Study on the hyperspectral polarized reflection characteristics of oil slicks on sea surfaces

This study is concerned with the need for remote sensing techniques for the monitoring of oil-slick pollution on sea surfaces and the effects of oil-slick pollution on the sea.We used Daqing crude oil,Jilin crude oil,heavy oil and seawater from Dalian Bay to simulate oil-slick pollution on the sea surface and obtained multi-angle hyperspectral polarized reflectance information,from which we calculated the polarization for different kinds of crude oil,and oil-slicks of different thicknesses.By comparing the degree of polarization between oil-slicks of different thickness,and sea water,it was found that in the case of thin oil-slicks,the degree of polarization of seawater is higher than that of oil slicks with wavelengths of between 400-1000 nm.However,there was little difference at a wavelength of 785 nm.At angles of incident of 20° and 30° (the viewing angle equals the incident angle),it was easy to distinguish the changes of oil-slick thickness by the degree of polarization at 785 and 880 nm in the near-infrared band.The crude oil showed its inherent polarized characteristic as the oil-slick thickness increased to a certain degree.That is to say,the polarization of the seawater was higher than that of the oil-slick in the visible light range,but less than that in the near-infrared band.As the incident angle changed from 40° to 50°,the degree of polarization of seawater increased,and it was higher than that for the oil-sick between wavelengths of 400-1000 nm at an angle of incidence of 50°.This research on the polarized characteristics of an oil-slick on a sea surface brings new scientific techniques to the monitoring of sea-surface pollution by remote sensing.     

油种以及微生物的降解作用对海水中石油烃风化模式的影响

在研究了海水中石油烃自然风化模式的基础上，以实验室模拟，研究了原油和燃料油自然风化速率的差异以及微生物含量对风化速率的影响，结果表明，原油的自然风化速率稍低于燃料油，尽管微生物含量增加使其对石油烃降解的绝对量明显增加，但对烃类被降解的百分率以及风化速率常数基本上没有影响。由于微生物的含量本身就是海水中石油烃含量的函数，因此石油烃的风化速率仅为油含量的函数，而与微生物的含量无关。     

新型高频电脱工艺研究与动态实验装置设计

随着中国经济的持续增长、对能源的需求日益提高,石油供给已成为影响国家经济发展的战略问题。海上石油开采量日趋增加,但海上平台开采出的原油,普遍含水率较高,部分原油含水率甚至可高达70%以上,需进行脱水处理后才能进行输送与炼制加工。针对海上平台原油脱水处理能力有限以及脱水效率低的问题,在研究高频高压电场对油水作用机理的情况下,利用电场仿真与实验研究的方法,创新提出一种新型非均匀电场模型及高频电脱动态实验装置,该装置采用新型异径圆柱体电极,构建出不均匀电场,同时搭建的动态实验装置对原油电脱水过程进行动态循环,实现对高含水原油的电脱水处理。实验表明,利用该装置对高含水原油进行动态电脱水,出口油中含水达到0.7%,其电脱效率优于现今电脱器的电脱效率,具有较大的推广应用价值。     

改进的海上稠油黏弹性聚合物驱分流量方程

现有的聚合物驱分流量方程多针对陆上油田建立,且对聚合物流动过程中涉及的物化现象考虑不足,对渤海稠油油藏的适应性较差。为更好的描述海上油田注聚油藏动态,结合现有的分流量方程,考虑了聚合物黏弹性、聚合物老化降解以及原油张弛特性等关键因素的影响,建立了改进的聚合物驱分流量方程,为海上聚合物驱快速评价提供一种有效的预测方法。计算分析表明:聚合物黏弹性、降解效应、原油黏度特性以及不可及孔隙体积等均会对聚驱分流曲线形态产生明显影响;改进后的分流量方程能较准确预测海上聚合物驱动态。     

基于POM的大连湾溢油预测模型

基于POM建立了M2分潮的大连湾海域三维潮流场动力模式。利用此动力模式,以“油粒子”模型来模拟溢油在大连湾中的漂移扩散过程。通过欧拉一拉格朗日法,将油膜中心的轨迹和各个时刻的油膜分布情况可视化。溢油预测模型综合考虑了三维流场,湍流,风导输移和波浪破等环境因素,并包含了蒸发和乳化等风化过程。以大连湾溢油为例,预测了油膜在风和海流共同作用下漂移的路径和油膜影响的海域及海岸带范围,油膜靠岸后证明了动力溢油模型进行溢油预测的可行性。     

石油降解菌的筛选及其降解特性

为研究石油降解菌对海上溢油污染的降解能力,从大连石化隔油池污水中分离、纯化出一株以柴油为唯一碳源的石油降解菌DW-1.生理生化试验和16S rDNA序列分析结果表明,该菌株为假单胞菌Pseudomonassp.正交试验结果表明,该菌株最适宜生长条件为pH=8.5、盐度为30、氮磷比为10∶1.油培养基质量浓度为3 g/L时,将菌龄为48 h的细菌进行接种,平均除油率在70%左右,最高可达80.32%.海水培养基中絮状物特征表明,该菌株具有应用于海洋石油污染治理的潜质.     

K-M模型下的人全血对He-Ne激光的散射与吸收特性

研究了人全血对He—Ne激光的反射和透射传输特性．实验采用单积分球系统及波长为632.8nm的He—Ne激光器，采用Kubelka—Munk模型分析和计算了不同血液样品的吸收系数、散射系数及总光强I(x)随厚度的变化情况.结果表明：K—M模型结合单积分球系统的测量方法可用于研究血液样品光学参数，不同类型的血液样品在K—M模型下的吸收系数或散射系数有差别，散射系数的差异较小，有3例胃癌患者血液的吸收系数与正常人有较大差异。     

渤中沙河街原油析蜡及其乳化特性实验研究

针对渤中沙河街原油海底管道输送的潜在安全隐患,采用影像分析仪及配套的程控水浴,观测和分析了沙河街原油从65℃到20℃的析蜡过程,确定了其析蜡点与析蜡高峰温度范围。采用HAAKE RS600流变仪,测定了沙河街原油及其掺高温水的油水乳状液的流变曲线与粘温曲线,评价了沙河街原油的乳化特性。结果表明：沙河街原油的析蜡点与粘温异常点分别为51℃与30℃,析蜡高峰温度为35～20℃;当掺水量低于70％时,80℃的沙河街油水混合液在25℃的室温下自然冷却,同时用700～800 r/min的转速搅拌,在2h内均可充分乳化,其反相点为70％,这为沙河街原油海底管道掺高温水输送的安全操作提供了依据,并可供其他原油的相关研究参考。     

数据驱动建立地层原油黏度计算新方法

针对海上勘探评价阶段稠油油田地层流体取样少或无取样的问题,通过对大量渤海地区已取样稠油流体数据统计,应用数据矩阵分析探寻影响地层原油黏度的主控因素及不同参数与地层原油黏度的关系,采用非线性回归建立地层原油黏度与其他参数之间关系的经验公式,同时建立不同参数条件的地层原油黏度与地面密度的取值图版。新经验公式计算的地层原油黏度与实测地层原油黏度平均误差5.6%,同时应用经验公式和原油黏度确定综合图版对某海上稠油流体性质进行分析,两种方法研究结果相当,说明新方法的可靠性。基于数据驱动建立的地层原油黏度公式和图版成果可解决海上稠油油田地层流体取样少或无取样的问题,为油田开发方案编制、开发方式选择、采收率预测、平台设施设计及原油输送提供重要参考依据。     

基于BP人工神经网络的含蜡原油触变应力计算

含蜡原油的流变性对其管道输送有着重要的影响.当原油温度逐渐接近凝点时,原油表现为非牛顿流体,其流变性表现出异常复杂的触变性.利用人工神经网络较强的非线性逼近、良好的自适应和预测性能,采用误差反向传播算法(即BP算法)对含蜡原油的触变剪切应力进行了计算,计算结果与实验结果和采用R-G模型方程计算的结果进行了对比.结果表明,BP网络计算的精度高于R-G模型方程计算的精度,BP网络和R-G模型的计算结果与实验结果的最大相对误差分别为5.0%和12.7%.     

油水置换贮存高凝原油的传质研究

本文基于高凝原油阳海才相互溶解度试验和原油在海水中浓度分布规律的分析， 探讨了两相传质机理，提出油水置换过程中的传质数模，应用数模可以预测排出海水 的含油浓度。试验结果表明．高凝原油采用油水置换工艺是可行的，界面移动速度在 １—６ｍ／ｈ内，不产生乳化，原油含水量的增值小于 ０．０３％（重），原油在排出海水 中的浓度小于 ３ ｍｇ／Ｌ．远低于国家规定的排放标准（小于 １０ｍｇ／Ｌ），因此从环境 考虑也是安全的。     

应用水色卫星对海水油及COD的遥感探测

应用水色卫星（ＳｅａＷｉＦＳ,１９９７年由美国发射）近海监测海水ＣＯＤ及油污染状况及其分布,在广东珠江口、大亚湾等近海海域,进行了水体波谱测试与分析,建立了与水色卫星相应波段的ＣＯＤ及油的质量浓度信息提取模型,并用此模型处理了１９９８年６月３０日过境的水色卫星图像,得到了珠江口、大亚湾近岸水域ＣＯＤ及油分布的专题图     

集输站库原油精密盘库计量系统设计

为实时精确测量原油储罐液位及油水界面高度、计算集输站库原油库存量、达到原油收发计量误差小于0.35%的国家标准,设计了基于磁致伸缩液位计的集输站库原油精密盘库计量系统.系统采用三浮子法测量油水过渡带厚度,根据油水过渡带含水率随厚度的变化计算储油罐原油净油量,克服了常规测量方法由于油水过渡带厚度变化带来的测量误差;同时,为提高油罐盘库的测量精度,对罐内原油密度变化进行了补偿.系统综合误差小于0.2%,满足油田盘库计量精度的要求.     

超声波在原油中的吸收衰减

从声学的角度,利用旋转粘度仪等设备,采用脉冲透射插入取代法,在一定温度范围内将超声技术用于胜利、辽河两油田所产不同油品中,对其粘度、声速及吸收衰减等参数进行了系统的研究.给出了相应的粘度-温度、声衰减系数-声波频率、声速-温度以及声速方次-温度等拟合曲线、公式和声衰减修正公式.实验表明随着温度升高,以上相关参数均呈下降趋势.     

海水中原油生物的降解

研究了自行分离的两株原油降解菌SYl和SY2的降解特性．结果表明，在不加任何营养盐下，菌株SYl和SY2的原油降解率分别达到41．3％和42．6％，实际海水的盐含量、温度、pH值和氧溶解量能够满足菌株降解原油的需求，并且具有较宽的底物利用范围．建立了菌株SYl和SY2降解原油的动力学模型，该模型基本符合Miehealis-Menten方程．     

松辽盆地页岩油藏可动油特征研究

针对松辽盆地青山口组一段页岩油藏19块岩样,开展高速离心和核磁共振实验,建立了储层可动油评价方法,揭示了目标页岩油藏可动油特征;结合高压压汞实验和扫描电镜实验,从孔隙结构角度分析目标油藏可动油特征的原因。结果表明：随着渗透率降低,实验岩心T2谱右峰比例减少,可动油变少。区块一岩心可动油百分数平均17.88%,区块二岩心可动油百分数平均14.56%;不同渗透率岩心均含有一定量微米级渗流通道,两区块岩心中微米喉/缝控制的可动油分别为9.34%和5.7%;0.10～1.0微米喉道控制的可动油比例较低,区块一平均为4.05%,区块二平均为3.22%;小于0.1微米喉道控制的可动油比例区块一为4.49%,区块二为5.64%。高压压汞表明目标页岩油储层基质喉道非常小,主要喉道分布在5纳米～30纳米之间,6块岩心平均喉道半径为30纳米;扫描电镜结果表明,目标页岩油藏基质致密、喉道小,多数孔隙呈孤立状,部分储层发育裂缝隙、间裂缝等微裂缝,非均质性强;储层发育一定比例微裂缝,因此离心力较小时能驱出一定量的原油,但储层基质整体致密,喉道小,导致其总可动油比例较低。     

用差示扫描量热法确定原油的含蜡量

应用DSC热分析技术得到了原油析蜡过程的热谱图 ,测定出了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数。给出了根据DSC实验结果计算原油含蜡量和一定温度区间内原油析蜡量的方法。分别对大庆、中原、胜利油田的原油进行了DSC热分析实验 ,根据其DSC热谱图计算了 3种原油的含蜡量以及不同温度区间内的原油析蜡量。其计算结果与采用RIPP 90方法 (氧化铝吸附法 )的测量结果对比表明 ,二者吻合较好 ,从而验证了DSC方法的可靠性。计算原油含蜡量方法的关键是选取DSC热谱图基线及确定蜡的平均结晶热。蜡的平均结晶热与原油中蜡的分子结构、碳数值等因素有关。胜利原油蜡的平均结晶热取 2 15J/g ;对未知分子结构的原油 ,建议蜡的平均结晶热取为 2 10J/g。     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。     

Quantifying biochemical variables of corn by hyperspectral reflectance at leaf scale

To further develop the methods to remotely sense the biochemical content of plant canopies, we report the results of an experiment to estimate the concentrations of three biochemical variables of corn, i.e., nitrogen （N）, crude fat （EE） and crude fiber （CF） concentrations, by spectral reflectance and the first derivative reflectance at fresh leaf scale. The correlations between spectral reflectance and the first derivative transformation and three biochemical variables were analyzed, and a set of estimation models were established using curve-fitting analyses. Coefficient of determination （R2）, root mean square error （RMSE） and relative error of prediction （REP） of estimation models were calculated for the model quality evaluations, and the possible opti- mum estimation models of three biochemical variables were proposed, with R2 being 0.891, 0.698 and 0.480 for the estimation models of N, EE and CF concentrations, respectively. The results also indicate that using the first derivative reflectance was better than using raw spectral reflectance for all three biochemical variables estimation, and that the first derivative reflectances at 759 nm, 1954 nm and 2370 nm were most suitable to develop the estimation models of N, EE and CF concentrations, respectively. In addition, the high correlation coefficients of the theoretical and the measured biochemical parameters were obtained, especially for nitrogen （r=0.948）.     

土壤磷形态的反射光谱特征及其光谱建模

由于对土壤磷的可见-近红外反射光谱的特征认识不足,土壤磷的光谱模型稳定性较差。为此,通过分离不同磷组分,分别以标准白板和残渣样品为参考光谱,间接和直接测定了不同磷组分的反射光谱。通过分析其光谱特征及光谱模型的间接和直接结果,发现各磷形态具有显著不同的反射光谱特征,光谱形状、反射率大小及峰/谷位置均不同,能够被现有可见-近红外光谱（200~1000 nm）定性和定量分析。在现有研究波段内,250 ~750 nm是土壤磷的敏感波段。研究结果为认识全磷的反射光谱特征及预测全磷含量提供了理论依据。