胜利油田低渗透油藏储层水敏感性评价

砂岩水敏性使渗透率降低的程度依赖于岩石的组成。通过改变盐水的流速、盐水的盐度及盐水和淡水反向交替注入等流动实验，说明引起渗透率降低的机理是孔隙中粘土膨胀和微粒运移的堵塞。当流速高于临界流速或盐度低于临界值时，微粒运移和粘土膨胀均将产生。用有机的季胺盐（粘土稳定剂）对岩心进行预处理，可以防止或减少粘土膨胀造成渗透率的降低。     

王庄油田防膨实验与防膨机理研究

王庄油田是国内外罕见的强水敏性稠油油藏。粘土膨胀危害严重地制约着开发效果。为了防止粘土膨胀,选用了KOH、NH_2CONH_2、FGW-2这3种类型的防膨剂,在室内开展了静态配伍性实验和岩心流动防膨实验,均见到了良好的防膨效果。其中,以NH_2CONH_2(尿素)效果最好,它可把水相渗透率提高144%,主要机理是尿素能把膨胀性粘土转变为其他非膨胀性矿物,其转变效果可与美国专利4,227,575报道相类比。笔者应用这些实验资料对防膨效果与机理予以探讨。     

电气石的电场效应及其在环境领域中的应用前景

电气石具有永久性的自发电极,电气石微粒的周围存在着以c轴轴面为两极的静电场.在电场作用下,水分子发生电解,形成活性分子 H3O+,吸引水中的杂质、污垢,净化水质;OH- 和水分子结合形成负离子,改善人们的生活环境;电场对带电粒子有吸附作用,可以吸附粉尘,净化空气.电气石还具有高的机械化学稳定性,与沸石、蒙脱石等的吸附作用相比,电气石不具有饱和极限,可持续使用,重复利用率高,在环境领域具有很好的发展前景.     

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。     

有机粘土的特性及其对肥料养分的缓释作用

本研究表明 ,表面活性剂 2号不仅可以吸附在蒙脱石、高岭石和凹凸棒石的表面上 ,还可进入蒙脱石的层间 ,将其晶层撑开 ,并以双层小于 65°角斜交于蒙脱石的晶片之间 ,同时有极少量的表面活性剂 2号以单层方式直立于晶片上 ,形成石蜡质构型。由于粘土矿物对表面活性剂 2号的吸附作用 ,使其热性质发生变化 ,去除吸附水的温度降低并出现放热峰。此外 ,还使得有机粘土的含水量和吸湿率较原土有显著降低。有机粘土应用于肥料工业的复混肥生产中 ,不仅可以使其有效成粒率提高 3 0 % ,还可使其养分释放具有显著的缓释效果。     

硬脂酸钠改性蒙脱石对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以阴离子表面活性剂硬脂酸钠为改性剂制备了硬脂酸钠改性蒙脱石(NaSTA-MMT).FI-IR和XRD分析表明插层剂已进入蒙脱石层间,且随着硬脂酸钠量的增加蒙脱石层间距从1.274 nm增加到4.805 nm。亚甲基蓝吸附实验表明,硬脂酸钠改性蒙脱石吸附行为遵循伪二级动力学方程。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。硬脂酸钠改性膨润吸附亚甲基蓝表现为自发的表面物理吸附过程,吸附活化能、吸附焓变和熵变分别为2.36 kJ/mol-、21.47 kJ/mol和-44.45 J/mol.K。     

储层中蒙脱石碱溶相变缩膨实验研究

蒙脱石作为常见的粘土矿物,广泛存在于含油气盆地中。针对由于蒙脱石具有强烈亲水性,遇水体积可膨胀至原体积的数倍甚至数十倍,从而造成油气储层的水敏损害这一实际问题,对蒙脱石在强碱条件下发生结构变化与物相转变,实现降低其亲水性进行了详细的实验研究。探讨了天然钙基蒙脱石与天然钠基蒙脱石在80℃,1 mol/L KOH溶液中所发生的相变过程;通过XRD、SEM、TEM等测试手段分析查明其碱溶相变最终产物主要是微米级纤维状、柱状、颗粒状的菱沸石和麦钾沸石,均为不具膨胀性的架状硅酸盐矿物;最后通过自由膨胀实验证实蒙脱石碱溶产物膨胀性较原矿物显著降低。研究成果为转化油气盆地中"水敏性"粘土矿物,降低油气储层水敏损害,保护储层与提高采收率,提供了新的思路。     

陕西宝鸡市三趾马红土工程地质特性及灾害效应

陕西宝鸡市渭河北岸地区厚层黄土底部普遍存在一套三趾马红土,其物理力学特性控制着滑坡灾害的发生。通过试验分析发现：①三趾马红土粘粒含量高（一般在37%~55%之间）、蒙脱石或伊利石/蒙脱石类膨胀性粘土矿物含量大（相对含量55%~75%,绝对含量21.99%~33.98%）、有效蒙脱石含量为18.61%~27.56%,比表面积平均值为204.7m2/g,最高达262.9m2/g,属于膨胀性粘土,物理化学活性强;②三趾马红土微裂隙发育、胶结程度差、易崩解,天然状态下为坚硬粘土,饱水后呈现可塑—软塑态,具显著膨胀性;③三趾马红土的天然强度相对较高,而遇水饱和后,粘聚力和内摩擦角明显降低,峰值强度和残余剪强度降幅在47%~63％之间。因此,三趾马红土在地下水作用下强度显著降低,成为高陡斜坡中的软弱地层,形成剪切带,控制着渭北黄土塬边地区滑坡的发育与分布。     

磁铁矿热电效应:地震地电异常的新模式

采用BHTE-06新型热电测量仪,选择地壳内广泛分布的磁铁矿进行热电性测量,结果表明:磁铁矿的热电导型均为N型,其热电系数σ(单位温差下热电势增量)近似恒值,为-0.05mV/℃,标准偏差1.15,这说明磁铁矿为电子型半导体并具有稳定的热电转换效能。通过不同成因磁铁矿对比测量,以及固定和不固定结晶学方向的对比测量还可知,磁铁矿的热电性不受其成因和结晶学方向的制约,说明磁铁矿聚集体能够将热电效应叠加放大。因此认为,地壳中的磁铁矿聚集体可能是地震过程中将热能转换为电能的热-电转换器,热电效应可能是导致地震地电场异常的原因之一,即地震地电异常存在热电机制。依据测试所得的热电系数σ值,按照热电和地电基本理论进行的电场模拟计算表明:由磁铁矿热电效应引起的热电场强度能够达到-n×10-6V/m～-n×10-4V/m,该电场强度足以引起地表电场的显著异常,因而是地震地电异常的重要模式之一。     

还原态蒙脱石有氧条件产生羟自由基降解有机污染物

近期见有含二价铁矿物可活化分子氧产生羟自由基而氧化污染物的报道。本文选用土壤/沉积物中的常见组分蒙脱石(含铁约2%),研究了还原态蒙脱石在不同条件下活化分子氧降解苯酚的效果。结果表明,20g/L还原态蒙脱石(还原程度为30%)在pH=6和有氧条件下,可通过产生羟自由基使11μM苯酚的降解率在6h内持续增加至59.1%。苯酚降解率对应的最佳pH为5,当pH>6时降解率则随着p H的升高而急剧降低;苯酚降解效果还随还原态蒙脱石剂量(0~40g/L)增加而提高;苯酚初始浓度为11μM降解率最高,增加或者降低初始浓度均使降解率降低。还原态蒙脱石铁含量低,活化分子氧时其八面体边缘配位和结构内部二价铁共同起作用,而受八面体层Al、Mg等惰性组分阻碍,其结构二价铁难以向边缘位置传递电子,这与前期报道的还原态绿脱石(含铁约20%)不同。     

小浪底库区庙上北滑坡滑带土粘土矿物定向性的X射线衍射研究及其对滑坡的作用

根据小浪底库区庙上北滑坡滑带土粘土矿物的X射线衍射结果，进行定向性定量分析计算，得出滑带土粘土矿物颗粒的定向度为弱到中等定向，并以中等定向为主。因而在水的往返作用下，滑带土具一定的胀缩性及胀缩的不均匀性，再加上粘土矿物本身亦具有的胀缩性及胀缩的可逆性和循环性，故导致滑带土抗剪强度和结构强度不断降低，大大影响斜坡的稳定性。     

膨胀土胀缩变形规律与灾害机制研究

采用普通固结仪和收缩仪分别进行蒙自重塑膨胀土浸水膨胀变形试验和膨胀土失水收缩变形试验,系统地研究了不同初始状态下膨胀土胀缩变形规律与致灾机制,并应用Does Response模型,定量模拟了膨胀土胀缩时程规律。研究表明,蒙自膨胀土胀缩变形差异较大,一般吸水膨胀率远大于失水收缩率,相似状态下试样膨胀系数越大,收缩系数亦越大,表现出较强的各向异性;膨胀土含有的大量细小黏土颗粒与较强的蒙脱石晶体矿物及显著的微结构特征,是其产生强烈胀缩变形灾害的内因与本质,而土中发育的微孔隙-裂隙结构及其初始状态,是发生胀缩变形灾害的外因。     

Cu(Ⅱ)污染作用下膨胀土的胀缩时程效应研究

为探讨Cu(Ⅱ)对膨胀土胀缩特性的影响,针对初始状态相同的膨胀土试样,采用浓度为2.5 g·L-1、5.0 g·L-1、10.0 g·L-1的CuSO₄溶液以及去离子水进行处理,开展一系列重金属Cu(Ⅱ)污染作用下的胀缩性试验,并运用Does Response模型对胀缩时程曲线进行描述;利用马尔文激光粒度测试,分析了污染前后膨胀土的粒径分布特征。结果表明:膨胀土试样的膨胀率、收缩速率、竖向收缩率及膨胀含水率皆随Cu(Ⅱ)浓度的增大而增大,但膨胀土试样的损失含水率并不随Cu(Ⅱ)浓度的变化而变化;试样的无荷载膨胀时程曲线可分为快速增长、变减速及缓慢增长阶段;膨胀土的收缩过程可分为缓慢收缩、快速收缩与收缩稳定阶段;Does Response模型不能完全适应无荷载条件下的膨胀时程曲线,但能较好地描述收缩时程曲线;随着Cu(Ⅱ)浓度的增大,未污染膨胀土颗粒在80 μm处的粒径分布峰值消失,在47 μm处的粒径分布峰值往小粒径方向偏移,说明胶结物逐渐溶蚀,引起部分膨胀土大颗粒分解,依附在土颗粒表面的水膜面积增大,膨胀土吸水能力增强,进而导致高浓度环境中的膨胀土胀缩性较高。     

滑带土粘土矿物定向性的x射线衍射及其对滑坡的作用

本文首先论述了粘土矿物颗粒定向排列测定的基本原理并提出粘土矿物定向性定量评价方法,然后根据实例—庙上北滑坡的滑带土粘土矿物的X射线衍射结果,进行定向性定量分析计算,得出滑带土粘土矿物颗粒的定向度为弱到中等定向,并以中等定向为主。因而在水的往返作用下,滑带土具一定的胀缩性及胀缩的不均匀性,再加上粘土矿物本身亦具有的胀缩性及胀缩的可逆性和循环性,故导致滑带土抗剪强度和结构强度不断降低,大大影响斜坡的稳定性。     

On the behavior of the cured electroosmotic chemical treated clay

Followed the proposed ECT procedure that was the injection of 0.75 M CaCl₂ solution for 72 h, then 1.5 M KOH solution for 48 h, then sodium silicate solution for 72 h and then deionized water for 168 h, the clay strength can be improved from anode to cathode entirely. To further improve the clay strength, curing the sample for different periods and applying electric field over the sample were studied. The cone resistance, water content, pH value, Ca²⁺ concentration and the XRD pattern were tested or analyzed in each test. Results show that injection of deionized water was a key phase to produce a full improvement of the treated clay, which cannot be replaced by the application of an electric field only and without injecting water. Curing the treated clay after injecting deionized water can yield a higher clay strength in the cathode area significantly due to pozzolanic reaction but produce a lower clay strength in the anode area because the formed NaOH decomposed the gel structure of the sodium silicate solution. To obtain a better strength after injection of deionized water for 168 h, the treated clay had to be cured for about 28 days, along with a dry anode compartment.

     

黏性土次固结行为的盐分和矿物效应研究

我国江苏北部连云港地区海相软土蒙脱石族矿物含量相对较高,且在海陆交互环境中沉积形成,沉积过程中具有孔隙水盐分较高的特点,但在后沉积过程中由于地表和地下淡水入侵,会使孔隙水盐分发生变化,而相应的次固结行为的变化规律尚不明晰,因此需要深入了解矿物成分、孔隙水盐分在软黏土次固结行为中的作用机制。由于天然软黏土的矿物成分、孔隙水成分差异较大,试验材料采用矿物成分均一的商用高岭土与膨润土组成的人工黏土作为研究对象,配制不同浓度的NaCl溶液作为孔隙水,模拟孔隙水盐分变化。通过常规固结试验,发现对于含蒙脱石矿物的人工黏土,压缩指数C_c随着盐分浓度的增加而减小,主固结完成时间随盐分的增加而提前,且同一应力水平下和孔隙比下,次固结系数随着盐分的增加而减小。在同样的上部荷载下,次固结系数与压缩指数的比值C_α/C_c不再保持为经验常数,而是随着孔隙水盐分的增加而偏离经验值,主要原因为盐分对水膜蠕变的影响。但是,对于主要由高岭石矿物构成的人工黏土,孔隙水盐分浓度则未对其次固结参数产生明显的影响。因此,如果场地的黏性土蒙脱石含量较高且孔隙水含盐量较高,则需要考虑孔隙水盐分的变迁对地基长期变形的影响。     

苏皖沉积型凹凸棒石粘土矿床沉积环境探讨

本文对苏皖沉积型凹凸棒石粘土矿床形成时的沉积环境特征、水介质的ｐＨ值、氧化还原条件、温度及盐度进行了讨论。研究表明凹凸棒石粘土矿床形成于碱性、还原、低盐度的浅水湖相环境。与火山作用有关的热水溶液参与了成矿作用。     

呼和浩特地区压实红黏土收缩开裂特性研究

红黏土在工程应用中易随环境温、湿度的变化产生收缩变形甚至开裂现象,从而诱发产生诸多工程问题。在工程应用中掌握红黏土的收缩与开裂性能,才能及时做出有效的防治措施。为此,以内蒙古地区典型红黏土为研究对象,在明确其击实特性的基础上,分析了红黏土在不同击实次数条件下的收缩特性并结合图像处理技术进一步阐释了压实红黏土裂缝形态的发展规律。试验结果表明:红黏土的最大干密度随着击实次数的增加呈线性增加,最佳含水率随着击实次数的增加呈线性减小的特征;红黏土失水率曲线随干燥时间呈指数规律变化,干燥初期,试样水分迅速蒸发呈线性变化,随着干燥时间的延续水分蒸发量逐渐减少,失水率曲线趋于稳定;随着击实次数的增加试样收缩率增大,收缩指标（径向线缩率、轴向线缩率以及体积收缩率）随干燥时间呈指数规律变化。红黏土收缩几何因子小于3,表明其轴向收缩大于径向收缩,红黏土收缩具有各向异性的特点;红黏土的裂缝特征参数（平均裂缝宽度、裂缝总长度、裂隙率）也随击实次数的增加而增大。试样击实次数的增加破坏了土体的黏粒结构,导致土体对结合水最大吸附能力减弱,降低了土体的持水能力,从而使土体的失水率、收缩率以及裂隙率增大。因此,在工程应用中增加击实次数以期改善红黏土的收缩与抗裂性是低效不经济的。     

溶液矿化度及加量对钠-蒙脱石晶间距的影响研究

自来水引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量大于不同矿化度的KCl、NaCl、CaCl2溶液,在水中加入不同类型的盐有助于稳定钠-蒙脱石黏土矿物,抑制黏土矿物晶间距扩展。不同类型、不同矿化度盐溶液引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量不同,比较KCl、NaCl、CaCl2 3种溶液,KCl溶液引起的晶间距变化量最小,在饱和KCl溶液作用下,钠-蒙脱石黏土的晶间距变化量仅1.32%。钠-蒙脱石与不同类型溶液接触,随溶液加量增加,晶间距增量逐渐减小并逐渐趋于稳定。钠-蒙脱石的水化膨胀量与溶液总加量无直接关系,当黏土矿物浸泡在水溶液中时,晶间距不会随着水的总量增加而无限扩展。钠-蒙脱石与加量相同的不同类型溶液接触时,晶间距随接触时间增加呈复杂指数函数变化,表现出在初期突变增大并很快趋于稳定的特点。     

川西坳陷新场气田水文地质地球化学特征及天然气运聚

新场气田是川西的主力产气区,发育深层上三叠统(须家河组二段、须家河组四段)和中浅层中、上侏罗统(上沙溪庙组、蓬莱镇组)含气层系,均不同程度地产出地层水,气水关系复杂,不同层位间气水存在一定的联系。纵向上,深层地层水埋深为3 000~5 500 m,随埋深增加矿化度、盐化系数逐渐增大,呈现高演化地层水特征;中浅层地层水埋深为500~2 200 m,沟通较频繁,水化学特征差异不大,均呈现低矿化度、低盐化系数和高碳酸氢根离子浓度特点;两者之间为地层水混合过渡带。平面上,中浅层上沙溪庙组地层水矿化度在断裂发育带附近出现高值,高值范围与深层须家河组地层水矿化度低值区基本相对应。这主要是由局部深层与中浅层地层水沿向下断至深层、向上断至中浅层的断层垂向沟通并发生混合作用导致的。中浅层断裂附近,沿断裂带上涌的深层地层水与中浅层原始沉积地层水发生混合作用,使得砂体富含高矿化度地层水,天然气则沿渗透性砂体侧向运移并在一定距离的圈闭内聚集成藏,这对研究区中浅层天然勘探具有指导意义。