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α-Ni(OH)表面羟基协同Ni位点催化氧化甲醛机理研究

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无机材料学报 2023年

作者：张瑞阳王壹欧博文周莹西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学新能源与材料学院

室内甲醛污染已成为影响人类生命健康的重要问题之一。以氧气为氧化剂的催化氧化甲醛技术以其条件温和、无毒副产物的优势而受到广泛关注，但是开发经济高效的催化材料仍然面临巨大的挑战。本工作通过一步水热法制备了α-Ni(OH)2，并研... 详细信息

室内甲醛污染已成为影响人类生命健康的重要问题之一。以氧气为氧化剂的催化氧化甲醛技术以其条件温和、无毒副产物的优势而受到广泛关注，但是开发经济高效的催化材料仍然面临巨大的挑战。本工作通过一步水热法制备了α-Ni(OH)2，并研究了其催化氧化甲醛机理。测试结果表明，以水为溶剂、硝酸镍为镍源制备的α-Ni(OH)2在室温下催化氧化甲醛效率最高，达到71.2%。原位红外和理论计算分析发现，由于α-Ni(OH)2表面丰富的羟基官能团，吸附的甲醛与α-Ni(OH)2表面羟基之间存在强烈的相互作用，增强了对甲醛的活化，在无氧气条件下实现了甲醛氧化。另一方面，不同条件处理后α-Ni(OH)2的XPS分析证实了催化氧化甲醛的活性位点为Ni3+，且氧气可加速Ni3+活性位点的回复。α-Ni(OH)2表面羟基协同活性位点Ni3+促进了甲醛的催化氧化，这与传统氧气解离为速控步的甲醛氧化反应路径明显不同。本研究提出了表面羟基协同活性位点促进甲醛氧化的反应机理，为催化氧化甲醛技术的实际应用提供了理论基础。

关键词：催化氧化甲醛表面羟基反应机理反应路径

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煤层气藏缝网压裂直井生产动态规律

天然气工业 2017年第2期37卷 38-45页

作者：张烈辉单保超赵玉龙 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学

体积压裂技术在煤层气藏开发中已得到广泛应用,针对体积压裂形成的裂缝网络(SRV),矩形边界复合模型相比于传统的径向复合模型能够更加准确合理地描述流体的渗流规律。解析或半解析函数方法无法对考虑SRV的矩形复合模型进行求解,而应用... 详细信息

体积压裂技术在煤层气藏开发中已得到广泛应用,针对体积压裂形成的裂缝网络(SRV),矩形边界复合模型相比于传统的径向复合模型能够更加准确合理地描述流体的渗流规律。解析或半解析函数方法无法对考虑SRV的矩形复合模型进行求解,而应用线性流模型对其求解则又会产生较大的误差。为此,利用双重介质模型对煤层气藏体积压裂区进行描述,综合考虑煤层气的吸附与解吸、扩散、渗流等多重运移机制,建立了基于非稳态扩散的煤层气藏矩形复合压裂井试井模型。结合Laplace变换、Stehfest数值反演以及计算机编程技术,采用边界元方法对模型进行求解,得到了煤层气藏生产动态变化的规律。对试井典型曲线进行了流动阶段划分,并分析了气藏边界尺寸、体积压裂区渗透率、吸附气含量、储层渗透率以及SRV尺寸等参数对生产动态规律变化的影响,实现了对体积压裂改造后的煤层气藏更为准确合理的描述。该项研究成果为深入认识煤层气运移规律和高效合理评价及开发煤层气藏提供了理论依据。

关键词：煤层气体积压裂矩形缝网非稳态边界元生产动态规律参数敏感性

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基于机器学习的岩芯渗透率及裂缝开度预测

西南石油大学学报（自然科学版） 2023年第4期45卷 155-163页

作者：陈林黎棚武张绍俊李志杰杜小勇中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院新疆库尔勒841000 油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川成都610500

应力敏感是致密砂岩气藏损害的主要原因之一,预测应力敏感损害下岩芯渗透率和裂缝开度的变化规律一直是致密砂岩储层保护领域的重点。以塔里木盆地克拉苏构造带岩样为研究对象,基于应力敏感实验及调研数据,采用机器学习多元线性回归算法... 详细信息

应力敏感是致密砂岩气藏损害的主要原因之一,预测应力敏感损害下岩芯渗透率和裂缝开度的变化规律一直是致密砂岩储层保护领域的重点。以塔里木盆地克拉苏构造带岩样为研究对象,基于应力敏感实验及调研数据,采用机器学习多元线性回归算法,耦合了围压渗透率关系模型和K−p函数参数预测模型,建立了岩芯渗透率预测模型和裂缝开度预测模型,并通过决定系数、均方根误差和相对误差检验模型精度。结果表明,围压渗透率关系模型在裂缝性岩芯和非裂缝性岩芯中预测结果决定系数平均值均大于0.960;K−p函数参数预测模型在裂缝性岩芯中的均方根误差高于非裂缝性岩芯,但裂缝性岩芯的相对误差要低于非裂缝性岩芯,综合来看岩芯渗透率预测模型更适用于裂缝性岩芯;裂缝开度预测模型与实测值决定系数0.978,预测精度较高。建立的渗透率预测模型和裂缝开度预测模型可为致密砂岩储层的开采与保护提供指导。

关键词：机器学习渗透率预测裂缝开度应力敏感致密砂岩多元线性回归

气体管流到达西流的缝高界限实验测试与理论计算

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石油勘探与开发 2022年第3期49卷 538-547页

作者：熊钰傅希桐李骞孙泽威张春张飞西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都610041

采用超细铜管模拟碳酸盐岩地层中微裂缝,开展低速流动实验,分析气体在不同缝高裂缝中的流动状态变化,确定流动状态转换界限及转换区间,建立流动状态转换界限计算方法。研究表明,气体在缝高较大裂缝中的流动形式以理想的哈根-泊肃叶流动... 详细信息

采用超细铜管模拟碳酸盐岩地层中微裂缝,开展低速流动实验,分析气体在不同缝高裂缝中的流动状态变化,确定流动状态转换界限及转换区间,建立流动状态转换界限计算方法。研究表明,气体在缝高较大裂缝中的流动形式以理想的哈根-泊肃叶流动为主。由于缝高的减小,气体在裂缝中的流动从以理想光滑缝面的哈根-泊肃叶流动为主向非哈根-泊肃叶流动为主转换,转换的临界点即为流动状态转换界限。裂缝缝高在流动状态转换缝高界限以下继续减小到一定程度后,气体流动形式逐渐向理想的达西流动转换,从而可以确定裂缝在闭合过程中流动状态的转换区间。综合裂缝面的三维微凸体扫描结果、裂缝的材料性质及流体性质,建立了流动状态转换界限计算方法。实验测试和理论计算表明:从管流到达西流的缝高界限约为裂缝上、下两面微凸体最大高度之和的2倍。

关键词：碳酸盐岩气藏裂缝缝高流动实验流动界限哈根-泊肃叶流动达西流动微凸体

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天然气乙烷回收关键参数分析研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2022年第1期49卷 35-43页

作者：饶何隆马国光西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室成都610000

开展天然气乙烷回收可提高油气田的经济效益。以西北油田顺北区块天然气为案例,基于HYSYS软件建立乙烷回收模拟仿真模型,分别研究进深冷装置关键参数(进深冷装置压力、温度),关键设备参数(低温分离器温度、膨胀机出口压力、膨胀机效率... 详细信息

开展天然气乙烷回收可提高油气田的经济效益。以西北油田顺北区块天然气为案例,基于HYSYS软件建立乙烷回收模拟仿真模型,分别研究进深冷装置关键参数(进深冷装置压力、温度),关键设备参数(低温分离器温度、膨胀机出口压力、膨胀机效率、脱甲烷塔顶压力)和关键节点参数(干气回流比、低温分离器气相分流比)等对乙烷收率和装置能耗的影响规律,结果表明脱甲烷塔顶压力和低温分离器温度是乙烷回收最敏感的影响因素,因此在生产操作控制上应尽量保持脱甲烷塔顶压力和低温分离器温度为定值,减少其波动;另外,可通过改变干气回流比和低温分离器气相分流比来调节乙烷的收率和装置能耗。基于这些关键参数对乙烷收率和能耗的影响分析,为天然气乙烷回收的参数控制和参数调节提供了依据。

关键词：天然气乙烷回收敏感性参数运行规律

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双组份裂缝岩石非线性有效应力模型研究

地球物理学报 2018年第12期61卷 5034-5043页

作者：肖文联任席瑶赵金洲李闽郑玲丽杨玉斌西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

为认识黏土矿物和裂缝对岩石有效应力的影响,提出了双组份裂缝岩石椭圆模型.同时,将双组份裂缝岩石椭圆模型等效为共聚焦的椭圆岩石环与椭圆黏土环的叠加;基于复变函数和保角变换,分别得到了黏土环内椭圆长半轴和短半轴与压力间的关系式... 详细信息

为认识黏土矿物和裂缝对岩石有效应力的影响,提出了双组份裂缝岩石椭圆模型.同时,将双组份裂缝岩石椭圆模型等效为共聚焦的椭圆岩石环与椭圆黏土环的叠加;基于复变函数和保角变换,分别得到了黏土环内椭圆长半轴和短半轴与压力间的关系式.进而结合椭圆孔渗透率计算式和岩石有效应力表达式,计算与分析了岩石孔隙度、黏土矿物含量、硬度比以及椭圆孔截面纵横比等参数对有效应力系数的影响.结果表明,当岩石中不含黏土矿物时,有效应力系数随纵横比的减小而增大,且小于1.0,这与Bernabé的观点一致.当岩石中含有易于压缩的黏土矿物,且纵横比为1.0(孔隙截面为圆形)时,有效应力系数随硬度比和黏土矿物含量的增大而增大,甚至远大于1.0,这与Al-Wardy等的研究结论一致;当纵横比小于1.0时,有效应力系数表现出了明显的非线性特征,随硬度比的增大而增大——甚至远大于1.0,而随黏土矿物含量的增大而减小,纵横比对有效应力系数的影响受黏土矿物含量大小的影响.易于压缩组分和裂缝的存在使得岩石有效应力系数变化特征更为复杂.

关键词：黏土矿物裂缝岩石有效应力椭圆模型复变函数

正常连接与悬挂撤离工况下深水钻井隔水管动力特性与安全分析

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船舶力学 2022年第2期26卷 250-263页

作者：毛良杰付燈煌曾松西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

为了研究正常连接与悬挂撤离时隔水管动力特性与安全,本文建立了统一的隔水管动力分析模型,通过设置边界条件来考虑正常连接与悬挂撤离工况。同时采用有限单元法结合Newmarkβ动力分析方法对模型进行求解,并开展实验对模型进行验证。选... 详细信息

为了研究正常连接与悬挂撤离时隔水管动力特性与安全,本文建立了统一的隔水管动力分析模型,通过设置边界条件来考虑正常连接与悬挂撤离工况。同时采用有限单元法结合Newmarkβ动力分析方法对模型进行求解,并开展实验对模型进行验证。选取南中国海一深水井,对正常连接与悬挂撤离工况下隔水管动力特性进行分析,并对不同海况、工况下隔水管的应力及接头转角安全进行校核和讨论。研究表明:隔水管位移与应力随着海流流速的增加而增加;正常连接工况隔水管最大应力出现在水面位置,平台不发生漂移时,隔水管能够承受十年一遇及以下的载荷;隔水管变形和应力随着平台漂移的增大而增大,漂移方向与流速方向直线夹角越大越利于保护隔水管;软悬挂隔水管在水面附近出现极大应力,硬悬挂隔水管在连接处出现极大应力;相比于硬悬挂,软悬挂模式下隔水管弯矩与应力都更小,但是由于顶端转角限制,其所能承受海流作用能力并不能显著优于硬悬挂。

关键词：隔水管正常连接悬挂撤离动力特性安全校核

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气相臭氧分解催化材料的研究进展

材料导报 2021年第21期35卷 21037-21049页

作者：张瑞阳王姝焱黎邦鑫张艾丽张骞周莹西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学新能源与材料学院

随着工业化的快速发展,以臭氧为氧化剂的高级氧化技术被广泛应用于水污染处理、空气净化以及杀菌消毒领域。然而,过量未反应的臭氧被排放到空气中,造成严重的空气污染问题,威胁人类生命健康。相比于传统的吸附、热分解、药液吸收等臭氧... 详细信息

随着工业化的快速发展,以臭氧为氧化剂的高级氧化技术被广泛应用于水污染处理、空气净化以及杀菌消毒领域。然而,过量未反应的臭氧被排放到空气中,造成严重的空气污染问题,威胁人类生命健康。相比于传统的吸附、热分解、药液吸收等臭氧治理技术,催化臭氧分解技术通过催化材料加速臭氧的分解过程,因其安全高效、绿色环保的优势而备受关注。随着研究的不断深入,臭氧分解催化材料的种类更加丰富,包括非金属碳材料、贵金属、过渡金属氧化物、金属-有机框架材料等,其应用形式也从粉末型催化材料发展到整体式催化材料。然而,在实际应用中,臭氧分解催化材料面临着活性和抗湿性两个主要问题:前期研究表明,过氧物种在催化材料表面活性位点的脱附是反应的速控步;而过氧物种会覆盖臭氧分解催化剂活性位点,导致催化活性降低;除此之外,臭氧往往伴随着大量的水汽,其与臭氧在活性位点的竞争吸附,会导致催化剂活性位点的失活。因此,急需开发高催化活性和高耐湿性的臭氧分解催化材料。对于活性来说,通过提高比表面积、构建氧空位、晶面调控、掺杂和表面修饰等手段可以提高催化材料表面的活性位点数量,促进催化反应过程得失电子循环以增强催化材料的活性。对于抗湿性来说,疏水性处理是提高催化材料抗湿性的有效措施。近几年来,研究学者发现,一些独特的活性位点可以把水当作助催化剂,这一方面提高了催化活性,另一方面避免了水的竞争吸附导致催化材料稳定性的下降。本文归纳了气相臭氧分解催化材料的研究进展,介绍了气相臭氧分解的过程和机理,系统梳理了不同类型催化材料在催化臭氧分解过程中的优势和存在的问题,并在此基础上着重介绍了臭氧分解催化材料活性提升和稳定性提高的策略;以期为制备高效稳定的新型臭氧分解催化材料、推动臭氧氧化技术在化工领域得到更大规模的推广和应用提供参考。

关键词：环境污染臭氧分解催化材料活性稳定性

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双金属复合管内衬管弯曲性能

塑性工程学报 2022年第6期29卷 76-86页

作者：成旭堂练章华谷天平西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

为研究双金属复合管在弯曲过程中弹塑性厚基管与弹塑性薄内衬管相互影响导致内薄壁衬管内侧产生横向起皱鼓包的力学行为,利用ABAQUS软件分别对不考虑基管和衬管间初始紧密度以及不同初始紧密度下的复合管弯曲行为进行了仿真分析。结果表... 详细信息

为研究双金属复合管在弯曲过程中弹塑性厚基管与弹塑性薄内衬管相互影响导致内薄壁衬管内侧产生横向起皱鼓包的力学行为,利用ABAQUS软件分别对不考虑基管和衬管间初始紧密度以及不同初始紧密度下的复合管弯曲行为进行了仿真分析。结果表明,在纯弯曲载荷作用下,由于X60基管与825衬管的材料属性与结构差异,两者表现出不同的破坏形式且相互影响,导致管道截面畸变、椭圆化,弯曲外侧过度变薄甚至开裂,而弯曲内侧发生失稳起皱,形成横向鼓包。基管和衬管间结合的初始紧密度越大,内衬管的临界起皱曲率越大。衬管在达到临界曲率后;起皱高度随曲率的增加先逐渐增大后减小,最大起皱高度随紧密度的增大逐渐减小。衬管中面椭圆化指数随曲率的增大逐渐增大,并随着紧密度的增大,整体椭圆化程度有所下降。因此,在保证复合管结构尺寸和材料参数一定时,可通过制管工艺过程调整基管和衬管间的结合紧密度大小,以保证复合管在一定弯曲工况下内衬管不产生失稳起皱,以便为双金属复合管胀-压制管以及铺设安装提供一定理论指导。

关键词：双金属复合管有限元仿真弯曲紧密度临界起皱曲率