超临界CO2注气压缩机的设计

CO₂注气压缩机是CO₂-EOR工艺的关键设备之一，超临界CO₂驱替工艺要求其将气体从低压气态压缩至高压超临界态，其运行安全可靠性至关重要。由于CO₂在近临界点物性的突变，超临界CO₂注气压缩机的设计与运行存在其特殊性。应用PR方程计算了混合气体在宽温度、压力范围内的压缩因子，分析了其在近临界点的分布规律，指出了气缸内压缩过程中不适宜存在的压力-温度工况范围，划定了超临界CO₂注气压缩机的“非设计区”工况，并提出了回避“非设计区”的手段与方法。     

超临界CO2气冷器内火积耗散分析

为了分析火积耗散在气冷器内分布情况及影响，利用CFD数值模拟技术建立直管套管式气冷器模型，对超临界CO₂套管式气冷器内CO₂与冷却水之间的热量传递过程进行数值模拟研究。通过改变操作压力、温度、质量流量等参数进行计算，分析火积耗散沿管长分布情况，研究温度、质量流量、压力的变化对套管式气冷器火积耗散的影响。结果表明：随着CO₂进口温度升高，火积耗散增大，但冷却水温度的改变对火积耗散影响小，可忽略不计；随着冷却水质量流量的增大，火积耗散减小，火积耗散在CO₂入口相对于在套管气冷器其他位置处，数值最大。相较于冷却水质量流量0.03 kg/s，冷却水质量流量为0.04 kg/s时，火积耗散减小了2.6%，冷却水质量流量为0.05 kg/s时，火积耗散减小了3.2%；随着CO₂质量流量增大，火积耗散增大；且随着压力的增大，火积耗散减小。研究结果可以为改进CO₂气冷器的结构和提高换热性能提供新的思路和参考依据。     

基于NB-IOT的窖池环境监控系统

白酒酿造工艺在发酵工段对环境因素非常敏感，窖池的温度和CO₂浓度的变化都会影响白酒产品的微生物成分及组分的改变。以窖池温度控制和CO₂浓度监测为主要目标，选用STM32作为主控核心，以ZigBee和BC26作为通讯设备，阿里云IOT为设备云平台，设计开发白酒窖池环境监控系统。经过实验测试，系统可以实时的显示窖池的温度和CO₂浓度，且监测值与实际仪器之间的相对误差在5%以内，并在入窖阶段温度范围外运用模糊PID控制算法研究窖池温度控制，实现远程监控白酒窖池环境。     

带喷射器的跨临界CO2热泵系统性能分析

为了提升跨临界CO₂热泵系统的性能,利用喷射器替代节流阀植入系统中,在保证喷射器效率的前提下,对系统中各参数之间的相互影响进行了分析,通过建立SEC系统的热力学模型,分析了气冷器CO₂出口温度、排气压力、蒸发温度等参数对系统制热系数COPh的影响。结果表明：气冷器CO₂出口温度是决定常规系统引入喷射器是否有益的关键,随着排气压力(7～10 MPa)变化,气冷器CO₂出口温度(30～55℃)存在一转换温度,只有当出口温度小于转换温度时才有助于提升COPh。同时为了保证系统的安全与运转正常,气冷器CO₂出口温度在低于安全值(57℃)的前提下,还应不超过其转换温度。本文进一步研究了增加回热器对提升SEC的热力性能的效果,结果表明,在气冷器CO₂出口温度大于31℃时在SEC系统中加入回热器可以有效提升热泵系统的制热性能。     

直热式空气源CO2热泵热水器系统运行特性试验研究

设计了一种直热式空气源CO₂热泵热水器系统,利用试验研究的方法研究了环境温度、气冷器冷却水入水温度及流量对系统性能的影响。试验结果表明:设计的空气源CO₂热泵热水器系统,其系统能效系数(COP_h)基本达到了国家标准;环境温度、气冷器冷却水入水温度以及流量对系统COP_h、系统制热量以及气冷器出水温度的影响显著。通过调节热泵热水器系统低温热源温度、气冷器冷却水入水温度及流量,可改善系统COP_h,提高系统制热量以及气冷器出水温度。     

封堵井水泥石在CO2湿相环境下的腐蚀规律研究

为探讨不同湿相环境对油井水泥石在CO₂埋存条件下腐蚀的影响机理和规律，采用了试样表观分析、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和物理分析等方法，测定了两种不同配比的水泥石在超临界CO₂气相和液相环境下的表观特征、腐蚀深度、抗压强度、渗透性、微观形貌等变化，并对比分析了气相CO₂和液相CO₂两种暴露条件下对水泥石腐蚀过程的影响。结果发现，水泥石在腐蚀过程中由外向内出现了淋滤脱钙层、碳化层、氢氧化钙溶解层和未腐蚀层等4个区域；两种水泥石在处于超临界CO₂的两相状态下，随着暴露时间的延长，其抗压强度显著下降，腐蚀深度、渗透率、孔隙结构都有不同程度的增加，且在液相CO₂环境下水泥石试样腐蚀更为严重；液相CO₂环境下高矿化度地层水的协同作用会增加CaCO₃的溶解度，增强浸出效果，加剧了CO₂对水泥的侵蚀。从而揭示了湿相环境对油井水泥石在二氧化碳埋存条件下耐久性能影响机理和规律，并为油井水泥腐蚀提供了参...     

基于瞬态温度场的桥塞段温度压力变化规律研究

在工程实际应用中发现，桥塞坐封后，由于地层因素和人为操作，上下端流体的温度和压力会产生变化，使桥塞的坐封失效。其中，二级桥塞受影响失效比例最大。因此，二级桥塞坐封后的段塞区内流体状态参数的获取及相关影响因素的分析对工程应用十分重要，然而国内外学者对注采井筒温度压力场研究颇多，还未涉及针对桥塞坐封方面的温度压力场变化的研究。因此，基于瞬态温度场模型，结合流体状态方程，运用MATLAB软件编程，计算得段塞区温度和压力随时间及井深变化的关系。针对井下5 km处二级桥塞进行计算，设初始温度60℃，结果显示：（1）随着时间推移，井筒回温使段塞区温度升高，压力随之升高，20 h后变化趋势停止，即当井筒温度与地层相等时，温度和压力上升趋势停止；（2）进入稳态后，段塞区深度对其压力及温度有影响，且温度压力随深度的增大而呈正比例增加；（3）进入稳态后，段塞区间隔距离对段塞区温度及压力无影响。计算结果可为工程实际应用提供一定参考价值。     

激光剥线工艺技术分析及应用

随着国内工业化进程的快速推进，电缆组件业务量逐年上升，导线剥线工艺要求逐渐提高。鉴于此，在总结传统冷剥和热剥两种剥线工艺常见问题的基础上，探索了CO₂激光剥线工艺。在实际应用过程中，针对不同线缆型号的参数最优化工艺方案，并改良CO₂激光剥线器护套剥除安装夹具和射频组件端面(绕包层)剥除安装夹具的工装，弥补了现有剥线工艺技术的不足，从而提高了剥线效率，对业内激光剥线工艺的推广改进具有一定的指导意义。     

气液溶解式液压储能技术的储能密度研究

针对现有蓄能器储能密度低导致体积过大的问题,提出一种气体压缩与气液溶解相结合的混合储能方式。以CO₂-H₂O作为储能介质,采用自主搭建实验台进行了储能特性的实验研究。结果表明：CO₂和H₂O的溶解度增大使得混合储能技术的升压范围明显低于常规蓄能器,在压力变化范围相同的情况下,该蓄能器储存能量更多;蓄能器初始压力、储能速度以及气液比例是影响气液溶解式蓄能器储能密度的三个因素,蓄能器初始压力越高、储能速度越低,储能密度改善越明显;随着注水量的增大,气体溶解量增大,当溶解量达到最大值时,储能密度的改善受到限制。气液混合储能技术具有高能量密度和节能环保的特性,是一种现实可行的替代性技术。     

分析温室气体及CO2碳同位素比值的傅里叶变换红外光谱仪

改进了傅里叶变换红外分析仪（FTIR）的硬件设计以实现温室气体及CO₂碳同位素比值的多组分、高精度、连续自动测量。首先,对FTIR分析仪测量系统进行了设计和理论分析,引入了温度和压力监控系统以及全密封气路干燥系统。然后,讨论了光谱的定量分析过程。最后,设计了标准气体对比测量实验。实验结果表明：分析仪测量CH₄,CO,CO₂和δ¹³CO₂值的标准偏差分别为0.01×10^-6,0.011×10^-6,0.239×10^-6和0.572‰,与常规FTIR测量系统相比,其检测的标准不确定度分别提高了6.3,8.45,10.54和14.73倍,其系统误差分别提高了2.88,1.93,4.67和4.66倍;对比分析仪与同位素质谱仪对δ¹³CO₂值的测量结果,标准偏差分别为0.572‰和0.171‰,二者测量的标准不确定度相近。所设计的温室气体及CO₂碳同位素比值FTIR分析仪能够满足多组分、高精度、连续自动测量的需要。     

温度对S135钢和G105钢在CO2/H2S共存体系中腐蚀行为的影响

在气体分压分别为20,0.1 MPa的CO₂/H₂S共存模拟油田地层水中，利用高温高压釜在不同温度(室温、100℃、180℃)下对S135钢和G105钢进行腐蚀试验，研究了温度对2种钢腐蚀行为的影响。结果表明：100℃下S135钢和G105钢的腐蚀速率最大，分别为0.846 3 mm·a^-1和0.850 0 mm·a^-1,180℃下的腐蚀速率最小，分别为0.229 1 mm·a^-1和0.230 9 mm·a^-1;100℃下钢表面腐蚀产物主要为FeCO₃和FeS,此温度下CO₂为腐蚀主控因素，室温和180℃下的腐蚀产物主要为FeS,H₂S为腐蚀主控因素。     

固体铁氧化物与CO2-CO气体间18O交换的质谱研究

为掌握冶金反应过程中氧在气-固两相间的迁移动力学,采用氧同位素交换技术研究了1373 K时固体铁氧化物与CO₂-CO气体的氧同位素交换反应,考察了气相氧分压（CO₂/CO比值）对氧同位素交换反应的影响。结果表明：在氧同位素交换反应前期,反应速率随时间急剧下降,后期缓慢下降,反应前期和后期的控制性环节分别为界面化学反应和氧在铁氧化物内的扩散;氧分压的提高有利于氧同位素交换反应的进行。     

一种石油生产永置式地面井口持水率动静态测量装置研究

为满足采油地面井口多相流持水率测量的实际要求,本文结合电导动态测量与筒状电容静态测量技术,研制了一种永置式石油生产地面井口多相流持水率动静态测量装置(PDSWHMD＿SM)。具体地,文中采用有限元方法(FEM)构建了电导-电容一体式传感器(CCIS)数值模型,在此基础上对CCIS管道内流体处于流动及静止状态下分相介质的分布特性、CCIS结构参数、CCIS电学分布特性、不同多相流工况下的响应特性等进行了深入研究,最终确定了CCIS最优结构参数：H_e=90 mm、ID=30 mm、Ih_e=3 mm、H_c=375 mm、IR₁=26 mm、T_c=1 mm、H_m=56 mm,证明了其测量误差在5%以内。另外,本文以总流量5～70 m³/d,持水率50%～90%等多相流工况为例进行了实验研究,实验结果表明：研制的装置PDSWHMD＿SM持水率测量误差同样在5%以内。仿真和实验均证明了PDSWHMD＿SM具有良好的持水率测量性能。     

热风炉烟气余热回收系统及工艺研究

研究一种热风炉烟气余热回收系统及工艺,主要涉及热能回收利用技术,包括换热单元、制备单元和控制单元。通过换热单元回收利用热风炉烟气余热,节约高炉煤气燃气量;通过烟气发生器产生高温烟气后与热风炉烟气混合,利用截止阀和分流调节阀调节气体流量,控制煤气和助燃空气的预热温度,提高热风炉燃烧效率,同时满足热风炉送风温度要求,实现高风温送风,降低炼铁成本。热风炉烟气余热回收后,进入制备单元,分离出纯净CO₂和N₂,既降低了烟气中污染物排放量,又可充分利用烟气制备出可用气体。     

豆胶气泡雾化喷雾器的三维设计及其数值模拟

设计了一种注气内管内径渐变的高粘度豆胶气泡雾化喷雾器,并应用流体分析软件,对喷雾器内部气液两相混合流体特性及其下游雾化进行了数值模拟研究。主要模拟了喷雾器内部气液两相流的速度场分布、压力场分布并分析了模拟结果。分析表明:在设计的气泡雾化喷雾器内部,豆基蛋白胶能够与空气进行很好地混合,其内部压力场分布、速度场分布符合流体力学的运动规律。模拟结果对以后的多相流流动分析以及气泡雾化的研究具有一定的指导意义。     

海上油田大排量分层测调注水技术研究及应用

针对海上油田注水井的大排量注水需求及工艺发展缺乏大排量分层测调注水工具、方法的问题,开发了海上油田大排量分层测调注水技术.通过设计研发的大排量注水工作筒、大量程测调仪器和地面控制设备,实现注水井多层段大排量分层注入和注水量在线监测、测调一体,满足油藏大排量精确配注需求.现场应用试验表明:大排量注水工作筒满足全井最大注入...     

注气式水下干式仓设计

海洋石油平台的双层保温立管是石油开发中的重要组成部分,由于制造问题多数存在立管外腐蚀情况。通过双层保温立管的内管外腐蚀分析及目前修复方案的弊端,提出一种注气式干式仓立管修复工艺方法。注气式干式仓通过向仓内注入干燥气体观察气体压力与海水压力的变化情况。当气体压力大于海水压力时,海水从干式仓底部排出;当干式仓内压力与干式仓底部海水压力相等时,底部形成气液结合面,在水下形成密闭的干式环境空间。通过建立三维模型,计算了仓内压力变化海水进入干式仓的内部高度,得到了压力变化与进入仓内液面高度的关系,为控制仓内压力提供了理论依据;干式仓的自重与浮力的平衡保证立管不受上拔力或干式仓自重带给立管的重力负荷。同时,通过有限元方法校核了干式仓在海水中承受外压时的强度。所提出的立管维修新方法,可有效解决水下立管干式环境维修难题。     

基于光声光谱法的变压器油中溶解气体在线检测技术

油中溶解气体对变压器早期潜伏性故障的诊断具有重要作用。为了实时监测变压器油中多组分故障特征气体，研制了基于光声光谱法的单光声池多组分气体分析仪。通过对光源发生装置、免污染差分式光声池、高灵敏度声电转换器、滤光器和相敏检波电路设计，实现了单光路多组分气体的分时检测。实验结果表明，设备整体参数满足电力行业标准DL/T 1498.2-2016中变压器油中溶解气体在线监测装置对各种待测气体的最小检测限要求，能够准确可靠检测出变压器运行过程中因放电和过热产生的CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、C₂H₂等气体浓度，进而减少故障误判率。     

CO2在微通道内高速流动特性的研究

随着科技水平的提高，微尺度流动和传热研究在电子器件研究领域具有广阔的工程应用背景。采用理论计算的方法对CO₂气体高速通过矩形微通道制冷器的流动特性进行研究。微通道进口处CO₂气体根据压力分为5个不同工况，入口温度均为14℃,在绝热流动与非绝热流动的假设下，选取适当的摩擦因数关联式对上述工况进行理论计算。将微通道分段后估计第1管段的出口流体密度，由关联式可计算得到出口压力与比焓，根据热物性表查得新的出口流体密度并将其与估值进行对比，误差过大时重新估值。对第2管段重复上述计算即可得到其出口参数，以此类推得到所有管段出口流动参数。用同样的方法将相关实验的流动参数代入理论计算，与实验测得数据进行对比分析。结果表明：理论计算结果与实验数据十分吻合，质量流量相同时，进口压力越小，温降越大。     

TWC贵金属含量偏差对发动机排放的影响研究

由于制造工艺的影响,TWC(三元催化器)贵金属含量存在偏差,为探究贵金属偏差对发动机排放的影响,定制贵金属比例不变,含量相对设计值偏差-15%,-10%,-5%,10%四种偏差件,并通过台架试验进行对比。试验结果表明：-15%～+10%的偏差范围内,发动机排放满足国六法规要求。±10%的偏差范围内,NO_X排放余量为54%,NH₃为21%,CH₄为68%,NMHC(非甲烷碳氢)为81%,CO为91%,-15%偏差件由于贵金属含量下降,储氧量下降,起燃温度上升,排放变差,NO_X余量下降至17%。