罗布泊干盐湖表层盐壳含水率季节性变化及吸水特征研究

根据罗布泊遥感影像图,在干盐湖区域选择"黑纹"和"白纹"观测区为典型研究对象,对其表层盐壳含水率、地下水位埋深、气象参量的动态变化进行了1年多的系统观测,结果发现两个观测区的表层盐壳的季节含水率存在一定的差异,其吸附水含水率均大于结晶水含水率,两观测区的吸附水含水率差异在1%左右,但黑纹观测区盐壳结晶水含水率是白纹观测区的3倍以上;黑纹观测区的地下水水位埋深相对稳定,表层盐壳的吸附水变化与地下水水位变化无明显的直接关系。另在高湿度、不同温度的野外环境和室内模拟环境下开展的盐壳吸水能力实验都发现,黑纹观测区盐壳的吸水能力明显强于白纹观测区,甚至达到10倍以上的差异,分析表明这和表层盐壳盐类矿物成分(如硫酸镁)的差异性密切相关。

温度及压力对高岭石吸水特征影响的分子动力学模拟

高岭石是煤系泥岩的主要黏土矿物组成成分之一,它的存在对泥岩的水理作用产生重要影响。高岭石与水相互作用的分子机制是深入认识泥岩遇水膨胀、软化崩解甚至泥化等现象的基础。分子动力学模拟技术是揭示物质结构与性质间关系、了解物理化学体系中物质相互作用机制的有力工具。应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)及分子动力学(MD)方法对高岭石的吸水特征进行了模拟,研究了温度及压力对水分子在高岭石颗粒表面的吸附量、吸附位、吸附热、吸附能以及高岭石体积膨胀性等的影响规律,阐明了高岭石吸水的分子机制。研究结果表明:高岭石吸附水过程中,水分子和高岭石表面原子以H_(w)-O_(k)和O_(w)-H_(k)两种形式形成氢键联接;吸附热介于1.898~2.133 kJ/mol,远低于发生化学吸附的临界值42 kJ/mol,高岭石与水分子间的相互作用为典型物理吸附;吸附能为负值,高岭石吸水后体系热力学稳定,吸附能数值、吸附量及体积膨胀率变化规律相似,均随压力增加呈对数关系递增,而随温度升高递减且减幅相对较小;吸附位为吸附过程中水分子在高岭石颗粒表面某一位置出现的频次;水分子在高岭石颗粒表面的吸附依赖于分子间的范德华能和氢键作用能,压力对吸附特征的影响比温度更大,且高温不利于水分子在高岭石颗粒表面的吸附。

降雨温湿环境下的岩石吸水特征试验研究

岩石的吸水特征与其温湿环境密切相关,以岩石为主要材料的降雨型岩质边坡总是处于一定的温湿环境中。采用自主研发的软岩气态水吸附智能测试系统,通过模拟降雨温湿环境研究岩性、降雨延时、温度三个因素与岩石吸水特性之间的关系,得出了岩性组分不同的降雨型岩质边坡的水力响应特征。研究结果表明:降雨温湿环境(温度20℃、相对湿度100%)下的干燥砾岩吸水量最大,细砂岩和粗砂岩次之,绿帘角闪岩最小;砾岩具有较强的雨水下渗能力;细砂岩和粗砂岩在吸水量达到峰值后吸水曲线斜率出现负值,表明由"吸水"向"积水"转变;绿帘角闪岩很快出现"凝露"现象,下渗能力非常弱。该研究成果揭示了由砾岩为主要组分的岩质边坡具有较强的雨水下渗能力,强降雨时以渗流和地下径流作用为主,有必要考虑渗流和径流二者的耦合作用;由绿帘角闪岩为主要组分的岩质边坡,具有较强的排水能力,强降雨时以地表径流和地下径流作用为主,需重点考虑地下水渗透力作用。

贵州喀斯特地区5种石生藓类的持水性能及吸水特征比较

选择贵州普定石漠化区域常见的石生穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum)、扭口藓(Barbula unguiculata)、真藓(Bryum argenteum)、美灰藓(Eurohypnum leptothollum)和东亚砂藓(Racomitrium japonicum)为对象,研究它们的持水性能和吸水特征,为喀斯特生态系统水循环和石漠化治理提供理论依据。结果表明:5种石生苔藓植物的储量在0.71～3.91 t·hm^(-2)之间,以穗枝赤齿藓的3.91 t·hm^(-2)储量最大;东亚砂藓的最大持水率最高,为761.9%,美灰藓的653.8%次之,真藓的551.7%最小;最大持水能力穗枝赤齿藓和美灰藓占据较大的优势,保水率美灰藓38.2%最强,东亚砂藓为33.6%次之,真藓15.2%最弱。5种石生苔藓的吸水过程包括外和内吸水两种途径,其吸水饱和的时间物种间存在差异;吸水动力学曲线均表现为S型饱和曲线,水分在25 g以下时,植物水分吸收速度与水分加入量成正比,当外界水分增加到25 g以上后,植物水分吸收速度逐渐趋于达到最大值。

低渗透砂岩油藏注水井吸水特征及吸水能力变化规律认识

本文从注入井的动态入手,对注水井吸水指示曲线、吸水剖面、试井解释等资料进行了综合分析,指出了裂缝吸水是低渗透砂岩油藏注水井的一个主要特征,并就裂缝吸水机理进行了探讨。在此基础上,对注水井吸水能力变化规律进行了研究,取得了一定的认识,对吐哈油田的注水工作将会起到一定的指导作用。

纵向渗透率级差对注水井吸水特征的影响

在考虑启动压力梯度的基础上,建立了注水井纵向非均质储层的吸水量之比关系式,分析了非均质程度、注采压差、低渗层流度和注采井距对高、低渗层吸水能力的影响。研究结果表明:非均质程度越大,高、低渗层吸水能力差别越大;注采压差越大,高、低渗层吸水能力差别越小;低渗层流度越大,高、低渗层吸水能力差别越小;注采井距越大,高、低渗层吸水能力差别越大。通过实验验证,该关系式计算的高、低渗储层吸水量之比与实验结果非常接近,能很好地预测纵向非均质储层注水各层吸水能力,为研究类似储层吸水特征提供了理论依据。

温度对3个小麦品种吸水特征的影响

选取连云港地区3个主栽小麦品种连麦7号、烟农19、淮麦33作为试验材料,研究其在不同温度(6、9、12、15、18℃)条件下的吸水规律。结果表明,在一定时间范围内,相同温度下,不同品种的吸水规律均表现为先升高后趋于缓慢;相同条件下,吸水速率表现为烟农19>连麦7号>淮麦33。达到具备萌发含水量35%时的最佳浸种时间为18℃浸种15 h左右(淮麦33略长3~4 h),15℃浸种19 h左右(淮麦33略长4~5 h),12℃浸种23 h左右(淮麦33略长7~8 h),9℃浸种30 h左右(淮麦33略长8~9 h),6℃浸种40 h以上。低温条件下小麦吸水速率更多受积温影响。

低/特低渗透油藏砂–泥岩复合岩性模型吸水特征研究

大庆朝阳沟油田低/特低渗透油藏自1986年以来历经30多年水驱开发,目前已进入中高含水阶段,地下油水分布状况复杂,呈现出高注采比、低地层压力保持水平的现象,与常规油藏符合物质平衡理论的现象具有较大差异。本文以朝阳沟油田为研究对象,研制符合低/特低渗透油藏地质特征的砂–泥岩复合岩性模型,开展储层、过渡岩性、泥岩等不同岩性的吸水特征实验,分析油水分布状况,深入研究低/特低渗透油藏注水开发普遍高注采比的原因。研究结果表明,除了砂岩储层吸水外,过渡岩性、含砂泥岩、纯泥岩均有不同程度的吸水能力,吸水量分别占30%、11%、7%,即仅有52%左右的注入水在地层条件下真正驱替原油,这一研究成果揭示了低/特低渗透油藏注水量高、地层压力低的真实原因,为低/特低渗透油藏砂–泥岩储层有效开发对策的制定提供了依据。

石漠化干旱环境中石生藓类水分吸收特征及其结构适应性

苔藓是荒漠植被演替过程中常见的先锋植物,同时也是极端恶劣环境的开拓者。比较石漠化地区常见的穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum(Schwaegr.)Par.)、反叶扭口藓(Barbula fallax Hedw.)和真藓(Bryum argenteum Hedw.)对干旱环境的适应性,为石漠化环境的恢复和治理提供理论依据。结果表明:最大持水能力和保水率穗枝赤齿藓和反叶扭口藓均大于真藓。3种苔藓的吸水过程包括外吸水和内吸水,吸水动力学曲线均表现为S型饱和曲线,但吸水特征存在较大差异;穗枝赤齿藓和反叶扭口藓的饱和吸水量相差甚微,但远大于真藓,前两者约为后者的2.5倍;最大总、内、外吸水速度穗枝赤齿藓分别为真藓的3.41、2.52倍和3.02倍,反叶扭口藓分别是真藓的2.79、2.52倍和3.55倍。茎的解剖学结构显示真藓和反叶扭口藓有明显的中轴,属内导水型藓类,而穗枝赤齿藓无中轴,属外导水型;但严格的内导水型植物是不存在的,不少植物属于混合导水型,这与环境水分高低有关。因此,中轴的有无并不是导致吸水能力强弱的决定性因素,还与苔藓所处的环境状况、生长型、毛细管系统类型和茎叶结构密切相关。

喀斯特石漠化山区苔藓植物水分吸收特征

[目的]探究贵阳市花溪区石漠化地区5种优势种黑扭口藓（Barbula nigrescens）、美灰藓（Eurohypnum leptothallum）、卷叶湿地藓（Hyophila involuta）、小牛舌藓全缘亚种（Anomondon minor subsp.integerrimus）、北方紫萼藓（Grimmia decipiens）的水分吸收特征,为喀斯特石漠化地区利用苔藓植物开展水土保持工作提供理论支撑。[方法]采集样品120份,运用经典形态分类法进行鉴定;测定其生物量、饱和吸水率、吸水量、最大吸水速率（Vmax）、吸水速率常数（Km）和叶片展开时间。[结果]（1）5种苔藓植物间的生物量、吸水量和饱和吸水率差异较大,最大吸水速率差异小;生物量为10.36~114.51g/m2;饱和吸水率为675.43 6%~1 125.41%;吸水量为98.21~766.13g/m2;Vmax为35.59~51.28g/（g·min）;Km为69.97~101.99g;叶片展开时间为35.9~86.1s。（2）生物量和吸水量呈正极显著相关;吸水量和盖度、Vmax和Km呈正相关;Km和叶片展开时间呈负相关。[结论]在喀斯特石漠化地区干旱缺水的环境条件下,苔藓以独特的水分吸收和利用方式适应这种恶劣的环境。石生苔藓为适应该地区的先锋植物。

四川盆地龙马溪组页岩吸水特征及3种页岩孔隙度分析方法对比

为研究分析页岩的吸水特征,有效测量页岩孔隙度,选取四川盆地黔浅1井龙马溪组5件页岩岩心样品开展吸水实验,分别从每件岩心样品中钻取一组不同直径(或不同长度)的页岩柱体,测量和计算每组各个小柱体的饱和绝对吸水量及骨架体积,建立二者的线性关系,由斜率K值表征各页岩样品单位体积的饱和吸水量,再据此计算出各页岩样品的有效孔隙度为3.51%~8.90%。为评价该方法所确定吸水孔隙度的准确性,又测定了样品的氮气吸附孔隙度和氦孔隙度,三者进行对比分析。结果显示:样品氮气吸附孔隙度为2.38%~7.04%,全部小于吸水孔隙度,二者相差0.54%~1.96%不等,这可能是由于氮气吸附实验无法探测泥页岩中孔径大于350 nm的宏孔,导致测定结果不包含这部分孔隙所贡献孔隙度而偏低。样品氦孔隙度为4.55%~8.09%,与吸水孔隙度相差仅为0.23%~0.81%,二者具有良好的一致性和可对比性,特殊地,QQ-45号样品的氦孔隙度比吸水孔隙度大2.65%,这是由于页岩柱体含微裂缝所导致的误差,而吸水实验可快速识别出含有微裂缝的柱体,能有效避免测量误差。由此可见,页岩柱体吸水实验法在有效保留页岩原生孔隙结构的前提下,通过统计分析多个页岩小柱体孔隙度测定结果而获得了页岩样品整体的吸水孔隙度,受页岩非均质性影响小,更接近页岩实际孔隙度。龙马溪组页岩孔隙度的变化与TOC含量具有良好的正相关性,与黏土及脆性矿物的相关程度不等,表明有机质是控制龙马溪组页岩孔隙度变化的主要因素。

陕北丘陵沟壑区常见树种叶片的吸水性能

为了比较不同树种叶片的吸水性能,在陕北黄土丘陵沟壑区采用浸水法测定刺槐、臭椿、小叶杨、新疆杨、河北杨、84K杨(银白杨×腺毛杨)6种常见树种叶片的吸水能力。结果表明:1)不同树种叶片的吸水量均随浸水时间的增加而增加,与浸水时间呈对数关系;吸水速率均随浸水时间的增加而降低,与浸水时间呈幂函数关系;叶片浸水后0～60 min吸水速率较大,是叶片的主要吸水阶段。2)不同树种叶片吸水量、吸水速率表现为:新疆杨>刺槐>84K杨>臭椿>河北杨>小叶杨,其中新疆杨叶片的吸水量为0.415 g/g,小叶杨为0.179 g/g。3)不同树种中,新疆杨的吸水量、吸水速率最大,新疆杨在树冠截留方面应具有更重要的作用。

不同表面活性剂对镜煤和暗煤的润湿性影响

为研究烷基糖苷、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠等4种表面活性剂对镜煤和暗煤润湿性的影响,通过煤矿井下煤层块样分离出镜煤和暗煤成分,利用接触角测定、润湿热测定、粉末浸透试验、吸水核磁共振测试等多种技术手段,分析镜煤和暗煤润湿性差异。结果表明:低阶煤具弱亲水性,与镜煤相比,暗煤的接触角更小,暗煤的润湿热和表面自由能更高,粉末浸透速率快,吸水能力强,暗煤的亲水性比镜煤强;4种不同类型的表面活性剂均可显著降低水的表面张力,而且随着活性剂溶液浓度的增加,煤样表面的接触角明显减小,不同类型表面活性剂溶液与煤样接触角的变化趋势略有不同;阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂随溶液浓度增加接触角呈现指数函数降低;非离子表面活性剂对接触角的作用则呈现二次函数降低,曲线变化趋势反映了影响机制的差异;表面活性剂作用下暗煤的黏附功降低因子小于镜煤,煤中水分主要为吸附态水和游离态水,以吸附态水为主。镜煤中吸附态水比例高,游离态水比例低。4种表面活性剂均增强了煤的吸水能力。

赤峰活化天然沸石吸附材料的吸附特性研究

基于吸附机理的分析，分别从平衡吸水量、等温吸附、等压吸附及动态吸附等四个方面研究了赤峰活化天然沸石吸附材料的吸水特征。结果表明该吸附材料的吸水能力比硅胶、活性氧化铝等吸附干燥剂要大一至五倍，且吸水速率快、效果好，特别是在低湿度（＜１０％）和高温条件下（ｔ＞１００℃）仍有较高的吸水能力。

页岩及黏土纳米孔隙中液态水分布量化研究

页岩储层富含纳米级孔隙,因此在纳米尺度上研究孔隙内流体分布特征具有重要意义.本研究基于室内实验,量化评价了页岩及黏土孔隙含水饱和度分布特征,实验发现:在水吸附过程中,黏土孔隙内"毛细凝聚"现象显著,当环境相对湿度较高时,部分小孔隙将被毛管水完全阻塞;而对于页岩样品,无机质孔隙表现出亲水作用,但是有机质表现出憎水作用,页岩整体吸水能力相对较弱.同时,考虑页岩有机质与无机质孔隙形貌特征差异性,建立数学模型研究孔隙形状对吸水特征的影响.结果表明:利用狭缝孔模型计算的吸水曲线与实测结果更接近,因此在研究页岩吸水特征时,应将孔隙形状假设为狭缝孔,而并非通常假设的圆管孔.本研究将对深入认识及评价页岩储层不同类型孔隙内流体的赋存方式及产出机理奠定理论基础.

骨料品种对混凝土体积变形特性的影响研究

采用相同的胶凝材料及混凝土配合比参数,试验分析骨料品种对混凝土线膨胀系数和自生体积变形的影响,并探究其本质原因,期望有利于工程研究。结果表明:骨料含量相当时,骨料线膨胀系数越大,含有该骨料混凝土的线膨胀系数也越大;不同岩性的骨料对混凝土自生体积变形影响显著,起因于骨料长龄期吸水特性的不同,并可从定性和定量的角度验证此结论。

天然膨胀性基质作为渗透泵片推动剂的适用性研究

本文以聚氧乙烯(WSR-N10和WSR-303)为对比,测定源自胖大海的天然膨胀性基质(SMS)的糖组成、静态膨胀性、吸水特征与黏度。以SMS为渗透活性物质,采用水溶性药物利巴韦林和难溶性药物格列吡嗪为模型药物,分别制备单层与双层渗透泵片并进行药物释放度测定,判断SMS作为渗透泵片推动剂的可行性。结果表明:SMS主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖组成;SMS的膨胀性强,吸水600 s时基质压制片的崩解物覆盖面积为初始值的20.1倍;具有较低的黏度,25℃时0.5%SMS水溶液的黏度为(3.66±0.03)mPa.s。以其为渗透活性物质制备的利巴韦林和格列吡嗪渗透泵片具有典型的渗透泵释药特征。研究结果表明,作为渗透泵片推动剂,天然膨胀性基质SMS具有一定的应用价值。