垃圾场填埋气泄漏过程高密度电阻率法监测效能分析

垃圾场填埋气近年来被开发为一种生物能资源,但开采过程填埋气的泄漏也会带来爆炸、加剧温室效应等环境问题。实时监测填埋气泄漏过程对合理开采填埋气资源具有重要意义。本文基于电阻率法对封场系统中填埋气的逸出过程进行监测实验,探究电阻率法对于该过程的监测能力。实验结果表明,高密度电阻率方法对填埋气泄漏均具有较好的定性监测能力。气体泄漏区域在电阻率监测剖面中表现为高电阻率变化比区域,并且泄漏量可以根据电阻率变化幅度定性表征,该方法可大致确定气体泄漏通道位置及气体泄漏范围。电阻率法易受降雨等外界条件的影响且对含气区域的边界界定不明显,应选择适宜的天气条件进行监测,为得到更精确的结果,可与土壤剖面气体采集探针相结合。

冷泉气体渗漏过程海洋多电极电阻率法探测效果模拟分析

为分析评价一种新型海洋多电极电阻率法对海底沉积物中冷泉气体渗漏过程的探测能力,根据前人理论研究,结合具体实例构建沉积物中快速及慢速冷泉气体汇聚、渗漏、喷发阶段地电模型,模拟采用海洋多电极电阻率法进行探测,利用数值计算方法得到理论剖面图像,并和室内实验实测剖面图像进行对比分析。研究结果表明,在快速冷泉探测剖面图像中,含气层和渗漏通道会因冷泉气体扩散状态不同表现为不同的电阻率异常特征,但易于识别。在慢速冷泉探测剖面图像中,浅层沉积物中气体富集区呈明显的高阻异常区,随着气体渗漏异常区逐步消失。两种喷发过程形成的微地貌特征也可在探测图像中得到反映。海洋多电极电阻率法是一种可以图化描述沉积物中含气层、渗漏通道及气液界面空间分布位置的有效方法。

天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析

为实现天然气水合物开采过程沉积物内甲烷气泄漏过程有效监测,设计了一种海床基原位电学监测方法。为界定该方法对不同模式泄露甲烷气的探测能力,以南海神狐海域天然气水合物试采区为研究区,构建相应地质及电阻率模型,模拟利用设计电学系统对其进行监测,计算得到不同采集参数的电阻率剖面,并对其进行对比分析。研究结果表明:海水层会在探测剖面上某深度区间内形成层状低阻异常带,对该深度区间有效电信号形成压制。将该异常带顶界深度定义为系统有效探测深度后,发现该深度受电极距直接影响,10m极距偶极装置有效探测深度约为50m。电学探测剖面对有效探测深度内分布的层状和团状甲烷气聚集区、慢速甲烷气泄露区、沿断层泄露的甲烷气区具有良好反映能力,数据处理得到的相对电阻率剖面与电学探测剖面相比能更好地反映甲烷气聚集区边界。该监测方法能够实时监测含气区空间变化。

海底宏渗漏气体走航式海洋电阻率法探测效果模拟与观测系统设计

为实现海底宏渗漏气体连续调查,提出了一种走航式海洋电阻率探测技术。根据前人原位观测资料和含气水体电阻率特征构建地电模型;采用数值模拟和室内试验方法获得不同参数电阻率映像剖面,分析确定探测剖面异常特征,评价探测效果。在此基础上进一步进行了探测系统设计和实验测试。研究结果表明,走航式海洋电法探测电缆可由2个供电电流极和8个电位测量极组成,电位极距需小于0.05 m;测量可采用偶极装置通过并行采集方式实现。气体分布区表现为高阻异常,异常模式由走航速度、排列长度和气体分布区横向宽度共同决定,可分为7种情形;探测电阻率极大值和气体喷出流速存在正相关指数关系。该技术可实现气体分布范围和喷出速率快速探测。

神狐海域天然气水合物层分解井中电学监测效果模拟与分析

为实现天然气水合物开采过程中水合物层分解状态实时监测,基于静电场理论和监测井布设特点设计了一套电极阵列式井中电学监系统。以南海神狐海域天然气水合物远景开采区为研究区,总结归纳水合物开采过程储层分解和电阻率变化特点,构建不同开采阶段储层地质及电阻率模型,模拟利用设计系统对水合物层进行探测,正演计算得到不同装置形式探测电阻率剖面图像,随后对图像进行对比分析,界定该系统对水合物层分解状态的探测能力。研究结果表明,利用偶极装置探测的电阻率和相对电阻率剖面可准确确定不同饱和度水合物层界面位置,水合物分解区范围,分解区边界定位误差可小于0.5m。井中阵列式电学监测系统能够有效进行水合物层分解状态监测,具有良好的应用前景。

不同演化阶段的NAPLs污染区高密度电阻率法探测效果分析

应用高密度电阻率法(ERT)能够快速、实时探测非水相液体(NAPLs)污染区,但污染发生后不同时间段的NAPLs污染区在土壤中呈现不同的演化特征。为了解ERT调查剖面中NAPLs污染区自泄漏至形成污染羽全过程的异常区变化特征,本文归纳总结污染过程NAPLs饱和度和电阻率变化特点,构建不同演化阶段NAPLs污染区地质及电阻率模型,计算得到不同装置形式的电阻率理论探测剖面;通过对比分析,判断污染区不同演化阶段在ERT剖面中相应的异常特征。结果显示,污染物侵入量较少时,存在于非饱和带中的LNAPLs污染区在电阻率剖面中形成低电阻率异常区,随着污染物的积累,污染区转变为高电阻率异常区,且污染范围逐渐向下扩展。DNAPLs污染区在非饱和带中的电阻率变化特征与LNAPLs污染区具有一定相似性。在饱和带中,污染区表现为高电阻率异常,随着污染物向隔水底板迁移及饱和度的降低,污染区的高电阻率异常特征减弱。ERT剖面中难以识别饱和度低于0.10的污染区。施龙贝格装置水平方向分辨率较高,而偶极装置垂向分辨率较高,这为实地探测中不同范围的高、低电阻率异常区的解译以及不同污染区探测时采集装置的选择提供了参考。

浅水条件下浅层气走航式海洋电阻率法探测结果模拟分析

为分析海面走航式海洋电阻率探测技术对浅水条件下海底浅层气的探测能力,以舟山火山列岛海域浅层气分布区为研究区,根据电测井资料分别构建不同埋深和尺寸的气层、气囊地电模型进行正、反演计算,并对计算结果进行对比分析。计算结果显示,海面走航式电法探测剖面在一定条件下能够有效区分出浅层气的赋存形式,基于实测数据二次处理的电阻率变化比剖面能够有效反映层状浅层气的赋存状态及厚度、气囊尺寸的变化;当含气土与非含气土的电阻率变化比与含气层厚度值的1.2%相近时,其对应的等值线能够与含气区域良好吻合,可以有效判定含气区的底界埋深。

海底砂土中气体运移过程电阻率监测探针设计与实验

在浮力和动、静压力作用下,海底浅层气会在高渗透性土中发生垂直和水平方向的运移、聚集,诱发地层变形,甚至失稳破坏。为探索一种新型的气体运移过程原位监测技术,实现气致灾害实时监测预警,根据静电场测量原理,设计、制作了点状电极和环状电极两种形式电阻率探针。在分析了两种探针探测精度基础上,以砂土中气体扩散过程监测为例,利用其对3种速率气体运移过程进行连续监测实验。实验结果表明,两种探针电阻率测量误差均小于0.1%。点状电极探针测量灵敏度较高,可准确监测布设点含气量的变化、气体汇聚、消散过程及相应速率;环状电极探针测量灵敏度相对较低,但可监测气体在砂土中的时空运移过程。两种探针各有利弊,都可实现气体运移过程的有效监测。

核主泵紧急注入水供应系统结构的改进及试验

为了满足核主泵停机后的紧急注水需求,设计了1种核主泵用非能动紧急注入水供应装置,并对核主泵紧急注入水供应系统结构进行了改进.为验证该结构的可靠性,采用全流量试验台进行轴封注入水关闭试验,分别测试了在轴封注入水断失的情况下,有/无紧急注入水供应+主泵停机(工况A/B),和有紧急注入水供应+主泵不停机时(工况C)3种不同工况时轴封组件的温度.试验结果表明,安装射流泵后,轴封注入水断失时在主泵不停机情况下,应急注入水及时开启,使得轴封组件温度维持在70℃左右而未上升,有效地降低了密封组件温度.文中设计的射流泵装置提高了紧急注入水供应的可靠性,满足设计要求.

核主泵全流量试验台散热分析

核主泵全流量试验是轴封式核主泵设计是否合理的最终验证方式。核主泵全流量试验台为高温高压的回路设备,结合哈电集团核主泵全流量试验台为例,研究试验台工艺系统的散热分析和保温措施,研究不同功率核主泵在全流量试验台上可互换试验的可行性。

储油区泄漏电学实时监测系统设计与应用效果分析

储油区泄漏会导致油进入土壤,改变土壤结构,影响植物和微生物生存,甚至通过食物链富集,危害人体健康,因此必须采取有效方法对储油区进行实时监测.本文基于电学方法设计了一种储油区泄漏实时监测系统,该系统通过监测储油区周围介质的电阻率变化,进而反演得到储油区的泄漏情况.通过物理模拟试验分别探讨了当储油区下方以及侧壁存在泄漏点时所设计监测系统的应用效果.试验结果表明,当储油区底部初次泄漏时,泄漏区在监测结果中表现为高电阻率比(即采集时刻电阻率与背景电阻率之比)区域,泄漏区下部形成低电阻率比的汇水区;而二次泄漏时,二次泄漏区在背景泄漏区中首先表现为低电阻率比区域,随泄漏量的增加,二次泄漏区范围不断扩大且电阻率比逐渐升高,其电阻率值高于背景泄漏区电阻率值;当储油区侧壁泄漏时,较小的泄漏量会使泄漏区表现为低电阻率比区域.研究证明本文所设计的监测系统对于储油区泄漏具有较好的识别能力,能够实时监测泄漏区范围并且定性评价泄漏区内含油量变化,在储油区发生泄漏时及时预警,使运营方能够及时采取补救措施,降低修复治理成本.

海底沉积物中气体迁移过程分析及监测技术研究进展

海底沉积物中的气体迁移作为全球变暖、海洋地质灾害以及海洋工程安全的重要影响因素,近年来一直受到学界和业界的高度关注.本文综述了海底沉积物中气体的生长及迁移机制,并对现有的海底浅层气监测方法进行了梳理.已有的实验证据表明,孤立气泡和连续气体作为气体在沉积物中的两种分布形态,具有不同的迁移方式.气泡在经历沉积物孔隙尺度的生长过程后,通过使周围沉积物弹性膨胀与拉伸断裂交替循环的方式继续生长,当气泡生长到一定尺寸时,其将在“伪浮力”的作用下开始向上迁移,整个过程可以通过线弹性断裂力学(LEFM)理论进行描述.连续气体在沉积物中的迁移主要通过毛细侵入和劈裂侵入两种方式,前者多存在于粗粒沉积物中,而后者多存在于细粒沉积物中,两种迁移方式主要受控于沉积物颗粒尺寸、应力环境等因素.沉积物中气体迁移的监测方法主要有CT技术、气体压力监测、孔压监测、海洋地震法以及海洋电阻率法等,其中CT技术和气体压力监测多应用于实验室尺度,而原位尺度的海底浅层气研究多通过海洋地震法及海洋电阻率法等地球物理勘探手段进行观测.

浅层气演化过程海洋电阻率法监测效果模拟分析

为分析评价二维及三维海洋电阻率法对海底沉积物中含气区域扩张演化过程的监测能力,本文在前人理论研究基础上,根据实地地震调查、钻孔及电测井资料构建海底沉积物含气区不同演化阶段的二维和三维地电模型,通过正、反演计算分别模拟二维水下走航式海洋电阻率法和三维水下固定式海洋电阻率法的监测过程,对计算理论剖面图像进行对比分析.数值模拟结果显示,二维水下走航式海洋电阻率法模拟监测效果良好,含气区顶界轮廓特征反映清晰,整体分布范围划分准确,对含气区扩张范围的表征能力良好,并且能够实现含气区气量分布的定性分析;三维水下固定式海洋电阻率法对含气区的三维空间分布特征反映效果佳,且能够同时实现含气区横向、纵向以及垂向演化过程的全方位监测;二维及三维海洋电阻率法对含气区水平方向上的监测能力优于垂直方向,对含气区顶界的监测能力优于底界.