CO2咸水层封存中组合盖层的密封效果研究

在提出组合概念的基础上,以神华集团鄂尔多斯煤制油10万t/a的CCS示范工程为背景,以鄂尔多斯盆地刘家沟组为目标储盖组合,通过数值模拟研究组合盖层对密封效果的影响。结果表明,组合盖层对CO2的密封效果非常显著,当CO2突破第一层盖层后会沿着薄砂岩层向远处迁移,薄砂岩层的存在降低了盖层的压力积聚,同时提升CO2注入速率和总注入量。因此采用组合盖层,不仅能更有效封盖CO2,而且可以充分利用多个盖层之间各种规模的储层的封存容量。组合盖层概念的提出对容量评估、选址标准制定等具有重大意义。     

岩石流体反应-流动耦合试验装置的开发

原地溶浸采矿过程是一个典型受化学反应、流体流动以及物质迁移等多种因素非线性耦合作用的复杂过程.原地溶浸采矿过程中,伴随溶浸过程,矿层的渗透性分布会发生非常大的变化,这可能加剧矿层的非均匀性,使得溶浸剂和溶浸液在矿层中会发生非均匀流动现象,降低溶浸的范围和矿层的采收率.国内外现有的溶浸试验装置侧重于化学分析,不能很好地反映地浸现场条件下的高应力、高流体压力条件和流体流动的特点,同时在测量范围、精度上也不能满足科学研究的要求.为此研制岩石流体反应-流动耦合试验装置,该装置可以严格控制岩体应力和流体温度,实时在线监测系统内的流体压力、流量以及温度,实时分析流体的化学成分和岩芯的渗透性,通过分析手段可获得溶浸过程中的反应动力学参数和岩体成分等性质,实现对岩石流体反应流动耦合过程的全面分析.结合新型天然成因试剂地浸采铀法,在该试验装置上进行原状砂岩地浸试验,分析地浸过程中砂岩的渗透性、溶浸流体化学成分及铀矿采收率的变化情况.其中,当液固比为4时,铀的采收率接近60%,地浸过程中岩芯的渗透系数变化跨越3个数量级.这些试验数据显示,该装置的试验效果良好,加氧条件下矿层原地液地浸采铀是可行的,但渗透性的高度变异会影响到现场地浸的采收速率和采收率.     

基于GaN材料的特高压输电线路的验电标识

研制了一种无机材料构成的验电标识,放置在导线周围,通过电场驱动电子的运动,促进载流子复合,进而使材料发光,从而判断带电情况,其作为验电标识使用非常便捷.选取了氮化镓GaN材料进行研究,以GaN、InGaN等材料为基础,通过溶胶凝胶法、气相外延等方法制备接触层、基片层、材料层等结构,进而获得了验电标识,该验电标识的发光层是具有多量子肼结构的纳米棒阵列.然后对其进行了电学光学性能参数测试,获得了有关特性曲线,通过Ansoft-maxwell有限元软件进行仿真,分析材料在特高压输电线路周围的电场分布,通过试验分析验电标识发光所需求的电磁环境.最后模拟导线现场进行测试.研究表明,该低场致发光特性的验电标识具有发光功耗低,发光明显等优点,其处于所在区域的电场强度达到1.2×106V·m-1以上时,可激发发光,此时所注入电流约为1.1 mA.通过仿真和试验分析可知带电特高压输电线路周围的空间电场强度满足验电标识发光指示的要求,同时空间杂散电流和材料本身的电容效应提供注入电流.该验电标识通过材料本身发光特性来指示带电状态,安装在距离特高压导线轴线13 cm及以内的范围即可实现验电,通过封装具有较好的耐候性能,同时避免了复杂的电路装置验电存在易受电磁干扰,可靠性差等问题.      

基于全球专利分析的单元醇胺研发机构竞争力比较

单乙醇胺(MEA)吸收法被认为是较具可行性的CO₂捕集技术之一。从技术竞争与市场应用的角度,本文基于全球专利数据,从专利申请数量、专利覆盖地区、专利引用频次、专利权人合作关系、核心专利等方面分析全球MEA技术研发机构的竞争实力。研究结果发现,美、日、欧的研发机构实力较强;美国、欧洲和中国是MEA专利保护的重点国家和地区;从专利数量来看,法国石油研究院申请的专利最多,日本三菱重工和关西电力、荷兰壳牌公司紧追其后;总体上,美国申请MEA专利的公司与专利数量最多;从MEA专利关注的技术方向看,依次为吸收能力、能耗、水消耗、腐蚀和降解;从专利战略来看,国外机构更为注重专利在多国的申请保护和核心专利的引用保护。     

估算二氧化碳井筒压力的等效密度法

为使现场工程技术人员及时掌握CO₂井筒内压力分布的大概情况,从快速显式有限差分法的推导原理入手,采用理论分析与软件模拟相结合的方法,建立了一套估算 CO₂ 井筒压力的等效密度法,并结合工程经验给出了等效密度计算模型的具体形式。 通过对工程案例的分析,将基于该等效密度法的估算值与软件模拟结果进行对比,证实两者一致性较好,最大相对误差小于 ５％。 同时将该估算法应用于神华集团 ＣＣＳ 项目的试注工况,井口压力估算值与现场监测值的相对误差为 ４. ３８％。 验证了该估算法的科学性与实用性。     

城市浅埋大跨连拱隧道非对称开挖地表沉降偏态性研究及其对策

 大量实测资料及试验表明,地表下沉曲线以及拱顶沉降、中墙应力、围岩塑性区分布具有明显的非对称性,即具有偏态性。对于此偏态问题,国内外学者以Weibull分布作为影响函数建立预计方法,利用地表移动的最终结果拟合,给出了偏态下沉预计的经验公式,但对偏态形成的原因却没有深入分析。结合城市浅埋大跨连拱隧道工程实例,针对已成功应用的CD,CRD工法等非对称开挖方法,根据现场监测数据进行反分析,采用数值模拟方法,对开挖沉降曲线的偏态性及其内在机制进行了深入研究。在此基础上,提出采取压浆弥补地层损失,设置隔水帷幕限制偏态沉降范围,非等参支护调节时空效应等具体防范对策;监控量测中,应耦合建构筑物的健全度,评估施工环境影响风险阀值,拟定控制标准,保证地下管线和地面建构筑物的安全。     

变容压力脉冲法渗透系数测量的误差分析

 变容压力脉冲法是一种快速(t50＜2.5 h)、宽幅(10－7～10－1 D,1D = 1×10－3 cm/s)、高精度(偏差＜5%)的渗透系数测量新方法,介绍这种方法的理论特点、装置设计原则和试验操作过程。探讨采用该方法及其装置渗透系数测量的13种误差源,包括装置的、客观的和人为的误差源,总结为6种误差因素。通过采用ANSYS有限元软件中渗流模块瞬态脉冲法模拟分析变容脉冲法渗透系数测量的试验过程,重点分析这6种误差因素对渗透系数测量所造成的误差影响。最后讨论装置设计、制作和实际操作过程中应注意的问题,提出减少误差因素和降低误差影响的方法和应对措施,有助于进一步改进试验装置,优化试验操作,提高试验精度。     

排土场级配规律及其对稳定性影响的模型试验研究

排土场的扩容和增高衍生出了一系列地质灾害现象。级配是排土料最重要的物理性质,决定了排土料的力学强度,但排土场内部级配很难调查清楚,因此揭示堆排过程中的级配规律非常重要。设计了一套进行排土场模型试验的装置,利用4组粒径分别为0.0075,0.02,0.1~0.2,0.8~1.0cm的材料,模拟排土料倾倒时的自然分选过程,并对形成的排土料分区进行筛选统计。试验结果表明：排土料模型试验体现了现场排土中出现的运动分异现象;在高度方向上,第1-3组含量随高度的降低而降低,第4组含量随高度降低而增加;在水平方向上,第1和2组越靠近排土场内部含量越低,第3组在水平方向上分布无明显规律,第4组越靠近土场内部含量越高。此外,按分区模型计算所得安全系数要明显小于水平分层的模型。研究成果可以为现场划分筛分高度提供指导,用最少的测点取得尽可能准确的级配数据,且分区模型能够更好地反应排土场整体性质。     

厚壁圆筒式两相流体致裂仪研制

 两相条件下岩石强度是重要力学参数,是CO2地质封存、油气田开发、非常规能源开采等工程中压裂增采与安全控制共性科学问题。厚壁圆筒式两相流体致裂仪的开发,可以对含有两相流体的厚壁圆筒试件施加不同内压、轴压、围压和孔隙压力的应力组合,实现两相条件下岩石拉破坏试验控制。该研究解决了试验过程中温度稳定、饱和度控制、内压和孔隙压力密封性等技术问题。为检验仪器的性能,采用某砂岩进行可重复性验证试验、两相流体条件下致裂试验和不同应力路径下致裂试验。试验结果表明：致裂仪的温度及压力稳定性好,控制精度高,试验结果可重复性强,可以为两相流体岩石拉剪破坏特性研究提供新的手段。     

交流输电线路劣化瓷质绝缘子自动检测技术研究

针对500kV及以上电压等级的架空输电线路瓷质绝缘子没有有效检测方法的问题,分析了现有绝缘子检测方法的优缺点及适用范围,提出了500kV及以上线路绝缘子自动检测装置的设计指标,并提出了一种适用于目前主流绝缘子串类型及布置方式的新型绝缘子自动检测装置设计方案。