基于自然地下水矿化度分布的北方沿海区水稻适宜规模研究

基于自然地下水矿化度分布规律,探究北方沿海区水稻合理种植规模具有重要的节水压盐意义。本研究以唐山市为例,基于地下水矿化度监测及Landsat遥感影像等数据,分析了水稻种植规模时空分布,结合水稻生长的矿化度阈值,利用叠加分析法提出适宜种植规模和调整措施。结果表明:受水资源短缺影响,1991年以来唐山沿海区的水稻种植面积逐年减少,现状水稻种植面积基本稳定在6.28万hm^(2)。地下水矿化度大于3、1~3 g/L和小于1 g/L的区域分别为水稻保留区、探索退减区和优先调减区,面积分别为4.80、1.69和1.05万hm^(2)。结合国家粮食安全要求,唐山市沿海区适宜水稻种植面积为5.00~5.33万hm^(2)。研究成果为北方沿海区水田的开发利用和粮食节水增产策略提供了新思路。

考虑微观界面力学效应的低矿化度水驱渗流特征模型

为更好地描述低矿化度水驱的渗流特征,首先通过岩心驱替实验,验证了低矿化度水驱提高采收率的潜力。在此基础上,建立不同离子类型与矿物间微观界面作用的毛管束数学模型来模拟低矿化度水驱过程,通过岩心驱替实验进行模型验证,在相渗曲线拟合成功后,使用模型分析特征管径、离子价态与浓度对渗流的影响。结果表明:随着特征管径的减小,界面作用对采出程度的影响增加,当特征管径从20μm减小到5μm时,采出程度从2.9%扩大到30.5%,当毛管阻力较大时,常规水驱提高采收率效果有限,孔隙中存在大量残余油;低矿化度水驱可有效提高采收率,且离子价态是影响低矿化度水驱效果的主控因素,使用Na+的低矿化度水驱采出程度提高7.85百分点,而Ca2+则为4.83百分点。建立的毛管束模型可模拟不同离子类型与矿物间的低矿化度水驱效果,为油田现场的低矿化度水驱开发提供更好的理论指导。

高温高矿化度油藏提高采收率用聚合物驱油剂研究

为满足高温高矿化度油藏继续提高采收率的需求,室内以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、长碳链疏水单体和刚性单体为合成原料,制备了一种耐温抗盐型聚合物驱油剂KWY300,并对其综合性能进行了评价。结果表明,聚合物驱油剂KWY300具有良好的增黏性能和耐温抗盐性能,当溶液矿化度为133000 mg/L,老化温度为110℃时,质量浓度为1200 mg/L的聚合物溶液黏度值仍能达到80 mPa·s以上,增黏效果明显优于HPAM。聚合物驱油剂KWY300具有良好的渗流性能,在储层温度和矿化度条件下,阻力系数可以达到50以上,残余阻力系数约为10。此外,聚合物驱油剂KWY300还具有良好的驱油效果,注入PV数为0.5、质量浓度为1200 mg/L的KWY300溶液后,能使岩心水驱后的采收率继续提高16.4%,驱油效果明显优于HPAM。高温高矿化度油藏现场实施聚合物KWY300驱油措施后,区块内生产井的日产油量提升至措施前的3倍以上,含水率有所下降,起到了明显增油效果。

基于自然电位曲线的含烃砂岩地层水矿化度反演方法

地层水矿化度是重要的储层参数,也是进行储层精细评价的基础。当储层含烃后,自然电位曲线的异常幅度变小,将影响反演地层水矿化度的精度。基于公开发表文章中的实验数据,定量表征了纯砂岩储层中含水饱和度、地层水矿化度、泥浆滤液矿化度和自然电位异常幅度之间的关系,并将该关系与饱和度模型联立,构建了基于自然电位曲线的含烃砂岩地层水矿化度的反演模型。将反演模型在目标井中进行了应用,并开展了岩心束缚水矿化度实验,来验证模型反演结果。结果表明,反演结果与实验结果基本一致,该反演模型定量表征了烃类对自然电位曲线的抑制作用,能准确计算地层水矿化度,为流体识别和油藏定量评价提供了依据。

高矿化度致密油藏空气泡沫驱油体系性能实验研究及应用

针对高矿化度介质致密油油藏气驱过程中常规泡沫驱油体系性能不稳定,无法有效驱替原油的问题,对4种起泡剂和2种稳泡剂进行室内评价实验,优选并复配了适用高矿化度介质的气驱泡沫体系,再利用室内实验结合现场矿场试验,评价复配体系在室内高矿化度介质条件下的起泡、稳泡性能以及现场采收率。结果表明,在同一起泡剂浓度的条件下,起泡剂HK559的起泡体积和泡沫半衰期远高于其他3种起泡剂,其最佳使用浓度为0.25%,与稳泡剂HK558最佳体积比为5∶5;HK559与HK558的5∶5复配体系相对其他泡沫剂具有抗Ca^(2+)能力强、稳泡性能良好、耐油性稳定等特点,是高矿化度致密油藏空气泡沫驱油体系的优选。L区块内4个注采井组采取HK体系5∶5复配进行空气泡沫驱油措施后,单井日产油量提升幅度达到91.89%,4个井组平均日增油达到了5.28 t/d,含水率平均降低6.4%,降水增油效果显著。该研究可为同类致密油藏的高效合理开发提供参考。

改良MVR蒸发器在煤矿超高矿化度浓水处理中的应用

反渗透工艺是目前处理高矿化度矿井水常用的工艺,该工艺浓缩分质后会产生超高矿化度的氯化钠、硫酸钠浓缩盐水。这种浓缩盐水只能蒸发结晶处理后方可排放,传统的蒸发结晶工艺由于能耗非常高限制了其应用。近来年,相对能耗较低的MVR蒸发结晶工艺在国内外得到较多应用。针对煤矿矿井水浓缩的超高矿化度特点,在MVR工艺的基础上对蒸发器进行改良,增设由高温超导材料制成的原液预热器,进一步提高传热效率。改良制造的MVR蒸发器(150 kg/h)应用于陕西小纪汗煤矿超高矿化度浓水的应用试验中,传热面积由2.80 m^(2)提高至4.89 m^(2),蒸汽消耗量由179.40 kg/h减少到149.85 kg/h,每小时节约30 kg蒸汽,折合标准煤约2.8 kg,节能及碳减排效益显著。

基于双极膜电渗析的膜集成技术的高矿化度矿井水资源化处理

在当前煤矿矿井水“零排放”及煤炭与水资源逆向分布背景下,西部矿区的高矿化度矿井水如若不进行合理处置便直接排放,不仅对当地生态环境造成不可估量的破坏,而且造成严重的水资源浪费,最终将制约煤炭绿色开发与生态文明建设。传统的高盐废水零排放技术主要是利用蒸发结晶技术将无机盐由溶液态转变为结晶态进行回收。从经济性方面分析,该技术受投资高、运行成本高、无机盐附加值低等问题制约。基于此,以西部某矿井水为原水,以矿井水资源化零排放利用及脱盐低碳化为目标进行膜集成工艺设计,并在此基础上重点探讨电渗析和双极膜电渗析工序不同操作条件(操作电压、进料液浓度、温度、酸碱度、电流密度等)对电渗析脱盐性能及双极膜电渗析制酸碱性能的影响规律,之后以实验数据及经济评估模型,探究其经济可行性,旨在探索出适用于西部矿区高矿化度矿井水处理的膜集成技术,为高矿化度矿井水绿色资源化处理工艺的开发提供新的研究思路。通过对电渗析−双极膜电渗析实验过程探究,发现双极膜系统进料液质量浓度应不超过80 g/L、适宜的操作电压为18 V、适宜的进料液温度为25℃、进料液pH保持中性、更适合采用恒电压操作。此外,证实了以双极膜电渗析为核心的膜集成系统可实现高矿化度矿井水绿色资源化处理,以电渗析系统进料液总含盐量20 g/L为例,总的净收益为18604299元/a,且在耦合光伏电力供应系统时具有明显的二氧化碳减排效应,二氧化碳减排将超过3162 t/a,具有良好的经济效益和社会效益。

不同矿化度灌溉水对春小麦种子萌发特性的影响

为解决南疆小麦生产上日益缺水的问题,探索了小麦种子萌发对不同水质的响应,将3个春小麦品种的种子置于4种不同矿化度的水环境中进行发芽试验,对不同品种萌发和根系生长指标进行测定分析。结果表明:随着矿化度的升高,3个春小麦品种的萌发特性指标均下降。根据主成分分析将7个小麦萌发及根系生长指标简化为2个关键因子指标,建立综合评价体系,最终得出综合排名前三的处理分别为:蒸馏水浇灌新春15号、自来水浇灌新春15号和蒸馏水浇灌新春8号,主成分综合得分分别为1.56、0.81、0.53;微咸井水浇灌新春6号综合排名最低。综合分析认为,蒸馏水浇灌新春15号综合表现最好,但使用蒸馏水灌溉成本过高,由于新春15号耐盐性最强,可推荐在生产中应用;并结合实际情况推荐在当地春小麦生产中用绿化灌溉水全部或部分替代农业灌溉水进行灌溉。

不同矿化度水源膜下滴灌对棉花土壤盐分分布及生长的影响

利用微咸水膜下灌溉是缓解干旱区农业灌溉资源短缺的有效途径之一,分析不同矿化度水源膜下滴灌对土壤盐分分布及作物生长的影响对于确定灌溉水源矿化度阈值具有重要意义。开展4 a不同梯度矿化度水源膜下滴灌棉花测坑试验,设置6个处理矿化度分别为1 g/L(CK)、2 g/L(A)、3 g/L(B)、4 g/L(C)、5 g/L(D)和6 g/L(E),分析不同梯度矿化度水源膜下滴灌土壤盐分累积及棉花生长特征,确定微咸水膜下滴灌棉花灌溉矿化度阈值。结果表明:2019-2022年,0~100 cm平均土壤电导率以每年0.920 dS/m、0.995 dS/m、1.196 dS/m和1.188 dS/m的速率呈线性增长的趋势。随着灌溉年限增加,不同梯度微咸水膜下滴灌下土壤电导率呈现增加趋势。5 g/L和6 g/L处理土壤盐分累积最大,分别为38.70%和39.19%;灌水12 h后,宽行表层20~40 cm土壤盐分累积最为明显,土壤电导率为0.30~2.1 dS/m;窄行土壤盐分在40~60 cm土层处出现累积,土壤电导率为1.26~1.93 dS/m。矿化度为3 g/L水源膜下滴灌棉花土壤盐分累积量较小,对棉花叶片光合作用指数影响最小,生长指标和产量达到最大,微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌溉水源阈值为3 g/L。

耐高矿化度压裂液体系研究进展

综述了高矿化度采出水配液时存在的问题,分析了高矿化度采出水对常规压裂液体系性能的影响机理,同时对近年来耐高矿化度水基压裂液体系的性能特点和应用情况作出总结,提出了滑溜水速溶粉剂减阻剂体系是未来耐高矿化度压裂液的一个重要研究方向。

超高矿化度AM/AMPS共聚物压裂液与交联过程流变学

对不同矿化度、不同盐溶液中AM/AMPS压裂液流变性能及其在超高矿化度时的交联凝胶状态与流变学性质以及交联过程进行了研究。结果表明,AM/AMPS压裂液KCl与CaCl_(2)溶液中黏度与弹性模量下降,且CaCl_(2)的影响更显著;而超高矿化度镁盐溶液对压裂液黏度与黏弹性有增强作用。在超高矿化度的不同盐溶液中,AM/AMPS均可以与有机锆交联剂形成能完全挑挂凝胶,应变扫描结果证明,交联后压裂液表现出典型的凝胶特征。AM/AMPS压裂液在高矿化度盐溶液以及水溶液中的30℃恒温小振幅振荡交联过程可用四参数交联流变动力学方程描述,金属盐离子可以提高凝胶强度,且二价盐的提高更为显著。AM/AMPS压裂液升温小振幅振荡交联过程存在缓速交联与快速交联两个阶段,适当升温有利于交联反应。AM/AMPS压裂液在自来水与一价盐溶液中升温大振幅振荡交联过程与升温小振幅振荡交联过程相似;在二价盐溶液中交联过程受剪切影响较大,适当提高剪切,有利于AM/AMPS压裂液在盐溶液中交联。研究获得了超高矿化度AM/AMPS压裂液新体系,有望为AM/AMPS压裂液工程应用提供指导。

延长油田致密岩性储层低矿化度分层注水技术研究

研究表明低矿化度水注水(LSW)具有提高采收率的潜力。考察二氧化硅纳米颗粒(NPs)在砂岩上的吸附以及其在LSW驱油过程中对流体/岩石相互作用的影响。在砂岩表面的等温静态吸附实验中,纳米颗粒在石英表面表现出比高岭石更高的吸附亲和力。随着盐度的增加,纳米颗粒的吸附能力增强。动态吸附实验中,注入约0.033 g纳米颗粒与示踪剂(约0.13 g氯化锂),估计NPs在岩心驱替过程中的不可逆吸附约为35%,而岩心驱替的解吸率约为21.2%。质量平衡分析实验结果显示,pH对纳米二氧化硅的吸附/脱附过程有一定影响,碱度的增加有利于纳米颗粒的脱附。与单独使用LSW和NP驱相比,在LSW和NP复合驱过程中,纳米颗粒在矿物表面的吸附减少了矿物的溶解。表面力估算表明,LSW与NPs的结合降低了矿物颗粒之间的斥力。将LSW和纳米颗粒相结合形成协同效应,从而降低了砂岩储层的地层损害概率。

基于润湿性改变的低矿化度水驱提高采收率

低矿化度注水是指向油藏注入含有离子浓度较低的水,通常注入水的矿化度低于5000 mg·L^(-1)。大量的室内实验和少量矿场测试证实了低盐水驱能够提高砂岩和碳酸盐岩油藏的采收率。首先开展了岩石薄片润湿角测试实验,结果表明低矿化度盐水能够改变岩石表面的润湿性,而且不仅与盐水矿化度有关,还与盐水的离子组成和原油组成有一定关系。不同矿化度盐水岩心驱替实验表明,降低注入水的矿化度可以提高岩心的最终采收率,并且在相同矿化度条件下通过优化注入水的离子组成可进一步提高岩心的最终采收率,表明低矿化度水驱具有较大的增油潜力。驱替实验过程中岩心两端压差和出口端流体的pH变化是岩石润湿性变化的直观现象表现,双电层扩散和多离子交换是岩心润湿性变化的主导机制。

具宽矿化度抗寒性能泡排剂复配及其在延安气田中的应用

为能够解决延安气田南部区域地层水矿化度变化范围差异大导致的目前现场单一体系的泡沫药剂排水采气效果差的难题,特别是在冬季-20 ℃野外施工情况下。在气田特征、气水气球化学指标性质评价研究基础上,明确了温度、矿化度以及凝析油等主要因素泡排药剂的影响。组分分析表明地层水中未检测出凝析油,故配方中不考虑凝析油的影响。此外,针对冬季施工可在原泡沫剂体系中加入防冻剂,克服低温的影响。通过室内评价性能优选研制出适合延长气田不同矿化度特征的具抗寒性能的泡排剂。现场试验表明,该表活剂较现用泡排剂泡沫更致密,表面张力低,因此泡沫更稳定,携液能力更强。泡排措施后该井日产气量和日产水量均大幅提升,产气产液稳定,油套压差明显减小,减少气井的放喷次数,工艺效果显著,为气田泡沫排水的现场应用提供依据和参考经验。

高矿化度盐水修井液对储层损害实验研究

M油田位于伊拉克巴格达地区东部,石油资源储量较为丰富。研究区目的层Hartha储层压力系数为1.17左右,地层水矿化度较高,修井液目前采用一套高矿化度盐水工作液体系,为评价高矿化度盐水修井液对储层造成的损害情况,结合油田生产实际,通过修井液与地层水配伍评价实验和修井液与储层适应性评价实验,研究了高矿化度盐水修井液在修井时会对储层造成的损害情况。结果表明,修井液与地层水配伍,对储层的损害程度小于20%,损害程度较弱。

石灰纯碱法耦合聚合氯化铝预处理高矿化度矿井水的实验研究

高矿化度矿井水回用常采用膜技术进行脱盐,但运行过程中水中硬度和悬浮物会造成膜污染极大影响了膜性能,开展预处理降低矿井水硬度及浊度,对减轻膜污染、提高出水水质、降低运行费用有重要的作用。本文采用石灰纯碱法耦合PAC去除矿井水的硬度及浊度,采用单因素试验考察了药剂投加量、反应时间、沉淀时间对去除效果的影响。试验结果表明,氢氧化钙投加量为100 mg/L、碳酸钠投加量为10 mg/L、PAC投加量为20 mg/L,反应30 min,沉淀15 min,此时水样的总硬度为51.54 mg/L,总硬度去除率为48.11%,浊度去除率为98.13%。吨水药剂费用3.07元。

软化-混凝预处理高矿化度矿井水的试验研究

高矿化度矿井水可回用,常采用膜技术脱盐,但运行过程中Ca^(2+)、Mg^(2+)造成的膜污染极大地影响了膜性能。开展矿井水预处理降低硬度及浊度,对减轻膜污染、提高出水水质、降低运行费用起着重要的作用。采用氧化钙-偏铝酸钠软化法耦合PAC(聚合氯化铝)混凝法降低矿井水的硬度及浊度,采用单因素试验考察了药剂投加量、反应时间、沉淀时间对去除效果的影响。试验结果表明,投加30 mg/L CaO、15 mg/L NaAlO_(2)及20 mg/L PAC,反应60 min,沉淀20 min的条件下,水样的总硬度为56.622 mg/L,总硬度去除率为46.10%,浊度去除率为88.86%,吨水药剂费用为2.4元。

不同矿化度微咸水对西瓜幼苗养分吸收与分配的影响

为有效解决盐胁迫导致西瓜生长受抑制的问题,探索盐胁迫对西瓜养分吸收与分配的影响,特开展水培试验,设置不同矿化度的微咸水来模拟不同程度盐胁迫,探讨西瓜幼苗生长过程中养分吸收和分配与微咸水矿化度之间的关系。结果表明,在西瓜幼苗生长期内,整株幼苗鲜重和干重均在矿化度4.0、4.5 g/L时显著降低,鲜重分别较CK(矿化度为2.5 g/L)下降31.3%、35.2%,干重分别较CK降低30.1%、42.0%。根、茎与叶的全氮、全磷、全钾含量均在矿化度3.5~4.5 g/L时明显下降,与CK相比,根的全氮、全磷与全钾含量分别下降22.4%~51.0%、21.6%~29.1%、16.1%~29.3%,茎的全氮、全磷、全钾含量分别下降34.4%~58.5%、28.2%~34.5%、6.4%~16.0%;叶的全氮、全磷与全钾含量分别下降30.1%~42.8%、13.6%~29.5%、12.7%~25.5%。可见,盐胁迫条件下,西瓜对全氮、全磷和全钾的吸收明显降低。本试验条件下,综合各项指标,矿化度为2.5~<3.5 g/L时属于轻度盐胁迫,矿化度为3.5~<4.5 g/L时属于中度盐胁迫,矿化度为4.5 g/L及以上时属于重度盐胁迫。

从分子动力学角度分析地层水矿化度对甲烷分子吸附的控制作用

地层水矿化度会在极大程度上影响页岩储层内部,特别是纳米级别孔隙中甲烷的赋存状态与分布特征,并进一步通过界面效应等控制其后续的扩散行为(Li Jiawei et al.,2021,2022;Liu Jie et al.,2022a)。常规实验测试技术手段多聚集于储层微观物性、流体成分及含量等静态参数表征,而对于地层水及其矿化度对甲烷分子于干酪根或无机矿物表面的动态吸附—解吸过程,以及游离态甲烷分子在孔喉中运动特征描述等方面.

干旱区高矿化度矿井水的水化学特征与成因——以陕北大海则煤矿为例

为揭示干旱区高矿化度矿井水水化学特征,采集大海则煤矿地下水及矿井水水样38组,借助Piper三线图、同位素技术、Schoeller图、Gibbs图、离子比例系数图等手段研究高矿化度矿井水的水文地球化学特征,并揭示其成因机制,提出相应的处理措施。结果表明:研究区各充水含水层水样以阳离子Na+为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主;直罗组地下水及矿井水溶解性总固体(TDS)均超出标准限值,TDS质量浓度均值分别为2768.57、3057.07mg/L;第四系水、洛河组及安定组地下水水化学类型以HCO_(3)^(-)Ca型为主,少量HCO_(3)^(-)Na型,直罗组地下水及矿井水水化学类型为SO_(4)^(-)Na型,直罗组地下水与矿井水δ(D)和δ(^(18)O)值差异小,矿井水主要来源于直罗组地下水补给;矿井水矿化度较高与直罗组地下水矿化度高直接相关,高矿化度地下水在蒸发浓缩和岩石风化控制双重控制下逐步演化形成,钠主要来自钠长石等硅酸盐矿物的溶解、硫酸根来自于石膏的溶解、钙离子除来源于石膏溶解外,还与钙长石等硅酸盐矿物的溶解有关;除此,主要离子的演化的还受阳离子交换作用的影响;矿井水TDS质量浓度为500~3000 mg/L,选择纳滤和反渗透联合对其进行处理,处理后可直接用于生产、生活或者生态。