饱和烃经5à分子筛络合前后单体烃碳同位素分析对比研究

通过对自配标准样品(正构烷烃)进行5à分子筛吸附试验,测定了用5分子筛吸附法分离前后正构烷烃、异构烷烃和环烷烃碳同位素值,探讨试验前后碳同位素值的变化。尽管实验过程中样品经过85℃长时间加热回流及吸附样品的5à分子筛用氢氟酸酸化处理,但实验结果经仪器检测,证明该方法对正构烷烃碳同位素值影响因素不大。本文还介绍了原油和煤可溶有机质中饱和烃络合前后的单体烃碳同位素分析方法。并在前人工作的基础上,改进采用微型索氏抽提加热回流实验装置,既提高了样品的回收率,也减少了样品中轻组分的损失。     

饱和烃经5分子筛络合前后单体烃碳同位素分析对比研究

通过对自配标准样品(正构烷烃)进行5分子筛吸附试验,测定了用5分子筛吸附法分离前后正构烷烃、异构烷烃和环烷烃碳同位素值,探讨试验前后碳同位素值的变化。尽管实验过程中样品经过85℃长时间加热回流及吸附样品的5分子筛用氢氟酸酸化处理,但实验结果经仪器检测,证明该方法对正构烷烃碳同位素值影响因素不大。本文还介绍了原油和煤可溶有机质中饱和烃络合前后的单体烃碳同位素分析方法。并在前人工作的基础上,改进采用微型索氏抽提加热回流实验装置,既提高了样品的回收率,也减少了样品中轻组分的损失。     

包气带对三氯乙烯的吸附行为研究

有机污染物在包气带的吸附行为,直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。采用浅层和深层包气带样品,利用批实验的方法研究不同有机碳含量的样品对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。研究表明,包气带表层土壤比深层土壤的有机碳含量高,可能存在竞争吸附的问题,说明该土壤的吸附行为是以矿物吸附为主、有机质吸附为辅的类型;表层土壤的吸附具有较好的线性行为,不存在饱和吸附量;深层土壤有机碳含量低,其吸附为非线性的。     

岩石热脱气单体碳／氢同位素组成分析装置

研制了一套岩石热脱气装置，并将它与稳定同位素比质谱计连接，实现了岩石吸附气或包裹体气的单体碳、氢同位素组成分析。该装置的加热温度可达1100℃。样品收集过程中碳同位素基本不发生分馏。碳同位素组成测量结果的标准偏差≤1．1‰，氢同位素组成测量结果的标准偏差≤9‰。     

土壤有机碳含量及异质性对三氯乙烯的吸附影响实验

采取北京城区表土样品和土壤标准参考样共7件,对原土样以及经H2O2氧化处理去除低聚合有机碳后的土样分别采用静态批实验方法,研究其对三氯乙烯(TCE)的等温吸附方程。实验结果表明7种土样对TCE的吸附模式均符合线性等温吸附方程,采用H2O2氧化去除土壤样品中的低聚碳,并没改变等温吸附线型,只是方程的参数发生了变化。剩余有机碳的含量仍都大于0.1%,仍然以有机碳的吸附为主;原土样、高聚碳、低聚碳对TCE吸附均表明,有机碳的含量与样品吸附TCE的能力没有明显的关系,证实不管是总有机碳、低聚碳还是高聚碳都有明显的异质性,它们所表现出来的吸附能力并不相同,有机碳结构组成的差异往往是影响其吸附的关键因素。而土壤有机碳经历矿化和腐殖化程度的差异是造成土壤有机碳结构组成差异的主要原因。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩吸附规律研究

为了研究鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩的吸附能力,选取粒度为0.28~0.18mm(60~80目)的页岩样品,运用吸附等温测试实验研究了温度、压力、有机碳含量、含水饱和度对页岩吸附规律的影响,对比研究了不同气体在页岩上的吸附能力;运用Langmuir吸附模型拟合实验结果,探索了不同影响因素与拟合参数之间的相互关系。研究表明:吸附量随压力、有机碳含量的增加逐渐升高;随温度的升高而降低;在含水的情况下,气体的吸附量减小;不同气体的吸附能力大小依次为:CO2CH4N2。Langmuir吸附模型可以很好地描述测试压力范围内气体的吸附规律,根据拟合参数与温度、有机碳含量之间的线性关系,对Langmuir吸附模型进行了修正,预测出了不同深度、不同有机碳含量下的页岩气吸附量,验证了页岩气在高压下的"负吸附"现象。     

地层温压条件下页岩储层的甲烷吸附能力

页岩气是赋存于泥页岩中的自生自储天然气,其赋存形式具有多样性,包括游离态、吸附态和少量的溶解态。其中吸附态是页岩气的主要赋存方式,占到页岩气总含量20%~85%。页岩吸附气含气量是计算页岩气资源量的关键性参数,是评价泥页岩是否具有开采价值的重要标准。国内外学者针对不同地区不同类型泥页岩做了大量的等温吸附实验,然而等温吸附实验只能开展恒定温度下的页岩吸附实验,不能研究任意温度下页岩气吸附能力。笔者选取渝东南地区4口井8个龙马溪组泥页岩样品开展气体(CH4、N2、CO2)吸附实验、有机碳含量分析、X-衍射岩矿分析、SEM扫描电镜实验,研究页岩吸附甲烷能力的主要控制因素。在高过成熟阶段,丰富的有机质发育大量的微孔隙,使得页岩对气体的吸附能力增加;在地下页岩储层含水条件下,黏土矿物主要吸附水,而有机质由于具有亲油气性,使得页岩气绝大部分吸附在页岩有机质表面,且有机质吸附甲烷等量吸附热远大于黏土矿物,因此页岩吸附甲烷最重要的内部控制因素是有机碳含量。甲烷等温吸附实验表明,随温度升高页岩吸附量显著降低,随压力增加,页岩吸附量增加,当压力达到一定值时,页岩吸附量不再随压力的增加而增加,最大甲烷吸附量随温度具有线性降低的趋势,且兰氏压力的对数与温度的倒数有很好的线性关系。基于兰氏方程,以甲烷等温吸附实验数据为基础,利用多元线性回归的方法,建立兰氏体积与w(TOC)、温度的关系及兰氏压力与温度的关系,带入兰氏方程,建立温度压力耦合控制下的扩展兰氏方程,进而计算地层温度压力条件下页岩储层吸附甲烷能力。结果表明:随深度增加,在温度压力耦合控制下,泥页岩吸附甲烷能力先增加后降低,800~1350m达到最大吸附能力;浅层压力对页岩吸附甲烷能力起主要作用,随深度的增加温度对页岩吸附甲烷能力控制作用增强;随w(TOC)增大,富有机质页岩吸附甲烷能力增加,达到最大吸附能力时的深度也随之增加。当页岩有机碳含量为1%时,页岩最大甲烷吸附量为1.6m3/t,当页岩有机碳含量为3%时,页岩最大甲烷吸附量为2.5m3/t,每增加2%的w(TOC)页岩最大吸附能力大约增加1 m3/t。     

煤瓦斯多场耦合显微观测试验装置的研制与应用

为揭示在温度、地应力和瓦斯压力等多场作用下煤与瓦斯（methane）相互作用对煤矿瓦斯抽采、CO2注气强化瓦斯开采及CO2在深部不可采煤层的封存具有的重要意义,更精确地从微观角度观测在多物理场耦合条件下煤瓦斯相互作用的动态过程,研制了一种在多场耦合条件下带显微观测装置的煤瓦斯试验装置。该装置由密封容器与施力夹持机构、气压系统、温度场系统、显微观测系统4部分组成,能够通过显微观测装置结合图像处理技术,直接观测多场条件下煤与不同气体的相互作用所引起的细微变化。利用该装置进行了无应力加载、相同温度、相同气压下的瓦斯、CO2的吸附膨胀试验。研究发现,（1）试件在两种气体的变形大致经历了快速增长、缓慢增长直至平衡3个阶段,类似于吸附等温曲线;（2）试件在CO2气体中达到吸附饱和的时间比试件在瓦斯气体中达到吸附饱和的时间要短;（3）试件在瓦斯气体中的最大线性应变约为0.15%,相同条件下试件在CO2气体中的最大线应变约为0.5%,相同条件下试件在CO2气体中达到吸附饱和时的最大应变比试件在瓦斯气体中达到吸附饱和时的最大应变大3倍左右。研制的装置具有结构简单、直观、精度高的特点。     

土壤中有机碳含量对三氯乙烯的吸附影响实验

采用某地区土壤样品,利用批实验的方法,研究不同有机碳含量的土壤样品对三氯乙烯(TCE) 的吸附行为.研究表明,土壤样品中,由于有机碳含量不同,有机污染物三氯乙烯(TEC)的吸附量不同,存在有机碳含量的阈值区间(foc*).最小foc*=0.702%,最大foc*=1.831%,当foc<0.702%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化较小,基本不随foc变化而发生较大变化;在0.702%1.831%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化又变得平缓,基本上又不随foc升高而发生较大的变化.     

扬子地台寒武系泥页岩甲烷吸附特征

对采自扬子地区寒武系黄柏岭组、幕府山组和牛蹄塘组的泥页岩进行了甲烷吸附性能及影响因素研究。所分析页岩的TOC含量在1.08%～4.16%之间;粘土矿物含量在36.7%～62.3%之间。页岩样品甲烷吸附量测定结果显示,寒武系页岩甲烷最大理论吸附量与页岩TOC含量之间总体上呈正相关性,表明有机质丰度是控制页岩甲烷吸附能力的重要因素。而粘土矿物总含量与页岩甲烷最大理论吸附量之间缺乏相关性,仅蒙脱石含量与页岩甲烷最大理论吸附量呈正相关性,显示个别粘土矿物具有较强的甲烷吸附及影响页岩吸附性能的作用。寒武系不同地区页岩吸附性能存在显著差异,遵义牛蹄塘组页岩甲烷最大理论吸附量在2.76～5.30mL/g之间;南京幕府山组页岩甲烷最大理论吸附量在1.36～4.35mL/g之间;池州黄柏岭组泥页岩甲烷最大理论吸附量在1.63～2.72mL/g之间。此外,寒武系不同地区页岩有机碳含量与甲烷吸附量之间关系变化很大,显示页岩吸附量不仅受有机质丰度类型的影响,而且受有机质成熟度、区域地质演化以及粘土矿物吸附等多种因素制约。     

柴达木盆地北缘中侏罗统泥页岩吸附特征及影响因素分析

柴达木盆地北缘中侏罗统具有较好的页岩气勘探前景,深入研究该地区暗色泥页岩吸附特征及影响因素对分析区内页岩气聚集规律有一定参考意义。以柴达木盆地北缘鱼卡地区为例,对中侏罗统泥页岩岩心样品进行X射线衍射全岩矿物组成及黏土矿物相对含量、总有机碳(TOC)含量和等温吸附等分析测试。结果表明:区内泥页岩TOC含量4.76%~25.30%,平均含量为12.05%;矿物组成以黏土矿物和石英为主,黏土矿物又以伊/蒙间层矿物和高岭石为主;泥页岩最大吸附量(VL)为1.19~8.46 cm3/g,平均值3.88 cm3/g;兰氏压力(PL)为1.72~4.98 MPa,平均3.13 MPa;泥页岩的总有机碳含量与吸附能力之间存在一定的正相关关系;黏土矿物总量与吸附能力之间具有明显的正相关性,不同类型的黏土矿物对吸附能力具有不同的影响,黏土矿物中以伊/蒙间层矿物+高岭石总量对吸附能力的影响较为显著。     

鄂尔多斯盆地下寺湾地区张家滩页岩吸附能力及影响因素研究

吸附是页岩气的主要赋存方式,吸附气评价是页岩含气性评价和资源潜力评价的一项关键内容,对页岩气的有效开发具有重要意义。针对陆相强非均质性页岩吸附气评价的问题,通过对鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区Y2井的张家滩页岩不同岩性岩心开展等温吸附实验,对测试结果进行自由体积转换,开展页岩不同压力下吸附特征研究,获得了张家滩页岩吸附能力的客观认识,当压力较小时,吸附能力随着压力增加显著加大,当压力较大时,吸附能力基本不再随压力变化。根据实验获得的吸附常数可以预测地层条件下页岩的最大吸附气含量。以此为基础结合平行岩样的地化等实验分析数据,开展张家滩页岩吸附能力影响因素分析,明确了有机碳量、粘土矿物含量和孔隙度是影响吸附能力的主控因素。     

海克斯康PPM助力海油工程完成世界级FPSO的交付

正近期,海洋石油工程股份有限公司(以下简称"海油工程")交付了FPSO P67,该项目不仅是世界上最大吨位级的浮式生产储卸油装置,还是迄今为止为国外交付的工程量最大、最复杂、技术要求最高的FPSO项目。这是海油工程首次实现南美地区大型项目的直接承揽。据介绍,FPSO即浮式生产储油卸油装置,可对原油进行初步加工并储存,被称为"海上石油工厂"。建成后的FPSO P67排水量达到35万吨,相当于"辽宁号"航空母舰的5倍。其排水量及生产能力均位居世界最大     

页岩残留气定量方法及其地质意义

本研究设计并制造了一套可在真空条件下粉碎页岩样品并释放其中残留气的装置,该装置的粉碎系统与富集模块和气相色谱联用后,可实现残留气的有机、无机气体化学成分定量分析;同时,封存在玻璃管内的另一部分残留气可进一步开展稳定碳同位素分析,从而获得页岩残留气完整的化学成分和碳同位素组成特征。利用混合标准气体标定该装置,烃类和无机气体浓度与气相色谱响应相关系数达0.999,表明仪器状态稳定,残留气定量数据准确可信。使用不同露头页岩样品（贵州习水县下志留统龙马溪组、南京幕府山下寒武统牛蹄塘组和延安上三叠统延长组）检测该装置,页岩残留气量和碳同位素测试结果平行性良好,表明该装置系统可用于分析页岩残留气。对川南钻井龙马溪组样品残留气的测试结果表明：龙马溪组页岩残留气化学成分主要为CO₂和N₂等无机气体,烃类组分以CH₄为主,C₂H₆及更高碳数烃类含量极少;其甲烷碳同位素值为-38.1‰~-33.9‰,均值为-35.8‰,该甲烷碳同位素值与已发表的同地区页岩生产气非常接近,表明了二者的同源性,川南页岩气田中的页岩气来源于龙马溪组,符合页岩气的严格定义。此外,本研究还对宜昌地区浅钻五峰组和龙马溪组页岩开展了残留气分析,结果表明：残留烃气量与总有机碳质量分数、碳酸盐岩质量分数成呈弱正相关关系,与DFT（密度泛函理论）比表面积和BJH（Barrett-Joyner-Halenda）孔体积呈负相关关系,分析认为残留气并不是简单地以吸附或游离形式存在,而是封存于封闭孔中的极少量烃类和无机气体。     

土壤碳动力学同位素示踪研究进展

土壤是陆地生态系统中最大的碳库。土壤碳动力学旨在研究土壤有机碳库的大小及更新速率。土壤有机碳库可分为 3个亚碳库："活动"、"缓慢"和"稳定"碳库。碳同位素特别是 14 C可作为研究土壤碳动力学的理想示踪剂;δ 13 C值是定量研究C3和C4植被更替历史的有效手段; 14 C示踪及年代测定与 13 C信号联合使用,可以估算土壤碳库的大小和驻留时间。碳同位素示踪应用于土壤碳动力学研究取得了较大进展,但是由于缺乏可靠的全球数据库和标准方法来量化土壤有机碳库,导致对土壤各亚碳库的大小和更新速率以及土壤CO2的估算仍存在较大的不确定性,从而难以估计土壤碳库大小的变化对大气CO 2浓度和全球气候变化的潜在贡献。     

页岩气稳定碳同位素组成特征及应用前景

页岩气作为一种自生自储的非常规天然气,其稳定碳同位素组成可能具有与常规天然气不同的特征。综述了页岩气碳同位素特征和应用方面的最新研究,包括高成熟页岩中存在天然气的甲烷碳同位素组成(δ13C1)大于乙烷碳同位素组成(δ13C2)的"反序"现象及其成因;在页岩气生产或现场解吸过程中,δ13C1随时间增加而逐渐变重现象和页岩气稳定碳同位素参数在判别页岩气成因类型、预测页岩气的产能以及吸附气与游离气相对含量和判断页岩储集物性等方面的应用。认为进一步开展页岩气稳定碳同位素组成特征、碳同位素变化与吸附气和游离气相对含量的关系和开采或现场解吸过程中同位素变重程度与页岩储集物性的关系等方面的研究,建立起相应的预测模型,对有效指导页岩气勘探开发具有重要意义。     

模拟土样有机碳和矿物质对TCE吸附贡献的实验研究

为研究均一介质条件下有机碳含量及矿物质对TCE吸附行为的影响,简化了土壤环境的复杂性和异质性,以固定矿物质(高岭土∶石英砂=3∶7)作为土壤基体,添加不同质量分数的腐殖质(foc=0.16%~2.29%)配制成模拟土样,进行矿物质和模拟土样对TCE的吸附批实验。实验结果显示,TCE的吸附等温线呈非线性。随有机碳含量增加,表现为线性吸附增强,矿物质对TCE的吸附贡献随有机碳含量增加而减小。foc>0.82%时,矿物质对吸附作用的贡献率<5%;foc>1%时,可以基本忽略矿物质对吸附的影响。此外,TCE初始浓度也会影响有机碳和矿物质的吸附能力。用Freundlich模型分别拟合TCE吸附等温线的低浓度段和高浓度段(以Ce=500μg/L为浓度高低的分界),Freundlich指数n值呈现由大到小的趋势;TCE初始浓度越高,有机碳的吸附贡献率相对上升,而矿物质的贡献率则下降。TCE初始浓度在50~500μg/L之间、foc由0.16%增大到1%时,矿物质的吸附贡献率范围由28%~16%缩小到3%~1%之间,此时TCE初始浓度对有机碳和矿物质的吸附贡献率基本没有影响。     

天然沸石对二氧化碳的吸附和对混合气体的分离纯化

作为燃料的沼气含有30%以上的CO₂和少量的硫化物,影响其燃烧值、污染环境。本实验利用天然沸石的吸附性能吸除CO₂和少量的硫化物、富集甲烷,效果很好。处理结果既能提高沼气燃烧值又能减少环境污染。沸石对CO₂吸附量20-30 ml/g,吸附后可以用变压的方法反复活化,反复使用。     

应用生物吸附剂技术处理中低放废液的研究

利用高担子菌所含壳多糖的强吸附性能研制成功的生物吸附剂,以其具有对放射性核素的强选择性吸附能力、减容效果好和显经济效益的优势,可用于处理中低放废液。迄今,已应用于对切尔诺贝利核事故核心区和若干核电站正常运行产生的核废液的处理,在俄罗斯、乌克兰、法国、芬兰等国家的应用研究中效果显。我国自1999年引进该项技术以来,通过对BR厂YG废液和SG废水的吸附小试,验证了该吸附剂对Cs与sr的吸附能力,查明了应用该生物吸附剂技术的最佳条件。目前,正积极筹备对SG废水的扩大规模台架试验。该项技术具有极良好的应用前景。     

苯和甲苯在土壤中的吸附行为研究

选取某采油厂不同有机碳含量的表层土壤作为吸附剂,采用批实验方法对原油中代表性组分苯和甲苯的单组分吸附和双组分竞争吸附行为进行了研究。研究表明,单组分溶液中,苯和甲苯在土壤中的吸附符合线性规律,吸附能力与土壤有机碳含量成正比;双组分溶液中,苯和甲苯共存时存在竞争吸附,土壤对它们的吸附小于单组分时的情况。竞争吸附的结果说明,除分配吸附以外,介质表面点位对苯和甲苯的吸附也起着重要的作用。