将不同粒径的二氧化硅纳米粒子引入磺化聚丙烯酰胺(AZW)/乙酸铬(Ⅲ)体系中,制备具有增强力学性能的纳米复合凝胶.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对合成凝胶进行了表征分析.考察了凝胶的流变行为和黏弹性能.通过对纳米复合凝胶施加压差,测试了用于井筒临时封堵的凝胶的最大压差.结果表明,二氧化硅纳米粒子的粒径、质量分数以及井筒温度是影响预交联反应和凝胶黏度的主要因素.含20～30 nm纳米粒子的复合凝胶比含7～10 nm和60～70 nm纳米粒子的复合材料具有更高的机械强度和封堵能力.
在高温高压(HTHP)、泡沫稳定剂存在的条件下制备了较稳定的CO2 泡沫,并考察了表面活性剂质量分数、盐度和剪切速率对CO2 泡沫黏度的影响,试验结果表明,表面活性剂质量分数和盐度对幂定律指数(K,n)的影响较大.流动稠度指数(K)与表面活性剂质量分数呈二次函数关系,流动行为指数(n)与表面活性剂质量分数呈线性关系.K和n均为盐度的二次函数.修正后的幂函数模型在表面活性剂质量分数为 0.25%～1%、盐度为 0.5%～8%、剪切速率为 10～500 s-1 的条件下均可适用,且试验值和预测值匹配度较高.
为合理利用资源,提高资源利用率,研究了农林废弃物等各类生物质资源在环境保护领域的应用.采用柚子皮为原料,制备经柠檬酸改性的活性炭吸附剂,用于处理中性红染料并对其过程进行试验分析.探索了柠檬酸改性柚子皮基活性炭吸附剂对中性红染料的吸附机理,分析了吸附时间、吸附剂浓度、溶液pH值及吸附温度等因素对吸附效果的影响.试验结果表明,吸附时间、吸附温度及溶液pH值的增加,将有利于吸附过程的进行,吸附剂浓度的增加则会使得吸附过程的去除率呈现先增大后减小的现象,而吸附量持续降低.
介绍了采用Aspen Plus软件建立了烟气中二氧化碳的海水吸收计算模型,根据海水组成调整吸收液,考察了贫海水流量、吸收温度对烟气中二氧化碳吸收效果的影响,计算了输送海水贫液泵扬程、吨碳水耗、吨碳电耗.在平衡级计算模型的基础上建立了速率计算模型,对吸收塔塔板数、填料高度、塔径进行了计算,得到 20%捕集率时的吨碳水耗和电耗,并探讨了海水加压吸收二氧化碳的可行性.
采用原油超声处理试验装置,分析了超声作用时间、作用温度、超声频率、超声功率、原油黏度变化对降黏效果的影响.结果表明,当温度低于 70℃时,超声处理促使原油黏度显著降低,温度高于 70℃时,原油经过超声处理后黏度反而增加,主要是空化阈值的影响结果.随着超声作用时间的变大,原油超声处理后降黏率先升高后降低,主要与超声热作用相关.超声功率变大后,达到相同的超声空化效果所需要的时间变短,最优超声作用时间变短.随着超声功率的增大,超声降黏率先升高后降低,存在临界最优超声功率.超声处理降黏对于 50℃、黏度为 500～1 081 mPa·s的原油降黏效果较好.
针对传统过硫酸钾固体破胶剂无法稳定加料和高温破胶不彻底等问题,提出了一种新型的液体破胶剂体系,并对破胶剂体系配方进行优化.优化后的高温碱性液体破胶剂体系配方(w)为0.05%的Y-1 型破胶辅剂,5%的T-1 型抗冻剂,0.4%的S-1 型缓蚀剂,破胶剂用量为 0.1%.按该配方制备的破胶剂体系凝点为-27℃,腐蚀速率为 0.1 g/(m2·h),12 h质量损失为 1.3 mg,处理压裂液后残渣的质量浓度为158 mg/L.现场使用结果表明,制备的高温液体破胶剂体系具有良好的破胶效果.
采用流体力学有限元仿真分析法,结合现场实测验证法,研究了通过耐高温有机涂料处理200～250℃的高温原油天然气集输管道内壁的影响.试验结果表明,经耐高温有机涂料处理后,可大幅降低天然气集输管道内壁粗糙度及管道内部阻尼,进一步控制管道内部乱流,降低管道整体阻力,显著降低了管道内动压,实现更高的管道传输效率.该研究对其他天然气集输管道降低管道阻力提供了较好的借鉴.
从气体水合物的形成条件和生成机制出发,阐述了外部扰动(温度、压力、机械等)在其生成过程中的影响,并分析了各自的优缺点.分析结果表明,温度、压力扰动在一定程度上能明显缩短诱导时间,但其促进机理还在摸索阶段;传统的机械扰动技术较成熟但大多存在结构和能耗问题;新型外场强化能够明显加快晶核形成.为进一步寻找更佳水合物生成促进方法提供了依据.
随着新能源产业的加速发展,动力和储能锂离子电池的回收利用开始逐渐被重视.为了保证锂离子电池全生命周期的清洁、环保,锂离子电池中的核心材料正负极主材的循环使用可行性需要进一步评估,进而实现以锂离子电池为核心的新能源产业链的闭环.对一种回收的LiFePO4 正极材料的性能进行了验证,评估其材料理化指标变化对加工性能的影响,以及加工成电池后电性能方面的影响.研究结果表明,采用物理干法得到的回收LiFePO4 主要物性指标能够达到电池制造级要求.电感耦合等离子光谱仪(ICP)测试结果显示Al含量偏高,磁性杂质、克容量发挥以及回收粉料粒径分布等理化指标无明显异常,但仍存在较大的改善提升空间,通过跟进该回收LiFePO4 的过程加工性能,发现极片的直流电阻存在波动.从常温荷电存储测试结果可看出,28 d常温存储后电芯的容量保持率达到 92%以上;恢复率达到 93%以上,满足国标要求,说明对粉体、浆料增加必要的除磁操作对最终成品电芯自放电风险降低起到一定作用;电芯循环测试结果显示,0.2 C循环 100 次,容量保持率在95%以上,与正常LiFePO4 加工的电芯循环性能水平相当.
为了更好地利用井口返回气中的二氧化碳和烃类,针对某油田二氧化碳驱油返回气的气源特征,结合油井装置现场实际情况,对二氧化碳和烃的分离及提质利用进行了研究,提出了 2 种二氧化碳驱油返回气的提质利用方案,对比了工艺脱水效果及膜分离效果,分析了应重点解决的问题.结果表明,直接对返回气进行压缩、预冷、干燥、脱水后再进行膜分离脱碳是较经济可行的方案,利用级间抽出气体的位能和减压冷量不足以弥补气体循环带来的压缩功耗.
凹凸板式换热器作为一种新型高效换热设备,其强化传热效果在于其板片的结构.鉴于不凝气的掺入对蒸汽在换热器内的冷凝传热效果也会产生影响,通过数值模拟对凹凸板换热器内含不凝气蒸汽冷凝特性进行研究.采用控制变量法研究了不凝气含量、凹凸台高度、间距以及倾角对凹凸板换热器冷凝传热的影响.结果表明,当不凝气体积分数从 0 增大到 30%时,蒸汽冷凝水质量分数降低了 41.05%.通过分析不同凹凸板片参数对换热器内冷凝换热的影响,发现冷凝水质量分数会随凹凸台间距增大而增大、凹凸台倾角减小而增大,随着凹凸台高度先增加后减少.当凹凸台间距为 1.3 mm,凹凸台高度为4 mm,凹凸台倾角为130°时,凹凸板换热器综合传热效果最好.
深井钻井的油基钻井液应具有稳定性和耐高温性能,而油包水的反相乳液作为油基钻井液是较好的选择.在深井钻井中,高温会使聚合物表面活性剂降解并发生相分离.使用十八烷基三甲氧基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子,在钻井液模型中形成稳定的油包水反相乳液,使乳状流体形成 60 μm水滴.此外,流变学试验结果表明,使用疏水性二氧化硅纳米粒子可以得到稳定的油包水反相乳液,其性能可以通过调节纳米粒子的性质和含量进行改性.120℃下老化试验结果表明,其在高温下也具有良好的稳定性,适用于深井钻井作业.
我国南海东部海域深层古近系资源潜力巨大,但多发育风化壳、煤层,其中煤层特别是煤泥互层井壁失稳风险高,钻完井过程中复杂情况频发,极大阻碍了勘探开发进程.针对南海东部某油田古近系复杂煤层的井壁稳定技术难题,通过对煤岩微观结构、力学性能等分析,探讨了其井壁失稳机理,并提出了基于"物理封堵-化学固结-抑制水化"的"多元协同"稳定井壁钻井液技术对策,构建了适合南海东部某油田古近系复杂煤层的防塌钻井液配方.评价结果表明,该钻井液配方具有较好的流变性、滤失性、润滑性、封堵性及抑制性,抗污染性能优良,且可在一定程度上提高复杂煤层岩样的抗压强度,有利于复杂煤层井壁稳定,符合现场钻井工程需要.
党的二十大后我国在中东的外交活动开启了我国与中东国家外交事业新篇章,能源合作正是此次外交活动的重中之重,这与党的二十大报告提出"加快规划建设新型能源体系"相得益彰.梳理了新型能源体系的定义、目标、特征、背景、研究现状,围绕完善能源供应安全、重构能源结算体系、开展能源业务合作等方面分析了此次外交活动和中东能源合作对新型能源体系的积极影响,明晰了上述内容需要正视的困难,以期对我国正在规划建设的新型能源体系提供若干参考.
根据玄武岩硅铝含量低、硅铝比高及碱性氧化物含量高的特性,将玄武岩作为助熔剂对六盘水地区难熔煤灰进行熔融性调节,并利用FactSage热力学软件对调节过程的物相变化进行模拟计算以分析其熔融性调节机理.结果表明,随着玄武岩添加量的增加,煤灰的熔融温度不断下降,流动温度由1 415℃降至1 301℃,添加玄武岩能够调节煤灰高温过程中矿物的组成,形成更多的液相(slag)、长石(feldspar)等有利于降低熔融温度的物相,特别是feldspar的形成能够加快煤灰的熔化,缩短变形温度到软化温度的间隔,进而减少石英、莫来石等高熔点物相的生成量.
针对常规堵剂在高温下存在封堵强度降低、稳定性差等问题,以W油藏为研究对象,开发了一种在高温环境下能自发固化形成具有较高的强度和稳定性的三维网状结构的酚醛树脂体系,能完全满足油藏的封堵要求.试验结果表明,该体系常温条件下为液态,在高温下开始固化,并随着温度的升高,固化速率逐渐加快,在 120℃下固化时间为 3.5～6 h,固化后抗压强度为3.0～4.8 MPa,且具有较好的耐盐性和长期稳定性,120℃下恒温老化 180 d后强度仍较稳定,该研究可为提高油藏注水开发效果提供技术支撑.
针对目前水污染严重的问题,采用CdS光催化剂降解有机污染物受到了越来越多的关注.采用乙二醇-硫脲低共熔溶剂作为反应溶液,在 120℃下合成了CdS光催化剂,改善了传统水热法高温高压的反应条件.利用XRD等测试分析方法对CdS的结构、形貌以及光学特性进行了表征分析.结果表明,合成的CdS光催化剂为六方相CdS,形貌为颗粒状,粒径明显小于100 nm,聚集程度较高.光吸收波长主要在 200～450 nm,在 620 nm处表现出最强PL发光特征峰.光催化试验结果表明,在CdS光催化剂作用下光照75 min后亚甲基蓝溶液降解率在90％以上.
以提升水环境的改善效果为目的,研究了纳米二氧化铈在污水处理过程中的应用效果.制备质量浓度分别为400,800,1 600 mg/L的纳米二氧化铈对污水进行处理.试验结果表明,质量浓度为800 mg/L的纳米二氧化铈静态水触角数值较大,其疏水性强,吸附污水内污染物能力较好;3种浓度的纳米二氧化铈均可有效吸附污水内的砷离子、镁离子和钠离子,但 800 mg/L的纳米二氧化铈吸附效果最优;不同质量浓度的纳米二氧化铈均有效降低污水的pH值和总需氧量,对水环境改善效应较强,其中 800 mg/L的纳米二氧化铈应用效果最优,且对污水内微生物生长具有促进作用,可有效提升水体自洁能力.
为了提高城市污水中常规污染物的处理效率,使其达到相关国家标准的排放要求,以某城市污水为研究对象,考察了三级AO处理工艺对常规污染物的处理效率,并评价了进水配比、HRT和污泥回流比对处理效率的影响.结果表明,在进水量与原工艺相同的条件下,将三级AO工艺中三段进水配比调整为 2∶2∶1,HRT调整为 12 h,污泥回流比调整为 80％,在该工艺条件下,目标城市污水经过处理后出水端的COD、总氮、氨氮和总磷分别为 27.15,9.18,0.79,0.38 mg/L,含量均能达到一级A标准要求.研究结果可为采用同类污水处理工艺的城市污水处理厂提供一定的借鉴.
采用基于路径通量分析的直接关系图法(DRGPFA)对甲醇详细机理Mech15.34进行了简化,根据敏感性分析法和指数前因子扰动法相结合的优化策略,以层流火焰速度、重要物种浓度和点火延迟时间为优化目标对甲醇简化机理进行了优化,得到并验证了最终优化机理Vt.研究结果表明,基于DRGPFA的简化机理优化为 21 种组分、106 个基元反应,简化误差适中.与DRGPFA机理相比,优化机理Vt的点火延迟时间的平均误差降低了 0.3 个百分点,最大误差降低了 4.3 个百分点;层流火焰速度的平均误差降低了1.5个百分点,最大误差降低了9.3个百分点;CO浓度的平均误差降低了2.4个百分点,最大误差降低了0.9个百分点.最终优化机理Vt较简化机理的预测性能得到了一定的提升.
