中上扬子区海相页岩复电阻率响应特征及总有机碳含量预测

页岩的电性响应特征是评价页岩气储层总有机碳含量(TOC)的重要技术指标,而现有的TOC评价模型仅利用电阻率一个电性参数,不能满足储层评价的需要,复电阻率为此提供了新途径. 本文采用实验分析和理论建模的方法,以中上扬子区海相页岩为研究对象,通过对不同地区、不同地层及页岩气井的页岩进行复电阻率实验与模型研究,反演提取页岩的激发极化(IP)参数,揭示页岩有机质富集与复电阻率响应的内在联系及规律. 结合TOC测试结果,建立电阻率、极化率与TOC评价关系模型,发掘有利于页岩气储层评价的电性敏感参数,并应用于实际勘探试验区的储层TOC预测. 形成了一套以复电阻率参数测试为主的页岩储层岩石物性测试与分析的方法和技术,为应用电磁勘探方法进行页岩气储层TOC评价提供了理论基础和物性数据.

丰水及枯水期岩溶区水库总有机碳时空分异特征研究——以平班水库为例

为研究岩溶区水库有机碳的浓度水平和时空分布特征及影响因素,揭示岩溶区河道型水库的碳循环规律,分别于2022年丰水期和枯水期在平班水库进行水样采集及总有机碳质量浓度(ρTOC)和其他理化因子的测定,并对ρTOC和主要环境因子进行相关性分析。结果表明,平班水库ρTOC表现出明显的时空分异规律,范围为1.899~8.057 mg·L^(-1),丰水期平均质量浓度为5.215 mg·L^(-1),枯水期为3.336 mg·L^(-1);丰水期库区ρTOC在空间上存在显著差异,靠近坝址的1号采样点ρTOC最高,上游入湖区浓度最低,枯水期全湖TOC分布稳定。平班水库表层温度(TW)、pH值、硝酸盐氮质量浓度ρ(NO^(-)_(3)-N)的空间差异较小,电导率(γ_(COND))、总溶解固体物质量浓度(ρ_(TDS))的标准差较大,各点位数据离散程度明显;相关分析表明,ρTOC与TW,pH值,ρ(NO^(-)_(3)-N)及ρ(NO^(-)_(2)-N)显著正相关。研究发现,平班水库ρTOC与其他湖泊相比处于中等水平,这与库区水体面积、库容有一定关系;平班水库有机碳是径流携带营养盐入湖和浮游植物生长进行光合作用共同影响的结果。

基于Stacking算法集成学习的页岩油储层总有机碳含量评价方法

总有机碳含量(TOC)是页岩油储层评价的重要参数,而传统总有机碳含量测井评价方法精度较低且普适性较差,机器学习模型在一定程度上提高了总有机碳含量预测精度,但结果存在不稳定性。为了进一步提高页岩油储层总有机碳含量预测精度,基于有机质岩石物理特征和不同总有机碳含量测井响应特征的深入分析,优选出深侧向电阻率、声波时差、补偿中子和密度测井曲线作为总有机碳含量的敏感测井响应,并将其作为输入特征,以岩心分析总有机碳含量作为期望输出值,分别建立了决策树模型、支持向量回归机模型、BP(Back Propagation)神经网络模型,并建立了以决策树模型为基模型、支持向量回归机模型为元模型的Stacking算法集成学习模型。利用B油田A区块的岩心样本数据和实际井数据对不同模型预测总有机碳含量结果进行了验证,结果表明,基于Stacking算法的集成学习模型的总有机碳含量预测精度最高,相较于决策树模型、支持向量回归机模型、BP神经网络模型和改进的ΔlgR法,预测精度有较大提高。因此,基于Stacking算法的集成学习模型为该研究区最有效的总有机碳含量计算方法,这为准确地评估页岩油储层的生烃潜力、确保页岩油储层的高效开采及资源利用奠定了基础。

紫外-可见吸收光谱结合化学计量学算法的水体总有机碳浓度快速检测

总有机碳(TOC)指悬浮或溶解于水中有机物的含碳总量,是以单位体积水体中含碳的质量来表示水中有机物的浓度,通过总有机碳可以更全面反映水中有机污染物的总量。总有机碳的监测能够推动我国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,也对我国海洋地球碳循环的研究具有重要的意义。目前,国标法测量水质TOC主要采用高温催化氧化法和湿法氧化法,这两种方法虽测量准确、可解释性强,但都具有测试方法复杂、测量时间长、易产生二次污染、人力物力消耗巨大等缺点,且仅能在实验室内完成,无法进行TOC的原位在线测量。因此发展水质TOC快速、实时、在线监测技术具有重要意义。为此,建立了TOC标准溶液浓度基于紫外吸收光谱的单波长检测模型,针对物质种类更为复杂的真实水样分别使用ACO-PLS和SPA算法筛选特征波长,对比S-G平滑处理、最小最大归一化、标准正态变换(SNV)、消除常数偏移量、导数校正等多种光谱预处理方法的效果,经过粒子群算法优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)建立快速检测模型。结果表明,选取不同数量特征波长,经SNV算法预处理后的建模效果普遍优于其他预处理方法;选用不同预处理算法,最佳特征波长数量普遍为50个,过多或过少的波长数量会使建模精度降低;最佳建模参数为选用SNV预处理方法,经ACO-PLS算法筛选50个特征波长组合并利用PSO-LSSVM算法建模,最优模型结果训练集Rc达到0.984 3, RMSEC为0.457 4,验证集Rp为0.974 5, RMSEP为0.481 1。将最优光谱检测模型应用于新采集水样,预测结果较为准确,具有一定鲁棒性。表明ACO-PLS算法可以有效选取特征波长,结合PSO-LSSVM算法可以实现利用紫外-可见吸收光谱对水体中TOC的测量,为水体TOC含量快速检测提供一种快速、无污染的测量方案,给相应传感器的研发提供了科学支持。

雅鲁藏布江上游干、支流沉积物总有机碳分布特征初探

为探究雅鲁藏布江(雅江)上游干、支流沉积物总有机碳(TOC)含量分布特征及其影响因素,研究了雅鲁藏布江上游干、支流沉积物TOC含量对粒度的响应,并基于随机森林分析(RFA)解释了流域内土地利用类型对沉积物TOC含量空间变化趋势的影响。结果表明,雅江上游沉积物TOC含量均值[(6.56±6.37)g·kg^(-1)]低于其他地区大中型河流[范围为5.95~49.06 g·kg^(-1),均值为(19.77±14.05)g·kg^(-1)]。其中,河源段沉积物TOC含量均值最低[(2.57±0.97)g·kg^(-1)],所有采样点沉积物TOC含量与黏土含量占比呈极显著正相关(r=0.64,P<0.01)。根据统计结果,包括雅江上游在内,河流沉积物TOC含量与粒径小于63μm颗粒含量具有极显著指数相关关系(r=0.77,P<0.01)。随机森林分析进一步表明,雅江上游沉积物TOC陆源贡献率中草地贡献率最大(48.12%),且受土地利用方式从以低覆盖度草地、裸土地为主导(上游头段)逐渐过渡到以中、高覆盖度草地和农、牧、一类工业用地(M1类)等为主(上游中、末段)的影响,沉积物TOC含量在空间上表现为随流向逐渐增加的趋势。总体上,人为干扰因素少及河流沉积物以砂质为主体是雅江上游沉积物TOC含量较低的重要原因。本研究深化了对雅鲁藏布江上游沉积物总有机碳含量分布特征及其影响因素的理解,可为进一步探究高原河流碳循环、生态环境保护以及区域可持续发展提供科学依据。

基于多测井参数的陆相页岩储层总有机碳含量预测:以和尚塬地区延长组长7段为例

总有机碳含量(Total Organic Carbon,TOC)是评价页岩油气潜力的关键参数,利用测井数据预测TOC,能刻画整段储层的TOC变化,对于明确地质-工程“甜点”意义重大.和尚塬地区延长组长7段陆相页岩由于沉积环境频繁交替变化,页岩层系内大量发育粉砂质泥岩条带.针对岩性非均质性强的特点,将页岩储层细分为页岩和粉砂质泥岩两种岩性,分别建立TOC预测模型.在比较现有方法的基础上,结合研究区的测井资料实际,选用△lg R改进法和机器逐步回归学习法分岩性建立预测模型.经过实测数据的精度检验,机器逐步回归学习法的预测精度更高.通过对单井预测值与实测值的误差分析,印证了细分岩性机器逐步回归学习预测模型的可靠性,证明该方法对预测以常规测井为主的陆相泥页岩TOC是有效的.在此基础上,应用该方法对研究区101口井长7段泥页岩进行预测,获得了TOC的空间展布.

岩溶水库水体总有机碳剖面分布特征及影响机制研究

为探究有机碳在深水型水库中的垂向分布特征及影响机制,以西南喀斯特腹地平寨水库为研究对象,在水体热力分层期间和混合期间采集不同点位和不同水层的水样,采用数理统计、相关分析和相对水柱稳定性(RWCS)分析等方法,分析深水型水库热力状况以及水动力差异对总有机碳(TOC)的时空及剖面分布特征的影响。结果表明,在春季、夏季和秋季3个深水采样点均存在温跃层,且温跃层厚度因季节而异;TOC浓度变化范围为0.44~5.65 mg/L,全年均值为2.16±0.99 mg/L,TOC浓度的季节变化特征为夏季>冬季>春季>秋季。平寨水库TOC浓度对水环境的响应存在季节性差异,夏季外源碳素入库,秋季降雨稀释,冬季微生物分解和沉积物再释放以及春季藻类繁殖和生物碳泵效应是导致TOC浓度季节变化的主要原因。不同深水点的TOC浓度及理化因子剖面波动幅度主要受控于3个不同水力特征驱动的水域。RWCS主要影响有机碳等物质的沉降速率,从而导致TOC浓度和理化因子剖面分布的差异。

热解法脱除工业废盐中总有机碳的工艺研究

高效率、低成本地脱除废盐中的总有机碳(TOC),是实现废盐资源化途径中重要的预处理手段。以两种代表性工业废盐(简称高氯化钠、高硫酸钠)为对象开展高温热解工艺研究,结果表明:高氯化钠在350℃、堆积厚度为12.5 mm条件下热解60 min,TOC去除率为94%;高硫酸钠在450℃、堆积厚度为18.5 mm条件下热解40 min,TOC去除率为94.2%。热解前向高氯化钠中添加7.5 mL/kg双氧水,250℃热解时的TOC去除率和350℃不添加双氧水的去除率相当,向高硫酸钠中添加10 mL/kg双氧水后,350℃热解的TOC去除率和450℃不添加双氧水的去除率相当,即采用双氧水氧化协同热解后两种废盐的热解温度均降低了100℃,节能效果显著。开展了分步结晶实验并对回收的盐分进行检测,结果表明,在回收率为90%的条件下,回收的氯化钠、硫酸钠的TOC含量分别为22.7 mg/kg和26.5 mg/kg,氯化钠纯度为93.2%,满足国家工业盐标准中日晒工业盐二级标准,硫酸钠纯度为93.0%,满足国家工业无水硫酸钠标准中Ⅲ类合格品标准。

基于机器学习的总有机碳含量测井预测方法对比研究

川中中二叠统茅口组一段发育岩性复杂、纵向变化大,总有机碳含量预测影响因素多、难度大,探索最适合该地区总有机碳含量预测的高精确度预测方法尤为重要。基于皮尔逊相关系数矩阵进行了总有机碳含量预测敏感参数选取,利用多层前馈神经网络、支持向量机和XGBoost算法这3种机器学习方法进行建模,并与常规ΔlogR法计算总有机碳含量的结果进行对比分析。结果表明:应用敏感特征挖掘方法优选出了与总有机碳含量相关性高的自然伽马、电阻率、声波时差、补偿密度、补偿中子测井数据作为输入特征;建立了检验精度R^(2)=0.6248的Δlog R法计算模型、R^(2)=0.8144的BP神经网络预测模型、R^(2)=0.7029的支持向量机预测模型及R^(2)=0.9370的XGBoost预测模型。实际应用效果分析显示,常规的ΔlogR法计算总有机碳含量精确度效果不佳,达不到预期效果;XGBoost预测模型预测值与实测值大小吻合最好、可靠性最高。该研究建立、对比优选出了预测精度高、泛化能力强的总有机碳含量预测模型,为研究区复杂碳酸盐岩总有机碳含量预测提供了有效的方法。

封闭体系下烃源岩热模拟实验固体渣样总有机碳含量异常成因及意义

自然演化条件下,烃源岩总有机碳(TOC)含量通常随着成熟度的增加而持续降低;但在封闭体系热模拟实验的晚期阶段,固体渣样的TOC呈现“不减反增”的异常现象。基于银根—额济纳旗盆地中生界湖相烃源岩样品的热模拟实验等相关测试资料,分析TOC异常变化成因,探讨了其地球化学意义。研究认为,造成这种异常现象的原因与原油二次裂解有关。由于热模拟为封闭体系,早期生成的原油因无法排出而滞留在反应釜内,随着热模拟温度的增加,原油开始大规模裂解,原油转化成气态烃的同时产生焦沥青,“不可溶”的焦沥青附着在固体渣样上导致TOC增大。该研究还建立了一种确定不同类型烃源岩所生油裂解气主生气门限的方法,即基于封闭热模拟实验固体渣样的TOC变化曲线来确定油裂解气主生气门限,因为焦沥青的大量生成会导致固体渣样TOC的增加,也是原油开始大规模裂解生气的重要标志。这种方法解决了现有方法的不足,如在厘定主生气门限时存在不可避免的人为误差、无法对混源油开展更为深入研究等。

高频燃烧-红外吸收光谱法测定土壤和水系沉积物中总有机碳和有机质的含量

传统重铬酸钾容量法已难以满足测定批量土壤样品中总有机碳和有机质的绿色环保要求,为有效提高检测效率,达到少用或不用有毒、有害试剂的目标,提出了题示方法。取0.050 0 g样品(已于105℃烘2 h)于陶瓷坩埚(已于1 000℃灼烧4 h)中,置于85℃恒温电热板上,滴加体积比1∶5的盐酸-水混合溶液,直至溶液停止冒泡,蒸干后于105℃恒温干燥箱中烘烤2~3 h,取出,加入0.4 g纯铁助熔剂和1.5 g纯钨助熔剂,选择高碳池分析气路,分析时间为30 s,采用高频燃烧-红外吸收光谱法测定其中总有机碳和有机质的含量。结果表明,总有机碳的检出限(3s)为0.012%,有机质的检出限(3s)为0.021%。测定了6种标准物质中总有机碳,测定值的相对标准偏差(n=12)小于5.0%,与认定值基本一致。方法用于分析20个实际样品,测定结果与NY/T 1121.6-2006中传统重铬酸钾容量法进行对比,结果表明两种方法的测定结果具有较好的一致性。

储存条件对总有机碳(TOC)分析校准用蔗糖溶液的影响

为了提高总有机碳(total organic carbon,TOC)分析仪校准用蔗糖溶液定值的准确性,消除影响总有机碳含量的干扰因素,配制拟商业化标准系列溶液,本研究进行了不同水质、不同储存温度、不同材质储存器皿、湿度条件下低浓度蔗糖溶液的稳定性试验和加速实验以及3个批次拟商业化系列标准溶液的组间差异实验。结果显示,超纯水经高压灭菌后TOC含量变化不显著,呈最稳定状态;拧盖广口玻璃瓶储存低浓度蔗糖溶液的最佳温度范围是4~20℃。20℃时,蔗糖溶液中的TOC含量在拧盖聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)瓶中比在聚丙烯瓶(polypropylen,PP)瓶中更稳定,且与玻璃瓶组无明显差异。加速实验结果显示,在高温(40±2°C)、高湿(75%±5%)条件下储存6个月,PTFE蔗糖溶液的TOC含量无显著变化。此外,随机抽取3个批次的拟商业化溶液并绘制标准曲线,获得了较好重现性和稳定性。通过分析可知,TOC含量会受水质、温度、储存器皿材质及时间等因素影响,选择PTFE能有效减少析出物,提高低浓度蔗糖溶液中TOC含量的稳定性。

水厂水处理工艺中总有机碳及三卤甲烷生成势变化影响研究

对自来水处理厂各个水处理工艺段出水中总有机碳、三卤甲烷以及三卤甲烷生成势等指标进行了调查分析,研究了水处理过程中总有机碳在各个流程中的消除情况和变化趋势,从横向和纵向两个方面对比及分析了三卤甲烷的含量变化趋势及组成情况,对各工艺段三卤甲烷生成势进行了量值分析并将其与总有机碳含量进行了关联性分析。实验结果表明:溶解性有机碳浓度在整个水处理过程中呈现下降趋势,对其消除作用最明显的工艺为平流沉淀池,该流程可消除79%~87%的总有机碳;三卤甲烷在加氯经过清水池后,其含量呈现出大幅度增加,占到其整体含量的72%~77%,对其组成分析发现,其中三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷的质量分数之比接近于2∶2∶4,呈现出较为明显的化学反应的特点,证明其含量的增加确实来自加氯后的反应生成。采样期间三卤甲烷的质量浓度在0.4~42.9μg/L之间,符合国家相关标准;三卤甲烷生成势质量浓度变化范围为130~410μg/L,处于中等水平,且其含量与总有机碳的含量呈现出显著的正相关关系。

燃烧氧化-缓释-非分散红外吸收法测定土壤中总有机碳(TOC)的研究

本文将常规的燃烧氧化-非分散红外吸收方法进行了优化,在检测流程中添加了缓释步骤来测定不同土壤中TOC含量,实验结果表明,利用该方法建立的标准曲线线性良好,多次测定土壤样品的相对标准偏差较小,该方法有效减少干扰成分和燃烧反应复杂带来的误差,具有干扰小、准确度高、稳定性良好等特点,以期在土壤样品TOC测定中应用。

疫苗类生物制品清洁验证中总有机碳检测限度的评估分析

疫苗类生物制品的清洁验证是保证其质量和安全的重要环节,其中总有机碳(TOC)检测是评价清洁效果的常用指标。旨在探讨疫苗类生物制品清洁验证中TOC检测限度的评估方法及应用。以常见疫苗生产用主要培养基配制为例,检测配制过程中最难清洗物的TOC,每种检测3批,要求相对标准偏差(RSD)≤10%。按照清洗方式将需清洗设备、容器具进行分类,根据公式计算各设备、容器具在最差条件下的TOC限度,选取最低值作为该种清洗方式的TOC检测限度。结果显示,离线清洗(COP)方法TOC限度标准为0.250 mg/L,COP-手工清洗方法TOC限度标准为0.100 mg/L,在线清洗(CIP)方法TOC限度标准为0.080 mg/L。提出的TOC检测限度的评估方法可广泛应用于疫苗生产行业的清洁验证,为保障疫苗质量提供科学依据。

提高水中总有机碳测定结果的准确度

总有机碳(TOC)是一个综合指标,通常作为评价水体有机污染程度的重要依据。本文使用德国Elementar vario TOC测定仪,采用燃烧氧化-非分散红外吸收法,使用差减法和直接法对标准样品和我厂不同水样进行测定,通过对比两方法,明确不同TIC和TOC水样的适用方法,并表明:石化厂高浓总排、延炼废水适合使用直接法,通过控制酸化曝气时间,提高了测定准确度,并对复杂水样使用差减法和直接法相结合测定,方法准确度满足要求。

浅谈总有机碳分析仪的使用和维护

岛津TOC-L/CPN型总有机碳分析仪在水样测定中的应用为例,介绍了总有机碳分析仪的硬件构成、检测原理、日常使用和维护,分享了水样采集、保存、污染处置和仪器状态检查方面的注意事项和经验做法。

湿法氧化—非分散红外吸收法测定海水中总有机碳的研究

为降低氯离子对高盐度海水中总有机碳测定结果的干扰,采用湿法氧化—非分散红外吸收法测定海水中总有机碳。通过优化反应条件、绘制校准曲线、精密度实验、正确度实验等来验证该方法的可行性,并对实际样品进行测定。结果表明:该方法校准曲线相关系数为0.999 5,相对标准偏差为1.1%~6.0%,加标回收率为94.0%~98.8%,适用于海水中总有机碳的测定。

试论总有机碳分析在电厂化学监督中的重要性

电厂补给水及水汽系统中的有机杂质是影响机组安全运作的重要因素,而由于水环境的恶化,电厂用水中有机物质的浓度越来越高,造成补给水系统中的活性炭失效、树脂污染严重,容易造成机组提前报废。有机物进入水汽体系后,在高温下发生分解,生成小分子有机酸及CO2,不仅造成氢电传导率及水质pH降低,且易挥发性有机酸对蒸汽流动段及汽轮机造成腐蚀。所以,对发电厂水中有机污染物的监测就显得尤为关键。研究总有机碳(TOC)是评估水环境中有机物含量的关键指标。通过对锅炉补给水系统、热力系统和凝结水精处理系统的分析,探究了TOC分析在火力发电厂化学监督中的关键作用,同时给出了解决对策,进而为减少对热力装置的侵蚀,确保机组的安全运作奠定基础。

湿式氧化-非分散红外吸收法在测定水中总有机碳的应用

总有机碳(TOC)能客观准确地反应水体受污染的程度。文章使用Aurora1030W总有机碳分析仪,采用湿式氧化-非分散红外吸收法测定总有机碳(TOC),通过绘制标准曲线、分析精密度和加标回收率,对太原市3种水源水、3种出厂水、3种管网水进行测定。结果表明,该方法具备良好的线性关系,精密度高,重现性好,可满足水中总有机碳(TOC)的试验测定要求。