岩石润湿性的核磁共振表征方法与初步实验结果

随着石油勘探开发领域的不断扩大,某些复杂油气藏尤其是致密油气的岩石物理响应,受岩石润湿性变化的影响越来越明显,影响油气藏的评价以及后续勘探开发,识别和评价岩石润湿性成为重要的研究课题.核磁共振弛豫可以有效表征多孔介质孔隙及其流体分布,特别是通过T₁-T₂弛豫图谱能够获得流体分子与孔隙表面相互作用的信息,进而为孔隙表面润湿性质的判断提供了可能性.本文首先讨论了T₁-T₂弛豫谱表征孔隙介质润湿强度的理论基础,然后,采用一阶近似方法对孔隙表面流体分子的核磁共振弛豫分布进行正演模拟,建立T₁/T₂比值法判别孔隙介质润湿性的基本方法.最后,选取玻璃珠和天然砂岩样品进行初步实验,验证方法的合理性.结果表明,当岩石饱和双相流体时,润湿相流体T₁/T₂值高于非润湿相流体,通过观察不同饱和度状态T₁-T₂二维图谱的变化,能够判断岩石的润湿性.本文的理论分析与初步实验结果为岩石润湿性研究提供了新的手段,对核磁共振测井探测储层润湿性也具有一定的应用价值.     

Connectivity constrained segmentation of geologic features

Segmentation of geologic features plays a significant role in seismic interpretation. Based on the segmentation results, interpreters can readily recognize the shape and distribution of geologic features in three-dimensional space and conduct further quantitative analysis. Usually, there are mainly two steps for the segmentation of geologic features: the first step is to extract seismic attributes that can highlight the occurrence of geologic features, and the second step is to apply the segmentation algorithm on the seismic attribute volumes. However, the occurrence of geologic features is not always corresponding to the anomaly value on the seismic attribute volumes and vice versa because of several factors, such as noise in the seismic data, the limited resolution of seismic images and the limited effectiveness of the seismic attribute. Therefore, the segmentation results, which are generated solely based on seismic attributes, are not sufficient to give an accurate depiction of geologic features. Aiming at this problem, we introduce the connectivity constraint into the process of segmentation based the assumption that for one single geologic feature all of its components should be connected to each other. Benefiting from this global constraint, the segmentation results can precisely exclude the interference by false negatives on seismic attribute volumes. However, directly introducing the connectivity constraint into segmentation would face the risk that the segmentation results would deteriorate significantly because of false positives with relatively large area when the connectivity constraints are enforced. Therefore, based on the seismic attribute that highlights the boundary of geologic feature, we further propose a post-processing technique, called pruning, to refine the segmentation results. By taking the segmentation of the channel as an example, we demonstrate that the proposed method is able to preserve the connectivity in the process of segmentation and generate better segmentation results on the field data.     

Probability Data Screening Method in Airgun Signal Processing Application

The signal excited by the airgun source is weak, and is easily affected by human motion noise, instrument failure, and earthquake and blasting events, resulting in insufficient utilization of the amplitude information of the airgun signal. The effective removal of interference and the preservation of true amplitude information of the signal is difficult in airgun signal processing. Based on the randomness of noise and the highly repetitive characteristics of airgun signals, we propose probability data screening method. The airgun data from experiments conducted in the Ansha Reservoir and Shanmei Reservoir in Fujian Province in June, 2017 are taken as the research object to assess the effect in practical applications. The results show that the probability data screening method can automatically reject multiple interferences and effectively preserve the amplitude information of the signal by screening out large amplitude records in appropriate proportions. Compared with direct linear superposition, the probability-related linear superposition method can effectively reduce the impact of abnormal interference, and significantly improve the quality of the observed data.     

广东流溪河水库异尾轮属(Trichocerca)的分布模式及其影响因素

异尾轮虫是热带亚热带地区轮虫的重要优势类群.为了解其在水库中的分布模式和潜在影响因素,于2013-2014年对广东流溪河水库河流区、过渡区及湖泊区的异尾轮虫群落及环境因子进行逐月调查.2年共采集到异尾轮虫11种,其中对棘异尾轮虫(Trichocerca similis)、圆筒异尾轮虫(T.cylindrica)、暗小异尾轮虫(T.pusilla)和刺盖异尾轮虫(T.capucina)为优势种,主要出现在丰水期,具有明显的季节分布模式.2013-2014年河流区、过渡区和湖泊区异尾轮虫丰度平均值分别为142.9、102.5和53.6 ind./L,3个水域的异尾轮虫总丰度在夏季(5-9月)较高.从水库上游到下游,异尾轮属的物种丰富度和Simpson多样性指数呈现递减趋势,体现了群落对环境的分区和稳定性变化的响应.群落丰度组成的主成分分析表明,主要优势种的丰度全年分布差异较大,而多数种类全年分布差异小.冗余分析表明,叶绿素a浓度、晶囊轮虫丰度、水温+磷酸盐浓度分别为影响河流区、过渡区和湖泊区异尾轮虫群落结构的关键变量,而降雨则是影响整个库区异尾轮虫群落结构的潜在变量.     

三峡澎溪河高阳平湖碳通量初步分析及不确定性

为明确三峡水库支流澎溪河回水区的碳收支特征,以澎溪河高阳平湖水域为研究对象,建立了河道型水库主要路径碳收支估算方法,对高阳平湖从2011年9月至2012年8月一个完整水文周年内主要路径的碳通量进行了收支动态分析.结果表明,2011年9月至2012年8月,澎溪河高阳平湖水域河流输入的碳通量为133548.55 t C,输出的碳通量为125651.82 t C,水-气界面的扩散碳通量为762.56 t C,消落带土-气界面的扩散碳通量为123.74 t C,水中气泡的释放碳通量为0.38 t C,降水输入的碳通量为104.58 t C,全年高阳平湖水域碳的净积累量为7114.63 t C,宏观上呈现碳积累特征;澎溪河高阳平湖水域水体碳素总体上呈现出河道型水库特有的纵向输移特征.高阳平湖水域上游大量碳素的输入及其在高阳平湖水域的滞留可能会是该水域水-气界面温室气体释放的主要来源.尽管总体上高阳平湖全年呈现出碳积累的特点,但一些方法依然存在不确定性(水-气界面扩散碳通量和气泡释放碳通量的时空异质性等),需要更系统、更长期的工作予以验证或改进.     

三峡水库香溪河库湾拟多甲藻(Peridiniopsis)的昼夜垂直迁移行为对碳磷分布的响应

于2015年2月26-27日在香溪河库湾高岚河段拟多甲藻(Peridiniopsis)水华发生地昼夜监测其在水体中的垂直迁移,分别在6个时间段(8:00、12:00、16:00、20:00、0:00、4:00)分层取样分析拟多甲藻在水中的叶绿素a浓度、细胞密度、碳酸酐酶(CA)与碱性磷酸酶(AP)活性;分析总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性反应磷(SRP)与溶解性有机磷(DOP)浓度在水中的垂直分布.结果显示,水华发生期拟多甲藻为绝对优势种,监测的6个时段中,拟多甲藻呈显著的昼夜垂直迁移规律,正午12:00,表层细胞密度最大,可达5.2×10~6cells/L,凌晨0:00表层细胞密度最低,仅为0.4×10~6cells/L;TP与DTP浓度无垂直分布规律,但SRP与DOP浓度呈现显著的垂直分布规律,SRP浓度随水深增加而减小,DOP浓度随水深增加而增加;CA活性日间高于夜间,日间CA活性呈垂直分布规律,随水深增加而减小,但夜间无垂直分布规律;AP活性在水中昼夜呈极其显著的垂直分布规律,随着水深增加逐渐增加.相关性分析结果表明,拟多甲藻细胞密度与水深、DOP浓度呈极显著负相关,水深与CA和AP活性分别呈极其显著负相关与正相关,拟多甲藻细胞密度与CA和AP浓度分别呈极其显著正相关与负相关.因此,拟多甲藻的垂直迁移行为可能是对日间迁移至表层获取光能和无机碳来源、夜间迁移至水下获取磷源的一种适应.     

动态调水过程水文和理化因子共同驱动丹江口水库库湾浮游植物季节变化

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,库湾是水库型湖泊水质安全敏感区,动态调水过程库湾水质直接关系到调水安全.为探究动态调水过程中丹江口水库库湾浮游植物季节变化规律和驱动因子,2018年7月—2019年7月,从丹库入库口到渠首调水口,按季节对18个样点进行水质和浮游植物群落组成分析.从整个丹库来看,浮游植物全年总丰度变化范围为0.43×10~3～4.7× 10~6 cells/L,夏季最高,秋季最低;Shannon-Wiener指数春季最高,秋季最低.春季群落为硅藻—绿藻型,夏季为绿藻—硅藻型,秋季为蓝藻型,冬季为蓝藻—绿藻—硅藻型,秋季蓝藻相对丰度最高.位于丹库准保护区内的库湾胡寨,秋季水体电导率、总氮、总磷和叶绿素a浓度最大,蓝藻丰度最高.从入库口经库湾到调水口,浮游植物群落组成存在明显演替.从水文因子来看,秋季水库水位较高,调水流速和流量增加,线性回归分析表明,水位对ShannonWiener指数的影响最为明显,水位越高则多样性指数越低;流量和流速与Shannon-Wiener指数也呈负相关,但相关性较低.方差分解分析发现,水文因子和理化因子共同影响了浮游植物群落组成;偏Mantel分析显示3个库湾浮游植物群落组成与水温、氧化还原电位、化学需氧量、总氮和总磷浓度相关;典范对应分析也表明,总氮是影响库湾浮游植物群落组成最显著的环境因子.人类干扰活动改变了库湾水质理化性质,强干扰提高了蓝藻门丰度.因此,控制库湾人类干扰强度,尤其在水位和调水量较高的秋季,对于改善水体藻类组成、保护整个丹江口水库水质具有重要意义.     

北京密云水库内湖消落带有机质、营养盐(氮/磷)含量分布特征

消落带是河流、湖泊和水库特有的一种现象,也是水陆生态系统间物质能量转换最活跃、最重要的区域,消落带的淹水-落干的频率和时间对消落带有机质和营养盐的形态转化与水界面的交换过程有重要影响.在密云水库的平水期(3月),对内湖消落带有机质、氮、磷含量分布进行调查,研究不同高程、土地利用和土壤深度的情况下,有机质和各营养盐含量的分布情况及相关关系,计算有机质和各营养盐在各高程下的储量,为消落带氮磷入库风险负荷量的评估,维护密云水库的水质安全提供依据.结果表明,密云水库内湖消落带有机质、总磷、总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮和无机磷含量分别为23.15±13.65 mg/g、0.17±0.09 mg/g、1.44±0.81 mg/g、10.86±3.54μg/g、8.07±2.73μg/g、0.41±0.71μg/g、9.09±4.18μg/g;土地利用情况对总氮、氨氮和硝态氮含量影响较大,而对有机质和总磷含量分布没有显著影响;在垂直分布上,有机质、总磷和总氮含量有随土壤深度增加而降低的趋势;利用相关分析得出有机质和土壤水分是影响氮、磷转化的重要因素;133~146 m高程范围内有机质、总磷和总氮的储量分别为5324.07、59.56和414.02 t.密云水库内湖消落带是有机质和营养盐的重要贮存库.     

三峡水库水环境相关研究文献计量分析与未来展望

自三峡工程论证以来,其建设和运行可能引发的问题成为相关领域研究的热点.2003年6月,三峡水库开始一期蓄水.检索发现,2002年之前有关三峡的研究绝大部分集中于移民和工程建设风险等方面,与水环境相关的论文数量不足5%,相对较少.因此,本文重点对2002-2017年期间,在SCI-E/SSCI上刊发的520篇研究型英文论文和在中国核心期刊上刊发的777篇中文论文进行计量分析.结果表明:关于三峡水库水环境的研究论文数量整体呈逐年递增趋势,中国在三峡水库水环境研究中占据主导地位;ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH和《环境科学》分别是刊发英文论文和中文论文最多的期刊;中国科学院、重庆大学和三峡大学是三峡水库水环境研究最活跃的机构;"消落带"、"水华"、"浮游植物"、"营养盐"和"水温分层"等方面是三峡水库水环境近几年研究的热点.分析关键词还发现,来自不同学科背景的学者关注的兴趣点和重点不同.一方面,这有利于更全面的研究和多学科之间的碰撞交流;另一方面,即使是表达同一事实,由于学科差异而采用了不同的学术术语和关键词,又妨碍了学科之间的顺畅交流.因此,从科学凝炼不同类型水域共性问题和整合及运用多尺度、多维度的研究手段两个方面着手,不仅可以深度融合不同学科的理论和学术思想,还能深化三峡水环境的研究并提升我国在水库环境生态学研究领域的国际影响力.     

基于时变权重组合与贝叶斯修正的中长期径流预报

高精度的中长期径流预报信息是水资源规划管理与水利工程经济运行的重要基础支撑。论文在组合预报与误差修正2类径流预报后处理方法串联应用的技术框架下,考虑径流的高度非平稳与非线性等特征,提出了基于时变权重组合和贝叶斯修正的中长期径流预报方法。应用该方法开展了云南龙江水库年、月入库径流预报的实例研究,结果表明时变权重组合平衡了已建立的随机森林与支持向量机模型在建模期与检验期预报性能的差异,经贝叶斯修正后的预报精度接近或优于两阶段各自的最优单一模型。根据年径流预报结果判断水文年型的正确率达到77.2%,月预报径流的确定性系数超过0.90。因此,该方法在提升中长期径流预报精度方面具有积极效果。