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CO伴生气混合过程的数值模拟研究

西南石油大学学报(自然科学版) 2023年

作者：张涛杨若凡常文杰陈斌西南石油大学石油与天然气工程学院

低渗油气田CO2驱生产后期，采出物是含有大量CO2的伴生气，进一步生产过程需要对不同来源的伴生气进行计量及处理。针对这一过程，首先采用CFD建立了CO2气质扩散流动的几何模型和数值模型，进而研究了现场工况条件下气质扩散距离，为在... 详细信息

低渗油气田CO2驱生产后期，采出物是含有大量CO2的伴生气，进一步生产过程需要对不同来源的伴生气进行计量及处理。针对这一过程，首先采用CFD建立了CO2气质扩散流动的几何模型和数值模型，进而研究了现场工况条件下气质扩散距离，为在线色谱仪的安装位置提供了依据。研究结果表明：来自不同气源的CO2伴生气进入混合管后没有立刻充分混合，而是沿着管长方向，两侧的速度逐渐变小，浓度差异也变小，扩散一段距离后发生明显的混合；组分含量为B时，随气体流动速度和压力的增大，气质扩散混合均匀的距离也增大；组分含量分别为A、B、C时，在40、45及30 m左右CO2和CH4质量分数达到稳定值，建议在此位置安装气相色谱仪，选择取样点进行测量。

关键词： CO 伴生气扩散混合计算流体力学混合长度

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页岩有机质体积含量：概念、测试方法及意义

西南石油大学学报(自然科学版) 2023年

作者：游利军范道全康毅力周洋陈杨西南石油大学石油与天然气工程学院

有机质含量（Total Organic Content,TOC）是评价页岩生产油气能力的重要指标，对孔隙度及含气量均有影响，也是页岩储层地质甜点评价的关键参数，而TOC无法体现有机质的分布、连通性、空间占比及其对油气渗流、储层改造的影响。通过对... 详细信息

有机质含量（Total Organic Content,TOC）是评价页岩生产油气能力的重要指标，对孔隙度及含气量均有影响，也是页岩储层地质甜点评价的关键参数，而TOC无法体现有机质的分布、连通性、空间占比及其对油气渗流、储层改造的影响。通过对资料的整理与分析，厘清了有机质体积含量（Organic Volume Proportion,OVP）的概念，给出并分析了公式法、扫描电镜估算法、CT扫描法、低场核磁共振测量法及岩石物理模型法等5种计算方法的优势与不足，并探讨了有机质体积含量对富有机质页岩油气开发的意义。有机质体积含量指单位体积页岩中有机质的体积，用百分数表示，强化了页岩气层评价与开发中有机孔的重要性，丰富了页岩气储层评价参数体系；有机质是页岩的弱结构点或弱结构面，OVP的特性为地质甜点与工程甜点指标搭建了桥梁；有机质的可溶性及空间占比为油气储层孔缝溶扩“物质净移除、减量增渗”新思路的提出奠定基础，将有机质作为溶蚀改造对象，少量有机质溶蚀将极大增加储层改造体积。

关键词：页岩有机质含量有机质体积含量有机孔氧化改造地质工程一体化

超临界CO萃取含油污泥中原油的多相平衡模型

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石油学报(石油加工) 2023年

作者：贾文龙宋硕硕李长俊吴瑕张员瑞杨帆西南石油大学石油与天然气工程学院

超临界CO2萃取含油污泥中原油的热力学本质是各组分在多相体系中相互传递并达到多相平衡的过程。准确预测萃取体系相态、相边界是萃取工艺条件优化的基础。原油中沥青质、H2O等极性分子间的氢键缔合是影响多相平衡过程的关键因素，但传... 详细信息

超临界CO2萃取含油污泥中原油的热力学本质是各组分在多相体系中相互传递并达到多相平衡的过程。准确预测萃取体系相态、相边界是萃取工艺条件优化的基础。原油中沥青质、H2O等极性分子间的氢键缔合是影响多相平衡过程的关键因素，但传统基于立方型状态方程的相平衡方法忽略了上述缔合作用，导致多相平衡预测偏差大。针对这一问题，基于考虑缔合项的立方型状态方程，提出了含极性组分原油的特征化方法及多相平衡算法，分析了CO2-油、CO2-油-溶剂、CO2-油-溶剂-H2O的相平衡特征。结果表明：本研究模型的计算结果与实验结果的平均相对偏差为3.58%～11.81%，相比于SRK-HV状态方程的平均相对偏差最大可降低10.20%。实例分析表明：当萃取体系中CO2、油、H2O的摩尔分数分别为70%、28%、2%时，最佳萃取条件为压力22000kPa、温度323.15K；不含H2O萃取体系(CO2、油的摩尔分数分别为70%、30%)，最佳萃取条件为压力21000kPa、温度323.15K。

关键词：超临界CO 含油污泥萃取相平衡缔合作用

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组合台阶柱绕流涡结构与水动力特性研究

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第2期38卷 157-167页

作者：朱红钧刘文丽西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

该文利用开源软件OpenFOAM模拟研究了圆柱与方柱按不同形式串接而成的组合台阶柱的三维绕流流场与水动力特性。基于单位圆柱直径,来流雷诺数为500,方柱与圆柱的直径比为1.5,两者长度比为1:1。研究发现,台阶处存在“下洗”效应,且起始端... 详细信息

该文利用开源软件OpenFOAM模拟研究了圆柱与方柱按不同形式串接而成的组合台阶柱的三维绕流流场与水动力特性。基于单位圆柱直径,来流雷诺数为500,方柱与圆柱的直径比为1.5,两者长度比为1:1。研究发现,台阶处存在“下洗”效应,且起始端相连的连接涡与边缘涡成对出现,造成台阶附近出现明显的尾涡干涉现象。单台阶柱的展向涡干涉区介于交接处上下±0.3D范围内,干涉区内流向时均速度为零的等值线断裂呈多根并存。受尾涡干涉与壁面涡的影响,单台阶柱的圆柱尾迹增宽约30%,背流面平均压力系数比单一方柱小25%,而双台阶柱的圆柱尾迹增宽约50%,背流面压力系数比单一方柱小33%。这表明尾流特征尺寸和表面的压力系数沿轴向均有明显波动,且双台阶更为显著。台阶柱尾流存在涡位错和涡分裂现象,双台阶柱后方的涡管分裂成更多小涡,涡脱频率带宽较大。表面平均压力系数与台阶个数有关,台阶柱的升力系数脉动值较单一形状柱体小,且双台阶柱的阻力系数脉动值最小。

关键词：尾涡结构组合台阶柱绕流水动力特性

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圆柱-分离盘结构的流致旋摆响应数值研究

空气动力学学报 2023年第6期41卷 35-44,I0001页

作者：唐涛朱红钧周新宇陈泉宇西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

利用数值模拟手段研究了圆柱-分离盘结构的流致旋摆响应,分析了雷诺数Re、分离盘长度比L/D对结构旋摆响应、流场特性及水动力系数的影响。结果表明:分岔现象出现在绝大多数工况下,分岔向不分岔过渡的临界雷诺数与盘长有关,分离盘越长,... 详细信息

利用数值模拟手段研究了圆柱-分离盘结构的流致旋摆响应,分析了雷诺数Re、分离盘长度比L/D对结构旋摆响应、流场特性及水动力系数的影响。结果表明:分岔现象出现在绝大多数工况下,分岔向不分岔过渡的临界雷诺数与盘长有关,分离盘越长,此临界雷诺数越大。旋摆平衡角随雷诺数的增大先增加,后基本维持不变;分离盘越短,旋摆平衡角越大。结构摆幅随雷诺数增大先保持为零,后快速增大,最后缓慢增大或基本不变;分离盘越长,结构摆幅越大,摆幅不为零的起始雷诺数也越大。结构摆动频率主要受雷诺数影响,二者呈正相关关系。结构发生分岔并在平衡位置大幅摆动时,一个旋摆周期内在盘尖端和下侧各脱落一个旋涡,而在盘上侧由于边界层再附着存在一个滞止涡,形成回流区。发生分岔但结构基本静止时,分离盘上侧、盘尖端及盘下侧存在稳定的、尺度不一的回流区。不发生分岔时,两个相同的回流区对称分布于分离盘上下两侧。分离盘具有调控尾流和增加背压的作用,因此结构的水动力系数相比于裸圆柱明显减小。

关键词：分离盘流致旋摆分岔现象数值模拟

石墨烯/金属有机物框架复合材料光催化性能研究

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真空科学与技术学报 2024年第1期44卷 87-93页

作者：马婷婷孙康宁韩微笑陆蓓蓓李森唐波常州大学石油与天然气工程学院能源学院常州213164

采用还原氧化石墨烯(RGO)和铜基金属有机物框架材料(Cu-BTC)同时对TiO_(2)进行改性,显著提升其光活性。通过SEM观察复合光催化剂材料的形态,并采用罗丹明-B作为模拟污染物对复合物的可见光催化性能进行估计。进一步通过分析光生电子寿... 详细信息

采用还原氧化石墨烯(RGO)和铜基金属有机物框架材料(Cu-BTC)同时对TiO_(2)进行改性,显著提升其光活性。通过SEM观察复合光催化剂材料的形态,并采用罗丹明-B作为模拟污染物对复合物的可见光催化性能进行估计。进一步通过分析光生电子寿命和电子顺磁共振谱,揭示复合物中RGO和Cu-BTC的作用及光催化机理。最后通过优化各组分的质量分数实现协同作用,在紫外光和可见光照射条件下,罗丹明-B的降解率常数分别达到1.44×10^(−1)和9.2×10^(−2)min^(−1)。此外,复合光催化剂具有良好的循环使用稳定性。

关键词：石墨烯铜基金属有机物框架材料光催化剂可见光活性

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金属工程材料腐蚀疲劳行为研究进展

材料导报 2023年第1期37卷 218-226页

作者：王歧山何川陈旭辽宁石油化工大学石油天然气工程学院沈阳113001

合金钢、不锈钢等金属工程材料在服役过程中受到交变荷载以及腐蚀性介质的共同作用,使工程结构发生腐蚀疲劳,造成金属工程材料的承载能力降低和服役寿命缩短。因此,揭示载荷-环境体系下材料的腐蚀疲劳开裂规律对工程结构的前期设计及使... 详细信息

合金钢、不锈钢等金属工程材料在服役过程中受到交变荷载以及腐蚀性介质的共同作用,使工程结构发生腐蚀疲劳,造成金属工程材料的承载能力降低和服役寿命缩短。因此,揭示载荷-环境体系下材料的腐蚀疲劳开裂规律对工程结构的前期设计及使用寿命预测都有深远意义。金属工程材料腐蚀疲劳失效的机制包括裂纹萌生和扩展两部分。目前的研究主要集中于裂纹扩展寿命,对裂纹萌生的研究较少。裂纹萌生机制仍存在争议,主要的观点有点蚀加速裂纹形成理论、滑移带优先溶解理论、保护膜破裂理论和吸附理论等。目前,关于腐蚀疲劳裂纹扩展机制的研究主要有阳极溶解和氢致开裂两种观点。影响腐蚀疲劳寿命的主要因素分为材料因素、力学因素及环境因素三方面。目前力学因素的研究主要集中于应力比、加载频率、加载波形等;材料因素的研究主要为显微组织及合金元素;环境因素的研究包括介质温度、浓度、含氧量、pH值及外加电位等。本文综述了金属工程材料腐蚀疲劳开裂机制及影响因素的研究现状,归纳了金属腐蚀疲劳的研究成果与不足,并在此基础上提出了下一步的研究方向及发展趋势,为相关领域的研究人员提供新思路。

关键词：腐蚀疲劳裂纹萌生裂纹扩展影响因素

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氢气管输技术研究进展

太阳能学报 2023年第1期44卷 451-458页

作者：刘超广马贵阳孙东旭辽宁石油化工大学石油天然气工程学院抚顺113001

利用现有“全国一张网”的天然气管道设施,将氢气掺入天然气管道输送,可有效解决中国氢气规模化输送难题。该文综述目前关于氢气管道输送的研究成果,总结氢气管道建设现状;分析输氢工艺安全性,阐述管线泄漏的危害性及防护措施,分别讨论... 详细信息

利用现有“全国一张网”的天然气管道设施,将氢气掺入天然气管道输送,可有效解决中国氢气规模化输送难题。该文综述目前关于氢气管道输送的研究成果,总结氢气管道建设现状;分析输氢工艺安全性,阐述管线泄漏的危害性及防护措施,分别讨论高压输送管道、中低压配送管道和管道焊缝的相容性;归纳目前的燃气互换性方法及设备适应性。指出了目前氢气管输面临的问题:掺氢比例等参数对氢气渗透、聚集、泄漏、喷射火灾等安全问题的影响尚不明确;氢气与典型管材的相容性研究不足;缺少纯氢和掺氢管道输送技术相关标准规范体系。

关键词：氢气管道输送安全相容性适应性

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“双碳”背景下天然气地下储气库机遇与挑战

石油与天然气化工 2022年第6期51卷 70-76页

作者：刘恒阳西南石油大学石油与天然气工程学院

在国家“碳达峰、碳中和”背景下,为加快能源结构升级,中国正大力发展天然气清洁能源产业。国内的天然气资源丰富,探明可采储量大,预计2025年可以实现2300×10^(8)m^(3)的天然气产量,2040年实现产量升级,达到3000×10^(8)m^(3)。随着国... 详细信息

在国家“碳达峰、碳中和”背景下,为加快能源结构升级,中国正大力发展天然气清洁能源产业。国内的天然气资源丰富,探明可采储量大,预计2025年可以实现2300×10^(8)m^(3)的天然气产量,2040年实现产量升级,达到3000×10^(8)m^(3)。随着国内天然气消费的快速增长和储气能力的不足,天然气安全平稳供应的矛盾进一步加剧,而天然气储气库则可用于增强天然气调峰应急和保供能力。总结分析了国内地下储气库的发展现状和趋势以及地下储气库建设发展过程中面临的机遇与挑战。未来应快速推进国内储气能力建设,解决复杂储气库重大生产难题,通过资源整合提升国内天然气安全平稳供应的保障水平,促进“双碳”目标的实现。

关键词：天然气碳达峰碳中和地下储气库调峰保供