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压裂过程射孔孔眼冲蚀动态演化过程数值模拟

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1031-1037页

作者：王治国阳光翁定为高跃宾李帅张锋苏晓辉西安石油大学新能源学院西安710065 油气田智慧能源与碳中和陕西省高校工程研究中心北京100083 西安市井完整性重点实验室西安710065 中国石油勘探开发研究院西安710065

在套管加砂压裂阶段,由于支撑剂对射孔孔眼的冲蚀,导致孔眼摩阻骤降,同时伴随着严重的扩径与变形。为此,基于Rocky DEM方法探究孔眼的冲蚀动态演化过程和孔眼摩阻衰减规律。结果表明,孔眼的冲蚀变形包括孔肩冲蚀和扩径冲蚀两个阶段。在... 详细信息

在套管加砂压裂阶段,由于支撑剂对射孔孔眼的冲蚀,导致孔眼摩阻骤降,同时伴随着严重的扩径与变形。为此,基于Rocky DEM方法探究孔眼的冲蚀动态演化过程和孔眼摩阻衰减规律。结果表明,孔眼的冲蚀变形包括孔肩冲蚀和扩径冲蚀两个阶段。在排量20 m^(3)/min、砂含量150 kg/m^(3)、100目石英砂的模拟条件下,孔眼摩阻的衰减主要发生在孔肩冲蚀阶段。在0~500 s之间,孔眼摩阻由冲蚀前的15.88 MPa降低至4.41 MPa。

关键词： CFD-DEM 加砂压裂冲蚀变形孔眼摩阻动态演化过程

简便合成相可调的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶及相转变过程的原位研究

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物理学报 2024年第9期73卷 223-235页

作者：陈雪莲申岩冰袁芝聪李恺瑞潘喜强西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 西安石油大学化学与化工学院西安710065

通过改变四正辛基溴化铵(TOABr)用量和Cs/Pb摩尔比,在室温下采用一步单溶剂法成功制备出单斜相CsPbBr_(3)和六方相Cs_(4)PbBr_(6)两种相结构可调的钙钛矿纳米晶.研究发现,当TOABr浓度较低时(Cs/Pb/Br=1∶1∶4),体系中主要生成了单斜相的... 详细信息

通过改变四正辛基溴化铵(TOABr)用量和Cs/Pb摩尔比,在室温下采用一步单溶剂法成功制备出单斜相CsPbBr_(3)和六方相Cs_(4)PbBr_(6)两种相结构可调的钙钛矿纳米晶.研究发现,当TOABr浓度较低时(Cs/Pb/Br=1∶1∶4),体系中主要生成了单斜相的CsPbBr_(3)纳米立方块,该立方块主要经历了快速成核、尺寸分布聚焦生长和Ostwald熟化生长3个阶段,最终尺寸为(11.8±1.6)nm.随着TOABr用量的增加,Br^(-)与Pb^(2+)结合形成[PbBr_(3)]^(-)和少量的[PbBr_(4)]^(2-)络合物,两种络合物相互竞争.在成核期和生长早期体系中[PbBr_(3)]^(-)占主导,因而形成大量的CsPbBr_(3)纳米晶,随着反应的进行,体系中过量的Br^(-)会与纳米晶中的Pb相互作用,导致CsPbBr_(3)纳米晶部分转变为具有六边形形状的Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶,同时[PbBr_(4)]^(2-)络合物的存在使得Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶继续长大,最终形成以CsPbBr_(3)为发光中心的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶.只有当TOABr用量为0.32 mmol时所得的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶其光学性能和稳定性表现最佳.在此浓度下改变Cs/Pb摩尔比只影响CsPbBr_(3)纳米晶和Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶在体系中的相对含量,当Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶含量较高时其荧光强度和稳定性相对较差.该工作对低温可控合成高效稳定的铯铅卤钙钛矿纳米晶提供一定思路.

关键词： CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶原位研究相转变形成动力学

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不同单体配比的Fe_(3)O_(4)@CPAM对稠油微波破乳的促进效应

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石油学报 2024年第8期45卷 1257-1269页

作者：孙娜娜马玉丽胡建波董红妹西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 陕西省油气田特种增产技术重点实验室西安石油大学陕西西安710065

为了进一步深入研究化学驱高效破乳机理,合成了不同单体配比(丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵所占的质量分数)的新型磁性纳米粒子Fe_(3)O_(4)@CPAM,并通过X-射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、磁性分析等实验验证了... 详细信息

为了进一步深入研究化学驱高效破乳机理,合成了不同单体配比(丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵所占的质量分数)的新型磁性纳米粒子Fe_(3)O_(4)@CPAM,并通过X-射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、磁性分析等实验验证了合成效果。通过对比分析Fe_(3)O_(4)、Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体20%)、Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体25%)浓度对稠油微波破乳的影响规律可以发现:浓度过高会抑制破乳效果,唯有浓度适宜,微波才会协同磁性纳米粒子进行破乳。此外,从油滴分布以及Zeta电位两个角度揭示了磁性纳米粒子对微波破乳的促进机理。研究结果表明:单独应用磁性纳米粒子Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体20%),在质量浓度为175 mg/L、沉降时间为30 min时,乳状液的分水率可以达到95.24%;单独应用磁性纳米粒子Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体25%),在质量浓度为200 mg/L、沉降时间为10 min时,乳状液的分水率可以达到100%。在微波辐射功率为200 W、辐射时间为20 s的条件下,磁性纳米粒子Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体20%)、Fe_(3)O_(4)@CPAM(单体25%)的质量浓度分别为75 mg/L、50 mg/L,沉降时间分别为30 min、20 min时,乳状液的分水率分别可以达到96.49%、99.10%。由此证实微波与新型磁性纳米粒子之间存在耦合协同作用,可显著降低磁性纳米粒子的用量。

关键词：微波磁性纳米粒子合成分水率油滴分布 Zeta电位

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铝基材料水解制氢技术研究进展

中国材料进展 2024年第5期43卷 429-439页

作者：周勇姬雄帅李航孙良董会翟文彦刘彦明胥聪敏西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 陕西环保集团生态环卫科技有限公司陕西西安710076

氢能是全球公认的清洁能源,被认为是化石能源的理想替代品,具有广泛的市场前景。铝价格低廉、密度较低且能量密度高,铝水解产氢是一种有效提供氢能的方法。简述了铝水反应的原理,介绍了目前国内外主流的3种铝基材料水解制氢技术(纯铝与... 详细信息

氢能是全球公认的清洁能源,被认为是化石能源的理想替代品,具有广泛的市场前景。铝价格低廉、密度较低且能量密度高,铝水解产氢是一种有效提供氢能的方法。简述了铝水反应的原理,介绍了目前国内外主流的3种铝基材料水解制氢技术(纯铝与酸碱溶液反应、机械球磨法制备铝基复合材料、熔铸法制备铝基低熔点合金)的研究进展,并探讨了不同技术的反应原理、不同添加物的作用机理,对比了各种技术的特点,提出熔铸法制备低熔点合金将成为日后研究的重点,最后对未来熔铸法制备铝基低熔点合金的前景进行了展望。

关键词：氢能铝水反应低熔点相 Al-Ga-In-Sn合金

基于人工智能混合模型的乙二醇电渗析脱盐优化

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化工进展 2024年

作者：李耀翔范峥郝新宇刘姝延张叶韩洁西安石油大学化学化工学院中石油华东设计院有限公司陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司西北农林科技大学资源环境学院深圳如钦巴科技集团有限公司 6. 陕西铭泽易昇能源技术有限公司

利用小波神经网络和模拟退火-粒子群算法对电渗析法脱盐工艺进行参数优化。首先，通过单因素实验初步探讨了电渗析单位膜电压、操作时间、极板间距和极液浓度对脱盐效果的影响规律，然后利用小波神经网络模型对数据样本进行训练和预测... 详细信息

利用小波神经网络和模拟退火-粒子群算法对电渗析法脱盐工艺进行参数优化。首先，通过单因素实验初步探讨了电渗析单位膜电压、操作时间、极板间距和极液浓度对脱盐效果的影响规律，然后利用小波神经网络模型对数据样本进行训练和预测，并对实验影响因素进行了Sobol灵敏度分析，最后将小波神经网络模型与模拟退火-粒子群算法相互耦合，得到了该体系下优化的电渗析条件及其对应的脱盐率。试凑法结果表明，4-10-8-1小波双隐层神经网络模型为适宜的预测模型；各因素对脱盐效果的作用程度由大到小依次为单位膜电压、操作时间、极液浓度和极板间距；当单位膜电压为0.42 V/cm2，运行时间为13.85 h，极板间距为12.11 cm，极液浓度为0.21 mol/L时，预测的优化脱盐率可达97.13%，经t检验该值与验证实验结果高度一致。该研究可为乙二醇电渗析法脱盐工艺的全面推广和深度应用提供准确可靠的理论支撑和数据来源。

关键词：乙二醇电渗析脱盐神经网络算法粒子群优化模拟退火

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多自由度四臂动物离心机设计与研究

机械设计与制造 2024年

作者：周好斌高峰徐向前潘俊孜西安石油大学材料科学与工程学院

针对当前动物离心机的局限性，设计了一种多自由度四臂动物离心机，用于航空航天医学实验。利用运动学对动物离心机进行运动分析；采用SolidWorks软件对动物离心机进行了建模；为提高动物离心机的结构稳定性，建立了有限元模型，对静止... 详细信息

针对当前动物离心机的局限性，设计了一种多自由度四臂动物离心机，用于航空航天医学实验。利用运动学对动物离心机进行运动分析；采用SolidWorks软件对动物离心机进行了建模；为提高动物离心机的结构稳定性，建立了有限元模型，对静止支撑结构进行了模态分析；利用动力学分析确定了动物离心机的驱动功率，并通过运行调试，验证了动物离心机工作稳定性。研究结果表明，多自由度四臂动物离心机确保了可靠性和安全性，满足实验要求，验证了设计方案的可行性。

关键词：动物离心机多自由度四臂模态分析

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甲烷干重整与二氧化碳甲烷化的工艺耦合研究

工程科学学报 2024年第11期46卷 2110-2120页

作者：夏伟黎小辉白婷丁亮殷娟娟黄风林徐振新西安石油大学化学化工学院西安710065 陕西省绿色低碳能源材料与过程工程技术研究中心西安710065 西安市高碳资源低碳化利用重点实验室西安710065 西北大学信息科学与技术学院西安710127

甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本... 详细信息

甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本文分析了甲烷干重整与二氧化碳甲烷化两个独立工艺的特点,基于两个反应体系的原料与产物之间可互为利用及二者反应热效应可相互补偿的条件性,初步判断DRM与MCD工艺之间存在质量耦合与热量耦合的可能性.据此,首次创新性地设计了DRM-MCD可能的工艺耦合方案,从流程模拟角度证实了工艺耦合的可行性,并分析了不同情形下的耦合特性.结果表明,随着催化剂技术的发展与进步,DRM与MCD工艺之间可以实现质量、能量的高效双重耦合,耦合工艺具备可显著降低天然气、氢气消耗以及大幅节能降耗的效果,并具有优良的二氧化碳消减与资源化利用效应,且耦合工艺具有灵活的可调节性.研究结果可为DRM与MCD工艺耦合方案的设计与优化,以及未来该耦合工艺潜在的工程应用价值与可行性研究提供可参考的基础.

关键词：甲烷干重整 CO_(2)甲烷化工艺耦合节能降耗碳减排

焊前热处理对J55钢自动TIG焊接头组织性能的影响

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精密成形工程 2024年第1期16卷 97-104页

作者：王洪铎周志勇常素腾张国军马青王保国刘彦明西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 辽河油田建设有限公司辽宁盘锦124120 中石油江汉机械研究所有限公司湖北荆州434000

目的针对J55钢焊接性较差、接头热影响区(HAZ)易出现脆硬马氏体组织等问题,在焊前对J55钢母材进行热处理,研究其焊接接头。方法在焊前对J55钢母材进行了760℃与880℃的热处理,采用TIG焊方法进行了焊接,研究了热处理前后TIG焊对接头显微... 详细信息

目的针对J55钢焊接性较差、接头热影响区(HAZ)易出现脆硬马氏体组织等问题,在焊前对J55钢母材进行热处理,研究其焊接接头。方法在焊前对J55钢母材进行了760℃与880℃的热处理,采用TIG焊方法进行了焊接,研究了热处理前后TIG焊对接头显微组织和力学性能的影响。结果经焊前760℃热处理后,母材中的珠光体(P)含量显著减少并且发生细化,焊后接头HAZ组织转变为晶界铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和P;经焊前880℃热处理后,母材的显微组织主要为多边形铁素体(PF)和AF,在焊后接头的HAZ中形成了PF、贝氏体(B)和M-A组元。2种热处理接头焊缝区(WZ)的盖面层组织为GBF和AF,靠近和远离盖面层的打底层组织主要为PF和P;未热处理接头HAZ组织为PF、B和马氏体(M)。与2种热处理接头相比,未热处理接头的显微硬度居中,抗拉强度最高,延伸率最低,拉伸断裂位于熔合线与HAZ之间,断口呈脆性断裂特征。与760℃热处理相比,经880℃热处理的焊接接头HAZ显微硬度最高值达523HV,为760℃热处理的2.2倍,接头抗拉强度提高了2.2%,但延伸率降低了7.6%。2种热处理接头拉伸后均断裂在母材,断口均呈韧性断裂特征。结论先在焊前对J55钢母材进行热处理再采用TIG焊进行焊接,可获得力学性能优异的焊接接头,在焊前760℃热处理的条件下,得到的接头力学性能最优。

关键词： J55钢焊前热处理自动TIG焊显微组织力学性能

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基于七芯光纤的高灵敏度液位传感器

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 264-271页

作者：邵敏李韩萍兆雪禹大宽乔学光西安石油大学理学院陕西西安710065 西北大学物理学院陕西西安710069

提出并研制了一种基于单模-花生-七芯-花生-单模光纤结构的液位传感器。该传感器采用光纤“花生结构”作为耦合器以提高单模光纤和七芯光纤的耦合效率,第一个光纤“花生结构”用以激发光纤包层模,第二个光纤“花生结构”将包层模与纤芯... 详细信息

提出并研制了一种基于单模-花生-七芯-花生-单模光纤结构的液位传感器。该传感器采用光纤“花生结构”作为耦合器以提高单模光纤和七芯光纤的耦合效率,第一个光纤“花生结构”用以激发光纤包层模,第二个光纤“花生结构”将包层模与纤芯基模进行耦合而产生干涉。由于包层模与纤芯基模在七芯光纤中传输时存在相位差,所以当环境溶液的液位发生改变时,相位差也随之改变,从而导致透射光谱发生改变。本文对七芯光纤长度分别为24、28、32 mm的传感器进行了液位和温度响应特性的实验研究。实验结果表明,随着液位升高,传感器的透射光谱发生蓝移,三个传感器的水溶液液位灵敏度分别为-0.4069、-0.2739、-0.1653 nm/mm,其液位测量范围分别为24、28、32 mm。在35~90℃的水温变化范围内,传感器的透射光谱随着温度的上升发生红移,三个传感器的温度灵敏度分别为0.0885、0.0740、0.0879 nm/℃。实验表明该传感器具有灵敏度高、成本低、制作简单等特点,在石油化工等领域具有较好的应用前景。

关键词：光纤光学液位传感器马赫-曾德尔干涉仪花生结构七芯光纤