实际地层温度压力条件下的渗吸实验研究

采用低渗透砂岩岩心进行实际地层温度压力条件下的渗吸实验,分析低渗透砂岩注水吞吐过程中的渗吸规律,并与常温常压渗吸实验进行了对比。实验表明,常温常压渗吸效率为18%~24%,平均为21%;前6 h岩心渗吸速率最快,为0.8~1.7 %/h。实际地层温度压力条件渗吸效率为24%~31%,平均为27%;第1轮次渗吸速率最快,为2.6~3.6 %/h。与常温常压渗吸相比,实际地层温度压力条件下能提升渗吸效率5%~7%,渗吸速率也明显高于常温常压渗吸,分析认为实际地层温度压力条件下可增加渗吸动力、减小渗吸阻力,更有利于发生油水置换。建立了渗吸深度理论计算模型,得出岩心渗吸波及的深度为0.25~0.63 cm,认为前期快速渗吸阶段进入的深度属于厘米级范围,渗吸深度随渗吸效率的增加而增加。综合研究认为,提高地层压力和进行大面积压裂可有效提高渗吸效率。     

井口注入参数对CO_2注入井井底温度、压力影响研究

CO2驱既可以提高原油采收率又可以实现CO2气体的埋存,是目前国内外研究较多的驱油技术。对于CO2驱,一个重要工作就是根据油藏工程设计的井底压力通过井筒计算来优选井口注入参数,从而为注入井设计提供理论依据。目前CO2注入井筒温度、压力剖面计算主要将井筒中的CO2考虑为单一相态进行计算,因而计算结果精度较差。若将井筒中CO2的相态变化加以考虑,建立计算模型,对实例井进行计算。计算结果与实测结果对比显示模型计算精度较高。在此基础上,对注入温度、注入量等CO2井口注入参数进行了敏感性分析,结果表明,二者对CO2注入井井底温度、压力均有一定影响。     

K_2CO_3-哌嗪复合溶液脱除CO_2驱采出气中CO_2的实验研究

CO2被注入油层后,约有40%～50%(体积分数)随着油田采出液伴生气溢出,采出液中含有大量CO2及水,针对脱除CO2驱采出气中CO2开展实验模拟研究,采用耐压实验装置模拟CO2驱采出伴生气特性,结合胜利油田CO2驱现场实际情况,在中压条件下对碳酸钾及其与哌嗪的复合溶液进行了实验研究,记录不同浓度溶液在不同温度、压力、时间下的进出气量,揭示了吸收速率、吸收容量与时间、溶液浓度的内在关系;对吸收饱和的富液进行了再生实验,详细记录CO2初始析出温度,富液再生温度,富液再生能耗及富液再生率,并进行对比分析。通过实验结果综合分析,筛选出质量分数为30%碳酸钾+3%哌嗪溶液是较优的二元复合溶液,在油田CO2驱采出气CO2捕集领域具有较佳的科研价值和工业应用前景。     

温度与压力场作用下枪管耦合场分析

枪管工作时需要考虑热高温、高压作用下温度和应力场分布规律。通过有限元软件,计算在热和膛压载荷作用时,单发和连续射击情况下枪管的温度和应力场变化规律。结果表明,枪管铬层温度高于钢层温度,铬层最高温度超过900K,应力超过1000MPa;温度和应力变化最大的区域位于铬层表面;相关文献验证了数值模拟结果的正确性,对枪管的设计、寿命预测及提高枪管使用年限有重要意义,为枪管设计提供参考。     

电潜泵举升系统温度压力耦合计算方法研究

电潜泵温度场的准确计算对于设备的选型和正常生产意义重大。针对前人的方法往往没有考虑到压力对温度分布的耦合作用或仅仅假设生产系统中为单相流体的实际,建立了电潜泵举升系统温度压力耦合计算模型。模型考虑了多相管流、动液面位置和环空对流换热的影响,能计算出井筒不同深度的传热系数,并给出了考虑多相管流流型变化的迭代求解方法。使用真实数据将计算结果与前人的模型进行了比对,证明了新模型的有效性。     

水-荷载耦合作用下沥青路面孔隙水压力研究

水-荷载的耦合作用是沥青路面早期损坏的主要原因之一.基于饱和多孔介质理论通过轴对称有限元的瞬态动力分析,计算得到饱和沥青路面内部孔隙水压力的时程变化;分析不同渗透性、车速和荷载条件下的孔隙水压力变化规律.结果表明,荷载的动态作用导致沥青路面内部的孔隙水压力具有波动性质;正负孔隙水压力的循环作用是沥青膜破坏的主要诱因;路面内部存水时,高速、重载将加速沥青路面性能衰减.     

煤岩体应力-渗流-温度多过程耦合试验系统

自主研制了煤岩体应力-渗流-温度多过程耦合试验系统,可以实现不同地应力、温度、流体压力等条件下煤岩体应力变形-瓦斯解吸/扩散-气体运移-温度传输等行为的试验模拟.该系统主要包括岩芯夹持子系统、流体控制子系统、温度控制子系统、操作控制及数据分析子系统等.岩心夹持器的煤岩样通过液体自动加压泵精准控制加载应力;特制的橡胶套包裹煤岩体有效阻隔了外界液体与煤岩样的接触,应变片直接贴敷在煤岩样上,克服了许多传统仪器应力-应变参数的非接触式测量和仪器操作过程复杂等问题;采用程序控温和电热毯联合加热的方法,实现了试验管路和煤岩样环境温度的可调可控,突破了普通水浴控温温度低于100℃的限制;采用labVIEW可视化的图形编程语言和平台开发了系统操作界面,可以实现实验数据的实时采集与分析.该试验系统的力学和渗透性测试结果的准确性分别通过了MTS815岩石力学试验系统和标准渗透率岩心的验证.应用该系统开展了温度-应力耦合下煤体渗透性演化和应力加载下型煤吸附/解吸CO₂的连续性力学-吸附/解吸过程相关的实验,实验结果与理论-实际的认知相吻合.     

超临界CO_2作用下煤的孔隙结构变化规律试验研究

为了研究不同超临界条件下煤体孔隙结构的变化规律,采用控制变量法,改变超临界条件下的温度、气体压力、处理时间,探讨超临界CO_2对煤体孔隙结构的影响。结果表明:超临界CO_2作用前后煤体渗透率受处理时间的影响很大,随着处理时间的增加,渗透率先降低后逐渐增大,约10 h后趋于稳定,超临界条件下单一改变压力或者温度对煤样渗透率的影响不大;超临界CO_2作用对煤体的微观孔隙结构产生了损伤,孔隙度明显提升,提高百分比为96%,大孔和中孔所占比例提高,超临界CO_2作用对孔起到了一定的疏孔扩孔的作用,从而有利于瓦斯的抽采。     

泡沫流体密度-压力-温度关系的实验研究

泡沫流体在石油工程中是一种优良的入井液,泡沫密度的确定对现场应用具有重要的意义。建立了 地层条件下测定泡沫流体密度的实验装置和测量方法,测定和分析泡沫流体密度随着压力和温度的变化关系,研究 了气液质量比对泡沫密度变化规律的影响,把实验数据进行了公式回归,并把实验结果与近似计算结果进行了比 较。结果表明泡沫流体的密度随压力的增大而增大,随着温度的增高而降低,泡沫流体的气液质量比越大可压缩性 越好。实验测得的泡沫密度总是小于近似计算的密度值,误差在1.45%~11.31%,存在误差的原因是近似计算没有 考虑液膜表面吸附的表面活性剂双电层离子间产生的斥力,回归公式与实验数据吻合较好。研究结果可为泡沫流 体在油田的应用提供理论指导。     

超临界CO_2萃取棉籽中α-生育酚

根据超临界流体萃取技术的基本原理,以粉碎后的棉籽仁粉为原料,提取α-生育酚。首先采用单因素试验的方法,考察萃取温度、萃取时间、萃取压力、棉仁粉粒径等对超临界CO2萃取的影响,然后在此基础上进行正交试验。得到最佳萃取条件为萃取温度50℃,萃取时间90min,萃取压力20~25 MPa,颗粒粒度0.25~0.30mm。     

车 - 温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥

针对传统悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估方法忽略了温度荷载影响的问题,提出考虑车辆和温度 荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳耐久性评估方法。以南溪长江大桥为工程背景,基于悬索桥主梁的车辆 动态称重（WIM）、U 肋细节应变、铺装层温度和环境温度监测数据,建立标准疲劳车辆模型、铺装层温度 概率模型和主梁温差模型。在 ANSYS 有限元平台,采用瞬态分析计算车辆和铺装层温度荷载耦合作用对结 构两类典型焊接细节的疲劳应力效应的影响,并统计结构温度梯度的疲劳应力谱。在此基础上,预测车 - 温 度荷载耦合作用下南溪长江大桥两类典型细节的疲劳寿命。研究表明：在车载不变的情况下,沥青铺装层温 度与等效应力幅呈现线性关系。温度对细节疲劳寿命的影响随着细节距铺装层距离的增大而衰减。温度梯度 疲劳荷载谱的循环次数明显较车载小,在两者耦合作用中,车载对疲劳损伤的贡献值占据主要地位。对比考 虑与不考虑车 - 温度荷载的耦合作用,南溪长江大桥梁服役 100 a 主梁细节 1 和细节 2 的疲劳损伤计算值分 别相差 5.06 和 1.50 倍。     

CO_2加氢制低碳烯烃反应中引入耦合反应的影响研究

针对CO2加氢制低碳烯烃反应的特点,考虑将气化反应引入到CO2加氢制低碳烯烃反应中。对无煤粉参与反应和有煤粉参与反应两种情况下的CO2加氢反应进行了热力学分析。采用总吉布斯自由能最小法计算得到不同温度下反应体系平衡组成及反应物的平衡转化率。对比两种情况下的计算结果表明,引入气化反应,平衡组成中烯烃含量和反应物H2转化率都提高了,而产物中H2O的含量降低了,表明有更多的氢储存到烃中,但反应物CO2的转化率降低了。此外,通过实验得到两种情况下CO2加氢反应产物分布,实验结果表明有煤粉参与的反应,烯烃选择性更高,但CO2转化率降低了,这与热力学分析所得结论一致。     

冲击荷载下蓄水容器中脉冲压力试验研究

本文的前部分介绍蓄水容器基底受水平冲击时脉冲动水压力的试验测定;后部分根据试验数据综合统计分析提出了计算脉冲动水压力的经验公式,并给有计算例题。     

用CO_2气敏电极测定发酵液中CO_2含量的研究

本文研究了用 CO_2气敏电极测定发酵液中 CO_2含量的方法。结果表明:由标准曲线法,用 CO_2电极不仅能测出发酵液中 CO_2相对含量的变化,而且能测定共绝对含量。其适用范围为2～50℃,最佳范围为15～35℃;最适 pH 值为3～5;乙醇浓度在15%(V/V)以下及葡萄糖浓度在35%(W/V)以下对测量无影响。其浓度测定范围为10~(-5)～10~(-2)M。     

循环气压下原煤微损伤及其破碎特性试验研究

应用岩石力学测试系统TAWD-2000和煤岩气压致裂设备开展了首山矿原煤试件的气压疲劳试验,分析了循环气压及二次气压致裂作用下煤样的微损伤与破碎特性,并利用损伤理论与分形理论进行描述.结果显示:1)基于残余塑性体应变定义微损伤变量,推导损伤演化方程,煤样微损伤随着疲劳次数的增加显著增大.2)含节理面煤样微裂纹发育局部化,产生局域高损伤,气压疲劳导致的整体微损伤效果推迟.3)经历气动疲劳的原煤气压致裂呈现整体破裂特征,破碎程度远大于直接气压致裂所引起的单一对径张拉破坏.4)循环气压下微损伤原煤的破碎特征可利用破碎度的分维数表征,分维数越大,试件破碎度越大,小块度所占比例越大,反之愈小.     

泡沫增效三元复合驱油体系渗流行为研究

将交替注入碱-表面活性剂-聚合物（简称ASP）和氮气时，针对泡沫的生成及稳定性影响因素开展了大量的实验研究，着重探讨了不同流速、不同压力条件下的渗流行为。实验结果表明，泡沫的形成与运移严重受流速和压力的影响，流速太大，存在严重气窜现象，流速太小，不利于泡沫在孔隙介质中的传播。压力越小，越利于形成稳定的泡沫。一旦形成泡沫，流动阻力明显增加，大大降低驱替流体的流度。氮气/ASP交替注入地时，在入口端生成的泡沫可以被高粘流体驱替向远处传播。     

高精度压力传感器中温度补偿技术研究

半导体的温度特性会使压阻式压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移,是造成压力传感器测量误差的主要因素.对于高精度压力检测系统,温度漂移已成为提高其系统性能的重要障碍,在环境温度变化较大的应用领域更是如此.在分析多种温补方法优缺点的基础上,提出了一种结合多项式曲线拟合和三次样条插值的温度补偿方法,可以较好地提高测量压力...     

水-力耦合条件下玄武岩声发射特征试验研究

开展玄武岩水-力耦合室内三轴试验,通过传感器接收玄武岩在破坏过程中所释放的声发射信号,基于声发射事件率、主频以及上升时间与最大振幅比值（ratio of rise time to maximum amplitude, RA）-平均频率（average frequency, AF）来研究玄武岩在水-力耦合作用下的声发射特征。水-力耦合作用下玄武岩破裂过程中的声发射事件率随着水压增大在峰后阶段表现得更为集中;声发射主频信号呈带状分布,主要集中于中频段（75～200 kHz）,水压增高对小尺度的裂纹扩展有一定的促进作用;RA-AF值说明玄武岩内部裂纹扩展过程表现如下：张拉破坏→剪切破坏为主、张拉破坏为辅的局部剪切破裂面→宏观剪切破裂面;基于声发射三维定位,发现随着水压增大岩石内部破坏程度加剧,裂纹数量增加,宏观破裂角逐渐减小。     

温度影响下能量桩-土接触面剪切特性试验研究

能量桩工作过程中,桩体受温度变化影响会产生热变形,进而引起桩周土体的循环剪切作用,弱化地基承载力,给桩基的正常使用带来风险。由于传统直剪仪无法模拟能量桩工作过程中的温度变化,因此对桩-土接触面力学特性受温度影响的变化规律研究较少。对传统直剪仪进行改造,使其可以改变剪切试样温度;所用土体从重庆某施工现场取样,开展不同温度变化下桩-土接触面的室内土工直剪试验,分析单次温度变化和循环温度变化对桩-土接触面力学性能的影响,并对温度影响下桩-土接触面力学特性与土体力学特性的差异进行比较。结果表明,能量桩-土接触面的抗剪强度受温度影响较大;随着温度的升高,能量桩-土界面摩擦角和黏聚力先减小后增大;低法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响较大,而高法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响不显著;土体的抗剪强度、黏聚力和摩擦角随温度变化规律与桩-土界面类似。     

压力水-岩耦合作用下砂岩断口微观破坏机理

为了研究流固耦合作用下岩石的损伤劣化机理,以砂岩岩样为研究对象,采用流固耦合力学实验系统开展轴压水压耦合作用下单轴压缩、三轴压缩及三轴蠕变实验,借助扫描电子显微镜对岩样破裂断口的微观结构特征进行分析。结果表明:单轴饱水岩样破裂断口表面比干燥岩样出现更多的裂纹核,且断口形貌以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅;随着水压增大,三轴压缩岩样破裂断口表面裂纹核逐渐变少,剪切平行裂纹逐渐增多,岩样的宏观破坏形式从以张拉破坏为主逐渐向以剪切破坏为主转变;与三轴压缩岩样断口相比,三轴蠕变岩样破裂断口表面平整度和光滑度较差,晶体间联结更加紧密,剪切裂纹密度和深度增加。