超临界CO2 处理对乳状液稳定性的影响机理研究

超临界CO₂(scCO₂)混相驱在提高原油采收率的同时,也显著改变采出原油乳液的性质。利用自主研发的CO₂-原油混相装置在模拟地层条件下对长庆原油进行混相处理,分别使用流变仪、电导率仪和显微镜研究了混相处理前后长庆原油及其W/O 乳液的流变性、稳定性和微观形貌。实验结果表明,scCO₂ 处理改变了长庆原油的组成,破坏了沥青质溶剂化层结构,使得失去保护的沥青质胶粒更易吸附于油水界面;scCO₂ 处理也使得析出的蜡晶尺寸更加细小,数量增加,这将导致乳液黏度显著增大。上述变化导致scCO₂ 处理后W/O 原油乳液的水滴粒径变小、分布更加均匀,宏观表现为乳液体系的流动性恶化、稳定性增强。     

超临界CO2及其混合物在竖直圆管内的传热特性数值研究

碳捕捉、运输和储存(CCS)对实现碳中和具有重要意义。以超临界CO₂、超临界CO₂+CH₄混合物(CH₄摩尔分数分别为1%、3%、5%)及超临界CO₂+N₂混合物(N2摩尔分数分别为1%、3%、5%)为工质,在工质质量流速为300～600 kg/(m²·s)、热流密度为80～100 kW/m²、入口压力为8～10 MPa的条件下,研究了超临界CO₂及超临界CO₂混合物在竖直圆管内的流动换热过程。结果表明,随着工质中CH₄和N₂摩尔分数的降低,工质的换热系数峰值逐渐升高,且其对应的温度逐渐升高;工质的换热系数随着质量流速的增大而增大,且质量流速越大,换热系数变化幅度越大;随着入口压力的增大,工质的换热系数峰值有所降低,且其对应的温度逐渐升高;湍动能、浮升力及定压比热容与超临界CO₂及其混合物换热强化密切相关...     

降低CO2 驱混相压力的发展现状

将CO₂ 注入油层, 不仅封存了CO₂ , 还可以大幅度提高油气田采收率, 达到CO₂ 减排和油藏高效开发的双赢目的, 受到了相关研究者的广泛重视。如何有效地降低CO₂ 与原油之间的混相压力, 是目前CO₂ 驱提高采收率研究的主要热点和难点之一。文中比较了降低CO₂ 驱混相压力的几种方法, 探索新的亲CO₂ 表面活性剂以降低CO₂ 驱最小混相压力。目前, 降低CO₂ 驱混相压力的主要方法有添加共溶剂法, 但成本比较高; 超临界CO₂ 微乳液法可以降低CO₂ 驱混相压力, 但是目前表面活性剂的研究主要集中在降低油/水界面张力的离子型表面活性剂, 关于降低油/CO₂ 界面张力的非离子表面活性剂还鲜有报道; 亲CO₂ 表面活性剂是降低CO₂ 驱混相压力的一种新探索, 但目前已用的表面活性剂与CO₂ 的亲和性差, 使得CO₂ 对极性较强的大分子物质的溶解能力受到限制。因此, 开发新的亲CO₂ 表面活性剂以达到降低CO₂ 驱混相压力的效果显得尤为关键。     

CH3CONH2/ZnCl2低共熔溶剂脱除模拟油中的硫化物

在110℃下,加热搅拌乙酰胺和氯化锌混合物制备了CH₃CONH₂/ZnCl₂低共熔溶剂,对其结构进行 了电喷雾电离质谱分析、红外分析和黏度分析。以CH₃CONH₂/ZnCl₂作为萃取剂和催化剂,H₂O₂作为氧化剂,氧 化脱除模拟油中的噻吩硫化物。对n(ZnCl₂)/n(CH₃CONH₂)、n(H₂O₂)/n(S)、反应温度、剂油体积比和不同硫化 物对脱硫率的影响进行了考察。在模拟油体积5mL、n(ZnCl₂)/n(CH₃CONH₂)=0. 4、n(H₂O₂)/n(S)=8、剂油体 积比1∶3、反应温度70℃、反应时间200min的最佳条件下,二苯并噻吩的脱除率达到87. 12%。经过5次循环之 后,脱硫率略有降低。     

NaX分子筛吸附分离CO2/CH4的巨正则蒙特卡洛模拟

采用巨正则蒙特卡洛模拟与理想吸附溶液理论相结合的方法,研究了CO₂、CH₄分子在NaX分子筛上的吸附性能。通过对比实验数据在不同吸附理论模型下的拟合结果并计算相应的吸附热,描述了CO₂、CH₄气体的吸附分离过程。结果表明,CH₄分子的吸附强度比CO₂分子弱,更贴近理想吸附;CO₂分子的吸附选择性随其在空气中的体积分数升高而降低,在低压条件下随温度的升高而降低。因此,低温低压更有利于CO₂分子的分离。     

靖三-靖二联管道原油停输后流变特性与再启动研究

长庆靖三-靖二联外输管线采用加热输送,所输送的是靖安油田典型的低胶质沥青质含量的高含蜡原油,这对安全、经济、高效的管输工艺提出了很高的要求。基于原油流变学、物理化学和凝胶化学理论,首先使用高精度控制应力流变仪对管道停输条件下,原油体系的黏-温、屈服、黏弹、触变等复杂流变行为进行了研究,然后拟合了适用于该原油的流变方程与触变模型,最后基于原油流变性、管流的流动与传热、热力与水力的耦合特性,对长庆靖三-靖二联管道的再启动特性进行了预测。结果表明,长庆原油在反常点温度以下剪切稀释性也随着温度的降低表现得更为明显。在凝点以及凝点温度以上,原油所形成的胶凝结构表现出一定的延性性质,而在凝点温度以下则表现出很强的脆性性质,并且随温度的降低,屈服值呈指数规律增大。在恒剪切速率的作用下,胶凝结构的破坏和重整发生在初期的10min内。所预测的长庆靖三-靖二联外输管线停输再启动特性,与现场数据相吻合。停输32h后,管道末端原油油温会降至其反常点附近,停输48h后,管道末端原油油温会降至其凝点附近。考虑管道运营的安全性,管道最大停输时间为32h,对应再启动压力为1.51MPa。     

溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化,并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ,溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明,油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移,使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和;在溶CO2的环境下,由于其油/水界面张力最小,使其乳化效果最好,形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密,同时由于其油水界面弹性模量最大,形成的带压乳液体系最为稳定,乳液体系较原油体系的增黏率最明显;与之相反,在溶N2的环境下,带压乳液体系的稳定性较差,易于破乳。     

三轴应力下原煤吸附CH4/N2变形时空特性

为深入研究受载煤体与CH₄/N₂相互作用时的变形时空特性,开展了三轴应力加载下原煤吸附CH₄/N₂及其二元混气时的吸附量与吸附变形动态测试试验.结果表明：恒定三轴应力下,原煤对CH₄的吸附能力大于N₂;二元混气吸附量介于纯气体吸附量之间.三轴应力下原煤吸附膨胀变形存在各向异性.不同注气压力下,原煤轴向/环向应变随吸附时间整体呈现相同演化规律,注气端轴向应变可划分为5个阶段,煤样中部、排气端轴向/环向应变均可划分为3个阶段.相同注气压力下,原煤吸附气体时各测点轴向应变由负转正时间由长到短的顺序为：CH₄,CH₄/N₂混气,N₂.原煤吸附CH₄,N₂,CH₄/N₂混气时,轴向/环向应变随吸附量增加依次呈指数函数、一元一次函数、一元二次函数增长.三轴应力加载后,原煤轴向/环向初始应变呈两端...     

含杂质CO2物性变化规律及其机理研究

在国家“双碳”战略背景下,利用CO₂提高油田采收率是封存CO₂的重要手段,但液态CO₂的安全储存、输送仍存在挑战,其中杂质气体对液态CO₂热力学物性的影响非常大。对现场取样的CO₂进行分析,确定了常见的7种杂质气体,并利用HYSYS、分子动力学模拟方法对含杂质CO₂的物性变化进行模拟计算,绘制物性版图并将其与纯CO₂的物性进行比较。研究表明,7种杂质均能使CO₂相图的气液共存两相区范围扩大,但不同杂质使气液共存两相区范围的扩大幅度不同;杂质主要通过泡点线的变化扩大气液共存两相区,而对露点线的变化影响不大;在含C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄杂质的CO₂混合气体中静电势能占据主导作用,因此相比于含H₂、CO、CH₄、羰基硫（OCS）的混合气体,其宏观物性受温度、压力波动的影响较小。     

煤对N2/CH4/CO2混合气体竞争吸附特征与机理研究

为研究煤对N₂,CH₄及CO₂混合气体的竞争吸附特征及其机理,通过混合气体吸附/解吸装置,结合穿透曲线法,对大柳塔(DLT)、硫磺沟(LHG)、瑞能(RN)、山阳(SY)和屯宝(TB)5种煤样,开展了温度为20℃、注气压力为0.25 MPa条件下N₂,CH₄和CO₂等比例混合气体的竞争吸附试验,得到了不同煤样对混合气体竞争吸附的规律;通过低温氮气吸附法,分析了5种煤样的孔隙结构,研究了孔隙对混合气体竞争吸附的影响.结果表明：DLT,LHG和RN煤样中N₂和CH₄先达到吸附平衡,一段时间后这2种气体在装置出口端的体积分数均超过其初始体积分数,而SY和TB煤样中只有N₂的出口端体积分数超过了其初始体积分数.试验结果与Yoon-Nelson模型拟合结果较好,线性相关系数R²基本可达0.9以上;各煤样传质速率常数均有k(N₂)>k(CH_4<...     

CuSO4/SiO2 在合成苯甲醛甘油缩醛中的应用

通过溶胶-胶凝法和浸渍法制备了CuSO ₄/SiO₂ 催化剂,用XRD、低温N ₂-吸附和 NH₃-TPD进行 了表征,研究了CuSO ₄/SiO₂ 在合成苯甲醛甘油缩醛上的催化性能,考察了催化剂的焙烧温度、CuSO₄ 负载量、原料 物质的量比、反应时间、环己烷体积等因素对产品收率的影响。结果表明:CuSO₄ 高度分散在SiO2 表面上形成中等 酸强度、高表面积的中孔固体酸催化剂,并在苯甲醛和甘油的缩合反应中具有良好的催化活性和稳定性。催化剂制 备的最佳条件为:焙烧温度550℃,CuSO₄ 的负载量为15%,反应的最佳条件为:n(苯甲醛)∶n(甘油)=1∶1.1,催 化剂质量为反应物总质量的1%,环己烷体积为10mL,反应时间2.0h。在最佳条件下,苯甲醛甘油缩醛的收率可达 92.5%。     

海上天然气吸附净化脱CO2的动态穿透实验研究

为了研究摇摆工况、天然气中所含的H₂O和N₂对海上天然气吸附净化脱CO₂的影响,开展了静止和摇摆工况下多组分混合气体在干燥和含H₂O的13X分子筛上的动态穿透实验。采用质谱仪对CH₄、CO₂和N₂按比例进行配气,获得了CH₄/CO₂和CH₄/ CO₂/ N₂两种多组分混合气体;在静止和摇摆工况下,通过动态穿透实验测定了不同时间下混合气体中每种气体在干燥和含H₂O的13X分子筛出口处的分压,得到了穿透曲线以及穿透时间;通过穿透曲线分析了静止和摇摆工况下干燥和含H₂O的13X分子筛对两种混合气体中CO₂的吸附净化效果,进而得到了摇摆工况下H₂O以及N₂对海上天然气吸附净化脱CO₂的影响。实验结果表明,无论在静止还是摇摆工况下,13X分子筛对CO₂的吸附能力最强,对N₂的吸附能力最弱;N₂的存在有利于海上天然气吸附净化脱CO₂,而H₂O和摇摆不利于CO₂的脱除。     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

低温CO2 固体吸附剂的研究进展

随着全球气候变暖,CO₂的捕获、 存储与转换成为近年来国内外关注的热点问题。综述了几种常见低温固体CO₂ 吸附剂的吸附行为、 影响因素、 再生能力、 潜在的应用及存在的问题, 并对理论计算该领域的相关应用进行介绍, 展望了低温固体CO₂吸附剂的发展趋势。     

N2/CO2气氛下工业危废污泥热解气化的TG-FTIR分析

采用热重-红外联用技术（Thermogravimetric analysis-Fourier transform infrared spectroscopy, TG-FTIR）对CO₂和N₂气氛下工业危废污泥的热化学转化特性展开研究,重点考察不同气氛对污泥热解气化过程的影响。主要分析不同气氛下污泥的热转化失重、产物析出规律及不同反应阶段的反应动力学特性。热重分析表明,CO₂对污泥热转化的影响主要在700℃以上温度范围;CO₂参与焦炭的气化反应,失重速率大幅提升,促进了CO,CH₄,NH₃在高温下的析出。红外分析显示,CO₂和N₂气氛下,反应温度在1 000℃左右时均有大量甲基化合物析出,且CO₂气氛下强度更高。各反应阶段活化能随温度升高逐渐增加,污泥与CO₂气化反应速率高于相同反应阶段N₂下的热解反应速率。     

纳米CuO-SnO2 气敏粉体的制备及气敏特性研究

用So l-Ge l 法制备了纳米级的CuO -SnO₂ 气敏粉体, 所得粉体制作的气敏元件有较好的气敏性能。在不同的加热电压下进行实验研究, 对不用浓度配比制成的气敏元件进行气敏性能测试。通过对所得粉体的表征可知, 用So l-Gel 法制备出的CuO-SnO₂ 气敏粉体是纳米级的, 比表面积大, 活性好, 其最佳热处理温度为650 ℃, 测试结果得出CuO 摩尔分数为4 %的CuO-SnO₂ 气敏元件有较好的灵敏度和较高的选择性, 并且对CO₂ 的灵敏度和选择性比较突出。     

多孔介质中CO2埋存机理物理模拟实验评价

为了弄清高温高压多孔介质中CO₂的埋存机理,采用室内物理模型,对多孔介质中CO₂埋存机理进行了物理模拟实验评价。结果表明,CO₂溶解埋存主要受温度、压力和地层水矿化度的影响;CO₂溶于地层水后与岩石中的矿物发生矿化反应,反应前后岩石矿物质量分数发生显著变化;气水交替驱可有效地延缓CO₂的突破,提高CO₂埋存率,从而提高原油采收率。     

延长油田CO2 驱埋存潜力评价方法

目前,油藏已经成为CO₂ 埋存的重要场所,向油藏注入CO₂ 的同时可以提高原油采收率。根据延长油田靖边CO₂ 试验区储层物性特征,利用构造地层埋存、束缚埋存、溶解埋存及矿化埋存等机理,考虑CO₂ 在原油中溶解、CO₂ 在地层水中溶解及自由气的埋存,建立评价CO₂ 埋存量的模型,通过所建立的模型可以评价延长油田 靖边CO₂ 试验区埋存潜力。模型应用结果表明,靖边CO₂ 试验区CO₂ 埋存量可达209.879×104t,储层CO₂ 埋存量大,具有非常好的埋存潜力,为延长油田进行CO₂ 驱提供了重要的指导。     

苯乙烯和四氯化碳合成肉桂酸

通过浸渍法制备了CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 催化剂。在CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 分别与吡啶组成的催化体系中, 苯乙烯和四氯化碳发生加成反应, 生成1,3 , 3, 3-四氯丙基苯(I)。当CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 最佳活化温度分别为650 ℃和750 ℃, CuCl 和CuO 的负载质量分数分别为20.0 %和10 .0%时,1, 3, 3 , 3-四氯丙基苯(I)的收率分别为62.8%和70.3%。在对甲苯磺酸-硫酸、FeCl₃·6H₂O、Fe₂(SO₄)₃·7H₂O、ZnCl₂ 和硫酸锌等酸性催化剂存在的情况下, 1, 3 , 3, 3 -四氯丙基苯(I)在醋酸溶液中水解生成肉桂酸(II), 收率分别为87.0 %、48.0%、84 .4%、77 .4%和87 .1%。1, 3 , 3, 3 -四氯丙基苯(I)和肉桂酸(II)的纯度为96 .0%～ 99.0 %。     

Fe 2(SO4)3/SiO2 催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

采用溶胶-胶凝法和浸渍法制备了二氧化硅负载的硫酸铁[Fe₂(SO₄)₃/SiO₂]固体酸催化剂,以环己 酮和1,2-丙二醇为原料,在无溶剂条件下合成了环己酮1,2-丙二醇缩酮。考察了Fe₂(SO₄)₃/SiO₂ 固体酸催化剂 的焙烧温度、Fe₂(SO₄)₃ 在SiO₂ 上的负载量、醇酮物质的量比、催化剂质量和反应时间等因素对产品收率的影响。 实验结果表明,Fe₂(SO₄)₃/SiO₂ 固体酸是合成环己酮1,2-丙二醇缩酮的理想催化剂,较适宜的反应条件为:催化 剂的焙烧温度300℃、Fe₂(SO₄)₃ 在SiO₂ 上的负载量20%、环己酮与1,2-丙二醇的物质的量比1∶1、催化剂质量 分数5%和反应时间70min。在此条件下,环己酮1,2-丙二醇缩酮收率达到98.21%。Fe₂(SO₄)₃/SiO₂催化剂具 有良好的稳定性,重复使用5次后环己酮1,2-丙二醇缩酮的收率为88.90%。