深层超深层油气藏高应力下数字岩心构建方法

深层超深层油气藏由于埋藏深,其地应力达200 MPa,会显著改变储层岩石孔隙的微观结构。数字岩心是孔隙尺度数值模拟的重要载体,但是现有数字岩心重构方法是基于常温常压下岩心的扫描图像重构,不能反映高应力下的孔隙结构。为此,提出了一种基于离散元法考虑高应力影响的数字岩心重构方法。首先,采用分水岭算法分割CT图像,利用球面谐波分析方法建立轮廓数据库,并在PFC^(3D)中建立Clump(团簇)模板库;然后,根据孔隙度和粒径分布使用模板库中的Clump建立离散元模型,并用两点相关和线性路径相关函数曲线评价模型的准确性;随后,标定颗粒间微观力学参数,并加载应力模拟得到不同应力下的数字岩心;最后,分析了不同应力下数字岩心的孔隙几何拓扑结构,计算孔隙度和渗透率。以Bentheim砂岩为例,构建了其不同应力下的数字岩心,研究结果表明,应力增大,导致孔隙和喉道半径缩小、喉道伸长、连通性变差、孔隙度和渗透率减小。研究结果为深层超深层油气藏孔隙尺度模拟提供了技术途径。

基于微观流固耦合的超深层致密砂岩气藏应力敏感性分析

超深层致密砂岩气藏具有强应力敏感性,目前常用的研究方法包括压力脉冲实验法和实时在线CT扫描法两种,压力脉冲实验法不能揭示产生应力敏感性的微观机理,而实时在线CT扫描法也无法模拟深部地层高压、高应力的条件。为解决应力敏感性实验研究的不足,基于离散单元法与管道网络模型建立了微观流固耦合算法,编制了模拟器,并对模拟器力学计算和流固耦合模块的正确性进行了验证,分析了应力大小、加载方向和孔隙压力对岩心渗透率的影响,最后从微观上揭示了超深层致密砂岩气藏的应力敏感性机理。研究结果表明:①应力通过增加与之垂直方向上喉道两侧的法向压力,减小喉道的水力半径,进而降低储层的渗透率;②较高的孔隙压力能够阻碍岩石颗粒在应力作用下的移动,从而减缓了孔隙和喉道的变形,使模型保持较高的渗透率;③致密砂岩气藏的渗透率受到应力和地层压力的共同控制,并且具有各向异性,在垂直于最小主应力方向上形成渗透率较大的优势通道;④异常高压阻碍了地应力的压实作用,有利于保护储层孔隙,使地层有较好的储集性能和较高的渗透率。结论认为,根据离散元法结合孔隙网络模型建立的流固耦合方法可为理解超深层致密砂岩应力敏感性提供理论参考,并为超深层致密砂岩气藏的科学高效开发提供指导。

基于沟通达标理论的护理干预结合同伴教育对尿毒症维持性血液透析患者疾病进展恐惧感及日常生活自我管理能力的影响

目的探讨基于沟通达标理论的护理干预结合同伴教育在尿毒症维持性血液透析患者中的应用效果。方法选取2019年5月至2022年5月收治的100例尿毒症维持性血液透析患者为研究对象,随机将其分为对照组和观察组,各50例。对照组予以常规护理,观察组予以基于沟通达标理论的护理干预结合同伴教育。比较两组的干预效果。结果干预后,观察组的疾病进展恐惧简化量表(FoP-Q-SF)各维度评分低于对照组,血液透析患者自我管理量表各维度评分高于对照组(P<0.05)。干预后,观察组的认知、透析依从性评分高于对照组(P<0.05)。观察组的并发症总发生率低于对照组(P<0.05)。结论基于沟通达标理论的护理干预结合同伴教育可减轻尿毒症维持性血液透析患者的疾病进展恐惧感,提高其日常生活自我管理能力,改善其认知和透析依从性,降低并发症发生率。

油气渗流力学多尺度研究方法进展

油气渗流力学是油气田开发的理论基础,以连续介质假设和达西方程为基础的单一尺度传统渗流力学及研究方法在油气资源开采中发挥了重要作用。随着缝洞型碳酸盐岩和非常规等油气藏不断勘探开发,储层空隙中的孔隙、裂缝和溶洞,尺度差异达到10个数量级之大,多尺度特征对油气流动的影响越来越大。通常从孔隙尺度、介观尺度和宏观尺度来研究不同尺度上的渗流问题,每个尺度有独特的研究方法,揭示了每个尺度上的特有渗流机理和规律,如何将不同尺度上的渗流机理和规律关联起来,在宏观尺度上形成一套系统的渗流理论,对油气田开发来讲非常重要。因此,尺度升级理论和多尺度方法就变得非常重要,就好比把不同尺度上的一颗颗珍珠串起来,形成完美的一条项链。因此,本文针对油气渗流力学中面临的多尺度现象和科学问题,从孔隙尺度流动、非常规油气宏观渗流、大尺度缝洞碳酸盐岩油气流动和多尺度研究方法等方面系统阐述了尺度升级理论和多尺度方法的研究现状及发展趋势。

热处理修复对土壤胡敏酸含量及光谱特征的影响

为研究热处理修复对土壤胡敏酸含量和结构特征的影响,将3种土壤样品于200、250、300℃下分别加热2、4、6 h,对热处理前后土壤的胡敏酸(HA)进行了紫外光谱、三维荧光和红外光谱分析。结果表明:随着加热温度和时间的增加,HA的含量逐渐减少,HA与富里酸(FA)的比值(HA FA,胡富比)则逐渐增加;热处理使胡敏酸的芳香部分比例、腐殖化程度、平均分子量均增加,使胡敏酸更趋于稳定。供试土壤HA的三维荧光光谱也显示,HA荧光峰强度随加热温度增加而增加,表明HA中芳香类物质增加。热处理对土壤胡敏酸官能团数量有明显的影响,200℃或250℃加热时间少于6 h时,HA中具有更多的脂族成分,复杂结构减少,300℃加热时脂族结构成分减少,芳香结构物质增加;250℃加热6 h和300℃加热后碳水化合物或多糖则大量分解。因此,从不破坏土壤本身肥力和自净能力方面考虑,200℃或250℃加热时间不超过6 h是热修复最适宜的加热强度。

含氟污泥除杂工艺优选及机理分析

光伏发电行业产生的含氟污泥中氟化钙的含量较高,具有资源化利用潜质,其循环利用可实现含氟污泥的减量化、无害化、资源化。以含氟污泥作为研究对象,研究多元处置对含氟污泥中杂质的去除效果,基于含氟污泥的含水率、形貌观测、化学组成及结构分析和沉降性能测试结果,优化氟化钙污泥资源化的技术路线。结果表明:相比两步、三步组合处理,由盐化、酸化、氟化、碱化组成的四步处理更能有效去除硅、非氟化钙形态的钙和重金属等杂质,四步法处理后的含氟污泥中氟化钙质量分数可达85%,且最终收率可达72.53%。

化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征

为研究化学老化对生物炭理化性质与微观结构的影响,本研究采用H2O2、HNO3老化不同温度(350℃和550℃)下制备的稻壳生物炭,并利用元素分析、扫描电镜、漫反射红外光谱、X射线光电子能谱等测定比较生物炭老化前后表面理化性质及微观结构的变化.结果表明,经两种氧化剂老化后两种生物炭中O元素含量及O/C原子比均增加.与老化前生物炭相比,老化后两种生物炭中羟基、羧基、酮羰基、脂肪醚、酯基等含氧官能团的含量均发生不同程度的变化.通过漫反射红外与X射线光电子能谱分析相结合,发现两种稻壳生物炭经H2O2、HNO3老化后均生成了羟基、羧基等含氧官能团,从而使得生物炭极性增加.此外,经HNO3老化后稻壳炭表面生成硝基、硝酸盐等含氮基团,N元素含量亦显著增加.但氧化剂对两种温度下制备的生物炭中炭元素含量影响存在差异:经H2O2、HNO3氧化后550℃制备的生物炭(R550)中C元素含量与芳香性降低;而经H2O2氧化后,350℃制备的生物炭(R350)中C元素含量与芳香性均上升.

缝洞型碳酸盐岩油藏流固耦合数值模拟

缝洞型碳酸盐岩油藏分布广、储量大,但储集空间类型多样并可跨越多个尺度,宏观上表现为渗流-自由流耦合特征;且埋藏较深,超过5300 m,裂缝和溶蚀孔洞在开发过程中易发生变形,具有强应力敏感性。考虑储层介质的弹性变形,建立离散缝洞模型的流固耦合数学模型及其数值模拟方法。其中多孔介质渗流区域采用Biot方程,在渗流场和应力场中均对裂缝进行降维处理,建立离散裂缝的Biot流固耦合模型;溶洞为自由流区域,采用Navier-Stokes方程;两个区域间通过扩展的Beavers-Joseph-Saffman条件进行耦合。应用混合有限元方法对该流固耦合模型进行数值求解,其中渗流区域采用经典的Galerkin有限元方法,自由流区域采用Taylor-Hood混合元方法,通过数值算例验证模型和方法的正确性。结果表明:溶洞中的压力传播速度较快,相对于渗流区域可视为一流动等势体;在降压生产过程中,裂缝尖端和溶洞附近区域易发生较大面积的破坏,而较高的流体压力对于溶洞和裂缝壁面具有一定的支撑作用,因此在此类油气藏的开发中应适当采取保压措施,以避免溶洞坍塌和裂缝闭合。

缝洞型岩溶热储流动传热耦合数值模拟

缝洞型岩溶热储是一种典型的地热能储层,具有出水量大且地热利用后尾水易于回灌的优势,是我国最具开发利用潜力的地热储层类型之一,但由于其储集空间类型多样(孔缝洞),且具有复杂的多尺度、强非均质性、多流态特征,因此对于热采过程中所涉及的流动、传热过程及热采动态等特征的认识尚不清晰。为此,基于缝洞型岩溶热储的特点,提出了基于离散缝洞网络方法的热流耦合数值模拟方法,并进行了模型准确性验证。研究结果表明:①提出了多孔介质渗流区采用达西定律描述,溶洞自由流区域采用Navier-Stokes方程描述,两区域间采用Beavers-Joseph-Saffman边界条件进行耦合的流动传热耦合数值模型;②裂缝网络连通性是控制和评价缝洞型热储流动传热效果的关键参数,而溶洞的存在对热储内的流动传热效果起重要影响;③离散缝洞网络热流耦合模型能够有效地描述缝洞型热储的流动传热过程,并发现裂缝网络连通性控制着缝洞型热储的热流耦合过程;④溶洞的存在会严重影响热储的热流耦合过程,一是增多系统内贯穿的高速流动通道数量,甚至使系统从不连通变为连通,二是增大系统内局部流动通道速度。结论认为,该方法对于研究缝洞型岩溶热储开发特征及其热采性能优化具有重要意义。

一种考虑物理过程信息的油气渗流深度学习新模型

目前机器学习仍属于纯数据驱动下的单一数据学习,其结果和学习过程的物理可解释性有待提高。在油气田开发中,井网密度较小,井点数据属于稀疏训练样本数据,即使采用深度学习,其预测效果仍欠佳。油气流动物理过程一般较为明确,即满足渗流方程,将渗流方程作为约束条件加入深度学习损失函数项,建立一种考虑物理过程信息的油气渗流深度学习新模型。通过单相和两相流算例验证模型的正确性和高效性。结果表明:在数据样本充足情况下,无论是传统模型还是新建模型均能获得良好的学习和预测效果;随着数据样本的减少,传统模型的学习和预测结果误差也随之增大,但新建模型仍能保持较高精度,即使在强非均质和注采关系反转条件下也能保证预测精度。

增温条件下不同土壤粒级有机碳和全氮的分布

[目的]分析气温上升后土壤养分的变化情况,为今后应对全球变暖提供数据支持。[方法]以中国华北平原的耕地褐土为材料,采用沉降虹吸法,研究在增温条件下土壤3个粒级有机无机复合体组成以及有机碳和全氮的变化情况。[结果]土壤有机无机复合体分布在增温条件下没有明显变化。有机碳含量增加而全氮含量降低。从不同粒级来看,3种粒级的有机碳含量都有增加,而全氮含量在个别小粒级会有所增加而砂粒的全氮含量变化不明显。土壤碳氮比比较稳定。有机碳分配有往大粒级转移的趋势,而全氮分布未表现出明显规律。[结论]增温在一定程度上加速有机质分解使得土壤有机碳含量上升,在较小粒级上更加明显。而全氮含量因为反矿化等作用会出现下降,但是相比对照组有增长。

生物炭添加对土壤腐殖物质组成的影响

为研究生物炭施入对土壤腐殖物质及组成的影响,将2种不同温度(350、550℃)下制备的稻壳生物炭分别以1%、3%、5%的比例加入供试土壤中共培养,采集培养后0、30、120、240 d的样品,提取土壤中的腐殖物质并进行分析。结果表明,随着2种温度制备的生物炭与土壤共培养的进行,土壤腐殖酸含量均呈先升高后降低的趋势,并随培养时间及生物炭添加比例增加而明显减少;土壤胡敏酸含量的变化趋势与腐殖酸一致,低温制备生物炭的添加可提高土壤胡敏酸E4/E6值,并随生物炭添加量的增加而增加,从而使土壤腐殖物质芳香缩合度降低;而高温制备生物炭则会增加土壤腐殖物质中芳香族成分的含量;此外,2种不同温度制备生物炭的输入均会使土壤胡富比值(H/F)低于未添加生物炭土壤。

巯基改性稻壳炭吸附Zn(Ⅱ)的性能

[目的]通过稻壳炭表面的—OH和巯基乙酸上的—COOH发生酯化反应,制备成一种新型吸附剂(RD550),去除废水中的锌。[方法]利用改性前、后吸附材料研究溶液的pH值、投加量、反应时间、反应温度以及解吸对吸附效果的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)等对改性前、后稻壳炭的外貌形态进行表征和官能团分析。[结果]通过SEM图谱、XPS和FTIR图谱可知,巯基已被成功嫁接在稻壳炭上,能够增大稻壳炭孔隙和提高S含量以及对锌的吸附性能。巯基改性稻壳炭吸附Zn(Ⅱ)的适用pH值为6.50,在360 min内达到吸附平衡,且符合拟二级动力学方程。从吸附效率和节约成本的角度考虑,吸附材料用量为0.10 g时,吸附效果最佳。整个吸附过程符合单分子Langmuir吸附模型,巯基改性稻壳炭吸附Zn(Ⅱ)的最大吸附量为68.03 mg·g^(-1),结合解吸试验可知相对于未改性的稻壳炭,巯基改性稻壳炭吸附Zn(Ⅱ)更加牢固,解吸率为2.91%～13.12%。[结论]通过化学改性可把功能基团—SH键合在稻壳炭上,并利用S对重金属的亲和性,可以有效提高吸附剂的吸附性能,对去除废水中的Zn(Ⅱ)具有重要意义。

巯基化稻壳炭吸附废水中Zn(Ⅱ)试验研究

通过巯基乙酸改性稻壳炭去除废水中的Zn(Ⅱ),研究溶液的p H、反应温度和时间以及解吸对巯基化稻壳炭(RD350)吸附效果的影响,并对改性材料进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)分析。结果表明:通过化学改性向稻壳炭引入巯基,改性稻壳炭的表面变得更加光滑,孔隙增大,且表面功能基团—SH含量增加,有利于提高对Zn(Ⅱ)的吸附能力。RD350适用的p H范围较宽(6~8),25℃时在300 min达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,为吸热反应。通过阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程计算其活化能可知,吸附为活性化学吸附。由Langmuir吸附等温线方程计算可得,RD350对Zn(Ⅱ)的理论饱和吸附量为11.26 mg/g,结合解吸可知该吸附剂对Zn(Ⅱ)的吸附有较好的固持性,具有一定的吸附效果。

海滨危废填埋场与水源缓冲距离要求及调控

针对海滨地区特殊水文地质条件下危废填埋场(HWL)缓冲距离需求不明的问题,建立了污染物释放、渗漏及其在地下介质中迁移转化的多过程模拟模型以预测渗漏条件下污染物的稀释衰减,同时结合基于风险的安全用水限值的确定,构建了缓冲距离计算框架模型,并选择某海滨场地开展案例研究.结果表明:①不同类型污染物所需要的稀释衰减倍数(RDAF)不同,由于渗滤液中2,4-二氯苯酚(2,4-D)初始浓度大、毒性强,需稀释衰减2250倍,而重金属镍(Ni)和锌(Zn),只需分别稀释衰减34和135倍.②不同污染物的稀释衰减对距离的依赖程度不同,导致实现相同的RDAF需要的缓冲距离也不同,有机物的稀释衰减倍数对距离更为敏感,因此,尽管2,4-D的RDAF最大,但缓冲距离仅为92 m;反之,Ni的缓冲距离达755 m,而由于Zn的RDAF更大,其缓冲距离高达2070 m.③综合考虑所有污染物,案例危废填埋场的缓冲距离需要达到2070 m,若进一步考虑参数不确定性并保障95%置信水平下的安全用水要求,缓冲距离需在3000 m以上.最后,针对敏感水源与危废填埋场实际距离不能满足所需缓冲距离的情景,提出了通过固化稳定化等预处理手段优化调控缓冲距离的方法,以Zn为例,通过预处理将废物中Zn的浸出浓度从120 mg/L分别降至108、72、49、31、19 mg/L时,可将缓冲距离从2070 m分别调控至2000、1600、1200、800、400 m.研究显示,海滨地区危废填埋场对缓冲距离的需求远高于内陆平原型场地,但可通过调控废物入场的浸出浓度实现对缓冲距离的调控.

DTI在慢性肾脏病患者早期肾脏功能损害中的临床应用价值

目的:探讨3.0 T MRI DTI及扩散张量示踪成像(DTT)在评估慢性肾脏病(CKD)患者肾脏早期功能变化中的价值。方法:选择50例CKD患者及19例健康志愿者行DTI扫描(b=0、400、600 s/mm^2),检查前测量血肌酐值。采用Pearson相关分析检验DTI参数与肾小球滤过率(eGFR)的相关性;单因素方差分析检验部分各向异性(FA)值评价CKD患者临床分期的价值;ROC曲线分析FA值评价CKDⅠ期患者的意义。结果:CKD患者肾脏皮、髓质的FA及ADC值与eGFR均呈正相关关系(FA:皮质r=0.708,髓质r=0.684;ADC:皮质r=0.355,髓质r=0.380)。不同CKD分期FA值差异均有统计学意义(皮质F=26.038,髓质F=26.611,均P<0.001)。CKDⅠ期FA值低于对照组(P<0.05)。DTT能直观显示CKD患者肾脏微结构变化;CKD患者肾功能损害,髓质管状结构数量减少、过早中断;CKD越严重,DTT图像变化越显著。结论:DTI能评价CKD患者肾功能变化,尤其能反映Ⅰ期患者的肾脏损伤;DTT能显示肾脏微结构变化。

基于改进的同步扰动随机逼近算法的聚表二元驱优化

聚表二元驱作为一种提高采收率的有效方法已经被广泛应用于各大油田,为实现聚表二元驱生产效益最大化,从油田实际情况出发,将油田开发的经济效益作为优化目标,选取聚合物与表面活性剂的质量浓度、注入体积、注入时机等参数作为调控变量,并结合改进随机差异化步长的SPSA算法进行优化求解,比较约束与不约束聚合物、表面活性剂使用总量。结果表明:随机差异化步长不仅可以加快算法的运行效率而且能更好地实现全局最优性;当不约束聚合物和表面活性剂使用总量时,在含水率越小时实施聚表二元驱,生产效益越好;当约束聚合物和表面活性剂使用总量时,聚合物和表面活性剂使用总量越小,在含水率越大时实施聚表二元驱生产效益越好。

细微颗粒物荷电收集处理的实验与模拟计算研究

本文介绍了一个颗粒荷电段与颗粒收集段耦合的静电除尘器,并对其开展细微颗粒物荷电收集处理的实验与模拟计算研究。该颗粒荷电段包含四个或八个电晕针,由负高压直流电供电;颗粒收集段设计为平行板对板结构,板与高压直流电源和地线交替连接。由颗粒发生装置产生细微颗粒物,验证该装置在不同的几何构型、环境和操作参数下的颗粒去除效率。实验与模拟结果表明,于粒径小于几十纳米的颗粒,存在部分荷电模式;于较大颗粒,颗粒荷电段和收集段的参数都对去除效率有显著影响。

油气藏渗流理论与开发技术现状及展望

油气藏渗流理论是油气田开发的基础,开发技术是油气田获得高效开发的关键。随着非常规、缝洞型油藏等复杂油气藏的不断发现,给油气藏渗流理论和开发技术带来了新的挑战。文章总结了油气藏渗流理论的现状和关键理论方法进展,提出了热流固强非线性耦合、多尺度油气相态变化等极端油气藏渗流力学和智能油气藏渗流力学的发展方向;回顾了中国油气藏开发技术体系现状和开发关键技术进展,提出了非常规油气地下原位改性“井工厂”、CO_(2)埋存提高采收率一体化、油气田智能化开发等发展方向。

裂缝性介质多尺度深度学习模型

结合人工神经网络建立裂缝介质多尺度深度学习流动模型.基于一套粗网格和一套细网格,通过在粗网格上训练数据,多尺度神经网络能够以较少的自由度训练出准确的神经网络.并在粗网格上通过求解局部流动问题获得多尺度基函数,结合神经网络进一步得到精细网格的解.基于离散裂缝的流动方程可视为多层网络,网络层数依赖于求解时间步数.阐述裂缝介质多尺度机器学习数值计算格式的建立,介绍如何使用多尺度算法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,多尺度有限元算法与机器学习结合是一种有效的流体流动模拟算法.