低渗透裂隙岩体水力参数的电阻率成像法研究

针对低渗透裂隙岩体内部结构识别和渗透率参数测定的困难，通过独立的测定设备研发和理论分析，本项目完善了针对室内岩芯、岩块和野外原位的高密度电阻率测定与成像方法，实现了对北山低渗透花岗岩岩芯、岩块以及在F9断裂带上的高密度电阻率监测和成像分析。基本上实现了以钻孔为对象的高密度电阻率成像。证明了无论是电阻率参数、自然电位参数还是电容参数，它们都对岩石和裂隙岩体中的水体流动过程响应敏感，可用于获取水体流动速度、岩石渗透率、弥散度、空隙度等参数，建立起关于介质的实际参数场。成功设计和制作了可同时进行高密度电阻率成像动态监测的专用Hassler装置，并为该装置研发了配套的气相压力脉冲试验装置和水相恒压试验装置，所研发的装置能够完成相关的试验测定，获得了岩石的渗透率参数。针对断裂带研究的困难性，提出了顺断裂带高密度电阻率成像法测定的新方法，并在北山大型裂隙上得到了成功实施。在通过地面了解断裂带的内部结构、获得断裂带不同区域的导水特性等方面具有重要的意义。 2100433B

低渗透裂隙岩体水力参数（指渗透率和渗透系数）的测定方法研究长期以来一直是国内外高放废物地质处置工作中的重要内容，但却由于裂隙岩体的极端非均质性和各向异性，对这两个参数测定方法的研究多年来一直进展缓慢，所得结果难以满足处置库安全性评价的要求。为此本申请提出与室内外水力试验同步进行电阻率成像法监测以获取三维、多尺度和不同方向条件下水力参数的构想。研究内容为：（1）岩石和裂隙岩体中水体流动过程的电响应特征；（2）针对室内岩样、现场地表和钻孔孔内的三维电阻率成像方法与裂隙网络提取技术；（3）电阻率成像法对裂隙网络及渗流过程探测的灵敏度与检出下限；（4）基于成像监测资料的岩石渗透率和岩体渗透系数张量的测定与评价方法。这一多尺度的耦合试验研究为充分利用传统的水力试验获得更丰富的水力参数资料创造了条件，在水力参数分布规律、水动力和溶质传输模拟、处置库安全性评价等研究领域都具有重要的科学意义和应用价值。

低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法专利目的

《低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法》目的在于克服上述2010年10月前已有技术的不足，提供一种投资成本省，停留时间短，处理运行费用低的低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法。

低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法技术方案

《低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法》目的实现，主要改进是将降解油和有机污染物专性微生物分开顺次处理，并通过使生物群定植于固定载体上提高菌膜量，减少污泥产生，以及增加水、菌接触，提高了膜前处理效果，不仅减少了前处理停留时间，而且可使后续膜分离可以采用简单、低成本的纤维膜或真空膜或气提膜或振动膜等经济性好分离膜，克服了2010年10月前已有技术的不足，实现该发明目的。具体说，该发明低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法，包括使处理水通过好氧专性微生物联合菌除油和降解有机污染物，以及膜分离或精过滤，其特征在于专性微生物联合菌为分别以除油为主的动胶杆菌属（Zoogloea sp）、蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）、产碱假单胞菌（Pseudomonas alcaligenes）组合菌，和以降解有机污染物为主的短状杆菌（Brachybacteriumcollins）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、假单胞菌（Pseudomonas sp）组合菌，分别载附于好氧池中装填密度65-85V/V％悬挂填料和/或分隔设置的悬浮填料，和生物曝气滤池填料，顺次处理；分离膜为孔径满足过滤要求的纤维膜或真空膜或气提膜或振动膜；精过滤为硅澡土过滤。

《低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法》中：以除油为主专性生物联合菌，主要由动胶杆菌属（Zoogloea sp）、蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）、产碱假单胞菌（Pseudomonas alcaligenes）组成，其功能是首先将采出污水中油降解，同时也降解部分大分子有机污染物。为提高专性生物菌量及与处理水充分接触，减少污泥产生，采用附着在分布于池中固定载体表面方式，使专性菌群与污水以接触氧化方式处理，从而大大减少进入后续处理污泥量。分布于池中固定载体，可以是悬挂填料，也可以是悬浮填料，悬浮填料分隔，主要是起到填料均匀分布，避免因水流流动造成填料在局部堆积。体积密度占池容65-85V/V％，最好为75-85V/V％，高密度填料，既增加了微生物菌量，同时填料密度增加，还增加了填料与处理污水的接触，减少了短流。所说固定载体，更好为采用悬挂填料，例如表面有纤维丝的布片状结构（图3），或者组合式半软性填料（图5），两者既可以单独使用，也可以混合使用，通过在处理池中高密度设置，使悬挂填料形成一道道“屏障”，可使处理污水依一道道悬挂填料屏障“阻挡”在悬挂填料间形成折反流，从而延长了处理水与专性微生物菌的接触，有利于使处理池形成“小池长流场”，也有利于减少处理池占地。

生物滤池：主用于降解有机物污染物和COD以及少量油，同时还具有通常生物滤池功能，截留较大悬浮物减轻后续膜分离的负荷，为后续膜分离采用经济的纤维膜或真空膜或气提膜或振动膜奠定基础。滤料同样作为专性微物菌群附着载体，固定专性微生物菌群。以降解有机污染物为主联合菌群主要包括短状杆菌（Brachybacteriumcollins）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、假单胞菌（Pseudomonas sp）。为提高处理水与生物滤料的接触时间，以及减少滤池占地，一种较好为采用为带内套筒的内循环折返滤池，例如申请人在先申请专利CN200620077234.7折返流程内循环曝气生物滤池。

分解油为主的接触氧化池与降解有机物为主的生物曝气滤池，两者停留时间比较好为1.5-2.5:1，此停留时间比具有更好的处理效果，处理总时间最短。

分离膜孔径满足过滤要求，是指膜分离过滤后出水满足低渗透/特低渗透油田回注水要求，例如悬浮物≤1毫克/升，粒径中值≤1微米，油≤5毫克/升（或1毫克/升），试验确定膜平均孔径100米（纳米）左右，即可满足此要求。并且由于前级处理效果好，去除了绝大部分油及有机物、悬浮物，因而可以采用硅澡土过滤，出水同样可满足低渗透/特低渗透油田回注要求。

此外，为维持填料表面微生物菌群的高活性，一种较好在填料表面增加载附以蛋白酶（protease；proteinase）为主的活性酶。还可以加入有利于微生物生长通用微量元素（例如钾、钠、磷、镁、钙、氨基酸等，属于2010年10月前已有技术，可以有市售化学品配制）。它们的共同作用：激活微生物、催化对油及有机污染物降解，提高降解速率，缩短降解时间，试验表明填料经活性酶及微量元素浸渍处理后，可以缩短处理停留时间1/3-2/5。填料载体活性酶及微量元素载带，先期可以通过填料浸渍处理载带，使用一段时间后通过训化配成液体加入，例如在进水口加入补充，此也为2010年10月前已有技术。

为防止进水冲击造成短流，还可以在处理池中设置（例如中部和进出处）若干竖向相间隔板，人为使处理污水产生折返流场，增加流长延长处理水与微生物接触时间。

低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法改善效果

《低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法》低渗透/特低渗透油田采油污水回注处理方法，相对于2010年10月前已有技术，根据油田采出污水特点，根据污水特征针对性筛选专一性强的处理油及降解有机物联合菌群，以及分开顺次处理（先分解油再降解有机物），更具针对性去除油及降解有机物，降解彻底，大大提高了前处理效果，最大限度降低对分离膜污染，减少了处理工艺及停留时间；其次，首先接触氧化后生物滤池，将联合菌群分别载附于悬挂和/或悬浮填料，以及生物滤池填料，既可以使处理菌群有较大载带量（高菌浓度），同时还为载菌载体载带活性酶及促进生长的微量元素提供了便利，并且此工艺搭配不仅可以互补各自不足，工艺互补性好，例如前生物接触降解，不仅污泥产生量少，去除大部分悬浮物及油，还减轻后续生物滤池负荷，延长了滤池清洗周期，后生物滤池工艺，电费、氧利用率高，曝气量小，能耗低，同时兼具生物降解和过滤截留双重功能，出水悬浮物低，二者配合为后续采用经济分离膜奠定了基础。同时在处理池中设置隔板，以及采用高密度填充悬挂填料，水不短流，可以使处理水形成折返流，提高了处理污水与生物菌的接触总量，并且还提高了氧的利用率，有利于降低曝气能耗。该发明工艺共同协同作用，具有较2010年10月前已有技术更好的前处理效果，试验表明此组合工艺不加任何药剂，前二级处理可使油田采用出水（含油20～300毫克/升，悬浮物50～700毫克/升，硫化物≤50毫克/升，矿化度：≤150000毫克/升）处理至悬浮物≤10毫克/升，油≤5毫克/升，处理停留时间短仅需3-5小时，并且污泥产出量少，只有通常处理方法1/5左右，是原来工艺3/5左右，例如处理量为3000立方米/天，含油300毫克/升，SS500毫克/升，污泥产量约为55kg/d（含水率75％），原方法污泥产量约1.0吨/天，不需另行处理即可满足污泥排放要求，还省略了污泥处置工艺，大大提高了前处理效果。由于前处理污泥产生量少，使后续膜分离可以采用常规经济（价格相对低廉）的例如中空纤维膜或真空膜或气提膜或振动膜等分离处理，不仅对分离膜无特别选择要求，降低了膜成本，而且分离污水污泥量少，提高了分离效率，仅膜分离水的回收率可较在先申请专利采用管式膜提高20％以上，降低了膜分离能耗。该发明处理方法，较2010年10月前已有技术具有短的处理时间，小的占地面积，投资和处理成本低，理论计算处理同水量膜投资费只有原方法的1/3左右，运行成本也只有原方法1/3-1/5。该发明方法特别适用低渗透、特低渗透油田不含聚合物采出污水处理用于回注。

《超声成像检测方法的研究与实现》系统介绍了超声检测的基本概念、成像原理、成像方法以及有关研究的新成果。《超声成像检测方法的研究与实现》共分为7章，主要内容包括C扫描成像、透射层析成像、散射层析成像和反演图像的处理等四部分。第一部分主要研究C扫描成像显示方法，并对超声C扫描成像检测系统进行了设计；第二部分主要研究几何声学理论，实现基于射线理论的层析重建；第三部分主要研究波动声学理论，通过建立散射场的代数描述，转换为不适定问题的求解，进而实现层析重建；第四部分是对超声反演图像的处理部分，主要完成图像的降噪与分割处理。

《超声成像检测方法的研究与实现》可作为普通高等院校信息类等相关专业本科生或研究生教材，也可作为相关科研与工程技术人员的参考书。