增材制造技术在超高膨胀封隔器中的应用

石油和天然气行业不断关注增材制造技术在航空航天和汽车行业的应用发展。研发了利用增材制造技术的超高膨胀封隔器,该封隔器的支承环系统由增材制造。增材制造设计大幅减少了支承系统的构件数量,同时显著提高了膨胀能力和额定压力。密封元件系统与增材制造支承环安装在一起,提供了极端膨胀比、零挤压间隙和对不规则孔的良好适应性。分析和测试结果表明:直径膨胀比高达111%,与常规封隔器相比,提高50%以上; 至少涵盖5种线重的套管(外径相同); 在148.89 ℃的温度下,密封元件能够保持压力68.95 MPa。介绍了增材制造技术、增材制造支承环概念、增材制造材料力学性能、密封元件系统优化和测试情况,以期给我国的完井作业提供借鉴。     

耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统性能优化

CO₂捕集作为温室气体排放控制的有效手段已成为重要研究课题。作为新兴捕集技术之一，低温CO₂捕集因产品纯度高、无附加污染等优势受到关注。然而，该技术能耗和捕集率对于气体中CO₂浓度十分敏感，对于高CO₂浓度气体可获得较高的CO₂捕集率和较低能耗水平。基于此，本文提出了耦合膜分离的新型CO₂低温捕集系统，通过膜材料选择渗透性实现待捕集气体CO₂浓度主动调控，并在最优浓度下进行CO₂低温捕集。首先基于不同传统低温捕集系统特点，对比分析了不同耦合系统模式，从而确定了最优耦合系统结构。针对最优耦合系统进行了运行参数优化，并分别基于实现系统捕集能耗最低与捕集率最高的目标，获得了膜渗透侧CO₂浓度与进气CO₂浓度间的关系式，为该耦合系统中膜组件选型提供指导。研究表明，本文提出的耦合系统捕集能耗为1.92MJ/kgCO₂，相比于传统单一低温系统捕集能耗可降低16.5%。     

基于材料力学性能的最低设计金属温度曲线分析

铁素体钢在低温条件下存在明显的韧脆转变现象。为防止脆断事故的发生,需要确定铁素体钢制压力容器的最低使用温度。针对ASME中的A^D四条冲击豁免曲线,对应地选取了4种材料,基于材料实际的屈服强度和参考温度,按照ASME中豁免曲线的计算方法,计算得到4种材料的最低设计金属温度曲线,并与对应的A^D曲线对比,定量地分析ASME中豁免曲线的保守性。结果表明,ASME中的豁免曲线相对于材料自身的最低设计金属温度曲线保守性较大;韧性相近的材料被划分到不同的豁免曲线,使得韧性富裕量差异较大,对于某些材料,其断裂韧性被低估。     

负载羧基化球状介孔纳米颗粒TFN膜的研究

在薄层复合膜(thin-film composite membrane, TFC膜)中引入无机纳米颗粒，形成薄层纳米复合膜(thin-film nanocomposite membrane, TFN膜)，近几年作为反渗透膜开始应用于水处理研究。但是无机纳米颗粒在TFC膜中的性能的不稳定性和膜的机械强度等变成了突出问题。合成制备了粒径约为110 nm修饰羧基的介孔氧化硅球状纳米颗粒(MSN—COOH)，并将其成功地化学键合在TFC膜的表面功能层交联网络中。与TFC膜相比，键合有MSN—COOH的TFN膜，水通量提高了56.2%，保持高脱盐率；由于单分散介孔纳米颗粒表面亲水官能团的引入，使膜表面的亲水性有很大程度提高，单分散介孔纳米颗粒在基体中的有序排列，使膜表面粗糙度降低，提高了膜的抗污染能力。与普通TFN膜相比较，具有更好的稳定性和柔韧性，可以在长时间高压过滤操作下保持稳定。     

浮选柱反浮选脱镁工艺研究

利用浮选柱对高硅镁中低品位胶磷矿(P_2O_5 25.74%、MgO 1.31%、SiO_2 13.79%)进行反浮选脱镁实验,优化了反浮选脱镁工艺,并比较了浮选柱和浮选机的反浮选脱镁效果。确定最佳脱镁工艺条件为:捕收剂用量1.2 kg·t~(-1)、磷酸用量7 kg·t~(-1)、充气流量600 L·h~(-1)、冲洗水流量6 L·h~(-1)、柱径比8,在此条件下,得到P_2O_5品位为27.36%、MgO含量为0.64%的精矿,且精矿产率为92.65%,P_2O_5回收率为98.71%。     

基于氮掺杂碳纳米颗粒荧光猝灭-恢复方法检测还原型谷胱甘肽

分别以海藻酸钠和色氨酸为碳源和氮源,采用固相法一步合成出了量子产率为47.9%的氮掺杂荧光碳纳米颗粒(N-CNPs)。根据铜离子存在的条件下,N-CNPs荧光强度的恢复情况与还原型谷胱甘肽浓度成正比的关系,建立基于N-CNPs检测还原型谷胱甘肽的新方法。优化了溶液pH及反应时间等条件。在pH 6.0、铜离子浓度30μmol/L条件下,谷胱甘肽在0.2~45μmol/L浓度范围内与N-CNPs荧光恢复强度呈良好的线性关系,检出限为50 nmol/L。方法具有灵敏度高、选择性好、操作简单等优点,可用于实际样品中谷胱甘肽的检测。     

铜离子掺杂对高铁低钙水泥熟料性能的影响

基于C4AF可以提高水泥基材料的抗蚀性,以高铁低钙水泥熟料为研究对象,掺入不同含量的CuO,通过对熟料及其水化产物进行X射线衍射(XRD)、水化热、抗压强度、非蒸发水含量和固化氯离子能力等测试,探究Cu2+对高铁低钙水泥熟料水化性能与氯离子吸附固化能力的影响.结果发现,适量CuO的掺入促进了高铁低钙水泥熟料中C4AF的生成,降低了熟料液相的粘度,有利于C3S的晶粒生长,有利于提高高铁低钙水泥熟料的水化活性和固化氯离子能力,最佳掺量为0.2 wt％.