泡沫压裂液添加剂对煤层甲烷扩散影响的分子模拟

利用分子模拟软件Materials Studio（MS）建立了一定温度、压力条件下,考虑含水煤层、泡沫压裂液起泡剂、稳泡剂相互作用的狭缝孔分子模拟模型。基于分子扩散理论计算并评价了分别在常见的4种起泡剂以及4种稳泡剂影响下的甲烷分子扩散能力大小。结果表明,与原始含水煤层相比,加入起泡剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和甜菜碱后,甲烷自扩散系数分别降低了71.3%、74.7%、56.3%和54.0%。相比于仅加入起泡剂（十二烷基苯磺酸钠）的情况下,加入稳泡剂聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇和羧甲基纤维素后,甲烷自扩散系数分别降低了63.2%、57.9%、55.3%和71.1%。据此可知,起泡剂是降低含水煤层中甲烷扩散能力的主要因素,而稳泡剂的使用会进一步降低甲烷扩散能力。在起泡剂和稳泡剂的共同影响下,甲烷自扩散系数降低超过了80%,这对煤层气产出极为不利。建议在保证泡沫压裂液泡沫性能前提下,通过优化起泡剂分子结构、减少用量以减小起泡剂和稳泡剂对甲烷扩散的影响,并尽量避免使用大分子稳泡剂。      

夏季长江口及其邻近海域湍流特征分析

利用2019年7月在长江口科学考察实验研究夏季航段(NORC2019-03-02)中获得的MSS90L湍流剖面仪的直接观测数据,本文计算并分析了该断面的湍动能耗散率ε和垂向湍扩散系数K_Z的分布情况。湍动能耗散率的大小为1.72×10?10～2.95×10?5 W/kg;垂向湍扩散系数的大小为3.24×10?7～4.55×10?2 m2/s。湍动能耗散率和垂向湍扩散系数的分布相似,均为上层最强,底层次之,中层最弱。上层由于风应力的作用,使得湍动能耗散率和垂向湍扩散系数较大;温跃层处层化较强,抑制了湍动能的耗散和垂向上的湍混合。盐度锋面的次级环流会促使低盐水团脱离,锋面引起的垂向环流会加强海洋的湍混合。低盐水团与外界的能量交换较少,湍动能耗散率较弱。长江口海区存在明显的上升流和下降流,它们是由锋面的次级环流产生的;上升流和下降流的存在促进湍动能的耗散与湍混合。     

2022年6月19日广东佛山龙卷的双极化相控阵雷达特征

利用X波段双极化相控阵雷达等多源观测资料,分析了2022年6月19日早晨广东佛山超级单体龙卷的环境条件和对流风暴的结构及演变特征。龙卷母体风暴是在强西南季风天气背景下的一条东北-西南向飑线南端发展起来的。环境条件具备较大对流有效位能、低抬升凝结高度和强垂直风切变等有利于超级单体龙卷发生发展的热力和动力条件;低空风暴相对螺旋度、超级单体复合指数和强龙卷指数的显著增强对超级单体龙卷的发生有较好指示意义。具有高时空分辨率的佛山南海X波段双极化相控阵雷达探测到了龙卷母体微型超级单体的发展过程和龙卷涡旋的演变特征：对流单体在前侧低层入流的加强下逐渐形成钩状回波和反射率弱回波空洞;中气旋首先在2.5km附近高度形成后向低层伸展,随着后侧下沉气流的加强,低层涡旋旋转增强,当低层中气旋旋转速度超过22m·s-1(强中气旋)且直径紧缩至1.5km以内时,龙卷即将触地,龙卷涡旋特征(TVS)和龙卷碎片特征(TDS)出现是龙卷触地的主要特征,龙卷发生在反射率弱回波空洞、TVS和TDS附近。     

山东省层状云系中湍流扩散系数的分布特征

计算了山东省不同天气系统、不同时间云中和晴空中的湍流扩散系数,主要结果为：云中３～４ｋｍ高度层间的扩散系数主要在２０～７０ｍ２ｓ－１间,晴空小于３０ｍ２ｓ－１;云中扩散系数的平均值一般随高度增加而增大,冬、夏半年各高度层上的Ｋ值相关不大。     

探讨紫坪铺水库在汶川地震发生中的作用

汶川MS8.0级地震位于紫坪铺水库库尾附近。2002年紫坪铺水库开始截流,2005年10月正式开始蓄水后,库区先后发生不少小震群。2006—2008年迅速增多的水磨震群与主震相距不足5km。因此,紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用成为一个被广泛关注的热点问题,从断层的库仑应力变化出发有过很多讨论。文中以汶川MS8.0级地震前的紫坪铺水库地震台网数据为基础,通过分析龙门山断裂带以及库区小震的时空演化,研究水库附近流体压力扩散过程,得到以下认识:(1)紫坪铺水库所在区域存在一系列北东向展布的断裂,水库位于碳酸盐岩地层上,存在渗漏的地质背景。伴随水位波动升高,回水逐渐向西南淹没,地震分布范围也逐渐由大坝向南西扩展,二者关系密切。根据地震随时间的分布,分析了水压力的扩散过程,拟合得到水压力的宏观扩散系数为0.7m2/s。该扩散系数较好地勾画了紫坪铺水库蓄水和地震活动过程。扩散过程既与河流纵断面形态关系密切,也与地下流体孔隙压力扩散、水位变化有关。(2)紫坪铺水库蓄水前龙门山断裂带汶川段已处于高应力状态,库区正好位于汶川段西南区的闭锁部位。蓄水后龙门山断裂带有过三次地震增强和地震活动范围沿断裂扩展的过程,均发生在水位升高后。已有实验结果表明,在亚失稳应力状态下断层在失稳前的活动存在协同化过程。其作用是降低断层上弱部位的强度和扩大弱部位的总长度以提高断层协同化程度,从而增加断层强部位的应力。研究认为,3次高水位后地震活动的增强正反映了在强区域构造应力背景下库水渗透到部分闭锁断层段并使之弱化引起的连锁反应。汶川地震发生在高区域应力和水体的共同作用下,多次高水位起了弱化断层闭锁段的作用,使断层上协同化程度达到临界水平,在强部位的应力作用下造成了较长断层段的快速失稳错动。此项研究为进一步分析紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用提供了新的事实和论据。     

混合型缓冲回填材料非饱和水分扩散试验研究

设计了专门的浸水试验装置,测定了膨润土-石英砂混合物在非膨胀条件下吸水引起的水分分布及膨胀应力变化,研究了混合型缓冲回填材料非饱和水力学性质。试验结果表明,干密度约1.70 g/cmP3、掺砂率为30%的GMZ001膨润土-砂混合物的水分扩散系数与含水率的关系呈U型变化,即随着含水率增加,汽态水分扩散系数减小,液态水分扩散系数增大。根据理论推导建立非饱和导水率估算方程。计算发现,混合物的非饱和导水率随含水率的增大而增大。其中,汽态水分非饱和导水率先增大后略有减小,液态水非饱和导水率始终增大。试验发现,试样吸水后干密度趋于均匀化,试样内部不同位置的应力发展与水分迁移过程密切相关：渗入端的应力在入渗初期增长很快,随后减慢;渗出端的应力持续稳定增长;入渗96 h后,两端应力趋于一致。估算出的水分扩散系数及非饱和导水率,可用于评价混合型缓冲回填材料阻隔核素迁移安全性。     

井中垂直双极源体积分方程法三维模拟研究

类比水平方向电偶极源和垂直方向磁偶极源电磁场求解的原理,又利用偶极沿电流方向积分是双极原理,推导出地下均匀半空间中垂直双极源电场和磁场解析计算公式.采用体积分方程法对井中垂直双极源电磁响应进行了三维模拟.它对提高井中垂直双极源圈定储层范围的精度有着非常重要的意义,同时也为井中垂直双极源三维反演问题奠定了基础.     

超细SiO2改性壳聚糖膜的制备、表征及蛋白质分离性能研究

本研究通过先共混沉淀后溶解去除超细SiO₂颗粒(5～10μm)制备改性壳聚糖膜,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察显示,改性后的壳聚糖膜由微尺度多孔结构和光滑表面结构的非对称结构组成,并且改性前后壳聚糖膜的机械性能没有明显改变。死端过滤实验测试膜通量的结果显示,由于微观凹凸膜结构可增大膜的有效扩散面积,因此改性后壳聚糖膜的水渗透性比未改性壳聚糖膜提高了1.5倍。采用自由扩散法测试溶菌酶(14 kDa)、胰蛋白酶(20 kDa)、胃蛋白酶(34 kDa)、鸡卵清蛋白(43 kDa)和牛血清白蛋白(65 kDa)在壳聚糖膜内的有效扩散系数(effective diffusion coefficients,D_eff),实验结果表明,虽然蛋白质分子量的变化仅为4.6倍,但是改性壳聚糖膜中蛋白质的D_eff变化达330倍,说明壳聚糖膜具有一定的蛋白质选择过滤性能。另一方面,鸡卵清蛋白和牛血清白蛋白的D_eff出现了较为明显的变化,由此推测改性壳聚糖膜传质通...