超临界CO2直旋混合射流破岩特性的实验研究

超临界二氧化碳(CO₂)射流破岩既能降低岩石门限压力又能有效保护储层,直旋混合射流兼具直射流和旋转射流特点可提高破岩效率,基于此提出了超临界CO₂直旋混合射流的破岩方法。为了揭示超临界CO₂直旋混合射流破岩特性,设计加工出叶轮式直旋混合射流喷嘴,通过岩石定点冲击破碎实验对比了该射流与常规水射流的破岩效果,并研究了叶轮长度、叶轮中心孔直径、混合腔长度、喷射距离、射流压力等重要参数对超临界CO₂直旋混合射流破岩效果的影响。结果表明:相同实验条件下,该射流方法的平均破岩能力比常规水射流提高了42.9%;超临界CO₂直旋混合射流破岩易出现较大体积岩屑崩落现象;随着叶轮长度、混合腔长度、喷射距离的增大破岩效果均先增强后减弱,实验条件下上述参数存在最优范围值;叶轮中心孔直径的增大会导致岩石破碎孔深度增加、直径减小;随着射流压力的升高,超临界CO₂直旋混合射流破岩效果有着较为明显的提升。研究结果可为超临界CO₂直旋混合射流破岩方法的进一步研究提供实验依据。     

低渗透油藏爆炸压裂产能分析及压裂改造区域优化设计

基于爆炸压裂裂缝分布规律,提出爆炸压裂缝网双重介质复合流动产能模型,应用Laplace变换Stehfest数值反演,得到了定压条件下封闭外边界低渗透油藏爆炸压裂生产井产能表达式。在模型正确性验证的基础上结合某低渗透油藏储层特征参数研究了爆炸压裂改造区域参数对封闭边界油藏产量的影响,同时对爆炸压裂改造改造体积优化设计进行了研究。研究结果表明,爆炸压裂改造区域半径主要影响生产中期产能,改造区域渗透率对生产早期和中期影响比较大,且对于实例油藏爆炸压裂改造比为0.1时效果最好。     

力平衡法测量大气压强

依据力平衡法原理,重新构思、设计了测量大气压强的实验方案及装置,力学传感器的使用,提高了大气压强测量中的关键物理量的测量精度;采用最小二乘法,实现了大气压强的巧妙测量.     

基于条件生成式对抗网络的油藏单井产量预测模型

为克服机器学习方法在油藏单井产量预测中的过拟合问题, 提高油田生产中的产量预测精度, 提出一种基于条件生成式对抗网络(CGAN)的油藏单井产量预测模型。该模型使用长短期记忆、全连接等基础神经网络, 构建生成和判别网络模型。生成网络模型以产量影响因素为条件输入, 生成预测产量数据, 利用对数损失函数评价预测数据与真实数据之间的偏差, 通过条件生成式对抗网络的博弈训练, 并结合贝叶斯超参数优化算法, 优化模型结构, 综合提高模型的泛化能力。基于Eclipse数值模拟软件建立同一井网条件下不同地质和生产条件下的油藏单井产量数据库, 以地质与生产条件等产量影响因素作为模型的条件输入, 进行油藏单井产量预测。结果表明: 与全连接神经网络(FCNN)、随机森林(RF)以及长短期记忆神经网络(LSTM)模型的预测结果相比, CGAN模型在测试集上的平均绝对百分比误差分别提升了2.59%、0.81%以及1.72%, 并且过拟合比最小(1.027)。说明CGAN降低了机器学习产量预测模型的过拟合程度, 提高了模型的泛化能力与预测精度, 验证了所提算法的优越性, 对指导油田高效开发和保障我国能源战略安全具有重要意义。     

高压下FCC相金属氢结构稳定性和非谐效应的理论研究

利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应, 给出金属氢的声子谱, 讨论金属氢声子谱的温度效应。计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱, 不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强点, 而有限温度下(100 K)临界压强点降到2.8 TPa, 非简谐效应显著地改变了体系的结构稳定性和声子振动性质。     

Au/MOF催化剂的制备、表征及其催化三组分偶联反应

采用后合成共价修饰法和一锅法分别制备了催化剂IRMOF-3-SI-Au(PS)和IRMOF-3-SI-Au(OP),运用X射线衍射、红外光谱、热重-差热分析、透射电镜以及程序升温还原对催化剂进行了表征,探索了这两种催化剂在醛、炔和胺三组分偶联反应中的催化性能,并推测了可能的反应机理.结果表明,两种催化剂对醛、炔和胺三组分偶联反应均具有较高的催化活性,产物炔丙基胺类选择性为100%,且可循环使用;结晶度较低的IRMOF-3-SI-Au(PS)的活性高于结晶度较高的IRMOF-3-SI-Au(OP);催化剂对芳香醛和脂肪醛以及环状胺均具有较高的催化活性,且对带有吸电子基团的芳香醛的活性高于带有供电子基团的.     

KDP晶体固-液界面吸附行为的分子模拟研究

通过构建晶体表面-KDP分子界面吸附结构模型, 采用分子动力学和密度泛函计算方法研究KDP分子在(001)和(010)面吸附的物理化学过程, 考察了温度对物理吸附行为的影响. 研究表明: KDP晶体表面的吸附过程和生长习性主要由化学吸附主导, 化学吸附能的计算表明[K-O₈]基元在(001)界面的结合能是(010)界面结合能的2.86倍; 在饱和温度附近, [H₂PO₄]^-阴离子在KDP界面的物理结合能随温度的变化呈现振荡特征, 溶液中有较多的离子团簇形成, 溶液变得很不稳定; 当温度从323 K降低至308 K时, 水分子在界面的结合能总体呈下降趋势, 而KDP分子在界面的吸附能总体呈上升趋势, 脱水过程是水分子和[H₂PO₄]^-阴离子在固液界面边界层竞争吸附的结果. 研究结果对确足晶体生长界面动力学过程发展和完善晶体生长理论有重要意义. 关键词： 分子动力学 双层结构模型 结合能     

食用香料的太赫兹时域光谱

食用香料是人们在烹饪过程中必不可少的调味品,对食用香料的鉴别和食用安全性检测也尤为重要.本文利用太赫兹时域光谱技术对食用香料进行测试,得到了黑胡椒、白胡椒、花椒、大料、姜粉、甘草、香叶以及五香粉、十三香等香料在太赫波段的吸收谱和折射率谱.结果表明,不同种类的香料都有其独特的特征吸收光谱,样品的吸收谱在0.2～1.25THz频段内以不同的斜率单调递增,在1.25～2.0THz频段呈现出不同的吸收峰.样品的折射率值在1.3～1.8之间变化,并且,样品的折射率在其吸收峰所对应的频率处出现了反常色散.通过对吸收系数的斜率、峰值位置以及折射率进行定标分析,太赫兹时域光谱技术可以用于不同种香料的定性检测.实验数据为食用香料的鉴别提供了依据,可以用于建立食用香料的太赫兹波谱数据库.     

液相沉积法处理TiO2纳米晶膜对其光电性能的影响

将涂有TiO2纳米晶膜的导电玻璃浸渍于氟钛酸铵、硼酸和水的液相沉积(Liquid Phase Deposition,简称LPD)反应溶液中,利用反应液中氟的金属配位离子和金属氟化物之间的化学平衡反应,在TiO2纳米晶多孔膜(简称nc-TiO2膜)上沉积一层TiO2纳米粒子,从而实现对TiO2纳米晶膜进行化学处理。以经过LPD处理的TiO2纳米晶膜作为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)并测试其伏安特性曲线,研究了不同反应时间条件下LPD处理nc-TiO2膜对DSSC光电性能的影响。结果表明:在一定条件下用LPD处理TiO2纳米晶膜可显著提高其DSSC光电性能,短路电流密度最高提高13.13%,能量转化效率最高提高13.95%。论文对LPD处理TiO2纳米晶膜提高DSSC光电转化性能的原因进行了分析。     

用深部处理剂JY-8提高注聚区残余聚合物的利用率

针对目前各油田聚合物驱转为水驱后,一般出现含水上升快,产油量大幅度下降的情况,以及油层内残余的大量聚合物未得到利用,而目前开发的残余聚合物再利用技术存在一些缺点,未得到推广应用,研制出新型复合处理剂JY-8。新型复合处理剂JY-8可与聚合物形成强度较高的凝胶体,将地层内残余聚合物有效地固定和絮凝,是很好的固定剂和絮凝剂,实现了“二剂合一”,达到对地层进行深部调剖、驱油的目的;同时,通过调整复合处理剂JY-8的加量等可调节成胶时间和凝胶强度。室内评价和现场应用表明,与以前的技术相比,复合处理剂JY-8可使油层内的残余聚合物利用率从原来的8％提高到15.65％,使聚合物驱后续水驱的采收率增加值从原来的10.33％提高到18.1％,在油井上起到了很好的增油、控水效果。