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回收低温余热的热电耦合电解制氢系统及性能评估

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天然气工业 2024年第5期44卷 167-176页

作者：赵永明周泽付宏浩谢小芳张连娣宋佳妮中国石油勘探开发研究院智能控制与装备研究所

固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(100℃),以满足给水蒸发气化用热的系... 详细信息

固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(100℃),以满足给水蒸发气化用热的系统工艺方法,设计了系统流程,研究了热泵系统关键参数对系统性能的影响,并通过建模仿真的手段评估了该系统的制氢性能。研究结果表明:①利用热泵吸收环境中的低温余热,制取较高温热能使电解给水蒸发,具有技术可行性,该方法同样适用于系统内部电解产物所携带余热的回收再利用;②外界余热温度越高,越有利于降低系统的制氢能耗,直流电解功率为1 MW的电解制氢系统,对余热源的热需求约为138 kW;当余热源为水且温降在5℃时,水的需求量约为20 t/h;③假设外界余热不计入制氢能耗,利用热泵集成外界余热时,系统理论单位制氢能耗约3.5 kW·h/m^(3),全部为电能消耗。结论认为,通过热泵吸收低温余热向高温电解制氢系统供热的系统工艺,开辟了一种低品位余热向高品位氢能转化的新思路、新途径和新方法,具有广阔的应用前景。

关键词：高温电解固体氧化物电解制氢低品位余热余热回收热集成热泵模拟仿真

中红外时间拉伸频率上转换高光谱成像系统研究

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光谱学与光谱分析 2024年第11期44卷 3037-3042页

作者：彭博温兆阳闻齐刘婷婷邢帅武腾飞闫明华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室北京长城计量测试技术研究所

高光谱成像技术是一种分析物质化学成分、物理性质和形态等信息的非接触式、无损检测方法。然而，中红外波段分子指纹谱测量，受限于探测器响应速度和固有噪声，传统的高光谱成像技术难以同时实现高速和高信噪比测量。基于时间拉伸频率... 详细信息

高光谱成像技术是一种分析物质化学成分、物理性质和形态等信息的非接触式、无损检测方法。然而，中红外波段分子指纹谱测量，受限于探测器响应速度和固有噪声，传统的高光谱成像技术难以同时实现高速和高信噪比测量。基于时间拉伸频率上转换的光谱测量技术具有高测量速度、高光谱分辨率、宽光谱覆盖等优势，与高光谱成像技术结合后，可为快速获取样品种类与形态信息提供可靠手段。搭建了中红外时间拉伸频率上转换高光谱成像系统，同源产生1 047 nm泵浦光与1 550 nm信号光平均功率分别为2 W和100 mW,结合同步泵浦技术，可在两块周期性极化铌酸锂晶体中分别实现中红外脉冲的产生与频率上转换，完成将中红外波段分子指纹谱信息传递至近红外波段，解决了难以高速、低噪声探测中红外光谱信息的难题。通过对晶体温度与工作通道的调谐，中红外波段探测范围可覆盖2 700～3 900 nm,具有多样品检测能力。对频率上转换的近红外脉冲进行时间拉伸并与高光谱成像相结合，通过逐点扫描对比色皿中苯溶液吸收光谱及空间分布信息进行实测，光谱数据与傅里叶变换红外光谱仪测量结果高度吻合，能在8 s内完成600μm×1 200μm空间区域的高光谱成像，单个像素点采集时间12.9 ns,光谱测量速度77.6 MSpectra·s-1,光谱分辨率5.8 cm-1,证实了系统对光谱覆盖范围内液相分子的高速光谱测量及空间分辨能力。解决了传统高光谱测量方式在中红外波段存在响应速度慢、积分时间长、信噪比低的难点，能以10～7帧率的光谱刷新率完成多组分样品检测及其形态测量，为材料与生物成像分析等领域提供了新途径。

关键词：中红外时间拉伸频率上转换高光谱成像

苏北盆地古近系阜宁组二段页岩油储层岩石力学特征及其控制因素

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石油与天然气地质 2024年第2期45卷 502-515页

作者：高和群高玉巧何希鹏聂军中国石化华东油气分公司勘探开发研究院江苏扬州225007

为查明苏北盆地页岩油储层可压性特征及压后孔、缝变化规律,以古近系阜宁组二段(阜二段)为研究对象,对岩石力学特征、压裂效果及其影响因素进行研究。用计算机高分辨断层扫描成像技术(多尺度CT扫描)对岩样进行三维重构,获取孔、缝结构参... 详细信息

为查明苏北盆地页岩油储层可压性特征及压后孔、缝变化规律,以古近系阜宁组二段(阜二段)为研究对象,对岩石力学特征、压裂效果及其影响因素进行研究。用计算机高分辨断层扫描成像技术(多尺度CT扫描)对岩样进行三维重构,获取孔、缝结构参数;开展地层围压下三轴力学实验,获取岩石力学参数;将压裂后的岩样按相同位置和方向再次进行多尺度CT扫描,获取压裂后三维孔、缝结构图像。根据应力-应变曲线特征,将本区页岩划分为3种类型。①1型页岩,为破裂曲线波浪下降,压后形成复杂网状缝页岩。②2型页岩,为破裂曲线类型多样,具波浪下降和垂直下降形状,压后缝网较发育的页岩。③3型页岩,为破裂曲线垂直下降,破裂后整体较完整,压后多形成纵向劈裂缝、缝网不发育的页岩。这3种类型页岩压后孔隙变化特征是:1型和2型页岩直径10~50μm孔隙占比减少,直径50~100μm孔隙增多,直径300μm以上孔隙孔容贡献增大;3型页岩压裂前、后孔径分布及孔容贡献变化不明显。研究表明,抗压强度与弹性模量、剪切模量具有正相关关系,与泊松比具有V型曲线关系;碳酸盐和黏土矿物含量是控制本区页岩力学性质的主要因素,石英和有机碳含量为次要因素。孔隙度及纹层发育特征是页岩储层可压性特征的重要影响因素。

关键词：三轴应力 CT扫描岩石力学参数应力-应变曲线储层类型页岩油古近系苏北盆地

准噶尔盆地东缘老君庙地区砂岩型铀矿成矿要素遥感识别

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地质与勘探 2024年第4期60卷 809-819页

作者：木红旭徐隆鑫芮歆旻邱骏挺杨云汉马天碧核工业北京地质研究院北京100029 中国石化石油勘探开发研究院北京100083

盆地边缘砂岩型铀矿的成矿要素包括构造斜坡带、充足的铀源、携铀地下水的补-径-排体系以及氧化-还原过渡带等。遥感技术的发展为快速识别以上成矿要素,及高效勘查砂岩型铀矿提供了机会。本文以准噶尔盆地东缘老君庙地区为研究对象,利用... 详细信息

盆地边缘砂岩型铀矿的成矿要素包括构造斜坡带、充足的铀源、携铀地下水的补-径-排体系以及氧化-还原过渡带等。遥感技术的发展为快速识别以上成矿要素,及高效勘查砂岩型铀矿提供了机会。本文以准噶尔盆地东缘老君庙地区为研究对象,利用GF-5高光谱分辨率影像进行蚀变矿物提取、Sentinel-2影像及DEM数据建立三维地形,结合航磁航放数据对该区砂岩型铀矿成矿条件进行遥感识别。结果表明,研究区处于盆缘缓倾的构造斜坡带,并具有较好的地下水补-径-排体系;地表蚀变矿物主要为高岭石、少量伊利石,并呈带状分布;航磁异常的弱变化表明研究区处于氧化-还原过渡带。综合遥感、航磁航放资料与铀异常信息,识别出研究区砂岩型铀矿形成相关的铀源、补-径-排体系和蚀变矿物等成矿要素,对盆地周缘找矿具有参考意义。

关键词：遥感技术高光谱卫星 GF-5 砂岩型铀矿成矿要素老君庙地区准噶尔盆地

AMT与高精度磁测在红石泉地区铀矿勘查中的应用

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物探化探计算技术 2024年第1期46卷 103-110页

作者：李涛杨明王伟何佳军核工业二〇三研究所西安710000 核工业航测遥感中心石家庄050002

笔者应用音频大地电磁测深法(AMT)和地面高精度磁法并结合钻探资料,验证了红石泉地区深大隐伏断裂构造的地球物理异常解译标志,对该区主要控矿断裂(F1)及其次级断裂进行了有效探测,揭示了伟晶花岗岩与中元古界变质岩岩性接触带的深部展... 详细信息

笔者应用音频大地电磁测深法(AMT)和地面高精度磁法并结合钻探资料,验证了红石泉地区深大隐伏断裂构造的地球物理异常解译标志,对该区主要控矿断裂(F1)及其次级断裂进行了有效探测,揭示了伟晶花岗岩与中元古界变质岩岩性接触带的深部展布特征,大致圈定出了主要成矿岩体伟晶状花岗岩体的空间分布情况。研究成果表明,组合使用AMT和地面高精度测法能够有效解决本区隐伏断裂构造和岩性接触带的探测问题。

关键词：音频大地电磁法高精度磁法铀矿勘探构造断裂隐伏岩体

四川会理芭蕉箐地区钠长岩地球化学、年代学特征及其意义

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地球科学 2024年第3期49卷 893-906页

作者：刘亚杰徐争启宋昊李涛张苏恒姚建地学核技术四川省重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球科学学院四川成都610059 地球勘探与信息技术教育部重点实验室四川成都610059 核工业二八〇研究所四川广汉618300

四川会理芭蕉箐地区位于康滇地轴中南段,是我国少有的元古宙产铀地区,其构造条件复杂,研究程度低,钠长岩作为本区重要的含铀岩石,对其更是鲜有报道,严重限制了进一步的铀矿勘查.在结合前人研究的基础上,通过对芭蕉箐地区1841铀矿化点的... 详细信息

四川会理芭蕉箐地区位于康滇地轴中南段,是我国少有的元古宙产铀地区,其构造条件复杂,研究程度低,钠长岩作为本区重要的含铀岩石,对其更是鲜有报道,严重限制了进一步的铀矿勘查.在结合前人研究的基础上,通过对芭蕉箐地区1841铀矿化点的野外地质调查、钠长岩元素地球化学分析及锆石U-Pb年代学测试分析,发现研究区钠长岩分为岩浆钠长岩与交代钠长岩,样品富集Th、U、Zr、REE等元素,相对贫Ba、K、Sr、Rb等元素,测年结果显示两类钠长岩主要峰值年龄为~2.3 Ga与~1.8 Ga.钠长岩岩石来源主要为下地壳变质泥岩部分熔融且有幔源物质加入,形成于陆内拉张构造环境.其原岩的形成与2.4~2.3 Ga期间发生在扬子地台西南缘的碰撞事件有关,并在1.8 Ga左右经历岩浆作用形成钠长岩,同时铀元素在此处大量富集.其年代学数据记录的两次岩浆活动,是Columbia超大陆聚合在扬子地块西南缘的响应.

关键词：扬子陆块西南缘 Columbia超大陆钠长岩地球化学锆石U-Pb定年岩石学

井中方位纵波远探测: 理论、实验与现场应用

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地球物理学报 2024年第2期67卷 630-640页

作者：苏远大饶博孔令文李盛清谭宝海庄春喜唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 青岛266580 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所无锡214126

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方... 详细信息

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方位接收声场的解析形式,通过模拟证明了单井的声波辐射和接收与双井之间的辐射和接收的等效性,在此基础上提出利用两口模型井来实现方位纵波远探测实验,即在测量井中放置多方位反射纵波接收声系,在另一口副井中放置单极子声源向测量井定向辐射纵波以等效来自井外地质体的反射波,依托实验室的模型井群进行井中方位纵波远探测实验研究.实验测量结果表明井中接收反射纵波的幅度和到时对井外反射体(定向辐射波)具有较好的方位灵敏度,可由此来实现井外地质异常体的精准定位.在理论与实验指导下自主设计研制了方位纵波远探测仪器样机并开展了现场井测试成功获得高信噪比的方位反射信号,充分验证了方位纵波远探测技术的准确性和有效性.

关键词：单极纵波远探测平行双井模型实验测量测井仪器方位接收响应

安徽枞阳县黄龙桥地区隐爆角砾岩筒特征及其与铀成矿关系

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地质与勘探 2024年第3期60卷 471-481页

作者：杨彪陈光旭陈经龙史春旺安徽省核工业勘查技术总院安徽芜湖241000

安徽枞阳黄龙桥地区隐爆角砾岩筒地处庐枞盆地黄梅尖A型花岗岩体内,是岩体内发育的规模最大、最为典型的隐爆角砾岩筒。文章在详细的野外地质调查、物化探测量和钻孔岩心地质编录的基础上,通过显微岩石学、元素地球化学特征研究,分析其... 详细信息

安徽枞阳黄龙桥地区隐爆角砾岩筒地处庐枞盆地黄梅尖A型花岗岩体内,是岩体内发育的规模最大、最为典型的隐爆角砾岩筒。文章在详细的野外地质调查、物化探测量和钻孔岩心地质编录的基础上,通过显微岩石学、元素地球化学特征研究,分析其地质特征并探讨其与铀成矿的关系。分析研究表明:隐爆角砾岩具有角砾成分杂、隐爆作用强度大、“隐爆源”埋藏深特点,其自身并不含有铀矿化现象,铀元素平均含量远远低于石英正长岩;ΣREE为293.16×10^(-6)~453.45×10^(-6),LREE/HREE为6.71~11.00,δCe为0.89~1.02,δEu为0.46~0.57,呈现较明显的负Eu异常,稀土元素配分模式呈右倾斜型,具有轻稀土分馏明显,重稀土分馏不明显的特点;隐爆角砾岩内部发育的大量赤铁矿形成于岩浆“隐爆”作用之前,铀成矿作用发生在隐爆角砾岩筒形成之后,推测隐爆角砾岩爆发时间在124~115 Ma;隐爆角砾岩筒主要为铀成矿提供了重要的导矿通道,外围具有较好的铀矿找矿潜力,而其深部具有寻找铁矿的潜力。

关键词：铀成矿作用隐爆角砾岩地质特征黄龙桥地区枞阳县安徽

苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩有机质显微特征及富集机制

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天然气地球科学 2024年

作者：赵娅何涛华曾强浩文志刚滕娟仇永峰肖大鑫何家仪薛凯文油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 长江大学资源与环境学院江苏油田分公司勘探开发研究院

苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩已获得良好的工业油气流，页岩中的有机质组成及其富集机制在油气生成过程中起到关键作用，因此，研究其有机质特征与富集机制具有重要意义。本研究以高邮凹陷H1井为研究对象，利用有机岩石学、X射线衍射（XR... 详细信息

苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩已获得良好的工业油气流，页岩中的有机质组成及其富集机制在油气生成过程中起到关键作用，因此，研究其有机质特征与富集机制具有重要意义。本研究以高邮凹陷H1井为研究对象，利用有机岩石学、X射线衍射（XRD）分析以及有机—无机地球化学分析方法，系统探讨了阜二段页岩的有机质显微特征、沉积环境及其富集机制。研究结果表明：（1）阜二段页岩可分为3类，即长英质页岩、混积岩和灰云质页岩，其显微组分存在显著差异，混积岩中藻类体的相对含量变化范围较大（40%～95%），平均含量高达72.94%，形成藻纹层，其厚度超过30 μm，长度可达200 μm；（2）阜二段页岩主要沉积于干旱气候条件下高盐度缺氧的沉积环境中，有机质来源以低等水生生物为主，主要为I型和II1型，处于成熟阶段的生油高峰期，具备页岩油生成的良好条件；（3）阜二段页岩的有机质富集主要受古生产力和古盐度的控制，受保存条件影响相对较小。该研究为高邮凹陷及类似地区的贫有机质页岩的页岩油勘探开发提供了重要的理论依据。

关键词：显微组分沉积环境苏北盆地有机质富集机制古生产力