基于正交试验设计的层状盐岩地下储库群多因素优化研究_贾超

基于CNKI和WOS数据库的盐碱地研究进展文献计量分析目录一、内容概要 (2)二、数据库介绍及数据来源 (3)1. CNKI数据库介绍 (4)2. WOS数据库介绍 (5)3. 数据来源及筛选标准 (5)三、文献计量分析方法和指标 (6)1. 文献数量统计 (8)2. 发表年份分析 (9)3. 作者及研究机构分析 (10)4. 研究方向和热点分析 (11)四、盐碱地研究进展的文献计量分析 (13)1. 总体趋势分析 (14)2. 研究热点和重点领域 (15)3. 研究方法和技术手段 (17)4. 存在的问题和挑战 (17)五、基于CNKI数据库的盐碱地研究进展分析 (19)1. 文献数量及时间分布 (20)2. 研究领域和热点 (21)3. 研究团队和合作情况 (22)六、基于WOS数据库的盐碱地研究进展分析 (24)1. 文献计量及质量评估 (25)2. 国际研究动态和趋势 (26)一、内容概要本篇论文立足于CNKI（中国知网）与WOS（Web of Science）数据库，对近年来盐碱地的研究进展进行了全面的文献计量分析。

CNKI 数据库作为国内权威的学术文献数据库，涵盖了广泛的学科领域，其收录的中文文献数量庞大，能够较好地反映国内盐碱地研究的现状。

而WOS数据库则涵盖了全球范围内的学术文献，具有国际视野，有助于我们了解国际上盐碱地研究的最新动态和趋势。

在文献筛选方面，本研究采用了严格的筛选标准，确保所选取的文献具有代表性和可靠性。

通过对CNKI和WOS数据库中相关文献的梳理和分析，我们发现盐碱地研究涉及了多个学科领域，如农业科学、生态学、土壤学等。

这些研究不仅关注盐碱地的改良和利用，还深入探讨了盐碱地形成的原因、过程及其对生态环境的影响等方面。

在文献计量分析过程中，本研究运用了多种方法和技术，如文献数量统计、关键词频次分析、主题演变分析等，以揭示盐碱地研究的发展规律和趋势。

通过这些分析，我们发现近几年来盐碱地研究呈现出不断深入和多样化的态势，不仅研究方法不断创新，研究内容也日益丰富。

基于正交试验法的洞庭湖区水泥土影响因素重要性探讨丁宇;肖磊;方国宝;黄绪泉;蔡忍;黄耀英【摘要】本文针对洞庭湖区某分洪闸工程的淤泥质土地基水泥土搅拌桩加固技术,探讨不同影响因素对水泥土力学性能的影响.利用正交试验法对该淤泥质土水泥土进行室内配比试验,研究水灰比、水泥掺量和搅拌时间对水泥土无侧限抗压强度、含水率及土样溶液pH的影响.结果表明:影响水泥土无侧限抗压强度的因素重要性次序分别为水灰比、水泥掺量、搅拌时间;水灰比对含水率的影响起主要作用,水灰比越大含水率越高;相比其他因素,水泥掺量对pH的影响更重要,水泥掺量越高,所测pH越大.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】5页(P64-68)【关键词】淤泥质土;水泥土;正交试验法;极差分析法;影响因素【作者】丁宇;肖磊;方国宝;黄绪泉;蔡忍;黄耀英【作者单位】三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;长江勘测规划设计研究院,武汉 430010;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TU411水泥土搅拌桩是一种常用的地基加固措施，通过使用特制机械强制搅拌水泥与软土，使水泥与软土之间发生一系列物理、化学反应，从而使软土硬结为具有一定强度、低压缩性、低渗透性的水泥土．洞庭湖区某分洪闸工程区位于湖相沉积平原区，地形较平坦．工程区内主要发育第四系湖积、河流冲积和人工堆积层．基岩伏于第四系地层之下，埋深50 m左右．此分洪闸地基土具有高孔隙比、高含水量、液性指数大、压缩性强、凝聚力小、抗剪强度低等对工程不利的性质．地基受荷时易发生不均匀沉降、冲切破坏或滑动破坏，导致建筑物局部开裂和整体破坏．经多方研究，决定采用深层水泥土搅拌桩技术对此软弱地基进行加固处理．有关水泥土桩复合地基工作特性的研究报道较多[1-2]．掺入比、水灰比、水泥强度等级、养护条件、土的天然含水率以及搅拌工艺等都是水泥土物理力学性质的影响因素．针对上述影响因素，S.Horpibulsuk等[3]研究发现水灰比对固化土的强度和变形特性均起到控制性作用；汤怡新等[4]认为水泥土的抗压强度主要取决于水泥用量，其次是原料土的含水量；朱大宇[5]研究了水泥掺量、龄期、试件形状尺寸、试验方法对土水泥土抗压强度的影响；邢皓枫等[6]通过试验定量地分析了水泥品种、掺入量和添加剂对高含盐水泥土强度的影响效应；王贤昆等[7]研究了不同养护龄期下水泥掺量、脱硫石膏及粉煤灰对水泥土抗压强度的影响，结果表明，水泥掺量对水泥土无侧限抗压强度影响最大．阮波等[8，9]研究了洞庭湖区某高速公路试验段的淤泥质粉质黏土地基处理工程，结果表明，水泥强度等级对水泥土无侧限抗压强度的影响最大，其次是水泥掺入比，影响最小的是含水率；陈启宏[10]采用洞庭湖区某堤防工程淤泥质土拌制水泥土，分析后认为水泥掺入比对水泥土强度有显著性影响，其他因素无显著性影响．以上研究表明，影响水泥土强度的因素较为复杂，因试验条件不同，得到的显著性影响因素存在差异．另外，现有研究主要针对的是水泥土的抗压强度，而研究各因素对水泥土的其他物理力学性质的影响较少．因此，本文依托洞庭湖区某分洪闸地基加固工程，选取现场地基土样，采用正交设计方法，选取水灰比、水泥掺量和搅拌时间为3个因素，再根据已有研究以及工程实践确定因素的3个水平，开展水泥土室内试验，进而研究这3个因素对水泥土无侧限抗压强度、含水率以及pH的影响，最后采用极差分析法分析各因素水平的显著性并对各因素的重要性进行排序．1 水泥土正交试验方案1.1 试验材料试验用土取样挖深3～4 m，该地层属全新统湖相堆积(Q4al+l)，为淤泥质土和淤泥质土夹粉细砂，试验用土的物理力学参数见表1；所用水泥为石门海螺P.O42.5水泥；拌和用水为实验室普通自来水．表1 土的主要物理力学参数土样比重天然含水率/%湿密度/(g·cm-3)干密度/(g·cm-3)孔隙比压缩系数/MPa-1c/kPaφ/°渗透系数/(cm·s-1)淤泥质土2.7345.31.771.251.2380.7931.0×10-41.2 正交试验设计本次试验选用L9(34)正交表，以水灰比、水泥掺量、搅拌时间作为正交设计的3个因素，每个因素设置3个水平．根据已有研究以及工程实践，取水灰比的3个水平分别为0.5、0.6、0.7；水泥掺量以天然淤泥质湿土质量为基数进行配比，3个水平分别为15%、18%、20%；搅拌时间的3个水平分别为1 min、1.5 min、2 min，得到因素水平表见表2．表2 因素水平表水平因素A(水灰比) B(水泥掺量)/% C(搅拌时间)/min10.515120.6181.530.7202本次试验总共设计9种水泥土配合比，每种配合比设计3个龄期(7 d、14 d、28 d)，每个龄期成型3个试件，共成型9×3×3=81个试件．当水泥土达到试验龄期时，测定水泥土的无侧限抗压强度，并在试件中心部位取样测定含水率及pH，由此得到基于正交设计的水泥土试验方案见表3．表中淤泥质土的质量为天然淤泥质湿土的质量，水泥质量由水泥掺量和淤泥质湿土质量相乘获得，水灰比为新加水质量和水泥质量的比值．由《水泥土配合比试验规程》(JGJ/T233-2011)[11]以及设计的水灰比和水泥掺量得到9组试验的材料配比．1.3 试验步骤首先进行试件制备，试件尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm．搅拌方式采用机械搅拌，投料前将搅拌锅润湿，然后均匀混合土样和水泥，再洒水并按30 s顺时针、30 s逆时针相互交替的方式进行搅拌，直至达到设计的搅拌时间．装样振捣后注意将表面抹平并用塑料薄膜遮盖以防止水分蒸发过快．24 h后进行拆模，然后放入养护箱中进行养护，养护温度为20±5℃，养护湿度≥95%．试件达到相应龄期后，先进行无侧限抗压强度试验，所用仪器为JYE-2000型数显压力试验机，加载速率为0.2 kN/s．再将测定完抗压强度的试件破碎，取大约20 g中心部位的土样，按照《土工试验方法标准》(SL237-1999)[12]测定水泥土的含水率．将水泥土进一步碾细，称取10 g细样并兑入50 g蒸馏水搅拌均匀后得到土水比为1∶5的土样溶液．将配制的土样溶液静置30 min，使用数显精密酸度计(具有自动温补功能，能补偿到25℃时的数值)测定其上层清液的pH值．表3 水泥土试验方案No.水灰比(mw/mc)水泥mc/kg水泥掺量aw/%搅拌时间/min水mw/kg淤泥质土ms/kg养护龄期/d测试项目10.5218.153151109.0771454.35320.5252.768181.5126.3841404.26830.5274 .550202137.2751372.7527、14、2840.6213.496151.5128.0971423.30450.6246.537182147.9221369.64860.62 67.214201160.3281336.07070.7209.033152146.3231393.55280.7240.60518 1168.4231336.69490.7260.259201.5182.1821301.297无侧限抗压强度、含水率、pH2 试验结果及分析2.1 试验结果整体分析根据试验方案，测定9组不同配比水泥土试件在不同龄期(7 d、14 d、28 d)的无侧限抗压强度、含水率和上清液的pH值，结果见表4．由表4可以得到水泥土抗压强度、含水率以及pH随龄期变化的关系，依次见图1～3．表4 水泥土正交试验结果No.抗压强度/MPa7 d 14 d 28 d含水率/%7 d14 d 28 dpH7 d 14 d 28d11.2521.9392.46535.0832.3529.1812.5012.2612.3121.5742.2312.84335.26 35.5331.3612.4512.3412.3331.9872.8593.27935.3332.9930.4112.5112.3012. 3241.1101.4562.26136.3934.5930.4912.4412.2312.2451.4442.0392.84336.96 34.1932.2712.5012.1712.2761.4362.3093.13538.3135.1834.8512.5212.3412. 3470.9001.3321.52440.1135.6933.8312.4912.4412.2581.0181.4501.64837.40 35.5737.5812.5412.4912.3391.0781.9112.03338.9237.4836.6112.5712.5312. 53图1 抗压强度与龄期的关系图2 含水率与龄期的关系图3 pH与龄期的关系从图1可见，水泥土抗压强度随龄期增大而增大，主要表现为前期增长快，后期增长缓慢．9组试验中，试验7(A3B1C3)所测抗压强度最小，试验3(A1B3C3)所测抗压强度最大，28 d龄期时达到3.279 MPa．由图2可见，除试验2和试验8，其他各组试验含水率随龄期增长而降低，其中试验1(A1B1C1)所测3个龄期的含水率均为最低．根据表4和图3，9组试验所测pH变化幅度均较小，其中，试验7和试验8所测pH值随龄期增长而减小，而试验1～6则先减小再增大．试验9(A3B3C2)所测3个龄期的pH值均为最大．2.2 各因素敏感性分析根据正交试验理论，各因素不同水平相对应的试验指标之和的极差大小反映各因素对指标影响的大小．极差越大，表示该因素的水平变化对试验指标的影响越大，是重要因素；反之，该因素越不重要．具体做法为：先求各因素不同水平相对应的试验指标之和，记作Ki(i为各因素的水平)，再求同一因素下Ki的极差，用R表示，最后根据R对比分析各因素的影响．另外，通过绘制水平趋势图，可以直观反映指标随因素水平的变化规律，具体做法为：用因素的水平做横坐标，用相应的水平所导致的结果之和(即Ki)作为纵坐标，在图中画出相应的点，用直线依次联结起来，形成水平趋势折线．2.2.1 抗压强度的影响因素敏感性分析由表4中正交试验结果，对各因素同水平下的抗压强度值求和后求极差，结果见表5．从中可见，同一龄期下，A因素(水灰比)极差最大，B因素(水泥掺量)次之，C因素(搅拌时间)最小，则影响水泥土抗压强度各因素的重要性次序分别为A、B、C，并且随着龄期增大，极差越大，各因素重要性区分度更大．根据表4绘制各因素水平的趋势图(如图4所示)，从图中直观可见，抗压强度随A因素增大而减小，随B因素或C因素增大而增大，说明在一定范围内，水灰比较小，水泥掺量较大以及搅拌时间越长时，水泥土抗压强度越大，与一般事实相符．表5 抗压强度极差分析 (单位：MPa)指标A(水灰比)7 d 14 d 28 dB(水泥掺量)/%7 d 14 d 28 dC(搅拌时间)/min7 d 14 d 28dK14.8137.0288.5873.2634.7276.2503.7075.6987.248K23.9915.8048.2384.0 375.7207.3343.7635.5987.136K32.9974.6935.2064.5017.0788.4474.3316.23 07.646R1.8162.3353.3811.2382.3512.1970.6240.6320.510图4 抗压强度随各因素不同水平的变化趋势2.2.2 含水率的影响因素敏感性分析由表3中正交试验结果，对各因素同水平下的水泥土含水率求和后求极差，结果见表6．从中可以看出，同一龄期下，A因素(水灰比)极差最大，B因素(水泥掺量)和C因素(搅拌时间)的极差大小在不同龄期表现各异，这说明A因素对水泥土含水率的影响最重要．根据表6可以绘制影响水泥土含水率的各因素水平的趋势图(如图5所示)，从图中直观可见，随着A因素的增大，含水率之和也增大，并且龄期越长，极差越大；B因素与C因素水平变动时，含水率在部分龄期表现出一定规律性，但从整体上看，B因素与C因素与含水率试验结果相关性不大，即B、C 两种因素的重要性不显著．图5 含水率随各因素不同水平的变化趋势表6 含水率极差分析 (单位：%)指标A(水灰比)7 d 14 d 28 dB(水泥掺量)/%7 d 14 d 28 dC(搅拌时间)/min7 d 14 d 28dK1105.672100.87590.956111.582102.62793.498110.789103.103101.616K2 111.666103.95697.616109.619105.290101.222110.570107.59698.464K3116. 424108.741108.023112.560105.655101.876112.403102.87396.516R10.7527. 86617.0672.9413.0288.3781.8334.7235.1002.2.3 pH的影响因素敏感性分析由表3中正交试验结果，对各因素同水平下的pH值求和后求极差，结果见表7．可见A、B、C 3种因素所得极差均较小．根据表7绘制影响土样溶液pH的各因素水平的趋势图(如图6所示)，从图中可见，pH随着B因素增大而增大，这是由于水泥掺量越大，水化产物越多，碱度增大；A因素增大时，pH先减小后增大，这可能是mw/mc=0.5的水化体系水化后孔溶液浓度较mw/mc=0.6的高，从而pH也较之更高，而mw/mc=0.7的水化体系比低水灰比的水化体系水化程度大，提高了孔溶液浓度，从而导致pH增大；C因素水平变动时，pH的变化未表现出统一的规律．由此，可以认为A、B因素对pH的影响更重要．表7 pH极差分析指标A水灰比7 d 14 d 28 dB水泥掺量/%7 d 14 d 28dC搅拌时间/min7 d 14 d 28dK137.4636.9036.9637.4336.9336.8037.5637.0936.98K237.4636.7436.8537. 4937.0036.9337.4637.1037.10K337.6037.4637.1137.6037.1737.1937.5036.9 136.84R0.140.720.260.170.240.390.100.190.26图6 pH随各因素不同水平的变化趋势3 结论结合洞庭湖区某分洪闸工程的淤泥质土地基，开展了水泥土正交试验，研究了水灰比、水泥掺量和搅拌时间对淤泥质土水泥土无侧限抗压强度、含水率以及pH的影响．分析表明：1)水泥土抗压强度随龄期增长而增大，早期强度增长较快，后期强度增长缓慢．影响抗压强度的因素的重要性排序为水灰比、水泥掺量、搅拌时间，并且在一定范围内，水灰比较小，水泥掺量较大以及搅拌时间越长时，水泥土抗压强度越大．2)水泥土含水率主要随龄期增长而降低．3种因素中，对含水率的影响最重要的是水灰比，影响规律表现为，含水率随着水灰比的增大而增大．水泥掺量和搅拌时间对含水率的影响没有明显规律．3)水泥土pH随龄期的变化为：试验7和试验8所测pH值随龄期增长而减小，而试验1～6则先减小后增大．同一龄期下，pH随着水泥掺量的增大而增大；所测pH随水灰比的变化是非单调的，一定范围内，水灰比增大时，pH先减小后增大．参考文献：【相关文献】[1] 徐超, 叶观宝.水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力[J]．岩土工程学报,2005,27(5):600-603．[2] 崔新壮, 龚晓南, 李术才, 等.盐水环境下水泥土桩劣化效应及其对道路复合地基沉降的影响[J]．中国公路学报,2015,28(5):66-76,86．[3] Horpibulsuk S,Miura N,Nagaraj T S.Clay-water/Cement Ratio Identity of Cement Admixed Soft Clays[J]． Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2005,131(2):187-192．[4] 汤怡新, 刘汉龙, 朱伟.水泥固化土工程特性试验研究[J]．岩土工程学报,2000,22(5):549-554．[5] 朱大宇.水泥土力学性能的试验分析[J]．建筑材料学报,2006,9(3):291-296．[6] 邢皓枫, 杨晓明, 徐超, 等.水泥和添加剂对高含盐水泥土强度的影响[J]．同济大学学报(自然科学版),2008(8):1062-1066．[7] 王贤昆, 庞建勇, 王强.复合水泥土无侧限抗压强度正交试验研究[J]．长江科学院院报,2015,32(12):72-75．[8] 阮波, 阮庆, 田晓涛, 等.淤泥质粉质黏土水泥土无侧限抗压强度影响因素的正交试验研究[J]．铁道科学与工程学报,2013,10(6):45-48．[9] 阮庆, 阮波, 曾元, 等.洞庭湖区淤泥质黏土水泥土力学性能试验研究[J]．铁道科学与工程学报,2014,11(5):106-111．[10] 陈启宏.洞庭湖区淤泥质土水泥土强度特性研究[D]．株洲:湖南工业大学,2015．[11] 中华人民共和国行业标准.JGJ/T233-2011．水泥土配合比试验规程[S]．北京:中国建筑工业出版社，2011．[12] 中华人民共和国行业标准.SL237-1999．土工试验方法标准[S]．北京:中国水利水电出版社,1999．。

1861 引言碳酸盐岩分布面积占全球沉积岩总面积的20%，所蕴藏的油气储量占世界总储量超过一半。

与碎屑岩储层相比，碳酸盐岩储层在胶结、压实和溶蚀等成岩作用改造下使得次生孔隙和裂缝非常发育，导致其孔隙结构异常复杂[1]。

一般而言，碳酸盐岩孔隙类型可分为铸模孔、粒内溶孔、粒间溶孔、晶间孔和裂缝等，这些复杂多变的孔隙结构会对碳酸盐岩的弹性性质产生显著影响，增加碳酸盐岩储层地震定量刻画多解性和不确定性。

因此，岩石孔隙结构表征对碳酸盐岩储层物性预测和流体识别具有重大意义。

实验室测量是识别或半定量表征孔隙结构的重要手段，主要是利用岩石薄片分析、CT扫描和扫描电镜等成像技术及高压压汞实验与核磁共振测量获取可以表征孔隙结构的特征参数，如比表面积、喉道、孔喉比、孔隙尺寸分布和孔隙形状（孔隙周长与孔隙面积的比值）等[2]。

需要指出的是，实验测试方法尽管可以准确成像岩石内部固体颗粒与孔隙的复杂几何形状，但是有限的岩芯样品难以获取准确、全面的孔隙结构分布特征的连续性评价。

目前，孔隙结构测井评价聚焦单一孔隙结构预测，如声波和电阻率测井分别用于估算基质孔隙度和裂缝孔隙度，缺少多重孔隙结构同步评价技术。

岩石物理模型搭建了岩石物性参数和孔隙结构与弹性性质之间的量化关系，为孔隙结构定量表征奠定了重要的理论基础。

常用于研究碳酸盐岩孔隙结构的等效介质理论，包括Mori-Tanaka （MT）模型、Kuster-Toksoz （KT）模型、自相容近似模型 （SCA） 和微分等效介质理论 （DEM）等。

这些基于单一孔隙纵横比假设的理论模型难以准确描述复杂多重孔隙碳酸盐岩储层。

为此，碳酸盐岩储层多重孔隙类型反演杜苗1 张盟勃2，3 刘峰2，3 巨美歆2，3 罗晓芸11. 长江大学地球物理与石油资源学院 湖北 武汉 4301002. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 陕西 西安 7100163. 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 陕西 西安 710016摘要：碳酸盐岩储层具有非均质性强、孔隙结构复杂和孔隙类型多样等特征，显著影响了岩石弹性性质和地震响应，给地震定量解释带来了巨大挑战。

基于地震物理模拟的碳酸盐岩溶洞储层流体识别徐超;狄帮让;魏建新【摘要】针对碳酸盐岩溶洞储层流体识别问题,开展了基于地震物理模拟数据的叠前AVO反演和叠前同步反演弹性参数属性交会分析流体识别方法研究.设计并制作了一个充填不同流体(气、油和水)的溶洞物理模型,模拟采集了溶洞模型的超声地震数据;通过模拟数据的叠前AVO反演和叠前同步反演,获得截距P、梯度G、纵波阻抗ZP、横波阻抗Zs、泊松比σ等多种弹性参数属性;对各种弹性参数属性分别进行两两交会分析,在交会图上划分出分别对应油、气、水的3个区域,将3个区域中的数据点投影到反演剖面中,实现溶洞不同充填流体的识别.结果表明,P-G交会、Zs-σ交会、μρ-σ交会、λρ-σ交会等识别油、气、水效果较好,因此它们均可以用于碳酸盐岩溶洞储层流体识别.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2014(053)001【总页数】9页(P116-124)【关键词】碳酸盐岩溶洞储层;流体识别;AVO分析;叠前反演;属性交会【作者】徐超;狄帮让;魏建新【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P631.4塔里木盆地碳酸盐岩溶洞型储层地震响应常表现为“串珠状”反射。

传统上,针对“串珠状”反射开展的钻探工作大都取得了成功。

然而,溶洞流体分布规律十分复杂,针对“串珠状”反射的钻井除了钻遇油气外,还会钻遇水层,简单地针对“串珠状”反射进行油气勘探开发已经不能满足油田高效建产的要求。

因此,有效识别溶洞储层的流体充填性质,对于指导碳酸盐岩油气勘探开发具有十分重要的现实意义。

鄂尔多斯盆地中东部盐下储层预测关键技术蔡克汉;刘峰;张娜;高改【摘要】鄂尔多斯盆地中东部奥陶系膏盐岩下发育白云岩储层,由于储层薄,非均质性强,与围岩阻抗差异小,致使利用地震方法预测储层难度较大.为此,结合前人的研究成果,在奥陶系碳酸盐岩内幕高精度成像资料的基础上,形成了模型正演、岩石物理建模、基于敏感参数的叠前弹性参数反演、含气性检测等针对性储层预测关键技术,在储层预测和井位部署中获得了较好的效果,获得以下认识:①盐下有利储层的地震反射特征为弱复波反射;②选取Brie指数等于2时的Brie方程计算研究区混合流体的体积模量,能较好地表征盐下储层弹性参数与合气性的关系,可用于岩石物理建模和横波预测;③气层的泊松比小于0.27,它与纵波阻抗交会可以较好地图定有效储层,流体活动性属性的高频“小负异常”指示含气储层.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2018(053)006【总页数】6页(P1263-1268)【关键词】膏盐岩下;白云岩储层;模型正演;Brie方程;叠前反演;流体活动性【作者】蔡克汉;刘峰;张娜;高改【作者单位】中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710018;中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710018;中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710018;中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组发育马一段、马三段、马五段等3套巨厚的膏盐岩沉积，其中马五段是马家沟组最后一期的膏盐岩沉积地层，其内部又进一步细分为4个膏盐岩亚段(马五10、马五8、马五6、马五4)，马五6的膏盐岩沉积面积约为5×104km2的，主要分布在盆地中东部地区。

因此，通常所指的马家沟组盐上和盐下地层均以马五6亚段为划分界限[1]。

近几年来，长庆油田在盆地奥陶系中组合(马五5-10)的马五5白云岩岩性圈闭气藏勘探取得突破的同时，进一步向深层勘探，在马五6盐下有多口井钻穿马五7-10，其中4口井在盐下白云岩中相继钻获高产气流，显示了马五7-9良好的勘探前景，盐下勘探将是下一步天然气勘探的重点领域[2，3]。

基于屈服接近度的盐岩储气库多因素优化张建配; 张尚坤; 贾超; 杜圣贤; 童凯【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)030【总页数】6页(P85-90)【关键词】盐岩; 地下储气库群; 围岩稳定性; 屈服接近度【作者】张建配; 张尚坤; 贾超; 杜圣贤; 童凯【作者单位】山东大学土建与水利学院济南 250061; 山东大学海洋研究院青岛266237; 山东省地质科学研究院济南 250013【正文语种】中文【中图分类】TD32盐岩因具有极低的渗透率、良好的损伤自愈能力和塑性变形大等优良特性，被广泛的运用在能源储备方面。

又因其易溶于水的特性使盐岩储库较易被开发利用且经济[1,2]。

与国外巨厚的单层深部盐丘不同的是，中国的盐矿具有分层多，单层厚度薄，盐岩体中含有众多的夹层等特点[3]。

中国盐矿在开采时普遍采用密集腔群的方式进行布置[4]，如何在高效合理的利用盐矿资源的同时又保证储库的安全运行就显得尤为重要。

影响盐岩储气库稳定运营的主要因素有储库形状、储库埋深、腔群布置形式、矿柱宽度、运行压力等。

国外较早的针对盐岩储库运行的稳定性开展了相关研究，如Dreyer[5]研究了不同形状腔体在不同运行压力下的腔体稳定性。

Schmid等[6]利用有限元方法研究了储库的最小运行压力。

Hoffman[7]利用ABAQUS软件研究了储库埋深和容积损失之间关系。

Sobolik等[8]通过数值计算研究了储库结构及几何尺寸对其稳定性的影响。

中国开展的相关研究有：吴文等[1]最早系统性提出了盐岩中能源储存库的稳定性研究内容和评判标准(储存库稳定性标准、储存库密封性标准、储存库可使用性标准)。

杨强等[4]基于不平衡力和最小塑性余能原理提出了地下储库群稳定行判别方法。

程丽娟等[9]将该方法引入到FLAC3D中探讨了储库布置方式和连锁破坏模式。

杨强等[10]研究了双储库临界间距、破坏模式和埋深对储库稳定性的影响。

第32卷 第4期V o l .32 No .4草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 4月A pr . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.04.009引用格式:李铭怡,王 冉,贾濠基,等.干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响[J ].草地学报,2024,32(4):1068-1077L IM i n g -y i ,WA N GR a n ,J I A H a o -j i ,e t a l .E f f e c t s o f B r a s s i n o s t e r o i d o nP l a n t -s o i l S t o i c h i o m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s a n d H o m e o s t a s i su n d e rD r o u g h t S t r e s s [J ].A c t aA gr e s t i aS i n i c a ,2024,32(4):1068-1077干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响李铭怡1,2,3,王 冉1,2,贾濠基1,2,耿启明1,2*,郭士维1,2,3,王福豪1,2,刘黎明1,2,3,董文豪4,许文年1,2,3(1.三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学),湖北宜昌443002;2.三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;3.水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心(三峡大学),湖北宜昌443002;4.湖北润智生态科技有限公司,湖北宜昌443002)收稿日期:2023-09-28;修回日期:2024-01-26基金项目:国家自然科学基金项目(42207544);三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学)开放基金(2023K D Z 11)资助作者简介:李铭怡(1988-),女,汉族,河北邯郸人,副教授,主要从事边坡与生态防护研究,E -m a i l :l i m i n g y i @c t gu .e d u .c n ;*通信作者A u -t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :g e n g q i m i n g c t gu @163.c o m 摘要:为探究施用油菜素内酯(B r a s s i n o s t e r o i d ,B R )对不同干旱条件下植物与土壤的生态化学计量特征及其相互关系,本研究以黄花决明(C a s s i a g l a u c a L a m.)为研究对象,采用盆栽控水法,设置正常水分㊁中度胁迫㊁重度胁迫处理(田间持水量的75%ʃ5%,55%ʃ5%,35%ʃ5%)及4种B R 浓度处理(0,0.05,0.2和0.5m g ㊃L -1),在干旱90天后测定株高㊁生物量和植物㊁土壤的养分含量及化学计量特征㊂研究发现:干旱胁迫导致株高㊁地上和地下生物量降低;随着施用B R 浓度的增加,株高㊁生物量表现为先上升后下降;0.2m g ㊃L -1B R 有利于植物养分含量提升,地上部提升效果更好;干旱区生态修复中黄花决明的生长对N 元素的供应需求较大;施用B R 有助于提高黄花决明株高和生物量,调节养分分配策略,缓解干旱对植物的不利影响㊂本研究可为干旱地区的生态修复和植被重建提供新思路与新方法㊂关键词:生态修复;干旱胁迫;油菜素内酯;化学计量;养分特征;内稳性中图分类号:X 171.4 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)04-1068-10E f f e c t s o fB r a s s i n o s t e r o i do nP l a n t -s o i l S t o i c h i o m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s a n dH o m e o s t a s i s u n d e rD r o u gh t S t r e s s L IM i n g -y i 1,2,3,WA N G R a n 1,2,J I A H a o -j i 1,2,G E N G Q i -m i n g 1,2*,G U OS h i -w e i 1,2,3,WA N GF u -h a o 1,2,L I U L i -m i n g 1,2,3,D O N G W e n -h a o 4,X U W e n -n i a n 1,2,3(1.K e y L a b o r a t o r y o fG e o l o g i c a lH a z a r d s o nT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a ,M i n i s t r y o fE d u c a t i o n (C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y ),Y i c h a n g ,H u b e i P r o v i n c e 443002,C h i n a ;2.C o l l e g e o fC i v i l E n g i n e e r i n g &A r c h i t e c t u r e ,C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y ,Y i c h a n g,H u b e i P r o v i n c e 443002,C h i n a ;3.H u b e i P r o v i n c i a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r o fC e m e n t -b a s e dE c o l o g i c a lR e s t o r a t i o nT e c h n o l o g y(C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y ),Y i c h a n g ,H u b e i P r o v i n c e 443002,C h i n a ;4.H u b e i R u n z h i E c o l o g i c a lT e c h n o l o g y C o .,L t d ,Y i c h a n g,H u b e i P r o v i n c e 443002,C h i n a)A b s t r a c t :T o i n v e s t i g a t e t h ee c o l o g i c a l s t o i c h i o m e t r i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e i r i n t e r r e l a t i o n s h i pso f p l a n t s a n d s o i l t h a t s u b j e c t e d t o e x t e r n a l l y a p p l y i n g b r a s s i n o s t e r o i d (B R )u n d e rd i f f e r e n t d r o u gh t c o n d i t i o n s .I n t h i s s t u d y ,C a s s i a g l a u c a L a m.w a s u s e d a s t h e r e s e a r c h o b je c t ,a n d t h e p o t -w a t e r c o n t r o lm e t h o dw a s u s e d b y s e t t i n g u p w e l l w a t e r ,m o d e r a t e d r o u g h t a n d s e v e r e d r o u gh t t r e a t m e n t s (75%ʃ5%,55%ʃ5%a n d 35%ʃ5%o f t h ew a t e r h o l d i n g c a p a c i t yi n t h e f i e l d )a n d f o u r B Rc o n c e n t r a t i o n t r e a t m e n t s (0,0.05,0.2a n d 0.5m g ㊃L -1).P l a n th e i gh t ,b i o m a s s ,n u t r i e n t c o n t e n t a n ds t o i c h i o m e t r i cc h a r a c t e r i s t i c so f p l a n t sa n ds o i l w e r e d e t e r m i n e d a f t e r 90d a y s o f d r o u g h t t r e a t m e n t .I tw a s f o u n d t h a t d r o u g h t s t r e s s c a u s e d p l a n t h e i g h t ,a b o v e -g r o u n d a n db e l o w -g r o u n db i o m a s s t od e c r e a s e .W i t ht h e i n c r e a s eo fB Ra p pl i c a t i o nc o n c e n t r a t i o n ,第4期李铭怡等:干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响p l a n t h e i g h t a n db i o m a s s s h o w e d a n i n c r e a s e a n d t h e n a d e c r e a s e.0.2m g㊃L-1B Rw a s b e n e f i c i a l t o p l a n t n u t r i e n t c o n t e n t,w i t h am o r e s i g n i f i c a n t e f f e c t o n a b o v e g r o u n d g r o w t h.T h e g r o w t h o f C a s s i a g l a u c a h a d a h i g hd e m a n d f o r t h e s u p p l y o f n i t r o g e ne l e m e n t i n t h e e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o no f a r i d a r e a s.T h e a p p l i c a t i o n o f B Rc a nh e l p t o i n c r e a s e t h e p l a n th e i g h t a n db i o m a s so f C a s s i a g l a u c a,r e g u l a t e t h en u t r i e n t a l l o c a t i o n s t r a t e g y,a n d a l l e v i a t e t h e a d v e r s e e f f e c t s o f d r o u g h t o n p l a n t s.T h i s s t u d yp r o v i d e s n e w i d e a s a n dm e t h o d s f o r e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o na n d r e v e g e t a t i o n i na r i d a r e a s.K e y w o r d s:E c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n;D r o u g h t s t r e s s;B r a s s i n o s t e r o i d;S t o i c h i o m e t r y;N u t r i e n t c h a r a c t e r i s t i c s;I n t e r a l s t a b i l i t y交通㊁采矿㊁水电等基础工程建设不可避免地对生态环境产生影响,生态系统受到严重干扰,特别是土石方开挖形成的边坡创面,生境条件基本丧失进而导致水土流失㊁生态破坏以及景观失调问题等,因此边坡治理越来越受到重视[1,2]㊂兼具工程防护与生态绿色双重功能的植被混凝土生态防护技术成为实施生态恢复的有效手段之一[3],相较于传统的工程护坡,该技术在改善生态㊁促进环保㊁增进景观方面有着不可比拟的优点[4]㊂然而,植被恢复初期,高陡的地形,导致坡面水分未充分下渗即形成地表径流,同时,由于基材蒸散效应,植物易处于干旱胁迫环境中,加之全球气候变化带来的干旱环境加剧[5],这些因子严重影响植物的生长和发育,阻碍生态工程产生正向生态效应,影响生态恢复的有效性和可持续性㊂干旱条件下,植物群落的稳定演替和土壤环境的协调发展是生态系统成功恢复的关键[6-7]㊂植物在特定环境中持续生存和繁衍取决于其自身对资源的获取和利用㊂植物与土壤之间的互馈作用可以通过生态化学计量手段还原为简单的化学元素,在不同组织水平之间流动㊁转移㊁化合和重组,使有机体与环境之间的交互反应联系起来,并与生态系统的生产力㊁可持续性及其稳定性密切相关[8]㊂碳(C)㊁氮(N)㊁磷(P)作为植被恢复系统中养分交换㊁利用㊁累积的核心组成部分,对于生态系统生产力㊁可持续性及其稳定性具有重要的指示作用[9,10]㊂因此,研究土壤-植被系统及C,N,P元素间的平衡协调状况,对于掌握生态系统的养分周转过程和养分限制机制具有重要的科学价值和实际意义㊂目前,生态恢复过程中常采取输入式调控方法如设置永久灌溉系统㊁植物补种等措施来缓解干旱胁迫,然而这种方式对植物养分利用及生态系统自我维持能力并无长久改善与恢复作用,不能满足生态环境保护和可持续发展的日益增长的要求[11]㊂因此,如何提升生态恢复植物的抗逆性及养分利用效率,促进生态系统养分耦合平衡和持续恢复是亟需解决的科学问题㊂油菜素内酯(B r a s s i n o s t e r o i d,B R)是一种内源性激素,可增强植物体内抗氧化酶的活性,清除多余活性氧(R O S),保护植物细胞免受氧化伤害,有助于维持植物膜系统的稳定性和完整性,并作为抗氧化剂发挥作用[12,13]㊂众多研究表明,适宜浓度的B R 可以增强植物抵御干旱胁迫[14]㊁盐胁迫[15]㊁重金属胁迫[16]㊁温度胁迫[17]等非生物胁迫能力,在植物的生长发育过程中有着重要的调节作用㊂郑豪亮等[18]的研究表明,叶面喷施B R可以提高叶绿素含量,增强光合作用,促进光合产物的积累,调控碳水化合物代谢机理㊂董亚茹等[19]的研究表明,外施E B R能够缓解P E G胁迫对桑树幼苗根系生长抑制作用,使得根系的抗氧化酶活性显著增加,显著降低R O S的产生和积累及膜脂过氧化水平,缓解干旱胁迫对桑树幼苗根系造成的氧化损伤增强桑树幼苗耐旱性㊂为了进一步明确干旱条件施用B R对植物-土壤化学计量特征的影响,认识植物-土壤相互作用的养分调控机制,揭示生态系统中各营养元素之间的相互作用与平衡制约关系[20],本研究通过探讨干旱胁迫下施用B R对植物-土壤化学计量变化特征㊁相互关系及内稳性的影响,以期为利用B R提高生态修复中先锋植物的抗旱性和干旱区植被重建提供科学依据㊂1材料与方法1.1试验材料研究区位于湖北省宜昌市三峡大学植物繁育基地(30ʎ43'10.164ᵡN㊁111ʎ19'2.028ᵡE)㊂供试植物选择植被混凝土护坡中常见的先锋植物黄花决明(C a s s i a g l a u c a L a m.),其种子由植被混凝土护坡工程项目提供;试验土壤为工程客土宜昌本地黄棕壤,风干粉碎过2m m筛后使用;水泥由华新水泥有限公司(宜昌)提供,为P.O42.5普通硅酸盐水泥;生境基材改良剂为三峡大学专利转化产品(专利号: Z L01138343.7),由湖北润智生态科技有限公司提供;有机物料选用锯末,购自湖北宜昌夜明珠路华新9601草地学报第32卷木材厂㊂配制的植被混凝土各干料质量比为土壤ʒ水泥ʒ有机物料ʒ改良剂=100ʒ8ʒ6ʒ4㊂1.2试验设计本研究采用双因素试验,因素1为不同的水分梯度:正常水分(W e l lw a t e r,WW)㊁中度干旱(M o d-e r a t ed r o u g h t,M D)㊁重度干旱(S e v e r ed r o u g h t, S D),分别为田间最大持水量的75%ʃ5%,55%ʃ5%,35%ʃ5%;因素2为不同的油菜素内酯浓度:Ⅰ(0m g㊃L-1)㊁Ⅱ(0.05m g㊃L-1)㊁Ⅲ(0.2 m g㊃L-1)㊁Ⅳ(0.5m g㊃L-1),每个处理做3个重复,共36盆㊂根据植被混凝土规范‘水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范“(N B/T35082 2016)配制植被混凝土,将配制好的制备混凝土进行装盆,先铺基层(不含种子),再铺面层(含种子),每盆装2.3k g,正常浇水养护30d后开始干旱实验㊂干旱开始后喷施不同浓度的油菜素内酯,每株植物的喷施量为10m L,此含量下喷施程度能够使叶片和茎表面湿润但无液滴凝聚下落,早上和傍晚各喷一次,连续喷施3天㊂并同时采用称重法来控制基材含水量进行干旱胁迫处理㊂1.3指标测定及方法干旱胁迫90天后,每盆选取3株长势相当的植株,每个处理测定9个植株,测量株高㊂植物分为地上部及地下部,在烘箱中105ħ杀青30m i n,再于75ħ烘干48h后,测定植物的生物量㊂将样品研磨并过0.15m m筛后测定植物地上部及地下部C,N, P含量㊂收集土壤样本,捡除土壤中的枯物及植物残根等,在室内风干过2m m筛后,用于测定土壤中的有机碳(S o i lo r g a n i cc a r b o n,S O C)㊁全氮(T o t a l n i t r o g e n,T N)㊁全磷(T o t a l p h o s p h o r u s,T P)含量㊂植物及土壤中的C含量采用重铬酸钾-浓硫酸外加热法测定,植物N含量采用H2S O4-H2O2消化蒸馏法测定,植物P含量采用钒钼黄比色法测定,土壤T N采用连续流动分析仪(S K A L A RS a n++型)测定,土壤T P采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定㊂试验所用土壤的养分含量S O C为7.63 g㊃k g-1,T N为1.97g㊃k g-1,T P为0.86g㊃k g-1㊂1.4数据分析与处理内稳态指数(H o m e o s t a s i s i n d e x,H)采用如下公式计算[21]:l g(y)=1Hˑl g(x)+l g(c)式中,H为内稳态指数,y为植物C,N,P含量及其化学计量比,x为土壤C,N,P含量及其化学计量比,c为拟合常数,多用1/H的绝对值作为衡量植物内稳性强弱的指标㊂当方程拟合显著时(P< 0.05),分别将1/H的绝对值在0~0.25,0.25~ 0.5,0.5~0.75及>0.75时,认为y是内稳态㊁弱内稳态㊁弱敏感态㊁敏感态;当方程拟合不显著时(P>0.05),认为y是绝对稳态㊂利用M i c r o s o f t e x c e l2021软件和S P S S26软件进行数据整理,D u n c a n法进行显著性比较,采用P e a r s o n法分析植物-土壤间化学计量特征间的相关性,利用G r a p h P a dP r i s m9软件进行双因素方差(T w o-w a y A N O V A)分析并作图㊂2结果与分析2.1油菜素内酯对黄花决明株高㊁生物量的影响如图1所示,干旱及B R的交互作用极显著影响了植物地上㊁地下生物量(P<0.01)㊂随干旱程度的加剧,植物株高整体呈下降趋势,但不同浓度的B R处理对其具有一定的缓解作用,其中正常水分Ⅲ处理组及重度干旱Ⅳ处理组显著高于Ⅰ对照组,分别提高了20.46%,28.17%;与Ⅰ对照组相比,Ⅲ处理下地上生物量增加11.34%~44.69%,并在正常水分和中度干旱时呈现显著差异;植物地下生物量随B R浓度的提高,在不同干旱程度下均呈现出先增后减的趋势,Ⅲ组在正常水分及重度干旱下均高于Ⅰ组10.42%,20.18%,Ⅱ组在中度干旱下高于Ⅰ组12.50%㊂2.2油菜素内酯对黄花决明C㊁N㊁P含量的影响如图2所示,干旱和B R的交互作用极显著影响地上部N㊁P含量以及地下部C㊁N含量(P< 0.01)㊂植物地上㊁地下C含量受干旱程度加重的影响整体均表现为WW>M D>S D,正常水分及重度干旱下,地上部C含量Ⅲ处理组高于Ⅰ对照组,但并无显著性差异,地下部C含量仅在重度干旱下Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ处理组显著高于Ⅰ对照组,分别提高了25.01%,28.63%,46.81%㊂植物地上部N含量在不同的干旱程度下均随B R浓度的提高先减后增,且在中度干旱下Ⅱ处理组的地上部N含量较正常水分及中度干旱显著提高了14.06%和28.42%㊂地下N含量在正常水分及中度干旱下表现为Ⅲ处理组最高,分别高于Ⅰ组8.41%,12.18%,而在重0701第4期李铭怡等:干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响度干旱下,地下部N 含量最高则表现在Ⅱ处理组,为Ⅰ对照组的115.02%㊂正常水分及重度干旱下,地上部P 含量最高均表现在Ⅲ处理组,较Ⅰ组分别显著提高了26.33%,55.12%,而地下部P 含量最高则分别表现在Ⅳ,Ⅲ处理组,较Ⅰ组显著提高了39.81%,50.49%㊂图1 干旱条件下油菜素内酯对黄花决明株高、生物量的影响F i g .1 E f f e c t s o fB Ro n C a s s i a g l a u c a p l a n t h e i g h t a n db i o m a s su n d e r d r o u gh t c o n d i t i o n s 注:不同小写字母表示相同干旱条件下不同油菜素内酯浓度间的差异显著(P <0.05);不同大写字母表示相同油菜素内酯浓度下不同干旱条件间差异显著(P <0.05);WW ㊁M D ㊁S D 表示干旱程度,分别为正常水分㊁中度干旱㊁重度干旱;Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ表示施用油菜素内酯浓度,分别为0m g ㊃L -1,0.05m g ㊃L -1,0.2m g ㊃L -1,0.5m g ㊃L -1;双因素方差分析中,D 表示干旱,B 表示油菜素内酯,ˑ表示交互,*表示P <0.05,**表示P <0.01㊂下同N o t e :D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e nd i f f e r e n tB Rc o n c e n t r a t i o n su n d e r t h es a m ed r o u g h t c o n d i t i o n s (P <0.05).D i f f e r e n t u p p e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e nd i f f e r e n td r o u g h t c o n d i t i o n su n d e r t h es a m eB Rc o n c e n t r a t i o n (P <0.05);WW ,M D ,a n dS Dd e n o t e t h e d e g r e e o f d r o u g h t ,w h i c h i sw e l l w a t e r ,m o d e r a t e d r o u g h t ,a n d s e v e r e d r o u g h t ,r e s p e c t i v e l y .Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,a n dⅣd e n o t e t h e c o n c e n t r a t i o n o f a p p l i e dB R ,0m g ㊃L -1,0.05m g ㊃L -1,0.2m g ㊃L -1,0.5m g ㊃L -1,r e s p e c t i v e l y .I n t w o -w a y A N O V A ,D i n d i c a t e s d r o u gh t ,B i n d i c a t e s o l e o r e s i n o l i d e ,ˑi n d i c a t e s i n t e r a c t i o n ,*i n d i c a t e s P <0.05,**i n d i c a t e s P <0.01.T h e s a m e a s b e l ow 1701草 地 学 报第32卷图2 干旱条件下油菜素内酯对黄花决明C ㊁N ㊁P 含量的影响F i g .2 E f f e c t s o fB Ro n C a s s i a g l a u c a C ,Na n dPc o n t e n t su n d e r d r o u gh t c o n d i t i o n s 2.3 油菜素内酯对黄花决明化学计量比的影响如图3所示,干旱和B R 的交互作用极显著影响了植物地上部C /P ㊁N /P ,地下部C /N ㊁N /P (P <0.01)㊂植物地上㊁地下部C /N ㊁C /P ㊁N /P 分别在41.30~61.83,111.25~250.63,2.16~4.41,42.02~76.24,239.68~593.90,4.08~8.85之间㊂地上部C /N 在各干旱程度下均随B R 浓度的提高先减后增,Ⅱ组在正常水分及重度干旱下均高于Ⅰ组8.03%,23.25%,Ⅲ组在中度干旱下高于Ⅰ组27.79%㊂地下部C /N 则在中度干旱下随B R 浓度提高先减后增,Ⅲ组下C /N 最低,低于Ⅰ组21.90%㊂地上㊁地下部C /P分别与地上㊁地下部N /P 的变化趋于相近,正常水分下,地上部C /P ㊁N /P 在Ⅱ㊁Ⅲ组均显著低于Ⅰ组,分别下降15.49%,14.07%和21.64%,19.50%㊂图3 干旱条件下油菜素内酯对黄花决明C /N ㊁C /P ㊁N /P 的影响F i g .3 E f f e c t s o fB Ro n C a s s i a g l a u c a C /N ,C /P ,a n dN /Pu n d e r d r o u gh t c o n d i t i o n s 2701第4期李铭怡等:干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响2.4 油菜素内酯对土壤C ,N ,P 含量及化学计量比的影响干旱胁迫对不同B R 浓度处理的土壤C ,N ,P含量及其化学计量比影响不同(图4)㊂干旱㊁B R 及其交互作用对土壤C ㊁N ㊁P 含量及C /N ㊁N /P 均产生极显著的影响(P <0.01),而土壤C /P 仅在干旱及其与B R 的交互下有极显著的影响(P <0.01)㊂在各个水分处理下,Ⅱ㊁Ⅲ处理组的土壤C 含量均高于Ⅰ对照组㊂正常水分下Ⅲ处理组的土壤C 含量最高,高于Ⅰ对照组8.69%,而Ⅳ处理组的土壤C 含量最低,显著低于Ⅰ对照组14.98%㊂在中度干旱下,Ⅲ处理组的土壤N 含量较Ⅰ对照组显著提高了25.51%,同时较正常水分下Ⅲ处理组显著提高26.48%㊂土壤P 含量最高表现在中度干旱下Ⅲ处理组,较Ⅰ对照组显著提高了14.90%㊂土壤C/N ㊁C /P ㊁N /P 分别在2.54~4.41,3.64~7.16,1.00~2.21之间㊂在整个干旱条件下,Ⅱ组的土壤C /N 最低,而C /P ㊁N /P 最高㊂综上,黄花决明施用B R 能够在一定程度上影响土壤的C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比㊂图4 干旱条件下油菜素内酯对土壤化学计量特征的影响F i g .4 E f f e c t s o fB Ro n s o i l s t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c su n d e r d r o u gh t c o n d i t i o n s 2.5 植物化学计量内稳性特征分析根据生态化学计量内稳性模型,植物N ㊁P ㊁C/N ㊁N /P 及C /P 的内稳性模型方程拟合结果不显著,均表现为绝对稳态(图5)㊂植物C 及地下部C /P 的内稳性模型方程拟合结果显著(P <0.05),其中地上部C ㊁地下部C 的1/H 的绝对值分别为0.76,1.32,均大于0.75,表现为敏感态(图5)㊂综合分析表明,干旱及B R 的影响下,土壤中的C 对黄花决明的生长和发育具有较大的影响,且植物地上部内稳性高于地下部㊂3701草地学报第32卷图5黄花决明化学计量内稳性特征F i g.5 C h a r a c t e r i z a t i o no f C a s s i a g l a u c a s t o i c h i o m e t r i ch o m e o s t a s i s2.6植物-土壤化学计量特征相关性分析干旱条件下外施B R对植物-土壤C㊁N㊁P含量及其化学计量比相关性的影响如表1所示㊂黄花决明与土壤化学计量特征间具有不同的相关关系,黄花决明地上部㊁地下部C均与土壤C㊁C/P呈极显著正相关(P<0.01),与土壤P呈极显著负相关(P< 0.01);地上部N与土壤N呈显著负相关(P< 0.05),与土壤N/P呈极显著负相关(P<0.01),而地下部N与土壤N/P呈极显著正相关(P<0.01);地上部㊁地下部P均与土壤P呈极显著正相关(P< 0.01);地上部C/N与土壤C呈极显著正相关(P< 0.01),与土壤C/N呈显著正相关(P<0.05),而地下部C/N与土壤化学计量特征间并无显著相关性;地上部㊁地下部C/P均与土壤P呈极显著负相关(P<0.01);地上部N/P与土壤N呈极显著负相关(P<0.01),与土壤C/N呈显著正相关(P<0.05),地上部㊁地下部N/P均与土壤N/P呈极显著正相关(P<0.01)㊂表1植物-土壤化学计量特征相关性表T a b l e1 P l a n t-s o i l s t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i z a t i o n c o r r e l a t i o n t a b l e地上部S h o o t地下部R o o tC N P C/N C/P N/P C N P C/N C/P S o i lC0.558**-0.005-0.0820.489**0.2820.0130.651**0.687**-0.2220.1690.533** S o i lN-0.160-0.337*0.1070.050-0.255-0.377*0.1700.327-0.068-0.0560.142 S o i lP-0.446**0.414*0.475**-0.606**-0.494**-0.220-0.552**-0.463**0.434**-0.250-0.610** S o i lC/N0.545**0.206-0.2220.357*0.490**0.383*0.3000.156-0.1120.1770.252 S o i lC/P0.574**-0.274-0.3280.646**0.461**0.1400.696**0.591**-0.392*0.2850.689** S o i lN/P0.196-0.478**-0.2380.430**0.173-0.0820.453**0.495**-0.2760.1160.461**注:*和**分别表示P<0.05和0.01N o t e s:*a n d**i n d i c a t e dt h a tP i s l e s s t h a n0.05a n d0.013讨论3.1外施油菜素内酯下植物株高㊁生物量特征外部形态和生长状况是植物受到干旱胁迫伤害最直观的表现,植物在逆境胁迫下可以通过调整代谢途径和方向,改变碳同化产物分配比例和方向,从而调节自身地上和地下生物量,改变植株形态,以适应或抵御逆境胁迫[22]㊂B R可以调节细胞伸长,调控细胞壁合成基因,影响细胞壁的合成,进而促进植株的生长[23]㊂本研究中,干旱胁迫对黄花决明的生长具有显著的抑制作用,施用B R增加了干旱胁迫下黄花决明的株高和地上㊁地下生物量,说明施用B R可以在一定程度上促进植物生长发育,缓解干旱胁迫所产生的抑制作用㊂3.2外施油菜素内酯下植物C,N,P含量及化学计量比特征干旱抑制植物气孔开放,减少蒸腾作用,影响植4701第4期李铭怡等:干旱胁迫下油菜素内酯对植物-土壤化学计量特征及内稳性的影响物的光合作用,降低碳同化效率[24]㊂施用B R可以通过提高植物抗氧化酶活性,减少R O S过度积累,稳定细胞膜结构与功能,从而提高植物的光能利用效率,促进光合产物的积累[25]㊂本研究中,植物地上部㊁地下部C含量随干旱程度的加剧而减少,虽施用B R对地上部C含量并无显著提高作用,但在重度干旱下喷施B R处理组的地下部C含量有着显著提高了25.01%~46.81%㊂干旱胁迫严重影响植物的生理代谢,影响植物对N的吸收和利用,喷施B R能够促进氮的积累,提高氮吸收效率[26-28]㊂而本研究中,施用0.5m g㊃L-1的B R处理的地下部N含量随干旱程度加剧显著降低,这可能是由于高浓度地B R对氮素地积累起到了抑制作用[29]㊂此外,干旱胁迫下植物地上部㊁地下部P含量均表现为Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ,这说明施用一定浓度的B R 有助于促进植物P含量提高,最优浓度为0.2 m g㊃L-1,这与毛雪等[29]研究结果一致,不同的B R 浓度处理对植物营养元素含量的影响存在差异㊂C㊁N㊁P化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征,体现了C积累动态及N㊁P养分限制格局,揭示了生长速率与养分分配的关系[30]㊂植物C/N和C/P能够表示固C效率的高低,揭示植物在吸收营养的过程中对C的同化能力,反映植物的养分利用效率[31]㊂本研究发现,植物地上部C/N随干旱程度加剧整体呈下降趋势,而施用B R后地上部C/N出现一定程度的增高,表明B R能够提高黄花决明地上部的C同化能力及养分利用效率,同时外源B R能够促进干旱胁迫下幼苗根系的生长,增加其总根长㊁表面积㊁根体积和平均直径,缓解干旱胁迫对根系生长的抑制作用,这也有利于植物更深入吸收土壤中的水分及营养元素,维持植物正常生长[32]㊂而正常水分下,植物地下部C/N随B R浓度的提高呈下降趋势,这说明B R可能积极增加了对地上部C的分配,影响了植物地下部C/N[33]㊂正常水分条件下施用0.05m g㊃L-1及0.2m g㊃L-1的B R处理中,其植物地上部㊁地下部C/P㊁N/P均明显低于未施用B R的处理,这说明一定浓度的B R 可能会促进黄花决明对P的吸收㊂N/P是判断植物生产力元素限制的关键指标,一般认为N/P低于14表明植物生长受到N的限制,高于16则表明植物生长受到P的限制[34]㊂本研究中,干旱条件下黄花决明地上部㊁地下部N/P均小于14,对N元素的需求较大,这可能与植物功能特性及其对土壤养分和水分的利用策略有关,干旱影响了豆科植物黄花决明和根瘤菌共生体系中的光合作用㊁水分关系㊁生长活动㊁固氮酶活性等生理生化指标,导致N元素的利用效率降低[35]㊂3.3外施油菜素内酯下土壤C㊁N㊁P含量及化学计量比特征土壤作为植物营养元素的主要来源之一,其养分含量对植物的生长发育产生至关重要的影响[36]㊂通常情况下,干旱会抑制土壤中C㊁N元素的矿化效率,进而导致土壤中N和P含量的减少,影响植物对养分的吸收和利用[34]㊂研究发现,B R能够促进土壤无机物的转化,增加土壤中速效N的含量,改善根系的土壤环境,有利于植物生长发育[24]㊂本研究发现,土壤C㊁N㊁P含量整体均表现为Ⅱ㊁Ⅲ处理组较高,这可能与B R能够促进植物根系活动有密切联系,表明施用一定浓度B R的黄花决明更有利于土壤养分的积累,改善土壤质量㊂土壤化学计量比是衡量土壤质量的重要参数[37]㊂土壤C/N能够有效衡量微生物矿化有机物质与氮的矿化能力,在一定范围内其值越小越有利有机物质的分解,氮的有效性越高[37,38]㊂正常水分下,土壤C/N随B R浓度增加而提高,说明土壤中N的供应能力相对较弱,相对而言,微生物的分解能力下降,促进了土壤C含量的积累[39]㊂土壤C/P 被认为是磷元素矿化能力的重要指标,较低的C/P 利于微生物在有机质分解过程中的养分吸收,使得土壤中有效磷含量增多[37,40]㊂本研究发现,正常水分下施用B R的处理使得土壤C/P显著下降,这说明土壤磷的有效性得到提升,进而有利于提高植物根部对P元素的吸收能力[41]㊂此外,土壤N/P是评估土壤氮磷限制作用的重要指标,并用于确定养分限制的阈值㊂本研究中土壤N/P的变化范围为1.00~2.21之间,远低于中国土壤N/P平均值9.3,且由于土壤中的P元素迁移率较低且含量相对稳定,说明土壤中N元素是限制黄花决明生长的重要因子,这与阿的哈则等[42]研究结果较为一致,植被恢复过程中可适当增加氮素施肥量来改善土壤养分平衡㊂3.4外施油菜素内酯下植物-土壤化学计量特征的协同关联性内稳性能够反应植物对环境变化的适应能力,其大小通常与植物的适应策略以及对环境适应性的强弱有关[42]㊂植物对C,N,P元素的吸收途径不5701草地学报第32卷同,研究表明,植物地上部C元素可通过光合作用从大气中固定,因此其对土壤养分的依赖较弱,变化较为平稳[44]㊂而在本研究中,无论植物地上部㊁地下部C元素均表现为敏感态,这可能是由于植物地上部㊁地下部C含量均受到干旱程度的显著影响,进而使得C含量的整体变化趋势比较大,导致植物C的内稳性较差㊂此外,不同器官的内稳态表现出一定的差异,地上部元素及其比值的稳定性较地下部更强㊂干旱胁迫使黄花决明在生长中受到养分限制,而B R的施用可以缓解其限制条件,对植物根系活动有一定的激发作用,促进植物根系将养分传输到地上部器官中,从而优先调节并维持植物地上部的内稳性,使其适应外界的环境变化[43]㊂B R影响植物的资源分配策略,有效缓解干旱胁迫㊂植物和土壤间的C,N,P及化学计量互作关联,是养分循环在生态系统中的内在调控机制[45]㊂本研究中,干旱胁迫下施用B R后植物养分与土壤养分之间均存在不同程度的相关性㊂余杭等[46]的研究表明土壤C含量与叶㊁根系C含量均无显著相关性,但本研究中黄花决明地上部㊁地下部C分别与土壤C具有极显著的相关性,这可能是因为干旱影响了植物的光合作用,进而影响植物在大气中吸收固定C元素,从而加强了植物与土壤间的物质交互㊂植物地下部N与土壤N间无显著相关性,而地上部N与土壤N间显著负相关,这说明黄花决明不同器官与土壤养分特征有着不同的关系,可能与植物不同器官执行的功能及不同元素参与的生理过程不同有关㊂黄花决明地上部㊁地下部P与土壤P具有明显正相关关系,可知土壤P含量的高低很大程度上决定了植物对P的吸收能力,这与罗艳等[47]的研究一致㊂此外,黄花决明地上部C/N㊁C/P分别与土壤C/N㊁C/P呈正相关,这说明土壤养分状况对黄花决明的养分利用效率有较大的影响㊂4结论干旱胁迫显著影响了黄花决明的生长,施用B R能够调节植物的养分吸收策略,进而提升黄花决明对干旱胁迫的抵御能力,一定程度上提高了植株高度,增加了地上㊁地下生物量㊂黄花决明与土壤中C,N,P等元素以及化学计量比之间存在密切的相关性,体现了黄花决明对特定生境的适应能力㊂此外,N元素限制影响了植物的生长及土壤养分的积累,因此,充分考虑土壤中N元素供应状况,合理补给N元素可为植被混凝土生态修复提供一定的参考价值㊂参考文献[1]赵冰琴,夏振尧,许文年,等.工程扰动区边坡生态修复技术研究综述[J].水利水电技术,2017,48(2):130-137[2] F A I Z H,N G S,R A HMA N M.As t a t e-o f-t h e-a r tr e v i e w o nt h ea d v a n c e m e n to fs u s t a i n a b l ev e g e t a t i o nc o n c r e t ei ns l o p e s t a b i l i t y[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2022(326): 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c u m u l a t i o n i n p e p p e r m i n t(M e n t h a p i p e r i t a L.)u n-d e r s a l t s t r e s s[J].I n d u s t r i a lC r o p sa n dP r o d u c t s,2016(86):251-258[13]C H A U D HU R IA,H A L D E R K,A B D I N M Z,e ta l.A b i o t i cs t r e s s t o l e r a n c e i n p l a n t s:B r a s s i n o s t e r o i d s n a v i g a t e c o m p e t e n t-l y[J].I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f M o l e c u l a rS c i e n c e s,2022,23(23):14577[14]缐旭林,张德,张仲兴,等.2,4-表油菜素内酯对干旱胁迫下垂丝海棠生理特性的影响[J].干旱地区农业研究,2022,40(3): 37-45[15]王文静,麻冬梅,赵丽娟,等.2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下紫6701。

西北某干旱区多级储水洼地地下水数值模拟孙琦;高为超;陈剑杰;肖礼华【摘要】西北某放射性废物处置场预选区,区域地下水系统包含多级独立第四系储水洼地,洼地出口以泉水排泄地下水,继而回渗补给下级洼地.根据含水层底板起伏特征,利用GMS模拟软件中的排水沟模块与溪流模块概化了泉水,通过泉流量校准与监测孔水位拟合,校正了研究区渗透系数、给水度、和储水率等水文地质参数,计算了地下水流速、流向以及地下水资源量.结果显示,研究区地下水由南向北东径流,东北部为最终排泄洼地,地下水流速缓慢,水资源相对匮乏,有利于放射性废物处置的安全.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P38-41)【关键词】GMS;数值模拟;泉;流速流向【作者】孙琦;高为超;陈剑杰;肖礼华【作者单位】西北核技术研究所,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024【正文语种】中文【中图分类】P641.72我国对地下水流数值模拟的应用与研究始于1973年［1］。

近几十年来，随着计算机技术的迅猛发展，地下水数值模拟已应用到与地下水有关的各个领域和部门，地下水数值模拟已经成为地下水勘察中重要的手段。

国内鄂尔多斯盆地、银川平原、华北平原等都进行过地下水数值模拟的研究工作，这些工作都取得了良好的效果，为当地的经济建设提供了有力支持。

国外地下水数值模拟更早，QAZIAR［2］建立了美国科罗拉多州San Luis流域地下水准三维数值模型，流域面积3000余km2，该模型作为一个管理工具，可评价长期使用该流域地下水对其各滞留地表水造成的影响。

RIVERA等［3］建立了德国Konrad放射性废物填埋场地下水流及溶质运移模型，研究了人为干扰作用下对地下水垂向流动方向盐份浓度的影响。

国外在数值模拟软件的开发也走在前列，先后开发了具有实用价值的商用软件，如Visual MODFLOW、FEFLOW、GMS［4～6］。

第46卷 第4期2023年7月煤炭转化C O A L C O N V E R S I O NV o l .46 N o .4J u l .2023*国家能源投资集团科技创新项目(神华准能合(2021)1729).第一作者:张国庆,硕士生,E -m a i l :896897849@q q .c o m ;通信作者:黄 中,博士㊁研究员,E -m a i l :h u a n g z h o n g @t s i n g h u a .e d u .c n 收稿日期:2023-01-10;修回日期:2023-05-31张国庆,李云妹,黄涌波,等.基于正交实验的准格尔煤水煤浆性能优化[J ].煤炭转化,2023,46(4):20-27.D O I :10.19726/j.c n k i .e b c c .202304003.Z HA N G G u o q i n g ,L I Y u n m e i ,HU A N G Y o n g b o ,e t a l .P e r f o r m a n c e o p t i m i z a t i o n o f J u n g a r c o a l -w a t e r s l u r r y b a s e d o n o r t h o g o n a l e x p e r i -m e n t [J ].C o a l C o n v e r s i o n ,2023,46(4):20-27.D O I :10.19726/j.c n k i .e b c c .202304003.基于正交实验的准格尔煤水煤浆性能优化*张国庆1,3 李云妹1,3 黄涌波2 刘海军2 黄 中1(1.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,100084 北京;2.神华准格尔能源有限责任公司,010300 内蒙古鄂尔多斯;3.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,100083 北京) 摘 要 准格尔煤燃烧后灰渣中氧化铝含量高,采用循环流化床燃烧准格尔煤水煤浆可进一步提高灰渣中氧化铝的提取效率和氧化铝活性,具有极高的技术潜力㊂采用三因素六水平正交实验法研究了粗粒级和超细粒级煤粉质量比㊁细粒级煤粉质量分数及分散剂亚甲基双萘磺酸钠(N N O )添加量对准格尔煤水煤浆定浓黏度(浆体浓度60%)的影响,对比分析了不同制浆方案下浆体的最大成浆浓度(浆体表观黏度为1200m P a ㊃s)㊁流动性㊁稳定性和流变特性㊂结果表明,影响准格尔煤水煤浆定浓黏度的因素由主到次依次为粗粒级和超细粒级煤粉质量比㊁分散剂N N O 添加量㊁细粒级煤粉质量分数;正交实验得到的最佳工艺条件为,粗粒级和超细粒级煤粉质量比4ʒ1㊁细粒级煤粉质量分数40%㊁N N O 添加量0.35%,此时浆体的定浓黏度为479m P a㊃s ,最大成浆浓度为63.5%,流动性为12.3c m ,稳定性为15d;三峰级配方式下,准格尔煤水煤浆可获得更好的浆体性能,其最大成浆浓度相较于双峰级配方式提升超过了2%,是更适用于制备准格尔煤水煤浆的级配方式㊂关键词 准格尔煤,正交实验,粒度级配,分散剂,稳定性,流变特性中图分类号 T Q 536.1D O I :10.19726/j .c n k i .e b c c .2023040030 引 言水煤浆诞生于1970年,是一种由煤㊁水和少量添加剂构成的煤基液态清洁燃料[1],由于具备良好的流动特性和燃烧性能,视作石油㊁天然气的替代物,广泛应用于锅炉燃烧及煤液化㊁煤制甲烷㊁煤制烯烃等煤化工领域[2-4]㊂在水煤浆制备过程中,级配方式和添加剂直接影响浆体的表观黏度㊁流动性和流变特性,决定了成品水煤浆的最大成浆浓度[5-7],如何根据煤种差异选择合适的级配方式和添加剂,是获得高品质水煤浆的关键㊂目前,确定水煤浆制备工艺的方法主要包括模型预测和实验探究,其中,模型预测是指利用粉体的连续粒度分布模型或堆积效率㊁分形维数遴选出目的煤种的级配方式[8-10]㊂王俊哲等[11]利用A l f r e d 模型对神府煤煤粉粒度进行计算模拟,并借助D 50=10μm 的超细粒煤粉对实际煤粉的粒度分布进行优化,使其接近A l f r e d 模型分布㊂田毅等[12]借助堆积效率评估指标E 值的计算方法对哈拉沟煤进行了超过1000组级配方式评估,遴选出了最大堆积效率为87.6%的粒度级配方式㊂Y A N G e t a l [13]以分形理论为基础,探究了褐煤水煤浆填料状态的分形模型,并借助分形维数遴选出了最佳的级配方式㊂利用模型预测可对多种级配方式进行探究,具有较好的经济性,但模型自身存在较多假设,且忽视了煤内在水分和颗粒间的作用力等因素,不能做到跨煤种预测[14]㊂实际生产中水煤浆制备工艺的确定仍以实验探究为主㊂实验探究是指通过单因子实验㊁正交实验㊁响应面实验等[15-17]确定目的煤种粒度级Copyright ©博看网. All Rights Reserved.配方式和添加剂的最佳组合,其中正交实验因其通过科学合理地设计显著减少实验次数,在水煤浆制备过程中得到广泛应用㊂曹激等[18]为提升淮南煤水煤浆的成浆性能,采用正交实验法对制浆浓度㊁添加剂用量㊁粉磨球料比和粉磨时间进行优化,所得浆体在浓度为65%~67%条件下仍具有较好的流动性和稳定性;余学海[19]对神华煤进行三因素线性回归正交实验,并通过编制程序对回归方程进行求解,以寻求最优的制浆方案,优化后浆体的最大成浆浓度为62.8%,相较未优化时提高了3.3%㊂准格尔煤为高铝煤种,燃烧后灰渣中氧化铝质量分数为45%~55%[20-21],具备极大的二次利用价值,为提高灰渣中氧化铝的浸出效率,有学者提出将准格尔煤以水煤浆形式应用于循环流化床(c i r c u -l a t i n g fl u i d i z e d b e d ,C F B )锅炉,即借助水煤浆的低温燃烧特性进一步降低C F B 锅炉的炉内煅烧温度,进而提高粉煤灰活性和后续工艺的浸出效率[22-23]㊂目前,有关准格尔煤制备水煤浆的相关文献较鲜见,无法确定准格尔煤水煤浆的最佳制备工艺以及煤浆性能㊂因此,本研究采用三因素六水平正交实验方法,研究准格尔煤制备水煤浆过程中粒度级配方式和添加剂用量对煤浆表观黏度㊁最大成浆浓度㊁流动性和流变特性的影响,以获得最佳制浆工艺,并揭示各因素对浆体性能的影响规律,以期提高准格尔煤的综合价值㊂1 实验部分1.1 试剂和原料及仪器试剂和原料:分散剂采用绍兴浙创化工有限公司生产的亚甲基双萘磺酸钠(N N O ),工业级实验用煤为准格尔煤,煤质分析见表1㊂仪器:D V 2T -H B 型旋转黏度计(美国,B r o o k f i e l d 公司),M C R 301型动态流变仪(奥地利,安东帕公司),X QM 型立式行星球磨机(长沙天创粉末有限责任公司),MA Z 3000型激光粒度分析仪(英国,马尔文仪器公司)㊂表1 准格尔煤的煤质分析T a b l e 1 C o a l q u a l i t y a n a l y s i s o f J u n ga r c o a l P r o x i m a t e a n a l ys i s w /%M tA a rV d a f F C a rU l t i m a t e a n a l ys i s w /%C a rH a rO a rN a rS t .dC a l o r i f i c v a l u e /(M J ㊃k g -1)Q g r ,a r Q n e t ,a r9.229.6337.9536.9245.522.6511.820.740.4417.5316.771.2 样品处理参照G B /T 474-2008将煤样于空气中干燥1d,再将干燥后的煤样破碎至粒径3mm 以下,之后利用二分法缩分样品至每份200g,装袋密封;缩分后的样品给入球磨机,研磨时固定研磨介质配比和磨机转速(500r /m i n ),单次研磨样品120g,通过控制研磨时间以获得不同粒度的研磨产物㊂表2所表2 准格尔煤不同研磨时间下的粒度分布T a b l e 2 P a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n o f J u n ga r c o a l a t d i f f e r e n t g r i n d i n g ti m e G r i n d i n g ti m e /m i n D 10/μm D 50/μm D 90/μm 09.4274.31543.527.3119.2409.146.366.0295.765.047.2190.984.135.0158.2103.220.681.8152.511.858.7201.99.435.2301.46.420.6601.46.019.7901.45.919.5示为准格尔煤在不同研磨时间下的粒度分布㊂实验选择平均粒度D 50=47.2μm 作为粗粒级,D 50=20.6μm 作为细粒级,D 50=6.4μm 作为超细粒级,用于后续水煤浆制备过程中的粒度级配工艺,粒级的选取依据见1.5小节㊂1.3 水煤浆的制备实验选用干法制浆工艺,单次制浆200g㊂首先按选定煤浆浓度精确称量煤㊁水和添加剂,之后在300r /m i n 的低转速条件下依次将实验用水㊁添加剂和煤粉给入电动搅拌器,混捏3m i n ~4m i n,使添加剂充分分散并保证煤样完全润湿,之后提高搅拌速率至1000r /m i n ,高速混匀10m i n,得到样品水煤浆,测定其实际浓度㊁表观黏度㊁流动性和静态稳定性㊂1.4 浆体性能检测采用G B /T 18856.2-2008中的干燥箱干燥法测定水煤浆浓度㊂依照G B /T 18856.4-2008使用旋转黏度计测定水煤浆表观黏度㊂依据棒测法测定12第4期 张国庆等 基于正交实验的准格尔煤水煤浆性能优化Copyright ©博看网. All Rights Reserved.水煤浆硬沉淀出现时间,以代表水煤浆的静态稳定性㊂借鉴G B /T 8077-2012中水泥净浆流动直径的检测方法衡量水煤浆流动性,流动直径检测方法为:将截锥圆膜垂直放置在玻璃平板中央,把水煤浆迅速注入截锥圆膜内,用刮刀刮平,之后将截锥圆膜按垂直方向提起,30s 后量取水煤浆流淌部分相互垂直的两个方向的最大直径,取均值表征水煤浆流动直径㊂1.5 正交实验设计水煤浆的粒度级配方式主要包括双峰级配和三峰级配,正交实验设计的最优方案是能同时对双峰级配方式和三峰级配方式进行验证,进而筛选出最适用于准格尔煤制备水煤浆的粒度级配方式㊂级配方式的改变会使煤颗粒的表面物化性质发生变化,进而对原有水煤浆分散剂的最优添加量产生影响,因此,在考虑粒度级配方式的同时,也要对不同级配方式下分散剂添加量进行探讨㊂为获得最佳制浆方案,本实验借助正交实验设计对准格尔煤成浆过程中的粒度级配方式及添加剂使用量进行优化㊂参照张孝雨等[24]有关准格尔煤成浆性的相关研究,选取三种粒度(分别为D 50=47.2μm 的粗粒级㊁D 50=20.6μm 的细粒级和D 50=6.4μm 的超细粒级)的煤颗粒参与成浆过程,并选取亚甲基双萘磺酸钠(N N O )作为水煤浆分散剂,原因为准格尔煤在D 50ȡ47.2μm 时煤浆稳定性较差,因此选择粒度较细的准格尔煤粉用于水煤浆的制备,而分散剂N N O 具有较好的分散效果,故作为成浆过程中的水煤浆分散剂㊂确定准格尔煤成浆过程中的参数后,实验采用L 36(63)(三因素六水平)正交表,研究粗粒级与超细粒级煤粉的质量比㊁细粒级煤粉质量分数及分散剂N N O 添加量(相较于干基煤粉质量)对准格尔煤水煤浆浆体性能的影响,进而筛选出准格尔煤的最佳制浆工艺㊂正交实验的因素和水平见表3㊂表3 正交实验方案的三因素六水平T a b l e 3 T h r e e f a c t o r s a n d s i x l e v e l s e x p e r i m e n t a l d e s i gn o f o r t h o g o n a l e x pe r i m e n t a l s c h e m e L e v e l F a c t o rT h e m a s s r a t i o o f c o a r s e t o u l t r a -f i n e p u l v e r i z e d c o a l w (f i n e p u l v e r i z e d c o a l )/%w (N N O )/%10ʒ5300.1521ʒ4400.2032ʒ3500.2543ʒ2600.3054ʒ1700.3565ʒ0800.402 结果与讨论2.1 正交实验结果及分析正交实验结果和极差分析分别见表4和表5㊂由表5可知,三因素按极差R 由大到小依次为粗粒级与超细粒级煤粉质量比㊁分散剂N N O 添加量㊁细粒级煤粉质量分数㊂在变化的水平范围内,说明粗粒级与超细粒级煤粉质量比对准格尔煤水煤浆定浓黏度(设定浆体浓度为60%)的影响最大,其次是分散剂N N O 添加量和细粒级煤粉质量分数,且两者表4 正交实验结果T a b l e 4 O r t h o g o n a l e x pe r i m e n t r e s u l t s N o .F a c t o rT h e m a s s r a t i o o f c o a r s e t o u l t r a -f i n e pu l v e r i z e d c o a l w (f i n e p u l v e r i z e d c o a l )/%w (N N O)/%C o n s t a n t c o n c e n -t r a n t v i s c o s i t y /(m P a ㊃s )10ʒ5300.25123720ʒ5400.15118630ʒ5500.20112140ʒ5600.30106650ʒ5700.3599860ʒ5800.4097771ʒ4300.4089881ʒ4400.3081691ʒ4500.35779101ʒ4600.15765111ʒ4700.20755121ʒ4800.25774132ʒ3300.30794142ʒ3400.35597152ʒ3500.25634162ʒ3600.20892172ʒ3700.40945182ʒ3800.15963193ʒ2300.15772203ʒ2400.20765213ʒ2500.40835223ʒ2600.35893233ʒ2700.25949243ʒ2800.30974254ʒ1300.35577264ʒ1400.40598274ʒ1500.15742284ʒ1600.25731294ʒ1700.30744304ʒ1800.20780315ʒ0300.20634325ʒ0400.25648335ʒ0500.30664345ʒ0600.40878355ʒ0700.15917365ʒ0800.3570322煤 炭 转 化 2023年Copyright ©博看网. All Rights Reserved.对浆体定浓黏度的影响程度较为接近㊂由表4结合表5的K 或k 值可知,随着粗粒级与超细粒级煤粉质量比增大,准格尔煤水煤浆的定浓黏度逐渐减小,表5 正交实验分析T a b l e 5 O r t h o g o n a l e x p e r i m e n t a l a n a l ys i s I t e mF a c t o rT h e m a s s r a t i o o fc o a r s e t o u l t r a -f i n epu l v e r i z e d c o a l w (f i n epu l v e r i z e d c o a l)/%w (N N O )/%K 1658549125345K 2478746104947K 3482547754973K 4518852255058K 5417253084547K 6444451715131k 11097.50818.67890.83k 2797.83768.33824.50k 3804.17795.83828.83k 4864.67870.83843.00k 5695.33884.67757.83k 6740.67861.83850.60M a x 1097.50884.67890.83M i n695.33768.33757.83R402.17116.34133.0P r i m a r y an d s e c o n d a r y o r d e r T h e m a s s r a t i o o f c o a r s e t o u l t r a -f i n e p u l v e r i z e d co a l ,w (a d d i t i v e a m o u n t o f N N O ),w (f i n e p u l v e r -i z e d c o a l)O pt i m a l l e v e l t 5t 2t 5N o t e :t r e p r e s e n t s l e v e l n u m b e r c o r r e s p o n d i n g to t h e f a c t o r .在该比值为4ʒ1时,获得浆体定浓黏度平均值的最小值㊂粗粒级与超细粒级煤粉质量比决定了水煤浆体系中煤粉的平均粒度,比值增大使得体系中粗粒级煤粉含量增加,煤粉的平均粒度增大,比表面积减小,导致水化膜形成时所需的束缚水比重降低,体系自由水比重增高,因此水煤浆的定浓黏度降低[24-26]㊂细粒级煤粉质量分数和分散剂N N O 添加量也会对浆体定浓黏度产生影响,但该作用效果弱于粗粒级与超细粒级煤粉质量比对浆体定浓黏度产生的影响,在两者分别为40%和0.35%时获得浆体定浓黏度平均值的最小值,其中,分散剂N N O 添加量增加会促进浆体定黏浓度减小,这是因为分散剂N N O加入水煤浆中,部分煤粒表面的非极性稠环芳烃会和N N O 分子中的非极性官能团,在疏水相互作用和π电子极化作用的引导下发生紧密吸附,在煤粒表面形成水化膜,阻碍了煤粒间的自发团聚,抑制了部分 煤包水 形空间网状结构的形成,降低了浆体表观黏度[27-29]㊂结合正交实验结果,在各因素的变化范围内,选择粗粒级煤粉与超细粒级煤粉质量比为4ʒ1㊁细粒级煤粉质量分数为40%且N N O 添加量为0.35%作为最优方案㊂正交实验设计表中涉及了多种三峰级配方式,但当粗粒级与超细粒级煤粉质量比为0ʒ5和5ʒ0时,级配方式就变成了仅包含细粒级㊁超细粒级和仅包含粗粒级和细粒级的双峰级配,两种双峰级配方式对应的实验结果如表6和表7所示㊂为更好表述不同制浆方案对浆体性能的影响,选取两种双峰级配方式对应浆体定浓黏度最低时的实验方案㊁36组正交实验中浆体定浓黏度最低的实验方案和由方差分析得到的最优方案这四种制浆方案,制备准格尔煤水煤浆,并测定其最大成浆浓度(表观黏度为1200m P a ㊃s)以及此时浆体的流动性㊁稳定性和流变特性㊂表6 细粒级和超细粒级双峰级配实验结果T a b l e 6 E x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f d o u b l e p e a k g r a d i n go f f i n e a n d u l t r a -f i n e p a r t i c l e sN o .F a c t o rT h e m a s s r a t i o o f c o a r s e t o u l t r a -f i n e pu l v e r i z e d c o a l w (f i n e p u l v e r i z e d c o a l )/%w (N N O)/%C o n s t a n t c o n c e n -t r a t i o n v i s c o s i t y /(m P a ㊃s )170300.251237260400.151186350500.201121440600.301066530700.35998620800.40977表7 粗粒级和细粒级双峰级配实验结果T a b l e 7 E x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f d o u b l e p e a k g r a d i n go f c o a r s e a n d f i n e p a r t i c l e sN o .F a c t o rT h e m a s s r a t i o o f c o a r s e t o u l t r a -f i n e pu l v e r i z e d c o a l w (f i n e p u l v e r i z e d c o a l )/%w (N N O )/%C o n s t a n t c o n c e n -t r a t i o n v i s c o s i t y /(m P a ㊃s )170300.20634260400.25648350500.30664440600.40878530700.15917620800.357032.2 浆体性能检测2.2.1 浆体最大成浆浓度和流动性及稳定性检测为方便描述上述四种制浆方案,现以A 代表三因素分别取0ʒ5,80%,0.40%的制浆方案㊁B 代表三因素分别取5ʒ0,30%,0.20%的制浆方案㊁C 代表三因素分别取4ʒ1,30%,0.35%的制浆方案及D 代表三因素分别取4ʒ1,40%,0.35%的制浆方案㊂实验以流动直径代表浆体的流动性,硬沉淀出现时间表征浆体的稳定性,图1所示为不同制浆方案下准格尔煤水煤浆浆体性能㊂由图1可知,四种32第4期 张国庆等 基于正交实验的准格尔煤水煤浆性能优化Copyright ©博看网. All Rights Reserved.制浆方案下浆体最大成浆浓度均超过60%,稳定性均超过14d,各指标均符合燃用/气化对水煤浆的要求,制备的水煤浆属于高品质水煤浆,说明准格尔煤具备较好的成浆性;当采用制浆方案D 时,准格尔煤水煤浆的最大成浆浓度㊁流动性㊁稳定性分别为63.5%,12.3c m ,15d,其中最大成浆浓度和流动性两项指标明显优于其他方案的相应指标,可见采用经正交实验设计确定的制浆方案能够显著提高准格尔煤水煤浆的浆体性能,表明正交设计能够有效对制浆方案进行优化;对比采用双峰级配方式的A 和B 制浆方案及采用三峰级配方式的C 和D 制浆方案可以看出,在三峰级配方式下,准格尔煤水煤浆可获得更好的浆体性能,其最大成浆浓度相较于双峰级配方式提升超过了2%,是更适用于准格尔煤水煤浆制备的级配方式㊂13.513.012.512.011.511.0F l u i d i t y / c m20181614S t a b i l i t y / dAB CDSlurrying scheme64626058M a x i m u m s l u r r y c o n c e n t r a t i o n / %图1 制浆方案对浆体特性的影响F i g .1 E f f e c t s o f s l u r r y i n g s c h e m e s o n s l u r r y p r o pe r t i e s —Maximum slurry concentration ；—Fluidity ；—Stability2.2.2 浆体流变特性检测水煤浆的流变性能对水煤浆的储存和管道运输具有重要意义,是衡量其品质好坏的因素之一,高品质水煤浆往往具备 剪切变稀 的流变特性[30]㊂实验利用动态流变仪测定不同剪切速率下准格尔煤水煤浆的表观黏度和剪切应力㊂绘制水煤浆的流变曲线(见图2),以判断四种制浆方案下准格尔煤水煤浆的流变特性,并采用H e r s c h e l -B u l k l e y 模型(见式(1))对准格尔煤水煤浆的流变数据进行拟合,借助流动特性指数对其流变特性作进一步分析[31-32]㊂τ=τ0+k γn(1)式中:τ为剪切应力,P a ;τ0为屈服应力,P a ;k 为稠度系数,P a ㊃s n ;γ为剪切速率,s -1;n 为流变特性指数(n >1时,浆体为胀塑性流体;n =1时,浆体为牛顿流体,n <1时,浆体为假塑性流体)㊂由图2可知,四种制浆方案下,准格尔煤水煤浆的表观黏度均随剪切速率增大而减小,表现出 剪切变稀 的流变特性,这是由于水煤浆在受到高速剪切作用时,原本由煤粒相互团聚形成的三维网状结构遭到破坏,释放了部分被禁锢在颗粒间无法自由流动的游离水,提高了浆体的流动性,降低了浆体黏度㊂表8所示为准格尔煤水煤浆流变模型参数拟合值㊂由表8可知,采用H e r s c h e l -B u l k l e y 模型对准格尔煤水煤浆的流变数据拟合,得到的相关系数R 2值较大,表明不同制浆方案下,准格尔煤水煤浆的流变特性均符合H e r s c h e l -B u l k l e y 模型,且通过该模型得到的不同粒度下准格尔煤水煤浆的流变特性指数n 均小于1,进一步表明了准格尔煤水煤浆符合剪切变稀 的假塑性流体特征;对比不同方案下准020γ/ s -1100806040200τ/ P aa40608010020γ/ s-13.53.02.52.01.51.00.5η/ （P a ·s ）b406080100★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★图2 不同方案下准格尔煤水煤浆流变特性F i g .2 R h e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f J u n ga r c o a l w a t e r s l u r r y un d e r d i f f e r e n t s c h e m e s —Scheme A ；—Scheme B ；—Scheme C ；—Scheme D★★★★表8 准格尔煤水煤浆流变模型参数拟合值T a b l e 8 F i t t i n g v a l u e o f r h e o l o gi c a l m o d e l p a r a m e t e r s o f J u n g a r c o a l w a t e r s l u r r yS c h e m e η/(m P a ㊃s )τ0/P a k/(P a ㊃s n)n R2A9773.553.580.710.9867B 6341.261.300.840.9918C 5771.661.700.760.9904D4791.671.680.720.981542煤 炭 转 化 2023年Copyright ©博看网. All Rights Reserved.格尔煤水煤浆的流变特性指数,发现方案A和D对应的浆体流变特性指数分别为0.71和0.72,明显小于方案B和C对应的浆体流变特性指数,说明采用方案A和D得到的准格尔煤水煤浆在静态储存和动态运输时,浆体的黏度差异更为显著,即在静态储存时浆体的黏度较大,稳定性较好,而在动态输送时,浆体的黏度则大幅减小,具备较好的流动性,有利于水煤浆的长期储存和远距离管道运输㊂3结论1)在本研究条件下,正交实验因素按对准格尔煤水煤浆的定浓黏度的影响由主到次依次为粗粒级与超细粒级煤粉质量比㊁N N O添加量㊁细粒级煤粉质量分数㊂当粗粒级与超细粒级煤粉质量比为4ʒ1,细粒级煤粉质量分数为40%,N N O添加量为0.35%时,准格尔煤水煤浆的定浓黏度最小(479 m P a㊃s)㊂2)准格尔煤成浆性较好,在由方差分析得到的最优实验方案下,准格尔煤水煤浆的最大成浆浓度为63.5%,流动性为12.3c m,稳定性为15d,各指标均符合燃用/气化对水煤浆的要求,且呈现出假塑性流体特征,属于高品质水煤浆㊂3)三峰级配方式下,准格尔煤水煤浆可获得更好的浆体性能,其最大成浆浓度相较于双峰级配方式提升超过了2%,是更适用于制备准格尔煤水煤浆的级配方式㊂参考文献[1] WA N G R u i k u n,MA Q i a n q i a n,Y E X u e m i n,e t a l.P r e p a r i n g c o a l s l u r r y f r o m c o k i n g w a s t e w a t e r t o a c h i e v e r e s o u r c e u t i l i z a-t i o n:S l u r r y i n g m e c h a n i s m o f c o k i n g w a s t e w a t e r-c o a l s l u r r y[J].S c i e n c e o f t h e T o t a l E n v i r o n m e n t,2019,650:1678-1687.[2] WA N G R u i k u n,Y E X u e m i n,Z HA O Z h e n g h u i,e t a l.S i m u l t a n e o u s 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文章编号:1001-5620(2009)01-0069-03土库曼斯坦尤拉屯气田15、16井盐膏层钻井液技术杨晓冰　高利华　蔺志鹏　买炎广　吴复索　陈鑫　赵建震(川庆钻探工程有限公司工程技术研究院,西安)摘要　土库曼斯坦尤拉屯地区15、16气探井盐膏层属上侏罗系克里米得氏组,埋深约为3400～4000m ,地层温度、压力都很高,且含高压盐水、天然气和H 2S ,钻井风险极大。

研究应用了高密度(2.40g /cm 3)K Cl /饱和盐水聚磺钻井液,该钻井液克服了高压盐水侵、天然气气侵溢流以及盐膏层蠕动而引起的多次井下复杂情况,如多次发生井漏失返、溢流、阻卡等,充分满足了该盐膏层井段地层特性和安全钻井对钻井液技术的要求;同时对尤拉屯气田盐膏层地质特性有了更进一步的认识,为顺利完成土库曼斯坦钻井项目提供了关键技术。

关键词　高密度钻井液;K Cl /饱和盐水聚磺钻井液;盐膏层;天然气井中图分类号:T E254.3文献标识码:A 土库曼斯坦位于中亚大陆的西南部,油、气储量异常丰富,目前已探明的油、气总量达49707亿m 3之多[1]。

15、16气探井为原长庆石油勘探局在该国尤拉屯地区所承揽的后续钻井任务,前三开的钻井、固井施工已由土方完成,后续的四开盐膏层和五开储层钻井任务由中方组织施工。

15、16井四开盐膏层分别为3416～3796.3m 和3445～3877.5m 。

在施工过程中,15、16井均经历了由高压盐水侵、天然气气侵溢流以及盐膏层蠕动引起的多次井下复杂情况,如多次发生井漏失返、溢流、阻卡等,但这2口井分别用时35d 和30d 就钻穿了盐膏层,并下入 193.7mm 技术尾管成功固井,顺利完成了四开盐膏层段的钻井施工任务。

1　技术难点15、16井是该地区施工难度最大的天然气探井,这是因为其处于高压盐膏层构造高点,地质条件复杂多变。

15、16井四开盐膏层处于上侏罗系克里米德氏组(J 3km -tt ),属海相沉积,埋深为3400～4000m ,沉积环境较新,岩性以石膏、盐岩为主,预计盐膏层厚度达400～500m ;地层胶结疏松、分散性较强;地层中含有大量高压油、气及盐水,地层压力系数(1.98～2.31)和温度(150～180℃)都很高,因此造成了钻井过程中井下复杂情况不断发生。

鄂尔多斯盆地南缘华北探区页岩油储层岩石力学特性实验研究王翔;冯永超【期刊名称】《非常规油气》【年(卷),期】2024(11)1【摘要】针对鄂尔多斯盆地南部延长组7段页岩储层钻井过程中发生钻头适应性差和井壁垮塌等井下复杂状况,开展了岩石组构特征分析、力学特征分析和可钻性参数等力学特征分析。

结果表明,鄂尔多斯盆地南缘页岩油储层中黏土以伊利石和伊/蒙混层为主,岩石结构及力学特性非均质性强。

岩石表面层理结构明显,微裂缝和孔隙发育。

页岩抗张强度为6.58~18.27 MPa,单轴抗压强度为76.79~169.29 MPa,高温下的内摩擦角为14.67°~36.71°,泊松比为0.167~0.352,主要集中在0.21附近,弹性模量为4 100~17 344 MPa。

最小水平主应力梯度为1.89~2.14 MPa/100 m,最大水平主应力梯度为2.37~3.04 MPa/100 m,其中洛河地区最大、最小地应力梯度差值较大。

地层可钻性级值为4.36~6.11,主要分布在5.5以下,属于软-中硬度地层,平均地层倾角小,在钻至水平段时,钻进方向与层理相同,与岩石接触面多互层,钻头磨损加重。

基于页岩储层岩石力学特性认识,对于鄂南页岩油安全、高效地钻探具有指导意义。

【总页数】9页(P110-118)【作者】王翔;冯永超【作者单位】中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE25;P634【相关文献】1.鄂尔多斯盆地南部长8储层岩石力学实验研究2.鄂尔多斯盆地南缘长8储层岩石力学特征及影响因素3.致密砂岩储层微观水驱油实验及剩余油分布特征——以鄂尔多斯盆地吴起油田L1区长7储层为例4.鄂尔多斯盆地延长组页岩油储层岩石物理特征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

延长探区下古生界马家沟组储层流体包裹体特征强娟;曹红霞;吴海燕;赵谦平【摘要】流体包裹体研究在划分油气运移充注期次、确定油气藏形成时间等方面均有重要的应用价值.通过镜下观察流体包裹体的特征,划分类型,描述其特征,对与烃类共生的盐水包裹体进行均一化温度测试,并结合其他相关地质资料,认为延长探区马家沟组储层流体包裹体的均一温度集中分布在85～115℃范围内,包裹体捕获时的埋藏深度为2500～2800 m.结合盆地的埋藏史推测天然气成藏时间为晚三叠一早侏罗世.【期刊名称】《地质与资源》【年(卷),期】2013(022)002【总页数】4页(P125-128)【关键词】流体包裹体;马家沟组;均一温度;晚三叠—早侏罗世【作者】强娟;曹红霞;吴海燕;赵谦平【作者单位】陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710069;陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710069;陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710069;陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】P618.130.2流体包裹体，特别是有机包裹体，是油气生成、运移和聚集过程中被捕获在自生矿物、胶结物、矿物次生加大边和愈合裂隙中的含烃流体，是记录盆地油气藏形成时古流体信息的原始样品.近年来流体包裹体分析具有广泛的应用价值，已成为油气地球化学领域的研究热点之一［1-3］.鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地，蕴藏着丰富的油气资源，尤其是中部（靖边）、榆林、乌审旗和苏里格等大型天然气田的发现，展示出鄂尔多斯盆地大好的天然气勘探形势.本文在对研究区流体包裹体显微镜观察，成分，盐度和均一温度分析的基础上，结合恢复储层的埋藏史和热演化史，探讨与天然气有关流体包裹体的形成温度及时期.1 研究区地质概况鄂尔多斯盆地位于华北地台西部，根据盆地的地质演化史及构造特征，可划分为伊盟隆起、伊陕斜坡、渭北隆起、晋西挠褶带、天环拗陷和西缘逆冲带6个构造单元（图 1）［4-5］.本文的研究范围位于鄂尔多斯盆地的中东部.奥陶系马家沟组为内克拉通台地陆表海碳酸盐岩沉积，台地内碳酸盐岩沉积物厚度大约为数百米到千余米，夹蒸发岩（硬石膏和盐岩）.2 包裹体类型划分流体包裹体成分十分复杂，在测温前需先确定流体包裹体在岩石组构中的地质背景，通过显微镜下观测分析储层流体包裹体的形态、大小、颜色、分布和相态，划分包裹体的类型和形成期次.根据室温下包裹体的成分和相态，与探区内成岩作用有关的流体包裹体划分为以下3类.1）盐水包裹体:又称为水溶液包裹体，以H2O为主要成分，其中溶解数量不等的NaCl盐类，包裹体数量较多，多分布在白云石孔洞中的亮晶方解石胶结物中，常呈串珠状成群成带分布，形态圆形、椭圆形、长条形及不规则状，个体约为3～6μm，气液比为4%～8%.透射光下无色透明（如图2a）.2）含液态烃盐水包裹体：多属均匀相捕获的包裹体，常分布在白云石孔洞中的亮晶方解石胶结物中，与盐水包裹体伴生，呈串珠状成群成带分布，形态为圆形、椭圆形及不规则状，大小不均，包裹体壁略厚，液烃附着在包裹体内壁和气泡外缘，为浅褐色，具微弱的黄绿色荧光，数量相对较少（如图2b）.3）液态烃包裹体：产出在白云石孔洞中的亮晶方解石胶结物中，一般呈串珠状、条带状分布，常温下为单一的液相，具微弱的黄色荧光，数量相对较少（如图2c）.综合探区内下古生界马家沟组储层流体包裹体特征如下：包裹体一般较小，形状多近圆形，少量为不规则形状.包裹体不以单一的形态存在,一般为2～3个亚类的组合体.主要以盐水包裹体和含液态烃包裹体为主，少量液态烃包裹体共存.3 包裹体的均一温度和盐度针对探区马家沟组白云岩孔洞中充填方解石及裂缝中方解石脉胶结物观察试验，得到储层流体包裹体分析测试样品10个.选取与烃类包裹体共生的均一相捕获的盐水包裹体中比较好的测定其均一温度（如表1、图3所示）.探区内马家沟组储层包裹体的均一温度分布具有以下特征：包裹体均一温度分布于85～115℃之间，峰值基本为 95～105℃，说明延长探区内马家沟组储层捕获包裹体主要集中于一个期次内.延长探区马家沟组白云岩内盐水包裹体的冰点温度分布范围为-2.8～-4.2℃，盐度的主要分布范围为4.5%～7.8%，盐度变化范围较小，没有明显的异常数值，初步推测没有大规模外来地层流体的影响.4 包裹体捕获深度和成藏时间的确定要确定流体包裹体均一温度的形成时间（即气藏形成时间），首先要确定流体包裹体被捕获时的地层深度，然后在恢复埋藏史的基础上才能建立与成藏之间的关系.可按如下步骤确定［7-9］：1）测定盐水包裹体的均一温度.2）确定这组盐水包裹体的形成深度，推算公式为其中T C是测定的包裹体均一温度（℃）；T O为包裹体形成时的地表温度（℃），这里取该地区常年平均温度20℃；G为古地温梯度（℃/100m）；H为油气运移成藏时的深度（m）.3）确定形成时间.研究区与烃类包裹体伴生的盐水包裹体均一温度数据显示，马家沟组储层流体包裹体捕获时的温度为95～105℃.由磷灰石裂变径迹资料显示，早古生代鄂尔多斯盆地为面向秦岭大洋的宽广陆架，属被动边缘盆地，地温梯度为2.5～3.0℃/100m.晚古生代至中生代早期，本区早期属滨浅海盆地，后期转化为内克拉通盆地，盆地属前陆盆地性质，地温梯度较低，在2.2～2.4℃/100m左右.中生代晚期，盆地及周围地区发生强烈燕山中期运动，古地温梯度升至3.3～4.5℃/100m.新生代以来，盆地不断抬升，地壳增厚，地温梯度降低到2.2～3.2℃/100m，平均为2.8℃/100m.23～20Ma以来，鄂尔多斯盆地整体快速抬升，引起冷却，地温梯度逐渐变小（2.93℃/100m），岩层埋深变浅，生烃作用逐渐停止，此时地温为40～120℃，为构造晚期阶段.根据叶加仁等选择鄂尔多斯盆地下古生界6口代表井的地球动力学地球化学结合法反演古热流史和古地温史，计算出下奥陶统马家沟组的地温梯度为 2.6～3.5℃/100m［6］.将此次测得的包裹体均一温度代入上式，可以初步推算马家沟组包裹体被捕获时的埋藏深度约为2500～2800m.利用盐水包裹体均一温度分布及单个包裹体成分分析，结合埋藏史确定包裹体形成时间在距今200～215Ma，对应于晚三叠世末—早侏罗世，与该期盐水包裹体同时捕获烃类包裹体，在储层中大量形成的时间为晚三叠—早侏罗世（图4）.表1 延长探区马家沟组下古生界碳酸岩流体包裹体特征Table1 Characteristicsof fluid inclusions in carbonate rocksofM ajiagou formation均一温度栏为平均温度；岩性均为白云岩；宿主矿物均为方解石；均一相态均为液相.样品1 2 3 4 5 6 7 891 0深度层位产状形状大小/μm 气液比/% 均一温度/°C 冰点/°C 盐度/%3242.78 马五孔洞充填不规则 3～6 6 102 2978.29 马五孔洞充填近圆形3～6 7 97 -4.9 7.8 2512.3 马五脉体近长方形 3～6 8 106 -3.9 6.3 3071.99 马五孔洞充填不规则 3～6 6 102 2467.26 马五脉体不规则 3～6 6 87 2889.56 马六孔洞充填近圆形 3～6 4 97 2898 马五孔洞充填不规则 3～6 6 112 -2.8 4.6 3269.24 马五孔洞充填近圆形 3～6 7 96 -4.2 6.7 3533.23 马五孔洞充填不规则 3～6 6 96 2338.42 马五孔洞充填不规则 3～6 6 104 -2.7 4.55 认识和结论通过对延长探区下古生界马家沟组流体包裹体分析测试，结果表明：1）研究区包裹体主要是一个期次形成的，均一温度为 85～115℃.2）包裹体测温反映了包裹体捕获时埋藏深度为2500～2800m，马家沟组主要天然气成藏时间为据今200～215 Ma，即晚三叠世—早侏罗世.参考文献:［1］Mclimans PK.The application of fluid inclusions tomigration of oil and diagenesis in petroleum reservoirs［J］.Applied Geochemistry,1987（2）:585—603.［2］施继锡，李本超，傅家谟，等.有机包裹体及其与油气的关系［J］.中国科学（B）,1987,3（3）:318—325.［3］卢焕章，李秉伦，沈昆，等.包裹体地球化学［M］.北京：地质出版社,1990:6—16.［4］杨俊杰，裴锡古.中国天然气地质学（卷四）［M］.北京：石油工业出版社,1996.［5］赵克斌.鄂尔多斯盆地地球化学特征与受控因素［J］.石油实验地质,2009,31（1）:79—86.［6］叶加任，陆明得，张志才，等.鄂尔多斯盆地下古生界地层史模拟与油气聚集［J］.中国科学,1995,20（3）:342—348.［7］王乃军，赵靖舟，罗静兰，等.利用流体包裹体法确定成藏年代：以鄂尔多斯盆地下寺湾地区三叠系延长组为例［J］.兰州大学学报：自然科学版,2010,46（2）:22—25.［8］Hulen J B,Bereskin S R,Lemieux M.Timing and temperature of petroleum entrapment in theGrantCanyon Oil Field,Nevada［J］.AAPG Bulletin,1990,74（8）:1328—1341.［9］Karlsen D A,Nedkvitne T,Larter SR,etal.Hydrocarbon composition of authigenic inclusions:Application to elucidation of petroleum reservoir filling history［J］.Geochimica et Comochimica Acta,1993,57（15）:3641—3659.［10］雷振宇，张朝军，杨晓萍.鄂尔多斯盆地含油气系统划分及特征［J］.石油勘探家,2000,5（3）:75—82.［11］任战利，张盛，高胜利，等.鄂尔多斯盆地构造热演化史及其成藏成矿意义［J］.中国科学：D辑,2007,37（增刊Ⅰ）:23—32.。

地下水封石油洞库安全监测技术初探摘要：一般来说，地下水封石油洞库是一个形状和体积一定的洞穴，是人工挖掘的、用于在地下水位以下的岩石中储存原油。

基本原理是地下水压力大于孔内介质压力，地下水渗入孔内密封孔内介质。

因此，水封洞库的变形、应力和损耗领域比普通孔室更为复杂。

基于此，考虑到底层油田、应力场和流失场的复杂耦合结构和运行特点，文章确定了这些油田在安全监测技术方面的特殊需要，并确定了安全监测的研究方法和主要技术路线，最后讨论了水封洞库的监测措施，供参考。

关键词：隧洞工程，地下水封洞库，安全监测技术，空间结构前言由于其在安全、储存、经济和环境保护方面的优势，地下水封石油洞库广泛用于国家战略石油储备和各种商业储备。

考虑到空间结构和地质条件的复杂性，以及石油建造和储存期间的负担，特别是有缺陷的地质段结构的强度，有必要对地下储油层进行安全监测[1]。

1地下水封洞库概述1.1水封储油原理地下水封洞库位于地下水位稳定线以下一定深度。

人工挖掘地下岩石中一定体积的熔岩洞，利用防水性稳定地下水，密封主要熔岩洞中的储油罐。

由于岩壁充满地下水，而且其静压高于储油层，石油总是密封在由岩壁和孔隙水组成的封闭空间内，不会泄漏。

由于油和水的比例不同，不混合，水重于油，油可以被水包围，只有水才能进入孔中，但油不能从孔中漏出，油始终在水垫上达到长期储存的目标。

1.2水工隧洞设计规范中安全监测要求及对比分析(1)监测设计。

除了关于水洞设计的sl 279—2002号标准专门涉及作为一个单独部分的水洞监测设计之外，这两项标准的有关标准和规定中有关监测设计的要求基本相同。

一方面，这两个规范为建立原型安全控制提供了条件。

此外，两项规范将隧道安全监控分为隧道外监控和隧道内监控两部分，并相应规定了监控内容。

(2)安装监测仪器。

在根据工程规模、地质条件和施工特点对隧道安全监测进行优化设计的基础上，这两项标准对安装监测仪器提出了具体要求。

观测仪器的布置应根据工程的水文条件、地质技术和水文地质特征、设计目标等确定。

文章编号：1000 − 7393(2022)06 − 0684 − 09 DOI: 10.13639/j.odpt.2022.06.004地质工程一体化漏失机理与预防措施−以塔里木库车山前古近系复合盐层为例房超1,2 张辉3 陈朝伟1,2 陈业生1,4 冯永存5 林子力1,2 范进朝1,2 翟文宝1,2 刘恩博51. 油气钻完井技术国家工程研究中心；2. 中国石油集团工程技术研究院有限公司；3. 中国石油塔里木油田分公司；4. 北京石油机械有限公司；5. 中国石油大学(北京)引用格式：房超，张辉，陈朝伟，陈业生，冯永存，林子力，范进朝，翟文宝，刘恩博. 地质工程一体化漏失机理与预防措施−以塔里木库车山前古近系复合盐层为例［J ］. 石油钻采工艺，2022，44（6）：684-692.摘要：塔里木库车山前古近系复合盐层严重漏失给安全钻井带来了巨大挑战。

针对库车山前复合盐层重点漏失层段，分析漏失段地质特征、地质力学特征，结合钻井施工参数，判断漏失类型，分析易漏岩性组合分布与漏失压力，探讨预防钻井液漏失方法。

研究结果表明：膏盐岩段盐岩夹含盐泥岩、含膏泥岩，膏质泥岩夹泥岩、灰质泥岩是主要漏层岩性组合，宏、微观分析可见天然裂缝不发育，物性测试表明孔渗较低，不具备直接发生漏失的原有物质基础；含膏泥岩、含盐泥岩抗拉强度0.61~1.12 MPa ，平均值0.946 MPa ，在压力作用下易产生裂缝；钻井液平均漏速小于20 m 3/h ，具有微漏~小漏特征，通过降排量降密度可有效缓解漏失。

通过盐间漏失层地质、地质力学、工程特征分析，认为复合盐层漏失为诱导破裂型漏失，漏失压力为地层破裂压力，约等于水平最小地应力，并通过模拟应力场数据与实钻漏失点数据对比进行验证。

综上分析，明确膏盐岩段易漏岩性组合分布和建立复合盐层黏弹性三维地质力学模型求取水平最小地应力是预防复合盐层漏失的关键，对减少盐间漏失具有重要意义。

关键词：库车山前；复合盐层；漏失；地质工程一体化；预防措施中图分类号：TE243 文献标识码： AGeology-engineering integrated investigation of leakoff mechanisms and prevention measures:A case study of the Palaeogene composite salt layer in the Kuqa piedmont zone, Tarim BasinFANG Chao 1,2, ZHANG Hui 3, CHEN Zhaowei 1,2, CHEN Yesheng 1,4, FENG Yongcun 5, LIN Zili 1,2, FAN Jinchao 1,2, ZHAI Wenbao 1,2, LIU Enbo 51. National Engineering Research Center for Oil & Gas Drilling and Completion Technology , Beijing 102206, China ;2. CNPC Engineering Technology R & D Co., Ltd., Beijing 102206, China ;3. PetroChina Tarim Oilfield Company , Korla 841000, Xinjiang , China ;4. Beijing Petroleum Machinery Co., Ltd., Beijing 102206, China ;5. China University of Petroleum (Beijing ), Beijing 102249, ChinaCitation: FANG Chao, ZHANG Hui, CHEN Zhaowei, CHEN Yesheng, FENG Yongcun, LIN Zili, FAN Jinchao, ZHAI Wenbao, LIU Enbo. Geology-engineering integrated investigation of leakoff mechanisms and prevention measures: A case study of the Palaeogene composite salt layer in the Kuqa piedmont zone, Tarim Basin ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2022,44(6): 684-692.Abstract: The severe leakoff in the Palaeogene composite salt layer of the Kuqa piedmont zone, the Tarim Basin, brings about tremendous challenges to drilling safety. The geological and geomechanical characteristics of key thief zones of the Kuqa piedmont基金项目: 中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“深井超深井优快钻井技术研究”(编号：2021DJ4100)；中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司技术服务合同“库车山前复合盐层蠕变和漏失机理研究与对策”(编号：。

利用多级相控—多点统计法建立碳酸盐岩缝洞储层地质模型刘遥;汪彦;张慧涛【摘要】塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏储层的空间展布规律性差,非均值性极强,储层发育主要受控于断裂、构造、岩溶水系.塔河油田T739条带,井区岩溶主要受控于断裂,纵向上多套储层发育,油气主要富集在表层两套储层.首先,利用地震、地质、测井、完井测试等资料,进行纵向上储层分段,建立构造模型.其次,借鉴多级相控的思路,将不同地震属性融合预测岩溶发育有利区域,建立岩溶发育区域模型;在岩溶优势发育区域模型的严格约束下,分析溶洞、裂缝类岩溶相的形成的叠置规律,通过训练图形确定岩溶相模式,采用多点统计法建立储层相模型.最后,在储层相模型的基础上,利用序贯高斯方法建立物性模型.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】6页(P453-458)【关键词】碳酸盐岩缝洞型油藏;多级相控;多点统计学;储层相模型;物性模型【作者】刘遥;汪彦;张慧涛【作者单位】中国石化西北石油局勘探开发研究院,乌鲁木齐 830011;中国石化西北石油局勘探开发研究院,乌鲁木齐 830011;中国石化西北石油局勘探开发研究院,乌鲁木齐 830011【正文语种】中文【中图分类】TE340 前言常规建模是根据沉积相模型作为约束建立属性模型，沉积相模型是模型的关键技术[1-5]。

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏沉积相单一，储层发育以溶洞、孔洞、裂缝为主，受控于成岩后生作用，主要受构造、断裂、水系控制的岩溶作用[6-8]。

T739条带的岩溶作用主要受断裂控制，因此，可以借鉴多级相控的思路，利用地质认识、单井分析结果、地震属性体综合确定储层有利发育体作为约束条件，再对井间进行差值[9-14]。

目前储层井间不确定性差值可分为基于象元、基于目标两种方法，但这两类方法在具有复杂形态的储层建模中运用较困难。

多点地质统计法应用“训练图像”代替变差函数,同时仍以象元为模拟单元,可以更好地实现目标几何形态的同时，采用单井数据、地震属性、地质模型作为约束数据体，进行井间差值，综合了基于象元和基于目标的算法优点，因此，本次建模采用多级相控与多点统计结合的方法对储层建模[15-19]。

基于虚拟井约束的致密砂岩储层建模方法贾超【摘要】储层精细地质建模是油气田开发的基础和重点,其意义在于直观地描述一个油气藏的构造特征、储层分布及其非均质性特征等.致密砂岩气藏具有岩性致密、低孔低渗,储层非均质性强的特点.在井网稀疏、分布不均匀的地区,常规的相控和地震约束的建模方法难以准确刻画致密储层的空间分布特征.针对这一问题,本文以鄂尔多斯盆地H气田下石盒子组盒1段储层为例,提出了一种利用构建虚拟井的方法,提高测井解释、地震预测和地质认识在模拟过程中的约束作用,达到精细刻画储层非均质性的目的.结果表明,该方法使建模结果精度更高,更加符合地质实际,为后期数值模拟和井位部署提供了可靠的地质依据.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2019(028)0z1【总页数】5页(P289-293)【关键词】致密砂岩气;储层建模;虚拟井;随机模拟;地震约束【作者】贾超【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TE1220 引言中国致密砂岩气资源分布广泛，具有巨大的开发潜力[1]，其产量已达天然气总产量的30%以上[2]，是国内当前重要的勘探开发目标。

致密砂岩气藏普遍具有低孔、低渗以及低含气丰度的地质特征，并且其储层与围岩的地球物理响应通常比较微弱[3-4]，使该类型储层的非均质性难以准确描述。

在进行致密砂岩气藏地质建模的过程中，需要有机地结合地质认识、测井解释以及地震数据等信息，才能精细地刻画出致密砂岩气藏的储层分布特征，为下一步数值模拟和井位部署工作提供地质基础。

储层建模通常是基于地质统计学方法，以井点数据为基础，通过地震、地质等约束手段模拟井间的储层分布。

针对不同的井网分布和井距大小，模拟时对不同类型资料的依赖程度有所不同，基础资料和约束条件对于模拟结果影响较大。

致密砂岩的有利储层受控于沉积相带，在河流相储层中，平面和纵向相变较快，储层非均质性强，加上其特有的地球物理响应特征，简单地依靠地质认识或者地震数据作为概率约束建立的地质模型，在稀井网区存在不确定性，具有较大的风险。