N2在页岩干酪根上的吸附特征

采用密度泛函理论的wB97XD方法、RDG函数方法和counterpoise correction理论,研究氮气在干酪根C₂₈H₁₄O和氮掺杂干酪根C₂₇H₁₄ON上的吸附特征。结果表明：N₂在干酪根上的活性吸附位点为苯环上方中心位置,吸附能在8~10 kJ·mol^-1之间,N₂和干酪根之间的相互作用主要是范德华相互作用和空间排斥作用。氮掺杂改变了干酪根的构型和电子云分布,导致含氮杂环不再是稳定的活性吸附位点,增强了排斥作用,使吸附能略有减小。研究结果对理解干酪根吸附小分子的特征有重要意义,能够为页岩气的开采提供理论支持。     

疏水改性低分子量阳离子聚丙烯酰胺抑制剂的制备及性能评价

针对现有阳离子类抑制剂与钻井液配伍性、抑制性较差的不足,本文以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸十八酯为原料,以乙醇和乙酸丁酯的混合物作溶剂,采用沉淀聚合法,制备出了疏水改性低分子量阳离子聚丙烯酰胺BJX-1页岩抑制剂。通过研究不同反应条件对BJX-1分子量的影响规律,得出溶剂组成对BJX-1分子量影响最大,可通过调节溶剂组成实现BJX-1分子量的控制。当分子量为1.45×10~5g/mol~1.87×10~5g/mol时,BJX-1的抑制性最好,页岩岩屑120℃热滚回收率约为78%;增加BJX-1中疏水结构单元含量至2%~4%时,可进一步提高BJX-1抑制性,使页岩岩屑120℃热滚回收率高于90%;此时的最佳反应条件为:以乙醇和乙酸丁酯按体积比90∶10~100∶0组成的混合物作为溶剂,引发剂质量分数为0.1%,单体质量分数为3%,在80℃下反应7h。通过对比研究发现,当加量为1%时,BJX-1所对应的页岩岩屑120℃热滚回收率分别比常用小分子阳离子化合物JA-1和高分子量阳离子聚合物DY-1高27.85%和50.06%。BJX-1更能提高钻井液的综合流变性能,使钻井液流变性更加稳定,而且具有优良的高温高压降滤失性。     

页岩储层各向异性对水平井坍塌压力的影响

为揭示层理页岩强度各向异性对水平井井壁坍塌压力的影响规律,对取自四川盆地龙马溪组页岩钻井不同层理角度的岩芯,通过岩芯观测、偏光显微镜、扫描电镜试验分别从宏观和微观角度研究了页岩层理特征,并基于单轴抗压强度研究了页岩强度各向异性特征.层理结构发育导致页岩呈现出显著的各向异性特征,粗略地将页岩视为各向同性体及简单采用Mohr-Coulomb准则作为破坏判据,使得预测的维持井壁稳定的坍塌压力不能满足安全钻井的需要.该文在研究层理地层岩石力学特性的基础上,采用横观各向同性地层井周应力分析模型,研究了弹性模量及地应力各向异性比对井周应力的影响;并结合考虑中间主应力的Mogi-Coulomb判据,分析了井壁坍塌压力对弹性模量E和Poisson(泊松)比ν各向异性比值变化的敏感性.实例分析结果表明:弹性模量和水平地应力各向异性比值的变化会对井周应力产生较大影响;Poisson比各向异性对井壁坍塌压力没有明显影响,而弹性模量比值的变化对井壁坍塌压力影响较大;横观各向同性地层中井壁坍塌压力与储层水平和垂直方向的硬脆性强弱关系有关,弹性力学参数各向异性既有可能利于井壁稳定,也可能更易导致井壁的剪切破坏;在实际工程中应根据储层岩石水平和垂直方向的硬脆性强弱关系,确定安全钻井液密度窗口.该结果对现场施工具有很好的指导意义.     

基于复合控制的电液负载模拟器多余力抑制研究

针对电液负载模拟系统存在多余力且该多余力严重影响系统加载精度与控制性能的问题,建立了系统各部分以及整个系统的数学模型.通过对数学模型的研究,分析了系统多余力的产生机理,并建立了系统多余力的传递函数.提出了前馈PID复合控制的方法,并对该方法进行了仿真分析和实验研究.在仿真分析中,通过对多余力消扰前、引入前馈控制消扰后及引入复合控制消扰后3种情况的比较,说明前馈PID复合控制能够有效抑制系统多余力.实验结果进一步验证了前馈PID复合控制的有效性,同时实验结果显示在运动换向时系统多余力将出现突变,为下一步的研究指明了方向.     

氧化石墨烯与Si-P低聚物在环氧树脂中的协同阻燃作用

采用Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO),并通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对GO微观形貌进行了表征.详细研究了GO与硅磷低聚物(DMS-DOPO)在环氧树脂(EP)力学性能和阻燃性能中的协同作用.万能材料试验测试结果表明,GO和DMS-DOPO分别对拉伸强度和断裂伸长率提高效果明显,二者协同后,可使EP拉伸强度和断裂伸长率分别提高17.1%和42.2%.采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥型量热(CONE)和SEM对EP及其阻燃材料的热性能、燃烧性能以及炭层微观形貌进行了表征.EP/DMS-DOPO/GO在600℃残留量为EP的5.2倍,比EP/DMS-DOPO和EP/GO分别提高4.4%和208.6%.EP/DMS-DOPO/GO的LOI值大于30,并能通过UL-94 V-0级别,燃烧过程中可形成内部结构疏松多孔、外表面致密的膨胀炭层.DMS-DOPO和GO协同后使EP热释放速率峰值由1154 k W·m-2降低到710 k W·m-2,总烟释放量降低30%.     

含均三嗪结构甲氧基丙烯酸酯化合物的合成及抑菌活性研究

采用亲核取代和消除反应,合成了7个含均三嗪结构的新型甲氧基丙烯酸酯化合物,目标化合物的结构经IR、1H NMR、HRMS进行表征。对目标化合物进行了真菌抑制活性实验,结果表明在50ug·m L-1浓度下,4个目标化合物表现出一定的真菌抑制活性。     

磷钨酸插层MgAl水滑石层间距的调变及催化酯化脱酸性能

通过改变离子交换温度和时间合成了具有不同层间距的磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40),HPW)插层MgAl水滑石(LDHs),采用XRD、FT-IR、Raman、~(31)P MAS NMR、ICP-AES和Hammett指示剂-正丁胺滴定法等表征其性质,并研究其对模型原油的催化酯化脱酸性能。高的离子交换温度有利于形成较大的层间距(d_(003)约1.46 nm),较长的交换时间有利于形成较小的层间距(d_(003)约1.05 nm)。不同的层间距源自HPW在层间不同的存在形式,P_2W_(18)O_(62)~(6-)以C_2轴倾斜于层板和PW_(11)O_(39)~(7-)以C_2轴垂直于层板的方式排列于层间时,形成d_(003)约1.46 nm的层间距;PW_(12)O_(40)~(3-)与层板发生嫁接,并以C_2轴垂直于层板的方向排列于层间时,形成d_(003)约1.05 nm的层间距。层间P_2W_(18)O_(62)~(6-)和PW_(11)O_(39)~(7-)能产生更高比例的中强酸中心,同时大的层间距有利于反应物扩散进入层间与酸中心接触,能够提高LDHs的催化酯化脱酸性能。     

织构化柱塞对压裂泵密封副的摩擦学性能影响

采用精密机械雕刻技术在压裂泵柱塞试样表面雕刻微凹坑阵列表面织构,利用MDW-100型微机控制立式万能摩擦磨损试验机对具有不同尺寸形状的微凹坑柱塞-丁晴橡胶密封试样进行摩擦磨损试验,研究了织构化柱塞试件与丁晴橡胶摩擦副在流体动压润滑条件下的润滑特性.结果表明:压裂泵柱塞试件表面合理织构组合可以显著地提高柱塞密封系统摩擦副的润滑和减摩性能,其中面积比为5.86%、均匀分布的圆柱形与条形混合凹坑织构是较优的,其摩擦副的摩擦系数、温升及磨损量相对于无织构试件分别降低了80%、90%及79.3%,且表面磨痕也显著低于无织构及其他织构组合的柱塞密封摩擦副.     

下钻中气液两相激动压力滞后时间研究

考虑气液两相弹性及井筒中实时变化波速,提出了气液两相激动压力模型;借助Runge-Kutta、差分、Newton-Raphson等数学方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:随气侵量和有效井筒传输距离的增大,激动压力滞后时间增大;井径的变化对激动压力滞后时间影响甚微;井底气侵量从0m3·h-1增至8.236m3·h-1,激动压力滞后时间为2.231s;钻柱长度从2500m减至500m,激动压力滞后时间为1.585s;井径从0.1778m增至0.254m,激动压力滞后时间为0.021s;当大量气体侵入井底时,可适当加快下钻速度,不仅可平衡地层压力,更可以抑制气体进一步侵入井底。     

硼掺杂金刚石纳米棒电极对比阿培南的电化学检测研究

在自制的硅纳米线上采用热丝化学气相沉积方法制备了硼掺杂金刚石纳米棒电极.采用循环伏安及计时电流方法测定了在磷酸缓冲溶液中的药物比阿培南的浓度,灵敏度达到0.038μA μM-1较相同条件下制备得到的普通硼掺杂金刚石电极(0.028μA μM-1)相比有所提高.该纳米棒电极由于特殊的表面形貌,较普通硼掺杂金刚石电极表现出...