13X沸石分子筛的比表面积和孔分布

对利用钾长石粉水热合成的13X沸石分子筛分别进行了比表面积和孔分布测定。结果表明:13X沸石分子筛比表面积约为621.50~747.40 m²/g,总孔体积约为0.344 70~0.393 70 cm³/g;具有高比例且孔径小于2.50 nm的微孔,中-小型实验样品(SXZ-10g和SXZ-1kg)的微孔体积比例相近,为81.33%~84.70%,而扩大实验样品(SXZ-10kg)的微孔体积比例为67.90%~67.98%。13X沸石分子筛微孔的含量是决定13X沸石分子筛具有高比表面积和高效吸附性能的前提。     

褐煤孔隙结构及比表面积特征

为揭示褐煤孔隙结构及比表面特征,选取全国主要褐煤产地样品,进行煤岩显微组分含量测定和低温氮吸附实验,从吸附曲线形态、比表面积、孔径结构分布刻画煤储层微孔隙特征,探讨孔径结构与比表面积的关系,分析BET比表面积与煤岩显微组分的相关性。结果表明：褐煤低温液氮曲线形态大致可以分为无吸附回线、有拐点的吸附回线和无拐点的吸附回线3类;BET比表面积随BJH总孔体积的增加呈线性增加趋势,在2~10 nm范围内的孔径和比表面积关系可以分为正相关、负相关和复合相关3种;显微组分组和比表面积的相关性较弱,但比表面积与细屑体含量具有较好的线性关系。     

比表面积氮气吸附法在蒙脱石碱性溶蚀表征中的应用

蒙脱石矿物颗粒粒径小、比表面积大、水敏性强,易堵塞储层孔隙和喉道,是影响油田储层质量的主要黏土矿物,碱性条件下蒙脱石的溶蚀特征是油田开发中普遍关注的问题。对于蒙脱石溶蚀特征的表征,前人常用的方法有反应前后质量对比法、X射线衍射法、溶液离子浓度分析法及pH值分析法,质量对比法操作复杂,X射线衍射图谱计算人为误差大,溶液离子浓度法对难熔元素的检测误差大,pH值法受温度变化的影响。本文应用比表面积氮气吸附法测量蒙脱石在不同氢氧化钠浓度条件下的比表面积、孔容、孔径变化及吸附脱附曲线来表征其碱性溶蚀特征,优选出适合油田开发的氢氧化钠溶液浓度及充注时间(反应时间)等实验条件,确定了最佳溶蚀浓度为0.05 mol/L氢氧化钠溶液,最佳反应时间为3 h。实验表明,比表面积氮气吸附法测得的比表面积、孔容、孔径及吸附脱附曲线表征的蒙脱石溶蚀特征,与反应后溶液pH值及离子(如Si4+)浓度变化所得的结论相同,验证了该方法的正确性,且具有直观、准确、可靠的特点,可应用于比表面积较大的多孔矿物溶蚀研究。     

基于探针气体吸附等温线的矿物岩石表征技术IV:比表面积的测定和应用

矿物的比表面积是决定矿物表面反应能力和吸附容量的重要参数,但因其测定方法多样、分析结果受多种因素影响,致使分析结果有时会偏离实际值.为全面认识和更好地利用比表面积数据,本文在对比表征矿物材料比表面积的几种常用技术的基础上,重点介绍了基于探针气体吸附等温线的比表面积测定方法.以方解石粉体、石英粉体、蒙脱石等常见矿物材料和铁锰结壳为例,根据各类材料的比表面积测定数据,研究了探针气体种类、脱气温度和吸附平衡时问等测试条件的影响.并从表面能量非均质性和孔隙结构的角度,提出了在应用测定结果时需要注意的问题.     

构造变形对煤储层孔隙结构与比表面积的影响研究

煤的孔隙结构和比表面积不仅影响煤层气吸附与储集能力,而且对气体渗流和扩散有重要的控制作用。通过对芦岭煤矿8,9煤层煤样低温液氮实验,对比分析了原生结构煤和不同变形强度构造煤的孔隙结构与比表面积的变化。结果表明,构造煤的比表面积和总孔体积平均值是原生结构煤的2.95倍和3.84倍。随着煤体韧性变形强度增加,构造煤的比表面积逐渐增大,微孔占比增加,小孔和中孔占比较少,总孔体积变化以糜棱煤为界呈现先增加后减小的特点。     

考虑土体孔隙比和比表面积影响的未冻结体积含水率曲线模型

土体未冻结含水率曲线模型描述温度和未冻结含水率之间的关系,该模型对计算冻土强度、变形以及水热迁移具有重要意义。考虑孔隙水毛细和吸附作用,提出了一个新的土体未冻结体积含水率曲线模型。该模型假设在较高温度下(0～-2℃),毛细作用支配土体中孔隙水冻结,该过程中毛细水冻结受孔隙比影响。另一方面,在较低温度下(<-2℃),吸附作用在孔隙水冻结中起主导作用,该过程中吸附水冻结受比表面积影响。结合文献中已有土体未冻结体积含水率曲线的测试数据(包括不同土体孔隙比、比表面积以及广温度范围),对模型进行验证。同时将所提模型与文献中3种常见模型计算结果进行对比,讨论新模型的优越性。结果发现,只有新提出的模型可只用一套参数计算不同土体孔隙比的未冻结体积含水率曲线。此外,针对土体在广温度范围条件下的未冻结体积含水率曲线,新提出模型比已有模型有更好的计算结果。     

孔径分布对软黏土渗透特性的影响分析

用单向固结仪对取自不同地区的三种软黏土原状样和重塑样分别开展了固结渗透试验,得到不同土样的固结曲线和压缩曲线,推算土样在不同固结压力下的渗透系数。试验结果表明:相同应力时,土体的结构性使原状样的渗透系数明显大于相应重塑样的渗透系数,且随着固结压力的增大,两者的差距逐渐减小;原状样和重塑样的渗透系数与孔隙比的变化模式基本一致,但同一孔隙比下原状样的渗透系数大于相应的重塑样的渗透系数,比较浦东软黏土原状样和重塑样在相近孔隙比下的孔径分布曲线后确认:这是由于它们的孔径大小及分布存在明显差异引起的,且通过比较相同孔隙比下原状样和重塑样的大孔隙体积含量可合理地解释上述试验结果。最后,用简单表述土体的孔径大小及分布(土体的组构)的参考孔隙比e*10对多种软黏土的渗透指数Ck进行整理后,发现多种软黏土的原状样和重塑样均为一条相关度极高的ck-e*10直线,说明用参考孔隙比e*10可很好地反映土体的组构对软黏土渗透特性的影响。     

黏土岩孔隙内表面积对甲烷吸附能力的影响

黏土矿物是气页岩储层中天然气吸附的重要孔隙介质。孔隙测量显示,蒙脱石以3~6 nm的小孔占优势,高岭石以20~80 nm中-大孔为主,伊蒙混层矿物中两类孔隙都很发育。绿泥石和伊利石孔隙率较低,均以中-大孔为主。虽然6 nm以下的微-小孔不一定是黏土矿物孔隙的主要构成,但它们是孔隙内表面积的主要贡献者,20 nm以下的孔隙是吸附气的主要储存场所。各种黏土岩、粉砂岩及石英岩的内表面积与其甲烷吸附性能具有相同的大小次序:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石粉砂岩石英岩,而它们的内表面积与最大甲烷吸附量显示良好的正相关关系,指示黏土矿物的气体吸附能力受其孔隙内表面积的控制。研究表明,页岩储层天然气吸附能力主要决定于小于20 nm,特别是小于6 nm微孔隙的发育程度,岩石类型及成因间接地影响其孔隙特征和吸附能力。     

上海软黏土的孔径分布试验研究

为研究结构性对软黏土变形特性的影响,对上海软黏土原状样和不同制样方式得到的重塑样、泥浆样和压实样开展了压缩试验和压汞试验,确认固结压力和制样方式对软黏土的孔径大小及分布具有重要影响。试验结果表明:上海软黏土原状样的孔径分布为单峰孔径分布,孔径大小主要分布在0.01~1.00?m之间;结构性对孔径分布影响较大,随着固结压力的增大,大孔隙和中孔隙逐渐向小孔隙转化,尤其是固结压力大于结构屈服应力后,这种现象更加明显;不同制样方法得到的重塑样、泥浆样和压实样,在饱和状态下的孔径分布均为单峰孔径分布,但不同制样方式得到的土样孔径分布差别较大,压实样的孔径相对较大,泥浆样的孔径分布较为集中;随着固结压力的增大,不同制样方法在相近孔隙比下的土样孔径分布差别虽然有所减小,但仍无法达到相同或接近,即固结压力无法消除制样方式对土体孔径分布的影响。用简单表示组构的参考孔隙比对不同土样的压缩曲线进行归一化整理,得到4种土样的压缩曲线可归一化为一条相关度极高的直线,说明参考孔隙比用于简单表述土体的组构是合理、有效的。     

煤的比表面积 孔体积及其对煤吸附能力的影响

在液氮温度下，通过测试煤样在气体饱和蒸气压力范围内对N2的吸附过程及吸附量，用BET降BJH理论模型计算出煤的孔体积和孔表面积。同时，对煤样进行等温吸附CH4试验，根据试验结果,探讨了煤的孔体积，孔比表面积及与孔类型的关系，及其对煤吸附能力的影响，即煤对CH4的吸附能力与总孔体积，总孔比表面积，微孔比表面积呈正相关。     

水浸干燥后煤的孔隙结构及瓦斯吸附特性变化规律

在富含水煤系或水力措施后的煤层中,受水溶液的浸泡,煤的孔隙结构及吸附特性发生改变,为了深入研究其变化规律,在实验室利用蒸馏水对2种不同变质程度煤样进行了长时间（60 d）浸泡,采用低温N₂吸附实验和CO₂吸附实验测试水浸前后煤样的孔隙结构变化规律,采用高压容量法测试水浸前后煤样的瓦斯吸附特性。结果表明,水浸干燥后煤体孔容和比表面积总体呈降低趋势。其中,低温N₂吸附实验结果表明,煤体中大中孔的比表面积最高可降低48.9%;CO₂吸附实验结果表明,水浸干燥后2种煤样的微孔孔容和比表面积也呈不同程度的降低趋势。将水浸煤样孔隙结构变化分为3个阶段,即矿物质溶出“增孔”阶段、煤基质局部膨胀变形“缩孔”阶段和煤基质整体溶胀变形“扩孔”阶段。此外,水浸干燥后煤对瓦斯的吸附能力下降,主要是由于水浸促使煤体产生膨胀变形,且导致微孔隙相互连通,从而降低了煤体微孔孔容和比表面积,降低瓦斯吸附能力。研究成果对进一步掌握富含水煤系或水力化措施后煤层的瓦斯抽采具有指导意义。     

Application of SAXS and SANS in evaluation of porosity, pore size distribution and surface area of coal

This paper discusses the applicability of small angle X-ray scattering (SAXS) and small angle neutron scattering (SANS) techniques for determining the porosity, pore size distribution and internal specific surface area in coals. The method is noninvasive, fast, inexpensive and does not require complex sample preparation. It uses coal grains of about 0.8 mm size mounted in standard pellets as used for petrographic studies.Assuming spherical pore geometry, the scattering data are converted into the pore size distribution in the size range 1 nm (10 Å) to 20 μm (200,000 Å) in diameter, accounting for both open and closed pores. FTIR as well as SAXS and SANS data for seven samples of oriented whole coals and corresponding pellets with vitrinite reflectance (R_o) values in the range 0.55% to 5.15% are presented and analyzed. Our results demonstrate that pellets adequately represent the average microstructure of coal samples.The scattering data have been used to calculate the maximum surface area available for methane adsorption. Total porosity as percentage of sample volume is calculated and compared with worldwide trends. By demonstrating the applicability of SAXS and SANS techniques to determine the porosity, pore size distribution and surface area in coals, we provide a new and efficient tool, which can be used for any type of coal sample, from a thin slice to a representative sample of a thick seam.     

颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响

粗粒土的颗粒级配、形状和密实度都是影响其孔隙结构,进而影响其渗透特性的重要因素。但长期以来,对颗粒形状影响的关注度较少,其主要原因在于不容易定量描述颗粒形状及其影响的孔隙结构特征。选取已获取长宽比和圆形度的不规则形状碎石、规则形状的球和八面体颗粒分别装填试样,针对颗粒级配和颗粒形状的差异,开展孔隙结构特征和渗透性的对比研究。通过CT扫描试样内部结构图像,重构试样的三维孔隙结构并计算孔隙比表面积。通过渗透试验测得试样的渗透系数。结果表明：试样孔隙比表面积是表达孔隙结构特征的有效参数,在相同级配和孔隙率的条件下,试样孔隙比表面积随颗粒圆形度和趋近球形程度的增加而减小;相同级配和孔隙率的条件下,渗透系数随孔隙比表面积的减小而增大,随颗粒圆形度增大而增大;球形颗粒试样的渗透性最强,试样颗粒越偏离球形,孔隙系统中水流阻力越大,试样渗透性越弱。     

塔河地区火山岩类型、分布与主控因素

通过岩心观察、地球化学方法、测井地震资料综合分析,认为塔河地区火山岩主要发育英安岩和玄武岩两大类。火山喷发主要以裂隙式喷发、侵出和溢流为主,形成塔河地区大面积火山熔岩流。火山岩的分布由西南向东北逐渐减薄,其分布主要受控于以下几个因素:①盐体覆盖区及其周缘附近,晚海西运动盐体的活动明显控制上覆火山岩岩体形态展布和分布特征,受盐体活动影响,火山岩主要残留于盐边凹陷地带和盐体覆盖区南翼,盐间凹陷火山岩厚度相对较大,盐隆地带残缺较大;②北部地区火山岩分布主要受基底喷发裂隙控制;③盐体南部斜坡地带玄武岩可能从塔里木盆地塔中地区溢流而来。     

基于孔隙面积比的麦秸秆防腐分析及秸秆对粉土抗剪强度的影响

粉土性能不良,需改良后才能在高速公路路基中使用;麦秸秆环保可再生,掺入粉土会起到加筋作用,但自身易被水腐蚀,需防腐后才能使用。本文从孔隙面积比出发,分析聚乙烯醇对秸秆的防腐机理和防腐效果,通过抗拉强度试验分析防腐对秸秆抗拉强度的影响;通过直剪试验分析秸秆对粉土抗剪强度的影响。结果表明:聚乙烯醇通过自身防腐性能的发挥、填充麦秸秆孔隙减小吸水通路、在秸秆表面形成保护膜阻隔水分进入来实现防腐,孔隙面积比越小防腐效果越好;试验范围内,麦秸秆的防腐最佳浸泡时间为4 d,防腐剂最佳溶液浓度为10%,此时秸秆孔隙面积比最小,且防腐耗时最短,或经济最优。麦秸秆长度对孔隙面积比的影响主要在4 d内,与最终孔隙面积比关系不大。防腐麦秸秆抗拉强度提高。秸秆加筋土的黏聚力随秸秆掺量、麦秸秆长度的增加先增大后减小,最优掺量范围为0.4%～0.6%,最优秸秆长度为15 mm;内摩擦角随着秸秆掺量的增加略有增加,但增幅很小,不同长度下无明显规律。     

天山南坡科其喀尔冰川表碛区小气候特征研究

利用天山南坡科其喀尔冰川3号观测站2009年全年的气象观测资料,分析研究了科其喀尔冰川表碛区的小气候特征. 结果表明：总辐射和净辐射夏秋季较高、冬春季较低;反射辐射和地表反照率反之. 与其他地区不同,该区主要受积雪物理性质和下垫面状况的影响,冬春季地表反照率日变化表现为由大到小的变化过程,夏秋季表现为倒U型. 温度年变化表现为夏秋季高、冬春季低,最高月均值出现在8月,为9.4℃,最低月均值出现在1月,为-9.6℃. 受山谷风和冰川风的影响,全年的风向以西北风和西北偏西风为主,风向的日变化以11：00为界发生转向. 受降水和冰川消融等的影响,比湿夏秋季月均值较大,冬春季月均值较小.     

蒸发过程中水体稳定同位素富集与空气湿度的关系

通过同位素分馏模型的物理意义分析及实验模拟分析,探讨空气湿度对蒸发过程水体稳定同位素富集过程的影响机理,研究认为：①空气相对湿度决定了扩散系数和自由空气同位素组成对分馏系数的影响比例,空气相对湿度越小,分馏系数受扩散分馏系数影响越大,分馏系数受自由空气水汽同位素组成影响则越小,反之亦然;②空气相对湿度与蒸发残余水体氢氧稳定同位素富集程度具有负相关性,即空气湿度越大越不利于残余水体重同位素富集;③模拟残余水体同位素丰度对空气相对湿度的敏感性呈负指数关系。在无外界气态水介入的蒸发实验中,残余系数为0.194条件下,当相对湿度小于80%时,H、O稳定同位素模拟结果对湿度的敏感性均小于0.0002,即相对湿度变化对模拟残余水体同位素丰度影响很小;当湿度大于80%时,湿度变化对模拟结果的影响呈指数关系急剧增加,湿度大于80%的蒸发实验需要准确观测相对湿度值。