页岩层理对井壁稳定性影响分析

为了分析页岩的层理和水化损伤对钻井过程中井壁稳定性的影响,开展室内岩石三轴力学试验测试页岩原始状态和钻井液作用不同时间的力学特性;然后基于孔隙弹性理论和岩石弱面强度理论,综合考虑层理产状和水化损伤对页岩强度的影响,建立页岩地层井壁稳定性分析模型。结果表明:层理产状和水化损伤对井壁稳定性有显著的影响,都会导致坍塌压力升高,加剧井壁的不稳定性。综合考虑页岩的层理和水化损伤两个因素分析地层井壁稳定性,对优化不同时段钻井液性能,调整钻井液密度,保证钻井安全有重要意义。     

Comparing land change from shale gas infrastructure development in neighboring Utica and Marcellus regions, 2006–2015

The emergent patterns of land change resulting from the development of shale oil and gas infrastructure is a result of many small decisions and interactions. This research focuses on the land change associated with the development of shale oil and gas infrastructure in the Marcellus and Utica shale formations in two geographically proximate and physically similar counties, Carroll County, OH, and Washington County, PA. Land-cover data used to measure feature-scale change were digitized from aerial photography and then used to update National Land Cover Dataset data used in the calculation of forest fragmentation for the entire study areas. The amount and pattern of land change was very similar between the two counties even though they are drawing oil and gas from different shale formations. Less than 1% of the total forest for each county was lost but the fragmentation impacts are amplified by the pattern of infrastructure on the landscape.     

减少油页岩矿井可燃气体爆炸灾害

在自行搭建的热解试验台上，对油页岩矿井灭火过程中气体的释放特性进行模拟研究。利用红外光谱分析仪对所收集的热解气体的成分进行了分析，研究发现，H2，CO，CH4，C2H6是主要的热解可燃气体，其在热解气体中的含量与热解温度有很强的依变关系，氢气在热解可燃气中占有最大的比例。利用查特里公式对热解气体的爆炸极限进行了定量判定，为定量了解矿井灭火过程中气体的释放规律及防爆处理提供参考。     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

Influence of Black Shales on Soils and Edible Plants in the Ankang Area, Shaanxi Province, P. R. of China

The Ankang black shales in P. R. of China provides an important example of natural geological materials containing toxic elements. This paper presents the results of environmental geochemical research on black shales, soils, waters and edible plants in the Ankang area, Shaanxi Province, P. R. of China. The study area lies in the northern margin of the Yangtze Platform; there are black shales which contains black shale, carbonaceous rocks and coal in the Cambrian Donghe Formation throughout the area. Mean trace element concentrations of the coal were high. Soils derived from these rocks tend to reflect their extreme geochemical composition. Chemical analysis of common plant species in the Ankang area showed a heterogeneous distribution of Se, Mo, and V within a single and among plant species. Selenium was more concentrated in radish than in legumes, and in potato more than in green vegetable. High V concentrations were found in two kinds of Chinese tea. Legume had more Mo in the seed than potato, although Mo concentrations in radish vary. Higher concentrations of Se and Mo are present in the leaf of radish.     

油母页岩废渣对大豆产量影响分析

通过实验研究了施用油母页岩废渣对大豆产量的影响,试验结果表明,施用油母页岩废渣能促进大豆生长发育,显著提高大豆产量,其中,中量油母页岩废渣21t/hm2·a配施氮磷钾化肥的效果最好,其增产率达184.03%,但随着油母页岩施用量的增加,其增产效果下降。     

考虑气体传输和应力耦合作用的页岩表观渗透率演化机理

为模拟页岩气抽采过程中孔隙压力对其吸附特性和渗透特性的影响,通过吸附及多孔弹性理论,建立考虑过剩吸附量的吸附模型,并进一步建立考虑气体传输影响的页岩表观渗透率模型,通过试验数据验证其合理性。结果表明,1)随孔隙压力逐渐升高,页岩过剩吸附量呈先快速增加后趋于平缓的变化趋势;随温度升高,其吸附量呈降低趋势。考虑过剩吸附量和温度修正的吸附模型计算结果与试验所测结果吻合较好,且能较好地反映不同温度下页岩过剩吸附量与孔隙压力的关系。2)页岩气体吸附过程中产生的基质膨胀变形量随孔隙压力升高而升高,且温度较低时的气体吸附变形量大于温度较高时的变形量。3)在有效应力恒定的条件下,CH₄和He的表观渗透率随努森数增大而减小。相同孔隙压力条件下,随有效应力升高CH4和He的表观渗透率均呈降低的趋势,且页岩表观渗透率对有效应力的敏感程度随孔隙压力升高而降低。相同有效应力条件下,充入He的页岩表观渗透率均大于充入CH4的页岩表观渗透率。4)构建考虑气体传输和应力耦合作用的页岩表观渗透率模型,模型计算的渗透率与实测值具有良好的一致性,能较好地表征不同外应力条件下的页岩表观渗透率演化规律。     

页岩水化特征及其井壁稳定分析

为深入研究页岩的水化特征及水化对井壁稳定的影响,以鄂尔多斯盆地石盒子组页岩为研究对象,开展了钻井液浸泡前后岩样的超声波透射实验、层理面直剪实验、三轴压缩实验,探讨了页岩水化的声学性质变化与岩石力学特征,分析了页岩水化对坍塌压力的影响。结果表明:弹性模量、泊松比等参数的变化难以准确评价页岩的水化特征,声波时差、衰减系数、时域曲线、频域曲线等超声波信号可作为研究页岩水化特征的有效手段;页岩水化直接导致其岩石力学性质发生变化,水化是坍塌压力上升的主要原因之一,对井壁稳定造成潜在的威胁;井壁稳定设计时应充分认识页岩的水化特征,避免井壁坍塌,确保钻井施工安全进行。     

页岩气压裂返排液处理技术的研究进展

页岩气是一种重要的天然气资源,在其水力压裂开采过程中加入了多种有机添加剂,产生了大量具有高黏度、高COD、高含盐量特性的压裂返排液,常规处理技术难以实现其达标排放或回用。分析了页岩气压裂返排液的组分和特点,归纳总结了成熟的传统处理技术和新型处理技术的特点,提出了优化压裂返排液处理工艺、加强环境信息公开、研发节能环保的新型页岩气压裂技术的未来发展方向,为页岩气压裂返排液无害化、资源化处理技术的研发提供了思路和参考。     

电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水

采用电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水,通过电解过程产生的Fe2+活化过硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基氧化废水中的有机物,同时Fe2+被氧化成Fe3+进而水解起到絮凝作用。实验结果表明,在电解时间25 min、电流密度41.7 m A/cm~2、电极间距4 cm、搅拌转速100 r/min、废水pH 7.0、过硫酸盐添加量0.006 mol/L的条件下,COD去除率达94.5%,出水BOD_5/COD从0.13增至0.56,电导率从104 mS/m降至71 mS/m,矿化度从16 704 mg/L降至4 065 mg/L,不可滤残渣含量从554 mg/L降至59 mg/L。电絮凝-过硫酸盐氧化协同处理的效果明显优于单独电絮凝和硫酸亚铁活化过硫酸盐氧化工艺,循环伏安测试结果表明其原因是硫酸根自由基的产生,同时溶液的导电性增强,强化了絮凝效果。