天然气水合物气体组成分析的样品前处理技术

天然气水合物仅在相对低的温度和高压条件下稳定存在,一旦脱离其稳定条件就将分解成气体和水而不复存在,因此水合物样品的储存与制备等相关前处理过程对其气体组成的准确测定十分重要.本文实验研究了天然气水合物在常压条件下的最佳储存温度、最佳分解方法、分解气的最佳收集与储存方式,以及非水合物气体的排除等样品前处理技术.结果表明:天然气水合物在常压下低于-100℃储存为妥;样品在进行分解脱气时,“顶空法”和“注射器法”适用性较广,“排水法”不适用于含CO2的水合物样品,且样品分解前最好于-80℃放置片刻以去除表面吸附的非水合物气体.水合物分解气体的储存应尽量避免使用铝塑气袋,建议采用丁基橡胶塞密封的玻璃顶空瓶,并于5天内完成气体组成测定为佳.     

海底沉积物样品的化学物相分析及碳酸钙的测定

海底沉积物中碳酸钙的测定属物相分析．基于化学原理，选用不同的溶剂可选择性地将样品分为六个相：碳酸盐相、金属相、硫化物相、氧化物相、碳酸盐相．酸不溶残余相．只要准确测定碳酸盐相中Ca^2 离子的难度，即可知样品中碳酸钙的含量．     

海洋沉积物中硒的分析方法研究

建立了海洋沉积物中硒的测定方法。样品用混合酸分解，加入Fe^3 消除干扰，用氢化物原子荧光法测海洋沉积物中的硒，选择了仪器的最佳工艺条件，探讨了共存元素的干扰情况及其消除方法，方法简便，快速，有较好的精确度与准确度，对多种地质标准物质中的硒进行了测定，结果与推荐值十分接近，对海底沉积物标准物质（GBW07314）进行了11次测定，相对标准偏差为6．13％。     

黄海及东海海域大气降水中的重金属

于2000年5月至2002年5月在黄海的千里岩岛和东海的嵊泗群岛两个采样点共采集了120多个降水样品，测定了pH值和重金属Cu、Pb、Zn、Cd的含量。结果表明，两个采样点的降水样品中重金属的浓度有明显的季节变化，冬季的浓度高于夏季。千里岩岛降水中的重金属的浓度明显高于嵊泗群岛，尽管其降雨量小于嵊泗群岛，千里岩岛大气降水中重金属的沉降通量仍大于嵊泗群岛。在千里岩岛，Pb以干沉降为主，而Cu、Zn、Cd的湿沉降占明显优势，表明在黄海海域湿沉降对重金属元素向海洋的输送起重要的作用。     

莱西中华寿桃产区岩土地球化学特征及土壤营养评价

对青岛莱西中华寿桃产地的岩土地球化学特征进行了系统研究,结果表明,该地区花岗岩的K2O、Na2O,基性岩的B,透辉岩的MgO、CaO,变粒岩中的Mn、N、P含量较高,与其对应的土壤具有相似的地球化学差异.桃树生长所需营养元素在不同岩性的土壤中含量相差较大,透辉岩、基性岩中的Ca、Mg、Mn、N、P,变粒岩中的N、P、Fe、B含量丰富,而面积较广的花岗岩土壤中营养元素较为贫乏.桃园土壤有效态N、P等主要营养元素含量较高,B、Mn、Mo、Fe等微量及有机质含量偏低.建议在保证N、P、K施用充足的条件下,增加B、Mn、Mo、Fe、Ca、Mg等微肥及有机肥的施用.     

多孔介质中甲烷水合物边界的CT图像识别技术

采用X射线计算机断层扫描(X-CT)技术观测多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程,具有实时、直观和无损等优点。由于颗粒物边缘图像容积效应和X-CT分辨率的限制,多孔介质体系中不同物质的边界域难以确定,从而影响对多孔介质中水合物赋存状态的准确判断。利用Matlab平台图像处理软件中的开闭运算、多值化、梯度图像提取和边缘检测等方法,对实验获得的多孔介质中甲烷水合物的CT图像进行优化处理,获得了更清晰的图像,可有效地提高多孔介质中不同物质边界域的识别效果,有利于准确判断甲烷水合物在多孔介质中的赋存状态。      

青海聚乎更钻探区天然气水合物拉曼光谱特征

了解天然气水合物的微观结构特征对水合物资源勘探和评价具有重要意义。采用显微激光拉曼光谱技术,对青海聚乎更钻探区内DK8-19、DK11-14 和DK12-13等3个站位共9个天然气水合物岩心样品进行了分析测试,探讨了钻探区天然气水合物的拉曼光谱特征。结果表明,青海聚乎更钻探区天然气水合物广泛分布,垂直方向在126.1~322.2 m范围内不连续分布,不同钻孔、不同埋深水合物样品的拉曼光谱特征基本一致,初步判断为Ⅱ型结构水合物,且为多元气体水合物。水合物客体除甲烷、乙烷、丙烷及丁烷等 烷烃外,普遍含有氮气组分。此外,在DK8-19站位埋深为126.1 m样品中发现水合物相中硫化氢组分的拉曼信号,这说明特定区域内可能存在硫化氢气体且形成了水合物。聚乎更钻探区水合 物样品拉曼光谱特征为冻土区天然气水合物成藏与分布规律研究提供了新的启示。     

时域反射技术测量海洋沉积物含水量的研究

时域反射技术(TDR)已被广泛应用于农业、地学等领域的水体分布特征研究。经实验发现,当沉积物孔隙水的盐度高于约0.5%时,利用传统的TDR探针无法测量沉积物的含水量。通过对TDR探针进行改进,发现加套管的TDR探针可以测量高盐分沉积物的含水量。观测了向干砂中加入盐度为0、0.5%、2%和3.5%溶液过程中介电常数的变化情况,初步建立了此种情况下沉积物的介电常数与含水量间的经验关系式。这一研究将为TDR在海洋沉积物含水量和水合物饱和度测量等方面的应用提供新的方法与思路。     

天然气水合物沉积物力学性质测试与评价

储层力学参数的评价及预测是天然气水合物安全高效开发的关键。笔者从力学试验、本构模型以及离散元数值模拟等方面介绍了含水合物沉积物力学性质测试及数值计算研究新进展,分析总结了力学参数评价及预测的主要方法及其特点,探究了目前含水合物储层力学性质测试及评价研究存在的问题及其主要原因。为了更好的解决相关工程技术问题,笔者建议通过结合室内试验与数值模拟的方法对水合物储层力学特性及破坏机制进行分析,针对不同工况条件及储层特征建立更加准确的力学参数计算模型。     

含水合物沉积物声学特性——实验模拟与数值模拟的对比分析

含水合物沉积物声学特性在水合物勘探中非常重要。针对含水合物沉积物声学特性,前人通过实验模拟及岩石物理建模已取得一定的进展,但基于实验条件开展的数值模拟及其结果的对比研究仍鲜有涉及。笔者拟采用实验室物理模拟与实验储层数值模拟相结合的方法,通过物理实验模拟获得水合物储层声学特征。在此基础上,以实验物理模型以及声波采集系统为基本构建对应条件下的近似地质模型和声波观测系统,分别在50 kHz和80 Hz频率条件下获得具有不同水合物饱和度储层的波形记录和波场快照,并获得不同时间点和饱和度条件下的储层速度,对比分析实验模拟与数值模拟获得结果的异同。研究表明在3种模拟条件下获得的不同时刻的含水合物储层声速对应关系良好,数值模拟结果很好地印证了实验室模拟实验的结果,表明在实验室内进行相应物理模型的岩石物理模拟实验具有可行性。将实验模拟与数值模拟结果同野外探测数据对比分析,具有一致的变化趋势,表明物理模拟实验和数值模拟结果对野外勘探数据分析具有重要的指导意义。