鄂西地区深层页岩气储层岩相孔隙结构特征差异及其控制因素--以YT1和YT3井五峰—龙马溪组页岩为例

岩相页岩孔隙结构是影响页岩气储集及运移能力的重要因素。以鄂西地区五峰—龙马溪组深层页岩为例,采用小角中子散射、高压压汞和场发射扫描电镜等实验方法,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,明确不同岩相页岩孔隙结构特征差异及其控制因素。结果表明:鄂西地区五峰—龙马溪组页岩划分为高有机质硅质页岩岩相、中有机质硅质页岩岩相和低有机质黏土/混合质页岩岩相,不同岩相总孔隙度为1.76%~4.27%;高有机质硅质页岩和中有机质硅质页岩储集空间以有机孔为主,低有机质黏土/混合质页岩储集空间以无机孔为主,微裂缝发育程度为高有机质硅质页岩>中有机质硅质页岩>低有机质黏土/混合质页岩;有机质丰度和矿物组分是不同岩相页岩孔隙结构差异主控因素,随总有机碳质量分数和硅质矿物质量分数降低,有机孔密度和孔径显著下降,孔隙结构非均质性减弱,微裂缝发育程度逐渐降低。高有机质硅质页岩相具有较强生烃潜力,微裂缝发育程度较高,为研究区段最优页岩相。总有机碳质量分数和矿物组分是五峰—龙马溪组深层页岩气储层不同岩相孔隙结构特征差异关键因素,高有机质硅质页岩相为研究区段最优页岩相。该结果为鄂西地区下寒武统五峰—龙马溪组深层页岩气储层评价和有利区预测提供支持。

二维数据处理程序PXY的应用

介绍了中子小角散射实验数据处理程序PXY,该程序能较好地进行多维处理数据。作者做了范例数据的二维处理,并对结果进行分析。还做了AgBE粉末样品的在中子小角散射谱仪上的波长校正实验,并对实验数据使用PXY程序作了处理,分析了处理结果。

用于中子粉末衍射仪的高低温环境设备

中子粉末衍射在材料研究领域有广泛的应用,中物院核物理与化学所从俄罗斯引进一台中子粉末衍射仪,该设备采用了热炉和低温保持器提供样品所需高温和低温条件,文中介绍了高低温环境设备的结构和主要参数,并测得温度曲线。

中子小角散射实验中放射性样品伴随γ抑制

为抑制中子小角散射实验中伴随γ辐射的影响,研究弱散射能力中子辐照样品在不同实验条件下探测器获取的散射信号。结果表明:通过适当降低探测器的阳极工作电压,伴随γ辐射信号在全背底中的贡献比例降低,二维散射图谱环向均匀性大幅提升,散射信号的信噪比明显提高;根据辐照样品特性优选探测器阳极工作电压,可抑制伴随γ辐射的影响,改善样品的散射数据质量。

速度选择器参数设计及其中子光学特性

速度选择器是中子小角散射谱仪的关键部件之一,可获得有一定宽度的单色中子束,本文针对不同参数模型,用Vitess程序进行了计算和优化设计,根据客观需求,得到优化的速度选择器参数。并对速度选择器后中子光学特性进行分析,发现转子倾角和束流发散度对中子光学特性影响明显。

同步辐射小角散射法和中子衍射法研究中子辐照Al-B合金结构

为了研究He在材料中的行为,借助10B的(n,α)核反应,通过反应堆热中子对Al-B合金进行辐照,引入He原子密度达6.2×1025 m-3。采用同步辐射X射线小角散射法(Synchrotron small angle X-ray scattering,SAXS)原位测试了不同温度下合金中He的状态变化,并结合透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)对试样进行了观察;采用X射线衍射和中子衍射法分析了合金晶格参数的变化。SAXS分析表明,随着温度升高试样内部的颗粒和孔洞消失,He泡数量不断增多、尺寸增大。700 oC下He泡的半径大约增大到10 nm,与室温时颗粒和孔洞相当。衍射分析表明,B原子引入使得Al晶格常数增大,但不存在可见的第二相,中子辐照使得生成的Li和He原子进入Al晶格,进一步加大了晶格常数。辐照后的样品加热使得He从晶格间隙位置扩散到晶界形成He泡,从而缓解了对晶格的挤压,导致了晶格常数的回复减小,第一性原理计算得到的间隙原子B、Li、He引起的晶格肿胀解释了这一结果。

机械速度选择器特征参数计算

介绍了中子小角散射谱仪中,中子单色化部件机械速度选择器参数。对速度选择器常数、透过率和波长分辨率作了分析计算,得到了这些参数是由其本身几何参数决定,与入射中子波长无关。阐述了使用山嵛酸银对速度选择器的选择波长标定和使用飞行时间谱仪对其选择波长和波长分辨率测量计算方法。并通过实际速度选择器的计算,得到了速度选择器的相关参数。

使用山嵛酸银标定中子小角散射谱仪的关键参数

为了快速标定中子小角散射谱仪的关键参数:速度选择器的选择波长和波长分辨率以及谱仪布局下的Q分辨率,采用实验方法对山嵛酸银粉末的中子小角散射实验数据进行了拟合。首先,确定谱仪布局,包括准直光阑孔径大小、准直长度、样品到探测器之间的距离;其次,在中子小角散射谱仪的机械速度选择器设置在3 000、4 000、5 000和6 000r.min-1 4种不同转速下,测定山嵛酸银粉末的中子小角散射谱;最后,对实验数据进行反演分析。通过分析,计算出该机械速度选择器常数为2 329.2r.m-1.nm,从而得到了4种不同转速所对应的选择波长分别为0.776、0.582、0.466、0.388nm;通过对实验数据的拟合还得到了该速度选择器的波长分辨率(23.75%),以及在此谱仪布局下的Q分辨率曲线。结果表明,使用山嵛酸银粉末的中子小角散射能够较好地标定谱仪的关键参数,从而支持对中子小角散射数据的正确分析和反演。

中子小角散射谱仪Q分辨率计算和对形状因子影响分析

介绍了中子小角散射谱仪分辨率函数及其相关的Q标准差计算方法,分析了Q标准差有关谱仪的几何布局、中子的波长弥散对其的影响。介绍了一维Q分辨高斯函数计算方法。结合两个具体谱仪布局和一个理想实心球体的形状因子曲线,卷积得到了不同谱仪布局下形状因子的弥散曲线,对精确分析中子小角散射数据,应结合使用谱仪分辨率函数。

纳米催化剂Pt/C的X射线衍射线形分析

X射线衍射线形与晶体材料的微观结构密切相关.在晶粒尺寸衍射线形和微应变衍射线形可由Voigt函数近似描述的前提下,本文较详细地论述了由X射线衍射线形分析获取晶粒尺寸和位错等微观结构信息的方法.采用这种方法,对乙二醇还原法制备的Pt/C催化剂进行了X射线衍射线形分析.样品晶粒尺寸分布的对数正态均值为0.95 nm,对数正态方差为0.37.X射线衍射线形分析所得晶粒尺寸分布与透射电镜的测试结果符合较好.对样品的衍射线形积分宽度进行细致的比较,发现存在各向异性展宽现象.如果衍射线的各向异性展宽主要是由伯格斯矢量为1/2〈110〉的位错引起,可进一步计算位错密度值.结果表明,位错组态无论是螺型位错还是刃型位错,位错密度值的量级均约为1015/m2.

重力场中子小角散射Q分辨函数计算方法

中子小角散射由于散射路径较长,中子飞行过程中重力的影响不能被忽略。通过vitess程序模拟证实了重力对Q的贡献,并通过解析计算,在单束准直长度L_1=L_2=12m、Q为0.1 nm^(-1)时候,得到了重力场中子小角散射Q分辨函数:Q_G达到实际散射矢量的0.95%,修正计算得到的Q_0值比实际散射矢量增加约0.2%,Q分辨函数宽度为6.7%,表明计算后得到的Q_0值更接近于真实矢量值。本文研究工作可以为中子小角散射实验人员提供数据处理过程的重力影响扣除计算方法和数值参考。

中子超小角散射在材料研究上的应用

介绍了利用中子超小角散射(USANS)开展的材料研究,包括在聚合物科学、岩石分形几何、复合材料、复合流体、水凝胶、人工晶格材料、金属材料和含能材料等方面,利用USANS开展的相关实验工作。结果显示,在传统的中子小角散射(SANS)技术等基础上,结合USANS技术,可以更为全面地获得材料内部不同尺度结构信息,对某些材料科学问题的解决起到了重要作用。

SANS准直器的蒙特卡罗模拟

本文采用基于蒙特卡罗方法的谱仪设计软件包VITESS,对中子小角散射谱仪上三种不同形状的准直器进行了模拟。比较了这三种不同准直器在输入条件相同的情况下,它们出口处的中子注量率、水平面和竖直面的中子角分布。通过分析,采用具有超镜因子m=1.5的bender类型的准直器可以获得较高的中子注量率,但是其水平面角分布相对其它两种稍微偏大。这为中子小角散射谱仪设计中准直器的选择提供了一个参考。

利用Mcstas对两种中子导管模型的模拟计算

对于一台中子散射谱仪,中子导管对中子的传输性能很重要,文中利用Mcstas程序对中子小角散射谱仪中平行中子导管和锥形中子导管以及平行中子导管的几种准直长度对中子的传输性能进行了模拟计算,通过对样品台处束流轮廓和中子注量率的计算,可以看出,相对于锥形中子导管,平行中子导管为中子传输性能更优良的排列模式,平行中子导管模式下几种准直长度具有不同的中子的传输效率,设计时要兼顾准直度和注量率这两个因素。

中子垂直聚焦单色器的调试

中子聚焦单色器可有效提高中子散射谱仪样品处的中子注量率。对安装在中国工程物理研究院核物理与化学研究所的中子衍射谱仪中子垂直聚焦单色器进行调节,在样品处利用中子照相确定了束斑的中心位置和大小,通过在水平和垂直方向上的扫描得到了可利用的中子束的面积,测量了该处的最大中子注量率。在样品处得到略大于1倍的增益。这一结果表明,调试是成功的。

LaNi_5D_x(x=0,0.3,6.7)微观结构中子衍射研究

在室温下分别测量了LaNi5、LaNi5D0.3和LaNi5D6.7的中子衍射谱,采用Rietveld峰形精修方法对实验数据进行拟合,得到它们的晶体结构及氘原子在晶胞中的位置。

常波长超小角中子散射谱仪设计

为探索常波长模式的超小角中子散射(USANS)谱仪技术,在广泛调研的基础上对USANS谱仪作原理设计,用Simres、NOP程序以及解析方法,进行了单色器/分析器的切槽单晶设计,谱仪前置单色器设计,并计算了谱仪最小Q分辨。结果表明,达尔文平台宽度影响谱仪的最小Q分辨,设计选取的Si单晶几个晶面的角度分辨足可使USANS系统的最小Q分辨达10^(-5)量级,在单色化的中子导管后端,USANS谱仪使用垂直聚焦单色器并不明显增加样品台注量率,为简化单色器结构及其加工,建议对单色化中子后端的USANS谱仪采用非聚焦前置单色器。

改善中子小角散射谱仪品质的聚焦透镜组设计

根据中子聚焦透镜基本原理,结合绵阳中子小角散射谱仪最小Q布局,设计了一套旨在提高该谱仪品质的聚焦透镜组,并分别计算了使用该透镜组的中子小角散射谱仪在样品位置中子强度、谱仪最小Q值和谱仪Q分辨率的改善情况。

中子小角散射谱仪探测器标定测试方法

介绍了用于中子小角散射谱仪上的二维位敏探测器标定测试方法。通过对MK-640N-1类型二维位敏探测器的3个重要指标:探测器效率、探测器分辨率和探测器单元均匀性的测试和计算,得到了重要的数据指标,对实验的数据的准确分析提供了支持。

中子衍射应力谱仪的模拟计算

中子衍射法是迄今为止可直接测量材料或工程部件内部深处应力场分布的唯一非破坏性方法,在工程上具有重要的应用。论文用McStas软件模拟计算了应力谱仪样品台处的注量率,同时理论计算了谱仪的分辨率,并且分析了第二准直器对样品台处中子注量率和谱仪分辨率的影响,结果表明谱仪的第二准直器对中子注量率影响很大,样品处衍射角小于120°时,谱仪分辨率良好。