质在原油电脱水过程中的作用提供了科学依据。
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石墨烯/碳纳米管改性海绵定形蓄冷相变材料的制备及性能分析
肖立, 卢昕悦, 刘方, 陈锐莹, 姜夏雪, 赵信新, 韩晓龙, 刘会娥
Abstract:
“双碳”背景下，亟需开发一种高效稳定的冷能回收方案，以用于我国的LNG冷能回收利用。本文通过物理浸渍法制备石墨烯与多壁碳纳米管( MWCNTs )协同增强导热的三聚氰胺海绵( GAC-MF )，再经真空吸附将气相二氧化硅( R972 )增稠的正十二烷( DD )负载到GAC-MF内部，制得石墨烯/碳纳米管改性海绵定形相变材料( DD-GAC-MF )。通过粘度评价，在R972质量浓度为6%时，相变材料粘度为388.4 mPa·s且能保证良好的流动性。经蓄、放冷循环测试，确定海绵最佳密度为19.2 mg·cm-3，氧化石墨烯( GO )与MWCNTs最佳质量比为4 : 1，此时泄漏率仅0.2530%。扫描电子显微镜( SEM )图显示GAC-MF中成功负载石墨烯和MWCNTs。傅里叶红外光谱仪( FTIR )分析显示材料组分间仅为物理作用，DD被有效定形封装。用差示扫描量热法（DSC）测得DD-GAC-MF相变温度和焓值分别为-9.1℃和148.6 J/g。GAC-MF的高导热性显著提升了DD的蓄、放冷速率并消除了过冷现象。因此，DD-GAC-MF是一种性能优异的低温蓄冷材料。
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两亲性HZSM-5催化剂的制备及其在环己烯水合反应中的应用
Abstract:
环己烯直接水合制备环己醇因其原子经济性高、环境友好等特点，被认为是最具应用前景的绿色工艺。但环己烯与水的低互溶度导致直接水合转化率低，因此开发高效的界面催化剂是环己烯直接水合的关键。本研究采用廉价且环境友好的甲基三氯硅烷（MTCS）对HZSM-5分子筛进行表面修饰，制备了具有两亲性的HZSM-5催化剂。表征结果表明，MTCS成功引入HZSM-5骨架中，3MTCS-HZSM-5催化剂表面形成了两亲性结构。反应结果表明，具有两亲性表面的3MTCS-HZSM-5催化剂通过降低反应物与催化剂间的传质阻力，表现出最高的环己烯转化率。然而，有机硅烷的过量引入会使ZSM-5表面过度疏水，且会覆盖部分活性酸性位点，导致催化活性下降。
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分散剂对CSH纳米晶种粒径及早强作用的影响规律及机制
Abstract:
水化硅酸钙（CSH）纳米晶种凭借纳米尺寸效应与晶核诱导作用，可显著加速水泥水化产物的生长，具有优异早强性能。晶种制备过程需要加入分散剂来防止纳米晶种团聚，分散剂种类会显著影响CSH的粒径、形貌特征、分散稳定性和早强效果，但具体影响规律仍不清楚。本工作系统探究了聚羧酸、磺化醛酮、木质素磺酸钠三类不同结构分散剂对CSH结构-性能的调控，揭示了分散剂与早强性能的影响关系。结果表明：聚羧酸的密集侧链结构通过羧基配位与空间位阻作用，在0.3-0.7wt%浓度范围内使CSH粒径显著降低，并诱导CSH形成箔片状形貌；磺化醛酮线性分子通过层间插入诱导形成长箔片状CSH，而木质素磺酸钠的复杂网状结构通过磺酸基配位及引气效应生成球状CSH。同时，CSH早强性能与形貌-接枝效果密切相关，CSH-聚羧酸因高比表面积与聚羧酸的协同作用使12h抗压强度提升108%，显著优于CSH-磺化醛酮（66%）和CSH-木质素磺酸钠（79%）。
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纳米SiO2降黏剂的制备及其提高普通稠油采收率性能研究
徐磊, 王业飞, 黄志学, 杨劲舟, 张富民, 魏静, 尉振业, 丁名臣
Abstract:
针对新疆油田某普通稠油水驱效果差,常规化学驱提高采收率低的问题,本文研究了一种新型的纳米降黏剂用于普通稠油化学驱。通过乙烯基三甲氧基硅烷对纳米SiO2表面改性,制备含碳碳双键的中间体SiO2@D,并进一步与α-烯基磺酸钠(AOS)接枝共聚,制备了两亲性纳米降黏剂SiO2@AOS。通过FT-IR、TG及SEM表征证实其成功合成。SiO2@AOS呈球形,平均直径15.6 nm。SiO2@AOS纳米流体(3 g/L)可将油水界面张力由31 mN/m降至4.4 mN/m(降幅85.8%),接触角由107.2°(疏水)调控至54.3°(亲水),显著改变储层润湿性；SiO2@AOS纳米流体(3 g/L)对该普通稠油(62℃, 1300 mPa.s)的降黏率达89.5%,乳状液的析水率达90.2%。SiO2@AOS纳米流体(3 g/L)驱及后续水驱可在一次水驱基础上再提高采收率22.5%。本研究为普通稠油化学驱提供了兼具高效降黏与驱油协同的新型纳米材料,具有重要应用潜力。
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吉林大情字井油田CO2驱潜力层表征方法研究
高建, 高明, 杨永智, 李金龙, 周体尧, 吕文峰, 李政, 李伟, 王昊
Abstract:
摘要：CO2驱油藏开发实践表明CO2比水更易进入小孔隙，部分低渗低饱和度的非油层被激活形成新的有效渗流储集体，定义为CO2驱潜力层。以吉林大情字井油田CO2驱油藏为例，综合运用驱替实验、分析化验、测井曲线、剖面测试等资料，建立了“实验确定气驱动用下限、化验明确沉积成因、岩心标定曲线三步法完成单井测井识别、微相控制潜力层连通型式落实连通边界”的CO2驱潜力层描述方法，明确了其对CO2驱油藏开发的意义，为最大程度提高CO2驱油采收率提供地质基础。结果表明：研究区CO2驱潜力层的渗透率下限为0.06×10-3μm2，渗透率分布范围为0.1×10-3μm2—0.06×10-3μm2；研究区潜力层的泥质含量分布范围在10%—15%之间，碳酸盐含量在6%—12%之间，水动力条件转换段和钙质弱胶结带是其主要成因，形成了潜力层三步逐级约束测井识别法：测井特征值法定性判断，测井曲线图像重叠法划分顶底、高精度渗透率解释模型精细识别，建立了研究区三角洲不同微相的潜力层6种剖面发育型式；构建了了5种CO2驱的连通对比模式，确定CO2驱连通体的圈定原则，定量评价了研究区水驱与CO2驱连通差异，与水驱对比，CO2驱的主力微相的连通率提高18.9个百分点，连通厚度增加1.7m，非主力微相的连通率提高幅度达到34.2个百分点，连通厚度增加1.1m；建立了潜力层与油层的5种组合型式，明确了引入潜力层后的CO2驱稳油增产的主要技术对策，CO2波及增量可增加18个百分点，采收率可增加9.6个百分点。CO2驱潜力层是CO2驱油藏开发方案编制或者动态分析中非常有必要增加的新地质研究参数。
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通过一种低温共晶熔盐体系(LiNO3-KNO3)直接再生废旧NCM111材料*
Abstract:
镍钴锰层状金属氧化物（NCM）材料是锂离子电池中的主要正极材料。然而，随着持续的循环工作,锂离子电池会因为正极材料的锂缺失以及相变等问题而导致容量降低。由于锂离子电池的需求量日益增加，锂离子电池也将面临着越发严峻的回收问题。共晶熔盐方法已经被证实可以很好的直接再生废旧的正极材料。我们发现了一种具有更低共熔点温度的共晶熔盐体系，并通过此体系成功再生了NCM正极颗粒，恢复了理想的化学计量比，降低了锂镍混排程度，修复了晶体结构。此外，经再生的正极材料通过组装电池测试，验证其具备良好的电化学性能：初始放电比容量为157.9mAh g-1，在0.2 C的电流密度下循环100圈仍保持在148.3 mAh g-1，倍率容量为39.5 mAh g-1（10 C）。我们的工作代表了一种低温，简便且有效的直接再生正极材料的方法，为锂离子电池正极材料的直接再生领域提供了更多的可能性。
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高黏弹冻胶颗粒化流动特征及剪切造粒机制研究
吕东方, 赵光, 赵金忠, 陈佳, 李哲, 王昭凯, 戴彩丽
Abstract:
本文研究颗粒化过程中高黏弹冻胶的流动特征和剪切造粒机制,对冻胶分散体的工业化生产与应用具有重要意义。对高黏弹冻胶在剪切装置中的颗粒化过程进行模拟计算,分析颗粒化过程压力场、速度场和剪切率场变化,揭示颗粒化过程中的流动规律；研究不同配液比、剪切转速、剪切间距、错齿间距和布齿角度等剪切参数下的剪切造粒机制。研究结果表明,剪切装置内主要分为剪切率最大的剪切破碎区域和出现压力极小值的颗粒混合区域,通过单因素影响规律和正交实验模拟研究,明确了剪切参数对流场中压力、速度、剪切率的影响贡献程度。明确了低温低盐、中高温中高盐、高温高盐和超高温超高盐四类本体冻胶在颗粒化设备剪切过程中的黏度、粒径和微观结构变化,剪切过程存在剪切破碎、混合磨碎、颗粒均一等三个阶段。以高温高盐本体冻胶为例通过调整配液比(1：0~1：9)、剪切转速(1160rpm~2900rpm)、剪切间距(1mm~5mm)、错齿间距(1.5mm~3mm)和布齿角度(-6°~6°)可以实时调整冻胶分散体粒径。通过模拟和室内实验方法,研究不同剪切参数对冻胶分散体体系的影响,明确高黏弹冻胶颗粒化影响因素,为现场应用提供参考。
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水热处理PtCu/TiO2催化剂在无碱环境中对阿拉伯糖进行催化氧化
Abstract:
阿拉伯糖酸(Arabinoic acid, AA)是医药、化工及精细化学品合成领域的重要中间体,但其高效、可持续的合成工艺开发仍面临挑战。在当前工业化应用中,由于采用强酸性反应介质,导致金属催化剂快速失活,这一现象严重制约了规模化生产的进程。本研究提出了一种通过载体改性提升金属催化剂稳定性的策略,并成功地实现了阿拉伯糖选择性氧化制备阿拉伯糖酸的工艺优化。关键创新点在于：通过对TiO2载体进行水热处理,在其表面成功引入丰富的羟基结构,显著提升了金属活性组分的分散度与锚定强度。分析结果显示,这种结构调控有助于催化剂形成更稳定的金属-载体界面,从而有效抑制反应过程中副产物的C-C键断裂,基于动力学模型构建的研究进一步验证了这一点。本研究结合了实验设计与理论模型的方法,为糖类化合物定向催化转化为高附加值酸性产物的催化剂设计提供了指导。
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CO2驱油过程中井筒管柱腐蚀损伤机制研究
Abstract:
目的：在CO2驱油作业中,地层水高矿化度引发的CO2-Cl-协同腐蚀已成为制约井筒管柱安全服役的关键问题。马氏体不锈钢虽凭借其优异力学性能和经济性被广泛应用于CO2驱油过程中的井下装备,但不锈钢管柱中高浓度CO2溶于水形成的H2CO3与地层水中高浓度Cl-的协同作用对不锈钢管材的耐蚀性构成了严峻挑战。因此,研究CO2驱油过程中井筒管柱常见管材马氏体不锈钢在高浓度CO2和Cl-共存环境下的钝化膜稳定性及钝化膜破损机制,对于理解不锈钢材料在苛刻服役工况下的耐蚀性及优化选材具有重要意义。方法：采用循环极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky等电化学手段研究了13Cr、L8013Cr、110Cr13S三种马氏体不锈钢在不同Cl-浓度下的电化学腐蚀行为；结合腐蚀失重、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等形貌表征手段研究了三种马氏体不锈钢在不同Cl-浓度下的钝化膜分布特性及破损机制。结果：13Cr、L8013Cr、110Cr13S的钝化膜稳定性随着Cl-浓度的增加而减弱,高浓度Cl-对三种马氏体不锈钢钝化膜均呈现极强破坏性。高浓度Cl-凭借强电负性和穿透性,诱导点蚀动力学,形成阳离子空位与不稳定氯化物相,导致钝化膜破裂及严重局部腐蚀。其中13Cr的腐蚀电位(Ecorr)最大,再钝化电位(Erp)负移程度最高,钝化膜稳定性最差,点蚀敏感性较高；而L80-13Cr在高浓度Cl-下的耐蚀性次之,110Cr13S耐蚀性最佳。此外,110Cr13S中明显的回火马氏体结构特征和较高的显微硬度及较低的载流子密度也进一步验证其更高的耐蚀特性。结论：本研究从高浓度Cl-作用下钝化膜稳定性及破损机制深入探究了三种马氏体不锈钢在CO2驱油过程中的腐蚀损伤行为,阐明了钝化膜半导体特性改变与局部腐蚀萌生的内在关联,为CO2驱油过程中井筒管柱材料的高效腐蚀防护体系构建和科学选型提供理论支撑。
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等离子体增强型CuFe基双金属催化剂催化CO2-CH4制高值醇类产物
Abstract:
在温和条件下，将CO2与CH4作为基础碳源来生产高附加值的液体化学品具有深远的意义。然而，由于热力学上的限制，这一直是一个巨大的挑战。低温等离子体技术的出现为解决这一难题提供了有效的手段。在本论文中，成功制备了CuFe/γ-Al2O3催化剂，并且在常温常压下将CO2与CH4混合气高效转化为高附加值的液态产物。实验结果表明引入的金属Cu和Fe为后续反应提供了活性位点，促进产物的偶联，使得反应体系中的CO得到了有效地利用，以此促进了复杂产物例如C2+液体产物的生成。CH4转化率达到25.3%，CO2转化率达到26.3%，总体液体产物选择性达到59.4%。乙醇作为主要C2+液体产物，选择性达到12%，醇类液体产物在总液体产物中的占比达到80%。研究结果为CO2转化利用提供了很好的借鉴和指导。
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山东东部新生代岩石圈热结构演化及深部动力机制
隋建才, 刘婕, 周瑶琪, 于笑晨, 高建明, 郭威, 曹晰
Abstract:
本研究聚焦岩石圈构造演化与壳幔相互作用机制,针对传统地球化学方法在多期改造过程示踪中的局限性,以华北克拉通及郯庐断裂带为研究对象,集成锆石微区地球化学、同位素示踪数据,系统探讨穿地壳岩浆系统演化规律及其对岩石圈流变结构的控制机制。研究表明,华北东部晚中生代高镁钾质花岗岩与太古宙岩浆岩的地球化学相似性揭示了深部物质再循环过程,而苏鲁超高压变质岩锆石REE特征则记录了多期地壳再造事件。本课题建立锆石Hf-O同位素及构造岩浆活动性质联合分析体系,结合地球物理表征岩石圈结构演化分析,重点解析郯庐断裂带周边壳幔相互作用过程。通过建立构造-岩浆-变质作用的时空耦合模型,阐明岩石圈热结构演变与脆性变形的内在关联,揭示古太平洋板块俯冲与软流圈上涌对克拉通破坏的复合控制机制。对深层高温资源勘探和岩石圈稳定性评估具有重要应用价值。
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基于相变调剖新型交联聚合物相变机理的分子模拟研究
季岩峰, 李彬, 何冬月, 殷琪, 马昊宇, 李振, 燕友果
Abstract:
我国老油田在保障国家能源安全中至关重要,但其高含水、储层非均质性强及剩余可采储量分散等问题,限制了采油效率。可控相转化聚合物作为化学驱油剂的改进技术,通过弱交联设计减少在注入过程中的黏度剪切损失,并在储层环境下相转化为高黏溶液实现调剖扩大波及体积,显著提升采收率。本文采用量子化学计算和分子动力学模拟,研究了可控相变聚合物的相转化的反应动力学机制和黏度变化规律。研究发现,酯基C-O键的断裂能低于其他反应位点,具有更高的相变潜力。通过对比四种新型交联聚合物,邻苯二甲酸二丙烯酯交联聚合物表现出较低的反应能垒及显著的增黏能力,最具较好的工程应用前景。
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Pt基催化剂的制备及12H-苄基甲苯脱氢催化性能研究
Abstract:
利用高温焙烧Al2O3载体、采用低酸性的羟基磷灰石载体、加入金属助剂的策略降低催化剂酸性，使用等体积饱和浸渍法制备了一系列不同的铂基负载型催化剂，，用于有机液相储氢载体(LOHC)的脱氢供氢；采用X-射线衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、氨气程序升温脱附（NH3-TPD）、低温N2吸附手段，对所制备的催化剂进行了表征。使用固定床反应器，以12H-苄基甲苯为原料，对所制备的催化剂进行脱氢反应性能评价。结果表明：利用上述三种方法所改性的催化剂表面酸性均低于未经过任何改性的0.5Pt/Al2O3-500-8催化剂，且Al2O3载体焙烧温度越高，所制备的催化剂表面酸量、酸强度越弱。筛选出了脱氢效果最优的催化剂0.5Pt-0.2Sn/Al2O3-700-8，在反应温度320℃下连续运行60小时表现出了85%以上12H-苄基甲苯脱氢率，94%以上的完全脱氢产物0H-苄基甲苯选择性。脱氢产物中轻组分杂质含量不高于0.24%，重组分杂质含量不高于0.54%。
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MIL101(Fe)强化抗生素类新污染物条件下厌氧氨氧化效果研究
Abstract:
针对化工制药行业抗生素类新污染物对厌氧氨氧化脱氮的抑制问题，以金霉素作为新污染物代表，探究了其抑制厌氧氨氧化动力学，在此基础上制备了MIL101(Fe)，探究了其缓解厌氧氨氧化金霉素抑制效果和机理。结果表明，30mg/L金霉素会造成明显抑制，总氮去除率降低了19.43%。Remodified Boltzmann模型和Modified Gompertz模型均可分析不同浓度下金霉素对厌氧氨氧化基质抑制过程。MIL100(Fe)材料的投加可明显降低游离金霉素浓度，促进EPS分泌，提高厌氧氨氧化菌的生长和代谢活性，从而提高了脱氮效果。研究结果为厌氧氨氧化在化工制药废水中的应用奠定了理论和技术基础。
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乳化沥青粒径与粘度对其储存稳定性关联影响研究
孙华东, 孙鑫, 肖英杰, 康杰分, 栾和伟, 庞来学, 杜杼桁, 甘 旺, 赵 拓, 王首珺, 朱传雨, 丁永玲
Abstract:
选用三种木质素基乳化剂，探究不同乳化剂的表面活性和掺量对其1d、5d储存稳定性、D10、D50、D90特征粒径、标准粘度、恩格拉粘度的影响，同时结合灰色关联熵、线性相关分析法，研究乳化沥青特征粒径、粘度与其1d、5d储存稳定性的关联关系。结果表明：当乳化剂掺量为3%时，乳化沥青1d、5d储存稳定性、D10、D50、D90特征粒径、标准粘度、恩格拉粘度最好且趋于稳定。乳化剂分子亲水基团的亲水性越强，其表面活性越强，越有利于乳化沥青的稳定；特征粒径与乳化沥青1d、5d储存稳定性的灰熵关联度顺序为D90＞D50＞D10，恩格拉粘度和标准粘度分别与1d、5d储存稳定性灰熵关联度最高，且三者线性相关性均为高度正相关；综合关联分析粒径、粘度与稳定性的关系得出D90粒径与乳化沥青1d、5d储存稳定性灰熵关联程度最高且呈现高度正相关，D90粒径在一定程度上能反应乳化沥青的储存稳定性。
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甲醇促进PET在温和条件下碱性解聚的研究
Abstract:
本文主要研究了在温和条件下利用KOH作为解聚剂,降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的工艺路线,优化了PET化学降解的反应条件。结果表明,以KOH为催化剂,以甲醇为助溶剂可以明显提高降解效率,KOH与甲醇最佳摩尔比为1/9.2,在常压120 ℃下PET的水解率达到了96.6%。同时在该温度下甲醇可以直接蒸馏回收并重复使用。其次,采用HPLC分析手段对产物进行定量分析,利用IR等手段对PET化学降解的反应机理进行了研究。反应过程中氢氧根离子攻击PET长链上的碳正离子,形成四面体负离子中间体,中间体不稳定,生成羧酸及醇的共轭碱,在碱性环境中羧酸与碱中和,最终产物为醇和羧酸盐。
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油基钻井液用选择性絮凝剂的研制及应用
耿愿, 孙金声, 李茂, 黄贤斌, 沈浩坤, 张帆, 王波, 倪晓骁
Abstract:
针对油基钻井液中劣质固相难以去除的问题，研发了一种由苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵合成的油基钻井液用选择性絮凝剂（XN-1）。通过沉降实验、Zata电位测试分析絮凝机理，在室内和现场对甩干液、老浆和现场油基钻井液进行絮凝处理并评价絮凝效果。在室内实验，甩干液和老浆中加入2% NX-1时，低密度固相含量分别降低9%和7%，在现场循环钻井液加入1% NX-1时，终切降低明显；现场试验，甩干液和老浆中加量分别为2%和1%时，低密度固相含量分别降低7.3%和12.1%，在循环钻井液体系中加入0.5%，可有效抑制低密度固相含量增长。通过实验表明，XN-1对劣质固相有良好的选择性絮凝效果，符合实际使用要求。
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二甲醚在稠油中扩散系数测定及其对蒸汽混注过程的影响
张胜飞, 孙新革, 李步林, 王强, 沈德煌, 罗池辉, 何万军
Abstract:
摘要：在“双碳”目标背景下，“高能耗、高碳排”稠油热采技术面临“提质增效和节能减排”双重挑战。将溶剂和蒸汽混合注入油藏可改善开发效果并极大降低能耗。二甲醚作为溶剂具有成本低、油水中都有一定溶解性等优势，具有巨大应用潜力。然而，二甲醚在原油中扩散系数这一决定传质过程的关键参数尚不明确。为此，本文以菲克第二定律、PR-EOS、二甲醚溶解度和混合黏度数据等为基础建立二甲醚扩散模型，结合高温高压下二甲醚压力衰减实验，通过模型网格化处理并逐层迭代各微元层的传质参数，对扩散系数经验关系式DAB = kTμ-β进行拟合，进而研究了二甲醚对混注过程的影响。研究结果表明：①扩散系数经验关系式拟合中优选β = 0.46，二甲醚在140 ℃和200 ℃下于油砂中的经验常数k分别为1.15×10-12和1.95×10-12；②高温高压下二甲醚在油样和油砂样中扩散系数的数量级为10-10 m2/s，升温会显著增大扩散系数，而多孔介质会减缓传质速率；③蒸汽二甲醚混注过程中二甲醚在泄油前缘的扩散深度为厘米级，据此可将前缘划分为温度和溶剂共同作用及温度为主的两个降黏区；④混注过程中二甲醚对泄油速度的贡献率约为11%，且原油黏度越高，二甲醚对泄油贡献率越高。本文建立了一套二甲醚扩散系数测定方法，具有成本低、速度快、结果可靠的优点，可准确量化特定温度下二甲醚在稠油中的扩散系数和浓度分布等，深化了对泄油前缘传质传热的机理认识，将为蒸汽二甲醚混注工艺应用提供指导。
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基于分子模拟的超高温水特性研究及其对钻井液处理剂的潜在影响
耿愿, 张志磊, 严致远, 胡敏, 袁石, 齐英翔, 王潇辉
Abstract:
超深地层的超高温高压和复杂的流体环境给钻井液带来了新的挑战。水分子在超高温高压条件下的特性变化,影响了钻井液处理剂的溶解、钝化、降解、聚合及其与溶剂的相互作用,这可能是导致钻井液体系失效的最重要因素之一；同时,超高温高压水特性变化也是造成地层矿物水化或脱水,导致井壁失稳的关键。利用分子动力学模拟(MD)优选了适用于超高温高压条件下的水分子模型,研究了超高温高压条件下水的体相性质(密度和黏度)和水分子间微观结构(氢键数量、水相结构和扩散系数),揭示了超高温高压水的特性参数变化规律。结果对研究超高温高压条件下的钻井液失效机制、抗高温钻井液处理剂研发以及防止超深地层水化导致的井壁失稳等具有重要意义。
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含蜡凝析物中蜡分子扩散、聚集与沉积行为的影响机制
Abstract:
凝析油气在采输过程中随工况改变会经历复杂的相态演变,厘清含蜡凝析物在相变工况下的蜡分子动力学行为,对于深入揭示凝析油气开采过程中的蜡沉积机理及有效实施蜡沉积的预防和治理具有重要意义。本文基于凝析物基础物性分析,依次构建了涵盖甲烷、甲烷-乙烷和甲烷-乙烷-丙烷不同凝析气流体环境的含蜡凝析物蜡分子动力学模拟体系,考虑相变温度与压力工况,研究了凝析气相存在下蜡分子的动力学行为。结果表明凝析气体在体系中的溶解度是影响蜡分子扩散行为的主导因素,且温度、压力的协同作用能促进蜡分子的扩散,蜡分子在不同体系中的扩散能力大小依次为：甲烷-乙烷-丙烷体系>甲烷-乙烷体系>甲烷体系。不同于温度升高使蜡分子间的结合能降低、热运动加剧,进而持续削弱蜡分子的聚集和沉积行为,压力的升高既会压缩蜡分子的间距而促进蜡分子发生聚集,又能够通过增加体系中气体的溶解度使其对蜡分子的聚集产生阻碍,与此同时,高压能够使沉积在壁面上的蜡分子层变得致密,但也会使溶解进油相中的气体分子数增加,导致蜡分子向壁面处的运动受阻,在一定程度上削弱沉积行为。
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静电场条件下环戊烷水合物在多孔介质中的相变可视化研究
王博闻, 李慕仪, 徐加放, 曲敬轩, 王健, 陈杰, 杨晓龙, 王亚华
Abstract:
水合物作为一种新型的清洁能源和碳捕集与埋存(CCS)的重要方式,研究其在多孔介质中的相变机制,对实现相关技术的现场应用至关重要。本文设计制作的微流控芯片模拟了地层中多孔介质,并运用其进行了环戊烷水合物的相变实验。通过显微观察,分析了同一过冷度下外加静电场对水合物形态、生长速率、诱导时间及相平衡温度的影响。结果表明,静电场能够改变环戊烷水合物晶体的生长形态、显著缩短诱导时间,但轻微降低相平衡温度。随着电场强度的增大,水合物诱导时间延长、相平衡温度升高。静电场作用下环戊烷水合物的生长速率明显提高。本研究得到的电场对多孔介质中水合物相变的影响机制,为电场方法在水合物开发和基于水合物的CCS技术中的应用提供了参考。
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离子液体氢气压缩机运行参数对振荡流动特性影响机理
Abstract:
离子液体氢气压缩机具有冷却效果好、能耗低、易损件少、可靠性高等优点，是未来高压加氢站氢气增压的优选机型。为了厘清离子液体氢气压缩机运行参数对工作腔内部气液两相振荡流动特性的影响机理，本文基于CFD动网格技术和VOF多相流模型，建立了压缩机流-固耦合的离子液体-氢气两相瞬态动力特性分析模型，探究了气液两相在不同活塞运动速度冲击下的振荡流动和形态演变规律。结果表明离子液体在气缸中的运动状态与活塞运动和气阀扰流冲击密切相关。随着液压泵转速的提高，活塞速度和气流速度也随之增加，气液两相振荡运动加剧，湍流作用提高，气液相界面的破碎程度增大，离子液体溢出量也随之快速增加，从120 RPM到600 RPM时，离子液体溢出量增加了4.7倍。在离子液体氢气压缩机设计和应用过程中，可采取较低转速来减弱离子液体-氢气两相振荡运动剧烈程度，同时可减少离子液体溢出量。
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基于过程参数与探测器响应的小孔泄漏区间判定方法研究
Abstract:
针对复杂煤制油厂区小孔泄漏概率高,且常用的泄漏检测方法不适用于复杂厂区以及难以准确检测识别到小孔孔径泄漏,提出一种基于工艺过程参数组合变化以及探测器响应数据融合的判定方法；不同管段发生小孔泄漏后会引起参数变化不同,依据参数组合变化规律确定小孔泄漏所在区间,结合模拟时探测器检测响应时间,利用检测范围确定小孔泄漏所在区间管段,结合交叉区域确定小孔泄漏所在区间位置,根据此方法能够及时地确定小孔泄漏所在的区间,将小孔泄漏事故及时排查处理,对控制事故、避免事故演化具有重要意义。通过示例分析,此方法能够有效缩短小孔泄漏管段所在区间位置,节省排查时间,可用于确定煤制油复杂厂区发生小孔泄漏时所在的区间位置。
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偏高岭土改性加砂固井水泥高温强度衰退性能及机理
李扬, 庞学玉, 郭胜来, 于永金, 汪海阁, 吕开河, 孙金声
Abstract:
传统加砂固井水泥在高温深井工况下长期服役过程中通常出现严重的强度衰退,因此,亟需开发新型耐高温防衰退固井水泥体系以有效支撑超深井井筒环空的长期有效封隔。本研究对传统加砂固井水泥体系,偏高岭土改性加砂固井水泥体系的高温性能演变规律进行了综合对比。研究表明,在90 d养护过程中,相比于传统加砂固井水泥体系,偏高岭土改性后的加砂固井水泥体系在宏观力学性能,微观结构以及水泥石矿物组分等方向均表现出明显优势。且在不同硅砂掺量下(40%和70%),偏高岭土对加砂固井水泥的强度衰退现象均有较好的抑制效果。
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水平井含无限级可开关压裂滑套套管柱下入力学分析与风险评价
赵宇航, 张辉, 杨进, 杨铠嵽, 陈雨飞, 周玉婷, 秦程, 李芷琦
Abstract:
含无限级可开关压裂滑套套管柱在水平井中的下入遇阻问题突出，严重增加了完井作业的非生产时间。在常规模型基础上，创新考虑压裂滑套与井壁之间的特殊接触情况以及刚性力和砂桥对摩阻扭矩的影响，建立了水平井含压裂滑套套管柱下入力学模型，分析了管柱下入过程中的局部可通过性与整体可下入性；综合考虑管柱、地层、井筒等多因素耦合的影响，建立了套管下入综合风险预测模型，实现了下套管作业前对高阻卡风险位置的提前预测。结合实例井，开展了模型验证和现场应用，结果表明，所建立的模型准确地预测了压裂滑套套管柱下入过程中的受力情况与下套管的风险井深，预测结果与实际情况一致，可以满足现场工程要求。研究对于降低水平井压裂滑套套管柱下入风险和指导现场施工有重要工程意义。
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2013(1):1-7 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.01.001
Abstract:
以岩心分析、测井曲线、动态数据等资料为基础,对扶余油田中区泉四段储层宏观非均质特征及对剩余油分布
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2013(6):1-9 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.06.001
Abstract:
通过岩心观察、薄片鉴定、物性测试等技术方法,对东营凹陷南坡古近系沙河街组沙四上亚段滩坝砂岩储层特征、储层物性控制因素及有效储层成因进行研究。结果表明:储层主要为中、低孔储层;成岩作用类型多样,储集空间以原生孔隙为主,发育部分混合孔隙和次生孔隙;有利沉积条件是储层良好物性发育的基础,不同成岩作用类型及强度促使储层储集性能发生变化,油气充注、地层超压利于储层物性保存,其共同作用控制储层储集空间类型、分布组合及演化特征;有效储层其储集空间分布组合特征在纵向上具有分段性,1.0～2.0km储层受成岩作用影响小,常压原生孔隙的良好保存形成以原生孔隙为主的有效储层,2.0～3.1km储层溶蚀作用增加储集空间,地层超压、油气充注保存储集空间形成原生孔隙、混合孔隙、次生孔隙组合发育的有效储层,3.1～3.6km储层油气充注、地层超压继承性发育,保存原有储集空间形成以原生孔隙为主、发育部分次生孔隙的有效储层。
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2013(6):17-23 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.06.003
Abstract:
通过地质、地球物理、地球化学资料分析以及含油气系统模拟技术,对澳大利亚波拿巴盆地Petrel次盆未钻或少钻区域古生界3套页岩有机质演化过程进行研究。结果表明:二叠纪是石炭系页岩气生成的高峰期,二叠纪中-晚期可能是原油二次裂解气生成的高峰期,侏罗纪至今是石炭系Milliigans组页岩气的破坏期,现今页岩层内保存的天然气可能较为有限;侏罗纪是下二叠统Keyling组页岩气生成的高峰期;第三纪以来上二叠统Hyland Bay组页岩一直处于生气高峰期,新近纪至今可能是其原油二次裂解气生成的高峰期。受区域差异沉降的控制和影响,Petrel次盆中-北部烃源岩埋深大,有机质演化程度高,东-西部烃源岩埋深小,热演化程度相对较低。
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2013(6):10-16,23 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.06.002
Abstract:
通过186口探井545组实测储层压力数据的统计分析,采用等效深度法对65口井泥岩段声波时差进行压力计算,并利用数值模拟技术对大民屯凹陷超压的发育演化进行研究,结合应力场演化与断裂发育分布和活动强度性分析,探讨大民屯凹陷厚层烃源岩排烃的动力学机制。结果表明:凹陷内超压普遍发育;快速沉降沉积和生烃作用是超压发育的主控因素;沙四段沉积期超压开始发育并迅速增大,在沙一段沉积期达到最高,随后逐渐泄放降低,断裂发育少的地区超压发育,断裂密集发育区超压发育相对较弱;在超压的作用下地下流体以幕式流动为主;阐明了大民屯凹陷超压主导型和构造活动-超压联控型两种幕式成藏的动力学机制。
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2013(6):24-30,35 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.06.004
Abstract:
根据塔北隆起奥陶系海相碳酸盐岩刻度区储层及油气富集的特殊性,对碳酸盐岩刻度区油气资源评价方法及关键参数分布模型等进行研究,并计算刻度区油气资源量。研究表明:塔北隆起奥陶系海相碳酸盐岩层系整体上可划分为风化壳岩溶型及内幕岩溶型储层;碳酸盐岩层系油气纵向上多层段叠置发育、横向连片,大面积分布,油气分布和富集程度主要受有效储层的发育控制;对刻度区油气资源评价的关键参数进行统计模拟确定的关键参数分布模型包括有效储层厚度系数模型、有效储层面积系数模型、有效储层面积丰度和有效储层体积丰度模型等;计算奥陶系风化壳型刻度区油气资源量为油1.47343×109t,气2.766×1011 m3,展现出塔里木盆地海相碳酸盐岩层系良好的勘探潜力。
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2013(5):100-106 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.015
Abstract:
随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5％YSJ杀菌剂+1％FP-1复合起泡剂+2％KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。
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2013(5):186-189 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.027
Abstract:
采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870m2·g-1); GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低; GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。
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2013(5):107-113,119 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.016
Abstract:
利用Green函数源函数法,通过镜像映射和叠加原理得到裂缝性油气藏水平井多段压裂改造后地层中任意一点的压力解。首先推导顶底封闭四周无限大、盒状及定压条件下单条裂缝生产时地层中任意一点在拉氏空间的压力计算公式,并假设水平井井筒无限导流,进一步建立水平井多段压裂改造后井底压力求解方法。基于Stehfest数值反演得到考虑井筒存储和表皮系数影响的水平井井底压力解。对不同边界条件下井底压力及压力导数的双对数曲线进行分析,并分析压裂裂缝参数对井底压力响应的影响。结果表明:压裂水平井存在压裂裂缝线性流、压裂裂缝径向流、地层线性流、系统径向流及边界影响五种流动阶段;同时由于油藏为双重介质油藏,所以还存在基质系统向裂缝系统的窜流;裂缝条数越多,生产相同的时间时井底无因次压降越小,但当压力波传到边界后裂缝条数不再对流动造成明显影响;裂缝半长会影响压裂裂缝径向流出现的时间及地层线性流之前的压降,且压裂裂缝越长,压裂裂缝径向流出现的时间越晚,生产相同的时间所需要的无因次压降越小;裂缝间距会影响裂缝径向流结束的时间,且缝距越小,裂缝径向流持续的时间越短。现场应用结果证明了模型的正确性。
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2014(4):19-25 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2014.04.003
Abstract:
为探明不同成因的孔隙对页岩气储集的贡献,基于多种分析测试手段,对川南地区下古生界海相页岩微孔类型与分布、孔隙定量表征进行研究,并探讨页岩中微观储集空间的成因及影响因素。结果表明:下古生界页岩微观储集空间分为矿物基质孔、有机孔和微裂缝3大类,并可进一步细分为9种类型;龙马溪组页岩主要发育有机质孔和黏土矿物层间孔,五峰组页岩主要发育有机质孔和溶蚀孔、缝,九老洞组页岩有机质孔极少,多见溶蚀孔、缝;下古生界3套页岩孔隙类型与分布特征的差异与矿物组成、有机质丰度和成岩演化作用有关;龙马溪组底部页岩微孔发育,比表面积大,为页岩气的吸附提供大量储集空间,是有利的页岩储层发育段。
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2019,43(4):1-10 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2019.04.001
Abstract:
根据大量钻井资料、岩心观察及分析化验等测试资料,采用对比分析方法对鄂尔多斯盆地姬塬地区长91段储层差异性特征及成因进行分析。结果表明:姬塬地区东、西部长91储层在粒度、分选、孔喉结构等方面存在差异,沉积及成岩的双重叠加效应造成了储层的这种差异性;研究区东部长91段沉积期处于曲流河沉积环境,发育曲流河三角洲前缘水下分流河道及河口坝两种类型砂体;砂体具有单层厚度小、纵向连续性差、结构成熟度中—低等特征,油层段较薄,主要分布在储层物性较好段;而西部长91储层以近源快速沉积的辫状河三角洲前缘水下分流河道砂为主;砂体厚度大、孔喉连通性较好,储层表现出较好的物性特征,渗透能力尤甚,形成的油层厚度大;成岩演化过程中,砂岩粒度相对较粗、孔喉结构较好的西部储层因压实作用损失的孔隙度低于东部,但压实后东、西部储层均未变致密。胶结物对储层物性影响差异较大,早期胶结作用对西部储层孔隙度的影响甚微,晚期胶结作用对西部储层的影响较大,晚期胶结作用后储层变得致密;早期胶结作用对东部储层孔隙度的影响则较大,早期胶结作用后储层变得较致密。
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杨凯凯, 边伟华, 王璞珺, 冯玉辉, 李昭, 张增宝, 刘晓康
2019,43(4):21-30 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2019.04.003
Abstract:
通过薄片鉴定、电子探针、地质温度计、面孔率等手段对准噶尔盆地东部地区巴塔玛依内山组火山岩杏仁体进行研究。结果表明:火山岩内气孔充填物包括硅质、沸石、绿鳞石、绿泥石、皂石等,杏仁体充填以复成分为主,单成分少见,单成分杏仁体见硅质和绿鳞石杏仁体两种,复成分杏仁体包括石英→沸石、石英→绿泥石、石英→绿鳞石→皂石等10种;气孔内充填的绿泥石形成温度介于84.7～123.6 ℃,为低温充填,综合分析认为巴塔玛依内山组中基性火山岩气孔充填为后生流体沉淀结晶的结果;气孔充填使巴塔玛依内山组火山岩储层质量明显变差,约94.5％的原生气孔空间完全丧失;充填作用虽然使火山岩储集空间丧失,但是残存的杏仁体内孔、杏仁体收缩孔仍具有一定的储集能力,流体在气孔内沉淀结晶的同时,也伴随着火山岩溶蚀作用的进行,过程中产生的溶蚀孔也在一定程度上对气孔体积的减少起到补偿作用。
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2019,43(4):11-20 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2019.04.002
Abstract:
为了更精确地探讨河控级别和水位变化对湖泊河控三角洲砂体展布距离的影响,以鄱阳湖赣江三角洲和沾化凹陷孤北洼陷为主要研究对象,通过对典型河控三角洲高精度卫星照片的统计分析以及地下研究区三角洲的精细解剖,提出两个表示河控级别的参数,明确三角洲延伸距离与海拔的关系以及沉积水深与三角洲前缘朵叶体长度、坡角的关系,阐明河控级别和水位变化对三角洲展布距离的影响。结果表明:三角洲分叉级别与分流河道累积数量关系式中的斜率和三角洲的展开角度是描述河控级别的两个主要参数,斜率和展开角度越小,河控级别越高,河流作用越强,三角洲展布距离越大;随着河控三角洲向前延伸,其海拔高度呈现对数性减小,直到前三角洲的高度,三角洲前缘坡角呈现先增大后减小的趋势;随着沉积水深的增大,每一期三角洲朵叶体前积层的水平长度呈线性增大,斜坡角呈对数性增大直至休止角;水位的变化ΔH与三角洲展布距离的变化ΔL主要受控于湖盆的坡角α以及三角洲前缘斜坡角β,并满足ΔL=1〖〗tan α-1〖〗tan βΔH。
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2014(4):9-18 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2014.04.002
Abstract:
综合利用地质与地球物理资料,并根据断层组合样式及活动速率分析,对陵水凹陷古近系开展同沉积断裂对层序构成样式的控制性研究。结果表明:陵水凹陷西部、中部及东部识别出非对称地堑型、对称地堑型、半地堑型3种构造地层格架;由于断层活动性变化,陵水凹陷古近系发育上倾坡脚型断坡带、下倾坡脚型断坡带与弯折带3种构造古地貌背景,并分别控制3种沉积充填样式的发育;不同的沉积充填配置在不同的构造地层格架中组成了对储集体展布具有重要预测作用的层序构成样式,为深水区隐蔽油气藏的勘探提供基础。
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2021,45(1):117-126 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2021.01.014
Abstract:
考察H2S、CO2等酸性气体在液体介质中的溶解度对同区块不同井或同井不同井段油套管腐蚀、开裂及氢脆等环境断裂情况的影响,基于模拟油气井环境下CO2溶解度的测试装置,开展CO2在不同温度、压力及矿化度下的溶解度试验,采用灰色关联度法从温度、压力及矿化度3个方面对CO2溶解度进行敏感性分析,得到CO2溶解度与温度、压力及矿化度之间的相关性,基于试验数据及改进的P-R状态方程,采用逸度系数模型与混合规则相结合的方法,拟合分析预测结果与模型中二元交互作用参数之间的相关性,得到二元交互作用参数,修正完善CO2在地层水中溶解度的预测模型,计算CO2-地层水体系在实验温度(303.15~363.15 K)、压力(5~30 MPa)及矿化度(0～0.7 mol/kg)条件下的相平衡数据。结果表明:CO2溶解度随压力变化存在转变压力(本文实验条件下的转变压力为15 MPa),在转变压力以下,CO2溶解度随压力增加更快; 温度为CO2溶解度的主控因素,压力次之,矿化度最小;CO2溶解过程受温度、压力及矿化度3种因素的混合控制,其溶解度变化趋势主要依赖于CO2气体分子在水溶液中的溶解速度和逃逸速度;优化的预测模型是准确、可靠的。
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2013(5):181-185 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.026
Abstract:
重油催化裂化(FCC)工艺中,反应器内多相流动规律和精细数学描述是关键。基于湍流气固两相流理论和裂化反应集总动力学基础研究,详细描述和刻画FCC提升管反应器内流动传热过程及裂化反应历程,并创新性地提出以最大限度提高轻质油收率和生产清洁汽油为目标的催化裂化工艺的发展方向,应按照平行—顺序反应历程要求实现反应和转化过程的“分区调控”,并根据烃分子“竞争吸附”和反应特性的差异匹配催化环境。
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2013(5):190-195 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.028
Abstract:
使用傅里叶变换离子回旋共振质谱研究沥青质及其亚组分的分子组成。结果表明,重质油及其沥青质中杂原子化合物分子组成十分复杂,负离子电喷雾结合高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)鉴定出了N1、N1O1、N1O1S1、N1O2、N1S1、O2、O2S1、O2S2、O2S3、O3、O3S1、O4等多种杂原子类型,含氧化合物和分子中存在多个杂原子的化合物在沥青质中相对富集。加拿大油砂沥青减压渣油(VTB)C7沥青质较C5沥青质中化合物缩合度更高;不同原油沥青质组成差异很大,VTB沥青质中杂原子类型多,分子缩合程度较高,而苏丹VR沥青质中含氧化物丰度较高。分子缩合度的微小变化也能对沥青质的溶解度产生较大影响,通过对不同极性亚组分分析,从分子层次证明了高缩度和多杂原子化合物最容易在低极性或非极性溶剂中沉淀出来。通过对非碱性氮化合物和酸性化合物的分子组成分析,获得了沥青质分子组成的重要信息,尽管在实验选用的仪器条件下仅能对沥青质中部分化合物进行分析,但是可以确定沥青质中存在很多小分子化合物。
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2017(1):1-10 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2017.01.001
Abstract:
选取鄱阳湖赣江中支三角洲平原分流河道和信江三角洲前缘分流河道,采用现代沉积考察、剖面挖掘、粒度分析等方法,就水位变化对分流河道沉积特征的影响进行研究。结果表明:在赣江中支三角洲平原分流河道内发育滞留沉积和边滩沉积2种沉积单元；信江三角洲前缘分流河道内发育蝌蚪状砂垄砂、长条形浅滩砂、条带状河道砂3种沉积单元;三角洲分流河道砂在水位上升期向岸溯源沉积,在低水位期向盆地进积,是三角洲发育主要时期;边滩沉积在水位上升阶段发育水位上升楔状砂,在水位下降阶段发育水位下降侧积砂；三角洲前缘分流河道在水位上升期沉积蝌蚪状砂垄,被湖浪改造后在两侧河岸形成长条形浅滩砂；水位下降期沉积条带状河道砂,受水位变化影响,分流河道类砂体在平面及剖面上的砂体组合表现出一定的分带性及储层非均质性。
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2017(5):1-8 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2017.05.001
Abstract:
在准噶尔盆地车排子地区多期挤压逆冲构造背景下,石炭系火山岩断裂伴生大规模构造裂缝。综合利用岩心、薄片、成像测井和地震等资料,对车排子地区石炭系断层共生裂缝的发育程度进行定量化表征及预测。研究结果表明:与逆断层伴生的高角度剪切缝和扩张裂缝是石炭系发育的主要裂缝类型,构造裂缝的走向、倾角、密度及张开度等参数与断层密切相关;研究区断裂级别可划分为Ⅰ～Ⅲ级,通过建立断层共生裂缝密度分布函数,得出3类断层对裂缝发育的控制范围分别为5.5、3.0、0.9 km。在充分考虑不同级别断层对裂缝发育控制作用的基础上,采用统计和回归分析的方法定量分析石炭系断裂强度,通过全区断裂信息维到裂缝信息维的转换,最终实现对车排子地区石炭系断层共生裂缝发育程度的精细刻画和定量表征。
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2013(5):57-64 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.05.008
Abstract:
运用弹性波互易原理,指出并验证井中声场辐射和接收存在的互易性,使得井的接收响应可以由井的辐射因子计算得到,并结合辐射声场的远场渐近解,使得远探测声场的计算效率显著提高;模拟结果与三维有限差分数值模拟结果吻合。由于井对声场辐射和接收的调制作用,偶极横波远探测测井数据SH型横波的贡献远大于SV型横波的贡献,这一结果为数据的处理和解释提供了理论基础;模拟数据及其成像处理结果还证明了横波远探测技术在套管井中的可行性。所提的理论和方法可以快速模拟偶极横波远探测声场。
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2014(4):148-153 ,DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2014.04.022
Abstract:
由于单核计算无法承担LNG冷箱中降温过程动态模拟的高负荷,采用共享内存模式下的对称多核并行计算方法实现带预冷的氮膨胀液化流程中冷箱降温过程的动态模拟。动态模型中,板翅式换热器采用一维模型,压缩机、膨胀机和节流阀按稳态元件处理;并行方法中,根据并行机特征和液化流程特点进行计算单元的划分及边界耦合,利用路障对每个积分步进行同步控制,通过显式的函数调用进行单元间通信。将模拟结果与试验数据进行对比,验证动态模型和并行方法的合理性。模拟结果表明:工质的降温速率主要取决于膨胀机多变效率;该并行方法使模拟进程加速23倍,计算结点效率是单核计算的3.83倍。
