纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(I):单一电解质溶液

电解质溶液在纳滤膜中的截留率对于膜法海水淡化和重金属离子的脱除非常重要.本文假定膜具有狭缝状孔,采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Gouy-Chapman理论来描述电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象.使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征,这三个参数可通过Levenberg-Marquardt方法由实验数据关联得到.本文使用该模型计算了两种商用纳滤膜(NF45和SU200)对1-1型(NaCl,KCl,LiCl),2-1型(K2SO4)和2-2型(MgSO4)单一电解质溶液的截留率,并与实验数据进行了比较,两者吻合较好.计算结果表明电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移,纳滤膜对电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定.该模型在低浓度时对电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果较准确,但对高浓度电解质溶液则偏差较大.

相对渗透率对部分饱和裂隙岩石中横波频变各向异性的影响

地震波在含裂隙岩石内传播时,很大程度上会受到裂隙系统与其内的流体所影响.本文在Chapman提出的频变各向异性理论的基础上,研究气水两相流体受频率影响的程度.不同于许多局限于单一流体假设的频变各向异性理论研究,本文着重于两相流体部分饱和的情况.因此计算频变各向异性弹性常数尤为重要,本文考虑了气水两相的相对渗透率对横波速度及其衰减的影响,并引入了基于分形理论的相对渗透率模型.首先研究在不同分形维数的情况下,气水两相相对渗透率随含水饱和度的变化趋势,并且随着该变化对有效流体迁移率的影响.气体的相对渗透率与分形维数成正比例关系,而水的相对渗透率与分形维数成反比例关系.随后根据数值算例计算双相不混溶流体饱和裂隙岩石频变各向异性弹性模量的方程,得到横波速度及横波衰减,对比分析相对渗透率及分形维数的变化对横波速度和横波衰减的影响.根据算例结果可知,在不同频率下,相对渗透率对横波速度和横波衰减的影响程度不同,在中频时最大.引入不同的相对渗透率模型,能在中频时观察到其对横波速度和衰减的不同影响.

频变AVAZ响应特征分析及裂缝性质反演方法研究

AVAZ方法是裂缝储层评价的重要手段,然而它受到静态等效地震岩石物理模型的限制,一般用于反演裂缝密度和裂缝走向.近年来,随着裂缝性孔隙介质等效模型的发展,频变AVAZ响应特征被证明可以携带更多的裂缝性质信息.本文针对HTI介质,基于Chapman理论分析流体类型和裂缝长度对频变AVAZ响应特征的影响并建立结合贝叶斯理论和遗传算法反演裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度和裂缝充填流体类型的新方法.新反演方法流程为:首先,基于频变AVAZ特征建立反演目标函数并运用遗传算法求解,根据此结果分别建立裂缝参数的似然函数;其次,利用贝叶斯算法将地质、测井等获得的裂缝性质先验信息与地震获得的裂缝性质似然函数结合,计算裂缝性质的后验概率分布函数;最后,通过控制先验裂缝参数的方差,均衡地震数据及地质、测井数据的信息采用量.合成数据的分析和反演结果表明:流体性质和裂缝长度是频变AVAZ响应的敏感参数;本文提出反演裂缝性质方法是可行的.先验裂缝参数影响分析验证了该方法在均衡地质、测井及地震数据的信息采用量方面的有效性.

2000年7月14日特大耀斑引起的电离层TEC突然增强现象

利用GPS网观测研究太阳耀斑爆发引起的电离层电子浓度总含量的突然增强(SITEC)现象.首先,根据电离层的Chapman电离理论,分析得出耀斑爆发引起的TEC时间变化率与太阳耀斑的有效辐射通量成正比、与太阳天顶角的Chapman函数成反比的结论.为了验证Chapman电离理论的这一简单推论,利用2000年7月14日特大太阳耀斑爆发期间中国、东南亚及澳大利亚的GPS网观测的TEC资料,统计分析了TEC的时间变化率与天顶角的Chapman函数的倒数间的相关性,发现两者确有很好的正比关系,从而证明了Chapman电离理论的正确性与可用性.结果表明,将GPS的观测用于太阳耀斑爆发等引起的电离层突然骚扰的研究,可以发挥GPS观测精度高、空间范围大、时间连续性好等优点,从而定量地揭示出与太阳爆发相关的电离层扰动过程.对电离层中的空间天气的监测与研究具有重要意义.