超临界二氧化碳压裂井筒温压及相态控制研究

超临界二氧化碳压裂液对温度、压力较为敏感,准确地预测注入过程中的井筒温压及相态直接影响着最终的压裂效果。因此,建立了考虑轴向导热、焦汤效应、膨胀(压缩)做功、摩擦生热热量分配的超临界二氧化碳压裂井筒瞬态温压模型,模拟分析了注入温度、施工排量、降阻效果、油管尺寸对井筒温压及相态的影响。研究结果表明,井筒温度降低导致的二氧化碳密度增加、流速降低,使得井口压力随井底温度同步降低。注入温度越高、施工排量越小、降阻率越高、油管尺寸越大,井底温度越高、井口压力越低。其中,井口温度增加10℃,井底温度增加约为7℃;降阻率提高20%,井口压力降低约7MPa。提高注入温度及流动通道的横截面积、降排量的同时使用稠化剂(降阻剂)可促使二氧化碳在井底达到超临界态。研究成果对超临界二氧化碳压裂的优化设计及现场应用具有较强的指导意义。     

二氧化碳注入条件下井筒水泥环完整性若干研究进展

井筒水泥环完整性是实现二氧化碳(Carbon dioxide,CO₂)地质封存长期安全有效的重要保障。在CO₂的捕集、利用及封存过程中,低温CO₂流体注入过程将引起井筒结构温度和压力的分布变化,易造成井筒水泥环完整性失效。为评价CO₂注入条件下井筒水泥完整性和优化注入参数提供理论指导和分析方法,文章在简要综述前人相关研究的基础上,重点介绍了笔者的相关创新研究成果：1)简述了CO₂注入井井筒完整性失效的研究现状,重点介绍了CO₂注入过程中井筒流动模型以及不同注入参数对井筒温度分布的影响;2)简述了含缺陷水泥环完整性的研究现状,重点介绍了井筒裂纹断裂参数计算方法,定量分析了CO₂注入井含缺陷水泥环的完整性,揭示了水泥力热性能对径向裂纹和界面裂纹扩展行为的影响规律。文章可为CO₂注入过程施工参数优化、井筒水泥环完整性评价等方面的相关研究与应用工作提供有益参考。     

谈二氧化碳与过氧化钠反应

读了《化学教育》2006年第1期《论化学方程式教学中高级知识的形成及教学策略》(简称《策略》)一文后受益匪浅,但对文中部分内容提出商酌意见,并通过实验探究表明自己的观点,不妥之处敬请同仁斧正。(1)《策略》[1]中有2幅图(见图1):左图为通过导管直接向“包Na2O2的棉花”吹气,而右图为通过盛有CaCl2的干燥管向“包Na2O2的棉花”吹气,文中笼而统之地描述了“实验步骤及现象”和“实验原理”,未提2种情况有何不同。读者可能这样理解:直接吹气(含水蒸气)与间接吹气(通过CaCl2不含水蒸气)现象、原理相同;也可能这样理解:作者想通过左右两图…     

复合交联型深部调驱体系应用研究

以安达奥瑞特石油装备有限责任公司生产的复合交联型深部调驱剂作为主要药剂。采用布氏粘度计检测流变性、物理模拟实验以及矿产实验等方法,从温度、矿化度、抗剪切性以及矿场施工等方面对复合交联型深部调驱剂进行评价测定。室内实验表明:使用复合交联型深部调驱剂配制而成的深部调驱液对温度、矿化度的影响不大,抗剪切能力强,突破压力达到1.7Mpa时,堵塞率达90%以上。     

锌-钴氰化络合物催化剂的改性及其在聚醚碳酸酯二元醇合成中的应用

双金属氰化物(double mental cyanide,DMC)是一种用于二氧化碳与环氧丙烷(PO)共聚反应的催化剂。DMC催化剂是具有晶体结构的有机金属配合物,其催化活性与结晶度密切相关。加入配体、共配体能够破坏立方晶体结构、增加无定形态结构从而降低结晶度。研究证明,以叔丁醇为配体的DMC催化剂活性较高,但是对共配体的使用则鲜有报道。本研究使用不同共配体(Span80、Tween80、D400、D2000)对DMC催化剂改性以达到两个目的：一是降低结晶度,提高催化剂活性;二是减小催化剂粒径。此外,利用PO与CO₂的共聚反应对催化剂性能进行考察。结果表明,使用D2000作为共配体改性后的DMC+D2000催化剂,催化活性为1547 g/g_cat,聚合产物中碳酸酯单元占聚合部分的质量分数为25.3%,选择性为92.1%。     

多组分反应策略将二氧化碳固定为氨基甲酸酯的研究进展（英文）

二氧化碳是主要的温室气体,也是地球上储量最丰富、廉价易得的碳一资源,具有无毒、不燃和可循环使用等优点.发展将二氧化碳转化为各种高附加值化学品的新方法、新策略,引起了人们的极大兴趣.但由于其化学性质稳定,实现二氧化碳在温和条件下的活化仍然具有极大挑战性.氨基甲酸酯是许多具有生物活性的天然产物和药物的重要骨架,也是重要的化工原料、合成中间体,在有机合成中具有广泛的应用.传统的氨基甲酸酯合成方法以光气或异氰酸酯类化合物为原料,但由于光气或异氰酸酯类化合物毒性高,容易造成环境污染,威胁人类的身体健康,所以使用受到极大限制.过去几十年,人们相继开发出一些非光气合成氨基甲酸酯的方法,如硝基芳烃的还原羰基化、胺的氧化羰基化、Hofmann和Curtius重排反应等,但这些方法存在反应条件苛刻、底物适用性不广等问题.因此,发展更加高效绿色的氨基甲酸酯合成新方法十分必要.而利用二氧化碳替代光气来合成氨基甲酸酯化合物无疑具有很多优势,因此受到各国化学家的广泛关注.近十年来,二氧化碳化学转化为氨基甲酸酯的研究取得很多新进展,其中通过多组分策略构建氨基甲酸酯化合物的研究格引人关注.利用二氧化碳非常容易和有机胺...     

二氧化碳与环氧化物的三元共聚反应动力学过程控制

二氧化碳共聚物的分子结构调控有助于改善其物化性能,尤其是对深受低玻璃化温度困扰的二氧化碳(CO₂)-环氧丙烷(PO)共聚物(PPC).引入氧化环己烯(CHO)为第三单体进行三元共聚是提高PPC耐温性能的重要途径,但是三元共聚反应过程复杂,其动力学研究还处于探索阶段.本文以均相的卟啉铝配合物为催化剂,利用Fineman-Ross方程和在线红外光谱研究CO₂/PO/CHO的三元共聚反应.实验发现较低共聚温度(60～70℃)下PO与CHO的单体竞聚率均小于1,因此通过调整单体投料比即可制备出无规共聚物,进而调整三元共聚物的热力学性能.当共聚温度高于70℃时,CHO竞聚率大幅提高,更容易生成嵌段共聚物.在线红外反应动力学研究表明,此催化体系70℃即使在极低黏度下依然可以快速引发聚合反应,但聚合温度提高后,环状碳酸酯生成量会大幅提升,可明显观察到聚合物的解拉链反应.     

超临界二氧化碳向心透平设计与热流固耦合研究

为了适应兆瓦级超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环系统的需求,本文在1 MW功率等级SCO₂向心透平设计基础上,通过雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法开展了透平流道内流动的三维数值模拟,分析了透平的变工况性能,研究了叶顶间隙的大小对流动效率的影响规律。基于热流固耦合方法,根据数值模拟结果与透平叶轮的实际运行条件,施加相应热载荷与气动载荷,并考虑到轮背泄漏流引起的轴向推力,开展了透平动叶轮的运行安全性分析。结果表明：设计工况下透平的等熵效率达到83.53%,输出功率达到1 188.57 kW,所设计的透平具有良好的变工况性能;采用TC4钛合金制造的透平叶轮的最大总形变为0.570 mm,其中最大轴向形变为0.303 mm,叶轮结构的内部应力远小于材料的屈服强度。本文的工作可为未来兆瓦级SCO₂布雷顿循环系统的透平研制提供基础数据与理论支撑。     

不同浓度聚合物段塞交替注入提高采收率技术

针对单一聚合物段塞驱存在低渗储层动用程度低、部分注入井注入困难以及油井受效比例低等问题,开展了高、低浓度聚合物段塞交替注入提高采收率技术研究.采用物理模拟的实验方法,评价了不同交替注入方案下低渗层的吸液比例、分流率以及聚合物驱的采收率.结果表明:与单独注入高、低浓度聚合物驱相比,不同浓度聚合物段塞交替注入能使低渗储层的...     

氮化氧化铈负载镍基催化剂催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究

水热法合成的棒状CeO2载体(CeO2-R)经过高温NH3氮化,得到了氮化的CeO2载体(N-CeO2-R).采用满孔浸渍法浸渍活性金属Ni,通过XRD、TEM、XPS和H2-TPR等表征手段,研究了载体及催化剂结构.结果表明:棒状CeO2载体在氮化前后,其形貌基本保持不变,同时载体中部分O原子被N原子取代,H2-TP...