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表面活性剂与稠油之间的微观作用机理

表面活性剂与稠油之间的微观作用机理

中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议

作者：石静祝仰文王红艳姜祖明中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院

随着油田的开发,稠油开采变得越来越重要,采取化学法进行降粘开采是稠油开发的重要技术手段。由于稠油组成复杂,从分子水平阐明表面活性剂与稠油组分之间相互作用的研究还较少。本文利用分子动力学方法,模拟稠油中胶质沥青质的聚集行为... 详细信息

随着油田的开发,稠油开采变得越来越重要,采取化学法进行降粘开采是稠油开发的重要技术手段。由于稠油组成复杂,从分子水平阐明表面活性剂与稠油组分之间相互作用的研究还较少。本文利用分子动力学方法,模拟稠油中胶质沥青质的聚集行为,研究加入不同类型表面活性剂对稠油结构和亲水性的影响,探讨稠油化学降粘的微观机理。计算结果表明,由烷烃、芳香烃、胶质和沥青质组成的复杂稠油模型中,胶质沥青质通过苯环的面面堆积和边对面堆积形成复杂的聚集体结构。加入阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS后,吸附在稠油油滴表面的SDS分子与水分子之间形成氢键,增强稠油表面的亲水性,起到乳化降粘的作用。加入非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚NP4后,NP4分子进入稠油油滴内部,插入到胶质沥青质结构中,减弱胶质沥青质的聚集作用,从而有利于稠油降粘。

关键词：分子动力学表面活性剂乳化降粘稠油微观作用机理

来源： cnki会议评论

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挤密桩作用下黄土湿陷的微观机理

挤密桩作用下黄土湿陷的微观机理

作者：刘瑞阳西安工业大学

学位级别：硕士

黄土湿陷性问题是长期困扰我国西北地区工程建设的主要问题之一。挤密桩是黄土地基施工中常见的改良方法,具有减小湿陷性、提高承载力等优点,但关于挤密桩改良黄土性质的作用机理并不明确。本文以兰州榆中地区Q4黄土为研究对象,通过室... 详细信息

黄土湿陷性问题是长期困扰我国西北地区工程建设的主要问题之一。挤密桩是黄土地基施工中常见的改良方法,具有减小湿陷性、提高承载力等优点,但关于挤密桩改良黄土性质的作用机理并不明确。本文以兰州榆中地区Q4黄土为研究对象,通过室内缩尺实验模拟工程实践中挤密桩消除地基湿陷性,研究挤密桩消除黄土湿陷性的微观作用机理、改良效果。具体研究内容如下:（1）通过室内实验获得了实验土样的基本物理指标,并基于此设计缩尺实验模拟了实际工况中单挤密桩和不同桩径、桩间距的双挤密桩共同作用下对黄土湿陷性的改良情况。（2）通过单挤密桩模型实验和扫描电镜实验,研究了单挤密桩作用后其周边不同桩心距处土体微观结构的变化情况,借助Image J图像处理软件对获取的不同桩心距处土样的电镜照片开展了定量分析,发现挤密桩改性后黄土相较于初始状态黄土微观结构更加致密,大孔隙数量减少,且距离桩心越远,孔隙率越高;同时孔隙和颗粒的排列均由无序状态向一定角度定向集中,二者分形维数相较于初始状态黄土也呈下降趋势,表明孔隙和颗粒形态更加规则,且这种变化均离桩心越远,越不明显。（3）通过双挤密桩缩尺实验结果结合Image J对扫描电镜实验结果的定量研究发现,双桩挤密效应对两桩之间土体的改性效果同样随着桩心距的增加而下降。两挤密桩边缘到两桩间中心处,土体的孔隙率呈逐渐上升的趋势,比较单挤密桩实验结果可见,双挤密桩改性后土体孔隙率变化趋势更平缓,最大孔隙率也更低。两桩间孔隙和颗粒的形态相较于单桩改性后土体更加规则,定向排列程度也更集中。（4）根据对电镜照片定量分析的结果,设计不同挤密程度的土样开展双线法湿陷实验,结果表明改性后土样的湿陷系数随着竖向压力的增加先上升,达到最大值后再逐渐下降;土样的桩心距越大,湿陷系数越大。单桩挤密效应在一定范围内可以对湿陷性起到良好的改善效果,随桩心距增大改良效果下降;而双挤密桩体系在一定的桩径和桩心距下可以将两桩间的土体完全改良为弱湿陷性,且双挤密桩作用后,黄土峰值湿陷系数对应压力明显增大。

关键词：黄土湿陷性挤密桩微观作用机理定性分析定量分析

原油-CO_(2)相互作用机理分子动力学模拟研究

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油气藏评价与开发 2024年第1期14卷 26-34页

作者：李建山高浩鄢长灏王石头王亮亮中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院陕西西安710018 中国石油长庆油田分公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子... 详细信息

CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子动力学模拟方法研究了组分、温度、压力对油滴-CO_(2)相互作用的影响。求取动力学参数,量化表征油滴-CO_(2)间的相互作用,厘清了不同条件下二者的微观相互作用规律。模拟结果显示,色散力是主导CO_(2)-烷烃分子相互作用的主要作用能,二者相互作用主要包含两方面:一是CO_(2)分子克服烷烃分子间的位阻作用向油滴内部溶解扩散,二是CO_(2)分子对油滴外层分子的萃取吸引作用。随着烷烃分子链长减小、温度降低和压力增加,油滴溶解度参数和CO_(2)配位数增加,油滴外层分子的弯曲度减小,二者的相互作用增强。研究结果认为,在温度较低、压力较高的轻质和中轻质油藏中,应尽可能地实现CO_(2)混相驱和近混相驱,在温度较高、压力较低的中质和重质油藏中,应充分发挥CO_(2)非混相驱的溶解降黏、膨胀原油体积和补充能量的优势。研究结果能够为室内研究和现场实施CO_(2)驱油提供理论指导。

关键词： CO_(2)驱油微观作用机理分子动力学模拟色散能溶解扩散

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碳纳米管对水泥基材料的作用机理研究

碳纳米管对水泥基材料的作用机理研究

作者：陆富龙广州大学

学位级别：硕士

本论文基于实验室试验的方法,研究了碳纳米管对水泥静态力学性能、抗氯离子渗透性能、动态力学性能、水泥水化进程及主要水化产物的影响,具体研究了碳纳米管水泥的抗压抗折力学性能、动态压缩性能、耐久性、孔结构、微观结构以及水泥水... 详细信息

本论文基于实验室试验的方法,研究了碳纳米管对水泥静态力学性能、抗氯离子渗透性能、动态力学性能、水泥水化进程及主要水化产物的影响,具体研究了碳纳米管水泥的抗压抗折力学性能、动态压缩性能、耐久性、孔结构、微观结构以及水泥水化进程和水化产物,并构建其内在的作用机理,论文的主要研究结论如下:(1)碳纳米管的分散性通过X射线衍射、傅里叶红外光谱仪以及SEM技术等实验表征碳纳米管的质量、化学键以及微观形貌。结合超声波分散法分散碳纳米管,并分析不同碳纳米管分散剂含量(PVP)对碳纳米管分散液的分散效果。聚乙烯吡咯烷酮与碳纳米管是1:1质量比时,碳纳米管分散液的稳定性和分散性最好。(2)水泥的宏观力学性能通过抗压、抗折、氯离子扩散系数测定仪以及霍普金森杆等试验分析碳纳米管水泥基材料的力学性能和耐久性能。研究表明:充分分散的碳纳米管能提高水泥基材料的力学性能和耐久性能,随着碳纳米管的掺入,碳纳米管水泥基材料的力学性能和耐久性能逐渐提高,达到0.03%的CNTs掺量时,水泥试块抗压强度和抗折强度增幅效果最高,水泥基材料抗氯离子渗透性能也达到最好,渗透系数降低了55%,当碳纳米管的掺量超过0.05%时,水泥浆体的力学性能和耐久性出现下降,这是由于过量的碳纳米管容易在水泥浆体内部形成团聚现象,造成水泥浆体内部损伤和裂缝。而且动态试验表明,碳纳米管的加入可以起到增强效果。(3)水化过程及主要水化产物的影响通过热重分析、X射线衍射测试、SEM电镜扫描和多站全自动比表面积及孔径测试系统等实验,分析碳纳米管对水泥基材料的水化过程、水化产物、孔结构分析以及微观形貌的影响,研究表明,碳纳米管的掺入不会影响水泥水化产物,但是碳纳米管会影响水化产物的形态和含量,细化CH晶体尺寸,增加了水泥浆体的胶凝孔和毛细孔的数量,细化孔结构,起到减少内部损伤和裂缝的作用,使其微观形貌更加的密实。碳纳米管对水泥基材料微观形貌的影响以及作用机理,碳纳米管的掺入,使水泥基体的致密程度提高,碳纳米管能起到晶核作用和网状连接作用,在水泥水化过程中吸附C3S、C2S等活性成分形成初始水化晶体,随着初始水化晶体的不断反应,C-S-H凝胶和被细化的CH晶体等水化产物则在碳纳米管周围逐渐形成致密结构。同时,碳纳米管均较好的填充水化产物结构的微观孔隙和裂缝,碳纳米管的纤维桥接作用则能有效的增强C-S-H水化凝胶之间的界面粘结力。碳纳米管在微观纳米尺度对水泥水化进程和主要水化产物的改善作用是增强水泥基体材料宏观性能的本质原因。但是当碳纳米管掺量过高时,较多的分散剂导致分散液浓稠,导致碳纳米管在水泥浆体中团聚,导致水泥浆体微结构劣化,水泥浆体致密程度变差。

关键词：碳纳米管水泥微观作用机理力学性能

基于强度试验的水泥土搅拌桩施工综合参数研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第A1期45卷 46-51页

作者：袁文俊蔡梓淇谢松张俊榕潘健华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

水泥土搅拌桩因其施工方便、环境污染小、布置灵活、经济等优点,而被广泛应用于水利工程、市政道路工程和城市基建基础工程等工程.以佛山新城CBD特大型基坑支护结构为背景,从水泥与土的微观作用机理出发,分析了影响水泥土工程特性的几... 详细信息

水泥土搅拌桩因其施工方便、环境污染小、布置灵活、经济等优点,而被广泛应用于水利工程、市政道路工程和城市基建基础工程等工程.以佛山新城CBD特大型基坑支护结构为背景,从水泥与土的微观作用机理出发,分析了影响水泥土工程特性的几种主要因素,包括水泥掺量、含水量、水泥龄期及土性等,并以似水泥掺量、综合含水率和水泥龄期为控制变量对水泥土进行室内无侧限抗压强度试验,获得其强度变化规律.试验结果表明,水泥土无侧限抗压强度随着水泥掺量和龄期的增加而提高,随着综合含水率的增加而降低.最后根据合理可行的施工工艺参数,包括水泥土现场配合比、搅拌轴转速、搅拌提升下沉速度、复搅遍数等,推导出水泥土搅拌法施工综合协调参数公式.

关键词：水泥土搅拌桩微观作用机理室内试验施工工艺

十六硫醇作用下绝缘纸老化降解的反应分子动力学模拟

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高电压技术 2022年第5期48卷 2013-2019页

作者：刘捷丰邢中玉范贤浩刘楚英张镱议广西大学电气工程学院南宁530004

变压器绝缘油中的十六硫醇会加速纤维素绝缘纸的老化,揭示油中十六硫醇对纤维素老化的微观作用机理对于优化绝缘纸的抗硫腐蚀措施具有重要价值。然而,目前关于十六硫醇对绝缘纸老化降解影响的研究主要聚焦于实验手段,其微观作用机理尚... 详细信息

变压器绝缘油中的十六硫醇会加速纤维素绝缘纸的老化,揭示油中十六硫醇对纤维素老化的微观作用机理对于优化绝缘纸的抗硫腐蚀措施具有重要价值。然而,目前关于十六硫醇对绝缘纸老化降解影响的研究主要聚焦于实验手段,其微观作用机理尚不清晰。鉴于此,采用反应分子动力学模拟方法,初步研究了十六硫醇对纤维素绝缘纸老化的微观作用机理。模拟结果表明:随着十六硫醇浓度增加,十六硫醇分子热解产生的自由基数量增加,这些自由基易与纤维二糖分子发生反应,其攻击纤维二糖分子的主要路径有4种。通过对比研究发现,纤维二糖分子的仲羟基与自由基反应所需能量最低,使得纤维二糖分子的仲羟基成为自由基攻击的主要对象。上述结论从分子水平初步揭示了十六硫醇加速绝缘纸老化的微观作用机理,这有望为优化绝缘纸的抗硫腐蚀措施提供一定的理论依据。

关键词：纤维素老化十六硫醇微观作用机理反应分子动力学

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改性糯米灰浆固化黄土的微观机理试验研究

水文地质工程地质 2019年第6期46卷 90-96页

作者：贾栋钦裴向军张晓超周立宏成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

黄土的水敏性是影响黄土地区土遗址保护与修复的重要因素,陕北革命遗址中以黄土窑洞为主的遗址由于黄土水敏性导致了窑洞墙面的脱落、粉化及渗水等病害,利用改性糯米灰浆固化黄土作为墙面修复材料,其改善水敏性的微观机理研究将成为一... 详细信息

黄土的水敏性是影响黄土地区土遗址保护与修复的重要因素,陕北革命遗址中以黄土窑洞为主的遗址由于黄土水敏性导致了窑洞墙面的脱落、粉化及渗水等病害,利用改性糯米灰浆固化黄土作为墙面修复材料,其改善水敏性的微观机理研究将成为一个重要方面。吸水率为评价固化黄土内部物质成分变化引起孔隙结构改变的重要指标,通过不同胶固比的固化土的吸水率变化,结合XRD、SEM对改性糯米灰浆固化黄土的微观作用机理进行分析。研究结果表明:胶固比为0.45的固化土,经过28 d养护后,饱和吸水率下降到18.71%,且XRD分析同样发现0.45胶固比的固化土中方解石含量增长最为明显。微观镜像中,改性糯米灰浆中的石膏和方解石晶体对孔隙进行了填充,改变了黄土原有的孔隙结构,并增强了土颗粒间的粘结。改性糯米灰浆的固化作用,使黄土原有孔隙结构和物质成分发生改变,改善了黄土的水敏性,其应用于黄土窑洞墙面的修复,将会减少由于水敏性导致的墙面病害。

关键词：改性糯米灰浆胶固比吸水率 XRD SEM 微观作用机理

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氧化石墨烯水泥基复合材料的性能及研究进展

材料导报 2021年第S1期35卷 198-205页

作者：曾纪军高占远阮冬天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 澳大利亚斯威本科技大学科学、工程与技术学院墨尔本3000

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一。氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结... 详细信息

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一。氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结构形貌,亲水性、分散性和反应活性好。将GO加入水泥基材料中,可促进花状形貌晶体的形成,并加速水化进程的成核速度,使其形成致密的交联结构,进而细化水泥浆体的空隙,有效降低孔隙率,从而增强水泥基材料的力学性能,但流动性等有所降低。因此研究人员主要从微观作用机理、静态力学性能及耐久性等方面开展了深入研究,并取得了丰硕的成果。GO自身较大比表面积的结构性质致使水泥基复合材料流变性差,利用硅灰(SF)和氧化石墨烯包覆硅灰(GOSF)等外加剂对GO进行改性,从而提高GO水泥浆体的流动性。基于微观结构作用机理,对比不同GO掺量、试件尺寸、水灰比下的抗压强度和抗弯强度的增长率,分析GO水泥基复合材料的力学性能的增强机理。GO对水泥基材料抗压、抗拉、抗弯强度增长率存在较大差异,其中抗弯强度提高幅度最大。GO对硅酸盐水泥力学性能的提高程度较磷酸镁钾水泥更为显著。对于动态力学性能,不同应变率下裂纹扩展路径存在差异,在高应变率下GO的增强效应更为显著。水泥基材料工作环境中各类离子化合物及酸碱度对其基体有消极的影响,GO对其耐久性有明显的提高作用。本文对近年来GO水泥基复合材料的研究状况进行梳理,分析其微观结构作用机理、流动性、力学性能及耐久性等,阐述了目前国内外的研究状况及存在的问题,并展望了GO水泥基复合材料未来的发展趋势。

关键词：氧化石墨烯水泥基复合材料微观作用机理流动性力学性能

氧化石墨烯与功能化碳纳米管增强水泥基材料力学性能研究

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公路 2022年第9期67卷 365-373页

作者：孙江兰邹喜道牛志强郑州科技学院土木建筑工程学院郑州市450064 河南省第一建筑工程集团有限责任公司郑州市450002

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点。为了提高水泥基材料性能,分别采用球磨石墨粉和酸处理碳纳米管制备了氧化石墨烯(GO)和功能化碳纳米管(FCNT),并使用扫描电子显微镜(SEM)对其进行检测表征。研... 详细信息

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点。为了提高水泥基材料性能,分别采用球磨石墨粉和酸处理碳纳米管制备了氧化石墨烯(GO)和功能化碳纳米管(FCNT),并使用扫描电子显微镜(SEM)对其进行检测表征。研究不同GO和FCNT掺量的水泥基纳米复合材料的抗压强度、抗拉强度、微观结构和晶相组成。研究结果表明:与普通水泥砂浆相比,1.00%GO掺量对水泥砂浆抗压强度的贡献最大,抗压强度提高77.3%;0.25%GO掺量对水泥抗拉强度的贡献最大,其抗拉强度提高37.5%;相比之下,0.50%FCNT掺量使水泥砂浆抗压强度提高了58.2%,0.25%FCNT掺量使水泥砂浆抗拉强度提高了40%;通过GO-CNC和FCNT-CNC的微观结构和晶相组成研究验证了水泥砂浆的力学行为趋势。GO掺量对水泥基纳米复合材料的力学性能提升效用大于FCNT,GO可作为一种潜在经济高效的水泥基纳米增强材料。

关键词：水泥氧化石墨烯功能化碳纳米管力学性能微观作用机理