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《中国科学: 物理学力学天文学》出版“油气光学”专题

已有 2541 次阅读 2015-8-5 16:26 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流| 专题, 油气光学

编者按

作为人类共同的财富和一种不可再生的能源, 油气资源在经济发展和工业现代化进程中发挥着重要的作用, 被人们称为“工业的血液”。我国的油气资源具有地质条件复杂、地表条件多样、油气富集程度低、油气埋藏较深和原油含水率较高等特点, 因此油气资源的有效勘探开发和高效利用存在诸多的困难, 成本居高不下, 并且供不应求。因此, 为了解决油气资源勘探开发过程中的技术难题, 提高油气生产效益,推动油气勘探开发技术的科学发展, 新理论、新方法和新技术的研究势在必行。

光学技术是一种非接触测试手段, 光学仪器往往不需要直接接触石油和天然气, 这样减少了仪器的维护成本。光学仪器具有较宽的适用性,可根据测试环境和对象的不同而对仪器进行选择性地改造, 特别是针对较深的地下油气藏, 光波不会受到地球磁场和电场的干扰。目前,光纤传感、高光谱遥感、荧光成像、红外光谱、激光扫描共聚焦等光学技术已在油气勘探开发领域取得较好的应用, 部分技术的应用已初具规模,比如基于光纤传感的连续油管产气剖面测试技术已在国家级页岩气示范区得到了成功应用, 激光扫描共聚焦技术在采油后期的优越性更为突出。目前, 新兴的光学技术如太赫兹光谱、激光超声、激光诱导击穿光谱等, 也逐渐在油气勘探开发领域中崭露头角, 已取得实质性的效果和进展,如油气储层有机质生烃演化过程表征、油页岩热解及干馏气表征、天然气主成分测定、油气储运腐蚀检测、管道原油快速识别等等。

针对国家油气资源领域对光学技术的重大需求, 为了解决光与油气物质相互作用以及光学新技术在油气领域应用的基础科学问题, 中国石油大学(北京)于2011年提出了“油气光学(Oiland Gas Optics)”的概念. 为了及时报道和展示国内油气光学领域的科研成果, 本刊针对光学新技术在油气领域的前瞻性研究, 组织了“油气光学”专题。这些涵盖了相关科学问题的诸多方面, 如:基于石盐体系的太赫兹时域光谱检测, 总结出石盐矿物的成岩过程,实现了地质成岩成矿演化过程的太赫兹光谱评价; 将激光诱导击穿光谱技术与因子分析以及BP神经网络技术相结合, 对标准样品进行了岩性分类与相互区分; 利用太赫兹时域光谱技术定性分析了石油和天然气的关键中间体——沉积岩的物性;结合密度泛函理论得到了不同碳数正烷烃在太赫兹频段的振动谱, 为石油有机质的太赫兹光谱分析提供了理论基础; 通过探测太赫兹光斑照射区域范围内水滴的分布和含量变化, 指示原油乳状液中分散相液滴的聚并速率和过程, 实现了对原油乳状液的稳定性、乳状液油水分布及其均质性、乳状液基本类型的快速、精确评价; 基于钙钛矿锰氧化物光电探测材料, 研制了适用于石油领域的耐高温、耐高压、耐腐蚀、高灵敏度、快速响应的光电探测器件; 结合斯托克成像和HSV颜色空间,形成了水下不同物体的图像识别技术; 利用脉冲激光在页岩等岩石中激发产生超声波, 基于激光干涉原理对超声波速进行检测, 获得超声波速关于岩石各向异性的分布规律, 实现了对页岩层理结构的快速判断。

总之, 光学技术将逐渐成为油气资源表征和评价的手段之一, 在未来的油气勘探开发领域中发挥越来越重要的作用, 而油气资源也极有可能成为光学技术应用的“杀手锏”领域。仅将这一期专题抛砖引玉, 我们坚信会有更多的科研工作者加入到这一领域, 并取得更出色的成果!

赵昆

中国石油大学(北京)

“油气光学”专题·编者按

赵昆

中国科学:物理学力学天文学,2015, 45(8): 084201 | doi: 10.1360/SSPMA2015-00311

钙钛矿锰氧化物光探测特性及其在石油领域的应用

息剑峰,尼浩,肖立志

中国科学:物理学力学天文学,2015, 45(8): 084202 | doi: 10.1360/SSPMA2015-00159

地质成岩成矿演化过程的太赫兹光谱研究

宝日玛,孟倩,王春连,蔡天宇,董晨,詹洪磊,苗昕扬,冯程静,张丽英,肖立志