中国农业废弃物源活性氮排放特征、驱动因素及差异性分析

旨在研究农业废弃物源活性氮排放规律和监测活性氮污染,进而为减少活性氮排放量和提高氮污染治理公平提供理论依据,研究首先采用排放因子法测算了1990—2019年全国农业废弃物源活性氮排放量,并分析确定了我国(除港澳台之外)31个省级行政区域的活性氮排放特征。然后利用LMDI模型和集中指数法分别研究农业废弃物源活性氮排放变化量的驱动因素和活性氮排放量的地区差异性。结果发现,1990—2019年,全国农业废弃物源活性氮排放量在1996年达到峰值,整体呈现“M”型变化趋势;全国范围内人均活性氮排放强度呈现以胡焕庸线为界的西北低密度—东南高密度的格局。基于农产品前端消费及其农业废弃物末端处置2个维度来考察活性氮的排放特征,从农产品消费端来看,消费肉类农产品生产活性氮排放量占比(36.75%)最高,其中,牛羊肉类农产品占比高达22%;从农业废弃物末端处置来看,处置畜禽粪尿产生的活性氮占比较高,且对畜禽粪尿和秸秆而言直接排放与燃烧还田均是活性氮排放量较高的2种处置方式。国家层面农业废弃物源活性氮排放量的驱动因素为经济发展效应,而省级层面农业废弃物源活性氮排放变化量的主要驱动因素为经济发展效应、购买能力效应和消费结构效应。活性氮排放总量、人均活性氮和地均活性氮排放量均是农业经济强省较高,这些省份承担了更多的氮污染环境压力。

水生植物附着细菌群落组成特征及构建机制研究进展

水生植物根叶表面定殖了高度多样化的细菌群落,这些细菌类群在促进植物生长发育、提高养分吸收以及增强环境适应性等方面发挥重要作用,并通过与植物形成复杂的共生功能体,深刻影响着水生生态系统中的生物地球化学循环过程。然而,当前对水生植物附着细菌群落的认识及应用尚显不足。深入理解水生植物附着细菌群落组成及构建机制,阐明其与宿主间复杂的相互作用关系,对揭示和调控水生植物-微生物组的生态功能以及维持水生生态系统健康具有重要意义。本文系统总结了水生植物附着细菌群落的多样性及组成特征,从宿主植物的选择效应、环境响应以及细菌的种间相互作用等方面梳理了水生植物附着细菌群落的形成机理和驱动机制,并介绍了调控水生植物附着细菌群落构建的生态学过程,阐述了水生植物附着细菌群落在湖泊碳、氮循环过程中的作用。此外,对水生植物附着细菌群落的进一步研究进行了展望,建议未来可以从水生植物附着细菌群落的功能特征、核心菌群挖掘、合成群落应用、对全球变化的响应规律以及水生植物-微生物协同降污增汇技术等方面开展深入研究。

三氯化氮对氯碱安全运行的影响

危化行业要把安全工作放到重要的位置来抓,重点解决好影响安全生产、制约安全发展的突出问题。氯碱企业普遍具有生产工艺复杂、高温高压、易燃易爆、有毒有害等特性,是公司安全管理的重点和难点,必须予以高度重视。在氯碱生产过程中会生成三氯化氮,该物质危害大,易爆炸,使生产极不安全,因此氯碱企业在生产过程中需要找到引起三氯化氮高的原因,并采取相应处理措施,才能推动氯碱企业本质安全化进程。

A油田致密油储层驱替介质优选

致密油藏目前主要利用水平井压裂进行开发,初期产量较高,地层能量衰减后产量迅速递减,未能实现致密油的长期经济有效动用。针对此问题涌现出了同井缝间注采、拉链式分布驱替等新的技术手段,为了验证此类技术在A油田应用的可行性,在A油田致密油A区块选取天然岩心,进行表面活性剂驱、二氧化碳驱、天然气驱及氮气驱室内岩心驱替实验,明确了不同介质的增油潜力与驱替难度。根据实验结果分析,水驱后使用上述介质能进一步提高驱油效率,提高幅度为9.79%~31.06%,其中二氧化碳驱增幅最大。数据表明,以目前的注入能力及水平井裂缝分布情况来看,要实现致密油驱替,动用储层内的剩余油,只有通过注入气态介质才具备实施的可行性,液压介质受过高的驱替压差制约,暂不具备实施的可行性。

氮气驱室内实验研究

以中原油田文188块为研究对象,进行氮气驱室内实验研究。细管实验研究表明,氮气无法与地层原油形成混相,但可获得60%的采收率;在氮气突破时,细管流出物中有明显的甲烷峰出现,是非混相驱的重要的标志;两组长岩心驱替实验研究表明,先注0.04PV的水时采出程度为6.35%,转注氮气后,见气时的采出程度为43.77%;氮气驱的最大注入压差为0.89MPa,是最大注水压差的0.227倍,说明在注水困难地区实施注氮是可能的。在长岩心驱替实验中,氮气突破前,出现采出油体积高于注入气体积的现象;氮气突破后,被萃取的甲烷和中间组分依然发挥一定的作用,此期间仍可获得一定的采收率;氮气突破后采出油量会大幅度下降,如何有效控制氮气的突破是氮气驱成功的关键。

低渗透油藏注空气开发驱油机理

采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到有效补充或维持油层压力的作用。空气中的氧气与原油发生低温氧化反应,消耗掉氧气形成氮气驱,同时产生大量热量和二氧化碳,部分油藏温度升高到200℃左右。氮气驱对空气驱总采收率的贡献为69%,温度升高和二氧化碳对采收率的贡献分别为26.7%、4.3%。应用实际低渗油藏模型研究了空气驱、氮气驱和水驱的采收率,空气驱30 a的采收率达到了21.5%,较水驱30 a年采收率10.6%提高了1倍,开发效果得到明显改善。空气驱是低渗油藏改善开发效果、提高采收率的有效方式。

稠油油藏氮气辅助蒸汽增产机理试验研究

针对面120块稠油油藏特点,开展了氮气辅助蒸汽增产机理研究。通过分析温度、氮气对原油粘度的影响,对比不同注氮量、不同注入方式等对蒸汽驱油效果的影响,弄清了氮气辅助蒸汽增产的机理主要表现在:①氮气辅助后增加携热能力,降低残余油饱和度;②氮气的压缩膨胀作用分散和改变了原油流动形态,增强了原油流动性;③扩大蒸汽的波及体积,补充地层能量,提高回采水率;④强化蒸汽蒸馏效应。此外,氮气对原油粘度影响较小,原油降粘仍是高温蒸汽的作用。

缝洞型碳酸盐岩油藏氮气驱效果影响因素

缝洞型碳酸盐岩油藏以大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝为主要的储集空间,具有非均质性强、缝洞结构复杂的特点,气驱是该类油藏重要的开发方式之一。为探索缝洞型碳酸盐岩油藏气驱动态特征、驱油效果的影响因素及规律,建立二维典型缝洞可视化模型,研究不同类型剩余油启动效果,并结合氮气驱物理模拟驱油效果定量对比,分析氮气驱效果的影响因素。研究结果表明:氮气驱可进一步启动水驱未波及区域的剩余油;氮气驱效果及油、气、水流动特征受到溶洞充填方式、原油粘度和底水能量等因素影响,溶洞充填方式主要影响流体的渗流特征,在一定程度上有利于扩大氮气驱波及范围;原油粘度和底水能量影响氮气和底水的相互作用,改变压力场的分布;在强底水作用下,水窜更为明显,但能改善氮气驱效果,提高采收率。

气顶油藏顶部注氮气重力驱数值模拟研究

针对江苏油田欧北区块的地质条件和开发现状，建立了顶部注氮气重力驱数值模型。从生产井和注入井的控制条件及地质条件出发，分析了影响气顶油藏顶部注氮气重力驱开发效果的各种因素，在此基础上对各种方案的开发指标进行计算对比，并对该区块提高采收率的潜力进行评价，提出了适合同类气顶油藏的开发模式。研究结果表明，气顶油藏顶部注氮气重力驱可以有效地提高采收率，达到降水增油的效果；提高采液速度并不能改善顶部注氮气重力驱的开发效果；注气速度对开发效果以及气顶边缘推进速度有很大的影响，并且存在最佳和临界注气速度。研究区块的最佳注气速度为12500～17500m^3／d，临界注气速度为30000m^3／d。

非常规岩性油藏氮气驱技术研究与试验

黄沙坨油田为裂缝—孔隙双重介质特征、正韵律沉积的火山岩油藏,注水开发产量递减大,采油速度低,转变开发方式十分必要。开展发泡体积、半衰期等性能进行评价实验,优选了SDS作为发泡剂;通过长岩心模型驱替实验,确定了泡沫的最佳气液比为2∶1;利用数值模拟的方法,研究不同注采垂向位差对驱替效果影响,最终确定了"低注高采"的气驱方式。现场开展了1个井组的先导试验,与气驱前对比,井组平均日增油8.2 t/d,含水率降低4.3%,累计增油3 517 t,阶段投入产出比为1.0∶2.1,氮气驱先导试验的成功开展,拓展了氮气驱的应用领域,具有重要的指导意义。

氮稀释高效电激励连续波HF/DF化学激光器

提出使用低温吸附泵代替传统的机械真空泵和洗消装置的设想,以大幅降低电激励连续波HF/DF化学激光器的体积和重量。针对该技术需将常用的氦稀释剂替换为氮稀释剂从而引起激光器效率大幅下降的问题,对超音速阵列喷管激光器进行了研究。为提高氮稀释剂激光器效率,研制了周期4 mm间隔排列的狭缝-列孔超音速阵列喷管,以代替传统的单通道燃料流横向注入增益发生器。以HF激光为例的实验表明:前者在放电管电极间距仅为后者一半的条件下,单管激励出的光功率由25 W提高到90 W,电光转换效率由0.8%提升到5.9%,燃料利用效率提高近4倍,从仅为氦稀释剂运转情形的一半变为略高于氦稀释剂情形。这些结果表明,通过专门研制的超音速阵列喷管大幅提高了氮稀释电激励连续波HF/DF激光器的效率。

丹江口水库水体氮的时空分布及入库通量

为解析丹江口水库水体氮的时空分布特征及主要污染来源,以丹江口库区及主要入库河流为研究对象,分析了水体氮的空间分布、季节及年际变化;利用回归分析,解析了氮污染驱动因素;并估算了入库河流氮通量及对库区氮污染负荷的贡献率.结果表明：研究区水体ρ（TN）、ρ（NH4＋-N）分别在0.07～16.73和0.01～10.65 mg/L之间,年均值分别为2.34和0.71 mg/L,空间分布呈入库河流高于库区的趋势;季节特征表现为春季、冬季〉秋季〉夏季.2005—2014年库区水体ρ（TN）整体呈先升后降的趋势,其中取水口陶岔断面ρ（TN）上升较快,2012年较2007年增加了1.5倍,2013年开始ρ（TN）有所下降,但仍然维持在较高水平.近10年来库区水体ρ（NH4＋-N）始终维持在较低水平.神定河、犟河、泗河、剑河等环库支流河口氮污染最严重,城镇化是造成流域水体氮污染的主要驱动力.汉江TN入库量贡献最大,占63.0%,其中境外来水TN入库量占总量的59.2%,为达到丹江口水库生态环境保护要求的Ⅲ类水质（GB 3838—2002《地表水环境质量标准》）目标,汉江TN需削减量为16 715.0 t/a.境内河流中,环库河流的TN入库量最大,其中泗河、老灌河、神定河、金钱河、犟河和天河等TN入库量较大,TN需削减量分别为2 286.7、2 197.7、1 493.6、1 106.9、979.1和728.9 t/a.

油藏中后期减氧空气驱提高采收率机理研究

尕斯库勒油田E 13油藏已经进入高含水时期,储采失衡加剧,综合含水率达到了80%以上,原油产量下降,经济效益变差。为了提高油藏原油采出程度、改善油藏开发效果,调研了国内外减氧空气驱的机理研究以及现场试验的资料,建立了以油藏真实孔渗饱数据为基础的一维条形地层机理模型,并选取该油藏Y12-27井组进行了减氧空气驱可行性验证。研究表明:纵向顶部减氧空气驱驱油效果优于水驱和氮气驱;驱替压力对原油采出程度影响不大;注水转注气可以提高原油采出程度;对于减氧空气驱,由于低温氧化反应的作用,氧气浓度对原油采出程度有一定影响,但比较微弱,其中,氧气浓度为10%时,驱替结束采出程度最高;尕斯库勒油田E 13油藏属于注水开发“双高”油藏,适用于减氧空气驱;对于该油藏Y12-27井组,顶部减氧空气驱驱油效果好于水驱和氮气驱,建议氧气浓度超过10%时采取关井等措施。

冷43块稠油油藏氮气泡沫驱油试验研究

根据冷 4 3块油藏实际情况 ,压制了平面非均质性单层模型、纵向非均质性三层模型 ,研究了不同气液比、不同起泡剂浓度、不同温度和回压下氮气泡沫在模型中的驱油能力 。

火干扰对棋盘山油松林土壤碳氮及驱动因子的影响

【目的】土壤碳(C)、氮(N)是陆地生态系统的重要组分,其循环过程及相互作用深刻影响生态系统的生产力和稳定性,在森林生态系统中也发挥着重要的作用,但在全球变暖的背景下,森林火灾的发生频率和强度均会增加,这将给土壤C、N库带来巨大影响。通过研究不同强度火干扰后对油松林土壤C、N的影响,探究其驱动因子,阐明火后植物多样性、微生物生物量及土壤环境因素与土壤C、N之间耦合机制。【方法】以沈阳棋盘山油松林为研究对象,采集未火烧、轻度火烧和重度火烧3种不同火烧强度的0~5 cm、5~15 cm的土壤样品,采用冗余分析、层次分割、Mantel检验和相关分析探究土壤全碳(TC)、全氮(TN)及碳氮比(C︰N)的影响因素。【结果】(1)与未火烧样地相比,轻度和重度火烧的土壤TC含量分别显著降低20.25%和27.74%,土壤TN含量分别显著降低43.11%、50.70%,而C︰N分别显著升高44.56%、46.06%。火烧、土壤深度及其交互作用对土壤TC、TN和C︰N均有显著影响。(2)轻度火烧样地的土壤pH值显著下降3.32%,重度火烧样地的土壤温度(T)显著增加9.06%,含水率(SWC)显著下降26.40%,土壤氨态氮(NH4+-N)含量显著降低43.92%,土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)分别显著上升了113.56%和342.28%。(3)未火烧样地中土壤T和土壤SWC是土壤TC、TN和C︰N的主要驱动因子。火烧后土壤TC、TN的主要驱动因子为土壤SWC和硝态氮(NO3--N),而土壤C︰N与植被和土壤因子没有显著相关关系。【结论】轻、重度火烧导致土壤TC、TN显著降低,土壤C︰N显著升高,并且火烧改变了土壤C、N及C︰N的部分驱动因子,可为火后油松林土壤养分管理和恢复提供一定的理论支撑。

青藏高原高寒草甸土壤CO_2排放对模拟氮沉降的早期响应

研究大气氮沉降输入对青藏高原高寒草甸土壤-大气界面CO2交换通量的影响,对于准确评价全球变化背景下区域碳平衡至关重要。通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量,同时测定相关土壤变量和地上生物量,分析高寒草甸土壤CO2排放特征及其主要驱动因子。研究结果表明:低、高剂量氮输入倾向于消耗土壤水分,而中剂量氮输入有利于土壤水分的保持;施氮初期总体上增加了土壤无机氮含量,铵态氮累积效应更为显著;施氮显著增加地上生物量和土壤CO2排放通量,铵态氮的促进效应显著高于硝态氮。另外,土壤CO2排放通量主要受土壤温度驱动,其次为地上生物量和铵态氮储量。上述结果反映了氮沉降输入短期内可能刺激了植物生长和土壤微生物活性,加剧了土壤-大气界面CO2排放。

空间环境模拟设备低温系统研制中的软件应用及参数化驱动设计

为提升空间环境模拟设备的设计效率和用户体验度,针对北京卫星环境工程研究所成功研制或正在研制的地面产品,运用CAD/CAE软件对其低温系统进行三维建模和仿真分析;依托Inventor软件进行二次开发,设计了一款专门的空间环境模拟设备数字化集成设计平台。通过对专业模型参数化驱动技术的研究,给出热沉系统参数化的各主要节点和驱动设计流程,并验证设计流程的有效性。最后,对氮系统的零件库动态扩充进行了探讨。

注蒸汽气化氮碳泡沫封堵汽窜技术及应用

针对单家寺油田单56块部分油井汽窜严重的实际情况,研制了封堵汽窜调剖剂。在分析封堵汽窜机理的基础上,对封窜剂性能进行了实验评价,形成了注蒸汽气化氮碳泡沫封堵汽窜工艺技术,即先将引发剂氨基甲酸铵与发泡剂QP-2混合注入地层,然后注蒸汽,在高温下氨基甲酸铵气化产生的氨气和二氧化碳以及QP-2产生的泡沫在注入蒸汽的推动下进入汽窜通道,进行封堵。该技术已在单56块应用了三个井组11井次,有效率100％,平均井组产油量由措施前的49.2t/d上升到措施后的60.7t/d,累积增产原油10632.5t,取得较好的应用效果。

雁翎潜山油藏注氮气重力驱控气采油工艺

华北油田雁翎潜山油藏通过注氮气在油藏顶部形成次生气顶,在气驱、重力分异作用下形成了2个流体界面(气油界面、油水界面)和3个流体分布带(人工气顶、含油富集带、水淹带)。顶部受效井井筒内气、油、水三相共存。为使油井正常生产,在原井存在永久封隔器的基础上开展了悬挂尾管开采的采油工艺试验,但效果较差。从生产实践、理论分析等方面探讨前期注氮气采油工艺的特点及存在问题,认为:油井生产过程中后期产层气液同出不可避免,由于氮气难以与原油混相,气体一旦进入井筒,则很快占据液流通道,使油井只出气不出液,且井口、套管和输油管线高压生产,存在安全隐患,顶部油井均被迫关井。为解决非混相垂直管流条件下油井生产问题,依据"U"型管压力平衡原理,开展了双管控气采油工艺研究,通过进行管柱优化,实现了气液分流、控气采油。

一种提高稠油采收率的技术──混相水驱

稠油混相水驱是稠油吞吐热采降压开采后提高采收率的一种技术。它是利用氮气、泡沫及活性剂各自不同的特性，来提高驱油效率和扩大波及体积，达到提高最终采收率的目的。经室内模拟认为：该技术比常规水驱驱油效率提高30％，采收率提高7％；配套工艺技术比蒸汽驱简单且投资少。