利用Co@CHE催化剂从NaBH4中可持续生产氢气：针对自主燃料系统的实验研究与基于MLP的建模分析

《Fuel》：Sustainable hydrogen production from NaBH 4 using Co@CHE Catalyst: Experimental and MLP-Based modeling for autonomous fuel systems

NMR技术页岩储层流体定量评估中存在流体组成适应性差、纳米孔环境校准不足等问题，本研究构建了多组分-纳米孔耦合校准体系，通过原油-地层水组合建立动态校准模型，量化成熟度（R0 0.7%-1.67%）和盐度对转换系数（k值）的影响规律（R2=0.89），并验证纳米孔约束下k值变化（原油-6.5%、地层水+5.29%），实现与蒸馏法误差＜5%的高精度定量，推动从经验估算到原位精准量化转变。

　　在当前全球能源转型与勘探技术不断进步的背景下，页岩油的开发正从“资源发现”向“经济可行的开采”阶段迈进。这一转变对页岩油储层中流体的精确量化提出了更高要求。核磁共振（NMR）技术作为一种重要的工具，能够有效评估页岩储层中的流体特性，但由于其在信号转换过程中对流体体积的定量准确性依赖于可靠的校准关系，因此当前的研究往往局限于识别含氢组分，而忽视了系统性的定量校准方法。本研究提出了一种结合自由状态与纳米孔约束的校准方法，通过构建多种含氢核密度流体（包括原油、地层水及原油组分）的综合校准框架，提升了NMR技术在页岩油储层流体量化中的精度与适用性。

自由状态校准实验显示，原油与地层水的组合更接近于实际储层中的流体特征。随着热成熟度（R0）从0.7%增加至1.67%，校准系数k值从3,590.9上升至6,027.1，呈现出68%的增长趋势。然而，当盐度增加时，k值则有所下降，从4,350.8减少至3,816.5，减少了12.3%。这一变化在统计学上具有高度一致性（R2=0.89），与原油组分校准模型的k值变化趋势相吻合。这表明热成熟度和盐度对k值的影响是系统性的，而非随机波动。通过这一校准方法，可以更准确地反映不同条件下流体在储层中的实际分布与行为，为后续的流体量化提供可靠依据。

在纳米孔约束条件下，原油的校准转换系数（k值）略有下降（6.5%），而地层水的k值则适度上升（5.29%）。这一现象揭示了纳米孔对流体信号强度的影响。在页岩储层中，流体往往被限制在极小的孔隙中，这些孔隙的尺寸和形状会改变流体的弛豫行为，进而影响NMR信号的强度与分布。因此，仅依赖于自由状态下的校准数据，无法全面反映流体在实际储层中的特性。通过引入纳米孔约束条件下的校准实验，本研究首次系统性地量化了这种影响，为NMR技术在页岩储层中的应用提供了更精确的校准基础。

实验过程中，我们采用了多种方法对校准系统的准确性进行了验证。首先，通过密封岩心样品的流体动态损失实验，我们评估了校准系数在实际条件下的适用性。这些实验模拟了页岩储层中流体在不同压力与温度条件下的流动与损失过程，从而验证了校准模型在实际环境中的稳定性与可靠性。其次，我们利用蒸馏–萃取实验对流体成分进行了进一步分析。该实验能够分离出原油中的不同组分，如饱和烃、芳香烃、树脂和沥青质，从而更细致地研究这些组分对NMR信号的影响。这些实验结果不仅验证了校准模型的有效性，也为后续的流体量化提供了关键数据支持。

本研究的校准系统在多个方面突破了传统方法的局限。首先，它引入了多组分校准思路，考虑了原油、地层水及其不同组分之间的相互作用。这种多组分校准方法能够更全面地反映页岩储层中流体的复杂性，从而提升NMR技术在流体量化中的精度。其次，该系统通过实验量化了纳米孔约束对流体信号强度的影响，填补了当前研究中对这一关键因素的空白。传统的校准方法通常忽略了储层微观结构对信号的影响，而本研究通过引入纳米孔约束条件下的校准实验，验证了流体在不同孔隙尺度下的行为差异。这不仅有助于更准确地评估页岩储层中的流体分布，也为后续的储层建模与开发规划提供了科学依据。

此外，本研究还建立了一个专门用于验证校准系数准确性的模型。这一模型基于流体损失特性，能够有效评估校准系数在不同实验条件下的稳定性与适用性。通过这一模型，我们能够识别出校准系数在不同条件下的变化趋势，并据此优化校准方法。例如，在热成熟度和盐度变化较大的情况下，传统的校准方法可能无法准确反映流体的真实特性，而本研究的模型则能够提供更精确的校准结果。这种验证机制的引入，不仅提升了校准系统的可靠性，也为未来的研究提供了可重复、可验证的实验框架。

本研究的校准系统在提升页岩油储层流体量化精度方面具有重要意义。传统方法往往依赖于单一的校准流体，难以适应复杂多变的储层环境。而本研究通过引入多组分校准思路，构建了更全面的校准框架，使得NMR技术能够更准确地评估页岩储层中的流体特性。这一系统不仅能够区分不同组分对信号的影响，还能够通过实验数据验证校准系数的准确性，从而确保量化结果的可靠性。通过这一方法，我们能够在不破坏样品的前提下，对页岩储层中的流体进行非侵入式的评估，为资源勘探与开发提供了更为精确的技术支持。

在实际应用中，本研究的校准系统能够显著提升页岩油开发的效率与经济性。由于NMR技术能够在不破坏岩心样品的情况下，对流体进行快速、非侵入式的评估，因此它在页岩油勘探与开发中具有重要优势。然而，传统方法由于缺乏系统性的校准关系，往往导致量化结果的偏差。而本研究通过建立自由状态与纳米孔约束条件下的校准模型，不仅提升了量化精度，还能够适应不同储层环境下的流体特性。这一系统能够帮助工程师更准确地识别储层中的流体分布，优化开发方案，从而提高页岩油的采收率与经济效益。

此外，本研究还揭示了热成熟度和盐度对校准系数k值的定量调控规律。热成熟度的增加会导致原油中重质组分的比例上升，从而改变其氢指数，进而影响NMR信号的强度与分布。盐度的变化则会显著影响地层水的弛豫行为，尤其是在高盐度条件下，水分子的运动受到抑制，导致其弛豫时间延长，进而影响校准系数的准确性。通过系统实验，我们不仅明确了这些因素对k值的影响，还建立了相应的定量模型，使得校准系统能够更灵活地适应不同储层条件下的流体特性。这种定量调控模型的建立，为页岩油储层的流体评估提供了更为科学的依据。

纳米孔约束对流体信号强度的影响是本研究的另一重要发现。在页岩储层中，流体往往被限制在纳米尺度的孔隙中，这些孔隙的尺寸和形状会对流体的弛豫行为产生显著影响。例如，在纳米孔约束条件下，原油的弛豫时间可能会缩短，而地层水的弛豫时间则可能延长。这种变化不仅影响了NMR信号的强度，还可能改变其分布模式。因此，传统的自由状态校准方法无法准确反映流体在实际储层中的行为，而本研究通过引入纳米孔约束条件下的校准实验，首次系统性地量化了这一影响。这不仅有助于更精确地评估页岩储层中的流体分布，也为后续的储层建模与开发规划提供了科学依据。

通过本研究的校准系统，我们能够实现对页岩储层流体的高精度量化。这一系统不仅能够区分不同组分对信号的影响，还能够通过实验数据验证校准系数的准确性，从而确保量化结果的可靠性。此外，该系统还能够适应不同储层环境下的流体特性，使得NMR技术在页岩油开发中的应用更加广泛和高效。在实际勘探与开发过程中，这一系统能够帮助工程师更准确地识别储层中的流体分布，优化开发方案，从而提高页岩油的采收率与经济效益。

本研究的成果对于推动页岩油资源的高效开发具有重要价值。随着全球能源需求的不断增长，页岩油作为一种重要的非常规油气资源，其开发技术的提升显得尤为迫切。然而，由于页岩储层的复杂性，传统的流体量化方法往往难以满足实际需求。而本研究通过构建一种综合校准框架，不仅克服了传统方法的局限，还提升了NMR技术在页岩油储层中的适用性。这种校准系统的建立，为页岩油资源的勘探与开发提供了更为精确的技术支持，有助于实现从“经验性估算”到“现场精准量化”的转变。

综上所述，本研究通过系统实验与多组分校准方法，构建了一种新的NMR流体量化校准系统，克服了传统方法在适应复杂原油组分和纳米孔约束条件下的不足。这一系统能够更准确地反映流体在不同热成熟度和盐度条件下的行为变化，同时量化纳米孔对流体信号强度的影响。通过专门的校准系数验证模型，我们确保了量化结果的可靠性，为页岩油储层的流体评估提供了更为科学的依据。这一成果不仅提升了NMR技术在页岩油开发中的应用价值，也为未来的研究提供了新的思路与方法。