烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

Sm2Fe17合金的热稳定性

用热重/差热(TG/DTA)分析法研究了粒度及升温速度对Sm2Fe17合金热稳定性的影响,结合XRD物相分析结果说明Sm2Fe17合金氧化过程中发生的化学反应,用Kinssinger法计算了Sm2Fe17合金被氧化所需的表观活化能并推断了其反应机理. 结果表明:Sm2Fe17合金粉的粒度越细,其热稳定性越差;升温速度越快,Sm2Fe17合金的氧化温度增高,放出的热量减小. Kinssinger法计算Sm2Fe17合金在低温氧化时的表观活化能为162kJ·mol-1,在高温氧化时为189.8kJ·mol-1.     

注空气开发中稠油不同馏分氧化特性研究

应用蒸馏法将原油分离为轻质、中质、重质3种馏分,通过FT-IR及TG-PDSC手段,对比稠油不同馏分的特征官能团,分析了注空气过程中其不同反应阶段的氧化特性。结果表明:轻质馏分官能团以直链烷烃为主,中质馏分官能团以含氧基团为主,重质馏分官能团以芳香环为主。轻质馏分蒸发阶段质量损失率最大,中质馏分主导低温氧化反应,对该阶段放热量贡献最大,重质馏分在高温氧化阶段质量损失及放热量最高。利用Coats-Redfern积分法计算低温氧化阶段活化能随馏分中轻质组分含量减少而增大,重质馏分活化能整体最高;对于稠油油样,重质馏分所占比例高,350℃以上重质馏分发生高温氧化对稠油提高采收率至关重要,350℃以下主要是轻质馏分和中质馏分参与低温氧化。稠油油藏注空气火驱开采应以快速实现重质馏分高温氧化为主要目标。     

典型陕北长焰煤热解行为及其动力学实验研究

利用热重分析(TGA)技术研究了升温速率对典型陕北长焰煤热解行为的影响,并用总包反应模型和分布活化能模型(DAEM)对其进行了动力学分析,比较了两种模型对3种典型陕北长焰煤热解的适应性.TGA结果表明典型陕北长焰煤热解分为3个阶段,增加升温速率使活泼热分解阶段和二次脱气阶段最大失重峰对应的热解温度向高温区移动,热解转化率降低.动力学分析表明:总包反应模型由于其假设只能得到某一温度范围内活化能和指前因子的平均值,且数值较低.DAEM可得到热解活化能的分布区间32～446kJ.mol-1,3种长焰煤热解表现出不同的活化能分布趋势.DAEM可较好描述黄土庙(HTM)煤样热解的全过程,活化能主要分布于181～425kJ.mol-1,出现两个峰值,对应的活化能分别为419kJ.mol-1和425kJ.mol-1.DAEM可描述府谷(FG)和张明沟(ZMG)煤样失重率在10%～55%的热解行为,活化能和频率因子随转化率的增加而升高.DAEM能描述非等温热解从低温到高温的过程,真实反映不同煤样热解过程的差异性、复杂性、连续性.     

O_2/NO_2氛围下颗粒物的氧化催化特性试验

采用热重分析仪,在不同体积分数O_2,NO_2氛围下,研究了催化剂对碳黑颗粒的氧化特性的影响,并分别采用微分法中的ABSW法和阿仑尼乌斯法进行氧化动力学分析.结果表明:NO_2和O_2对颗粒的燃烧具有一定协同作用,氧化前期(45～350℃),颗粒的活化能随着NO_2体积分数的升高逐渐从183 kJ·mol~(-1)降低到111 kJ·mol~(-1),在催化条件下,活化能从162 kJ·mol~(-1)降低到109 kJ·mol~(-1);氧化后期(350～800℃),颗粒的活化能随着NO_2体积分数的升高逐渐降低,且在催化状态下降低最多,降幅约28～52 kJ·mol~(-1);氧化全过程(45～800℃)试验中,颗粒活化能随着NO_2体积分数的升高呈现先下降后升高的趋势,催化剂作用下在NO_2体积分数为1×10~(-3)时,下降最明显,活化能降低约93 kJ·mol~(-1).     

轻质油藏注空气过程中原油低温氧化反应的O2-CO2转换率

根据注空气过程中原油低温氧化反应机理和实验结果,分析氧气消耗率和CO2转换率及其影响因素。根据不同条件下原油低温氧化实验和高温氧化实验,计算分析了不同反应条件下的CO2转换率。实验结果表明,原油的低温氧化活性和CO2转化率主要受原油种类、反应温度、气体压力和砂的影响。温度和压力越高,反应速率越快,氧气消耗越完全,CO2转换率越大;加入砂后,反应速率加快,氧气消耗量增多,CO2转换率增高。与高温氧化相比,低温氧化的CO2转换率低于65%,通常在20%~50%范围内。     

红格含铬钒钛磁铁矿球团矿物学和等温氧化动力学

研究了红格钒钛磁铁矿(HCVTM)球团等温氧化动力学及其矿物学特征.在不同的温度(1073~1373 K)和不同的时间(10~60 min)范围内,对HCVTM球团矿进行了等温氧化动力学实验.首先分析了球团在不同温度和时间下的微观结构和矿物组成规律.然后根据定义的氧化率,计算和分析了氧化率及其变化规律,以及矿相结构对氧化率的影响.最后结合缩核模型、修正的氧化率函数和阿伦尼乌斯公式,计算了反应速度常数、修正系数和反应活化能,并判断了反应限制性环节.研究表明:随温度的提高,低熔点液相增加,赤铁矿晶粒的生成、长大和再结晶,形成连续的黏结相,空隙数量减少.随时间的增加,生成的液相促进了赤铁矿晶粒间的黏结和长大,但是晶粒间硅酸盐相和钙钛矿类物相恶化了球团结构.同时,钙钛矿和铁板钛矿相生成.HCVTM球团矿空隙数量的减少和黏结相的生成,表现在氧化速率随时间增加而减慢.HCVTM球团氧化反应主要受扩散控制,球团氧化前期的反应活化能为13.74 kJ·mol-1,氧化后期的活化能为3.58 kJ·mol-1,氧化率函数的修正参数u2=0.03.     

矿物棉纤维的非等温析晶动力学研究

利用差热分析仪和X射线衍射仪研究了矿物棉纤维的析晶行为.矿物棉纤维的差热曲线上存在两个重叠的析晶峰.X射线衍射结果和扫描电镜分析结果表明该矿物棉在高温下析出两个结晶相：钙镁黄长石和钙长石,前者的析晶温度范围为850～920℃,后者的析晶温度范围为880～1 010℃.利用Ozawa方程和修正的Kissinger方程分析了两个析晶相的析晶机理和析晶活化能.钙镁黄长石的Avrami指数n为0.682,属于表面析晶机理,与扫描电镜观察到的结果相吻合;扫描电镜观察到钙长石生长方式为三维生长方式;计算得到钙镁黄长石和钙长石的晶体生长活化能EG分别为248 kJ.mol-1和347 kJ.mol-1.     

钒渣钙化焙烧的影响因素及焙烧氧化动力学

采用钙化焙烧方式处理转炉钒渣以提高钒的浸出率,考察了焙烧参数(渣样粒度,升温速率,焙烧保温温度及保温时间,配钙量)对钒浸出率的影响,根据钒渣氧化的TG-DSC曲线对钒渣氧化变温动力学进行了分析.结果表明:降低升温速率可提高钒氧化率,保温温度高于600℃时钒浸出率迅速增加.在钒渣粒径48~75μm,外配钙m(CaO)/m(V2O5)为042,升温速率2℃·min-1,保温温度850℃,保温时间150min的条件下,钒浸出率达9331%.钒尖晶石氧化过程受三级化学反应控制,升温速率为5和10℃·min-1的表观活化能分别为26765,25603kJ·mol-1.     

α-钼酸铋催化剂还原及再氧化的动力学研究

用静态重量法研究了丙烯还原α-钼酸铋和α-钼酸铋(经丙烯的预还原)在氧中的再氧化这两个过程的动力学。在350～450℃的温度区间内,生成丙烯醛反应的表现活化能为15.8Kcal/mole;对丙烯的反应级数从高温下的1变到低温下的0.3。在相同的温度区间,氧对催化剂再氧化的表观活化能出现转折,高温区为12.0Kcal/mole,低温区为33.2Kcal/mole;对氧的反应级数近于1。 根据我们的实验结果,对α-钼酸铋与氧气和丙烯混合体系的反应动力学行为做了如下解释:高温下(>380℃),反应的控速步是丙烯对催化剂的还原;低温下,反应的控速步为氧对催化剂的再氧化。     

稠油氧化阶段划分及活化能的确定

火驱是稠油蒸汽吞吐后的重要接替方法,而稠油氧化的反应阶段的划分对火驱点火乃至生产的调控影响重 大。采用热重实验对某油田稠油样品混合油砂氧化过程进行研究,绘制该稠油热失重速率曲线,呈多峰形态,结合稠 油多组分氧化理论进行氧化阶段的细致刻画,分解成低温氧化前期、低温氧化后期、燃料沉积段和高温氧化段共4 个 阶段,并明确定义了各阶段的分界点,与稠油常规认识的三阶段氧化规律相比,四阶段划分法更能刻画低温范围大、耗 时长,反应复杂的特点;用Flynn-Wall-Ozawa 法计算各阶段的反应活化能也与常规划分有较大区别。该认识对稠油火 烧油层点火阶段的热量供给具有的参考价值。     

注空气过程轻质原油低温氧化动力学

对于埋藏较深且注水困难的低渗透油藏,空气驱可作为二次采油方法.空气驱过程中地层内部分原油将和空气中的氧气发生低温氧化(LTO)反应生成烟道气(主要是N2、CO2)和油的氧化产物.通过分析轻质原油低温氧化机制,提出改进的低温氧化反应模型;采用小型台架反应器实验求取改进模型的动力学参数(Arrhenius活化能及频率因子)...     

MD膜驱剂对油藏矿物ζ电位的影响

用微电泳法考察了3种季铵盐(MD膜驱剂、四乙基溴化铵((Et)4NB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))和无机盐对石英砂和大庆油砂界面电性的影响.结果表明,3种季铵盐对石英砂ζ电位影响的顺序为:CTAB>MD膜驱剂>(Et)4NB.无机盐使石英砂在MD膜驱剂溶液中的ζ电位升高,无机盐中的Al3+离子影响比Ca2+和Na+离子明显.大庆油砂在MD膜驱剂和(Et)4NB溶液中的ζ电位较沥青质-大庆油砂的低,而大庆油砂在吸附沥青质前后在CTAB溶液中的ζ电位变化很小.理论计算表明,沥青质-大庆油砂饱和吸附季铵盐的ζ电位大于大庆油砂,季铵盐在沥青质-大庆油砂表面的相对覆盖率小于大庆油砂.     

苏丹Muglad盆地南部Aradeiba组低阻油层的地质成因

根据岩心、粒度分析、铸体薄片、扫描电镜、压汞曲线、试油及矿化度分析等资料,分析研究Muglad盆地南部Aradeiba组低阻油层的地质成因。其形成受沉积、成岩、成藏等多种作用的综合影响。泥质沉积背景下,粘土矿物附加导电性、复杂的孔隙结构是形成Aradeiba组低阻油层的岩石物理成因。Aradeiba组主要砂体类型为三角洲前缘砂体,水下分流河道砂体横向相变快,油气规模小、高度低,而远砂坝、席状砂砂体厚度薄,砂泥互层沉积,整体泥质含量高,均易于形成低阻油层。Aradeiba组砂岩属于早成岩阶段B期,溶蚀作用、石英次生加大等,使得孔隙结构复杂,并且所含粘土矿物以蒙脱石等附加导电型的粘土矿物等为主,低阻油层发育。反向断块构造幅度低、成藏高度小,岩性或成岩圈闭范围局限,成藏复杂,多套油水层发育,形成低阻油层。     

稠油热采井改性纤维复合防砂实验研究

单一的防砂技术在稠油热采井中的应用受到一定限制,为解决热采井防细粉砂,从改善纤维复合防砂技术体系中的基体（树脂涂敷砂）性能入手,以期使纤维复合防砂技术能够用于热采井防砂。通过考察水溶性酚醛树脂、ER树脂粉末、偶联剂、增强剂加量对砂体抗压强度和渗透率的影响,分析了体系中各组分的作用机理。通过室内实验优化了纤维防砂体的配方,研究表明,偶联剂、改性剂、增强剂、ER树脂粉末、水溶性酚醛树脂SR1、石英砂之间的质量比为（0.15~0.20）∶3.1∶1.5∶（2~4）∶10∶100时体系具有较高的防砂强度,并且在350℃下仍能保持在3MPa左右,较不加入纤维时高30%,渗透率可增加10%左右。     

新疆油田低渗透区块空气驱实验研究

低渗透油藏由于地层能量衰竭较快且注水困难,一次及二次采收率较低,故考虑采用注空气技术来维持地层压力、提高采收率.相对于其他气驱技术,空气驱具有来源广、成本低的显著优势.通过对C-9井区原油低温氧化实验及空气驱实验,研究了目标区块原油的低温氧化特性及油藏条件下的空气驱提高原油采收率幅度.主要从注空气安全和提高采收率潜力方面评价了空气驱低温氧化工艺的可行性.实验结果表明,在相对低温条件下C-9区块原油可以有效消耗氧气,即使氧化速率缓慢,但是考虑空气在油藏中滞留时间及氧化反应的热效率,仍可以保证注气安全,空气驱二次采油可以得到较高的采收率,但是对于剩余油饱和度低的三次采油,空气驱提高采收率的幅度相对较低.     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。     

低渗油藏注空气低温氧化数值模拟研究

针对胜利油田低渗透油藏注空气低温氧化提高采收率,基于室内实验和数值模拟相结合的手段,通过拟合氧化实验的压力降、产出气体含量,建立了注空气低温氧化(LTO)模拟模型,评价了注空气效果影响因素的敏感性及作用机理,对比了注空气与注N2的驱油效果及经济可行性。实际应用表明,模拟与实验结果吻合较好,数值模拟方法可行;胜利油田渤南罗36断块注空气效果影响因素的重要性大小依次为注气速度、油藏温度、剩余油饱和度、油藏倾角、射孔位置等;注空气相对于注N2而言成本低,驱油效果好。为胜利油田低渗油藏注空气动态监测及方案调整提供了依据,对注空气提高采收率开发方案的制订及优化具有借鉴意义。     

A new type of exposed oil sand mine

With several means of analysis, the unique organic compound component and distribution of exposed oil sand existing in Qinghai, north-west China, is revealed. Qinghhai oil sand has great content of light components with high saturated hydrocarbon content up to approximately 50%, while its heavy components of colloid and asphaltene is rather low (<38%); straight-chain alkane has a regular distribution concentrating mainly around C₂₈; it has a very high atom ratio of H/C. The physical parameters of the oil sand mine are within the range of common heavy oils. Such chemical composition and distribution obviously differs from that of other known exposed oil sand mines. This particular property of the oil sand is formed due to the unique geographical and geological environment. Therefore, it is intended to exploit the mine with a new combined method, i.e., first drill horizontal wells and then opencut. Foundation item: Supported by CNPC and the Natural Science Foundation of Hubei Province (No. 2000J023) Biography: Gao Zhi-nong(1961-), male, Ph.D, Associate professor, research direction: organic geochemistry.     

油砂及其热解半焦的燃烧研究

通过X-射线衍射(XRD)对油砂、其热解半焦以及两者燃烧灰样的物相进行了分析,利用氮气等温吸脱附研究了灰样表明特性,采用热重分析法对比了油砂和半焦的燃烧特性,并借助平行反应模型进行了动力学分析。结果表明油砂和热解半焦中所含矿物质主要为方解石,其分解温度主要在873-973 K内。灰样的分形维数D、孔容积和BET比表面积随燃烧温度变化的趋势相近。TG-DTG曲线表明油砂在低温段有明显的燃烧失重趋势,而焦炭不明显,但两者在高温段的失重过程相似,同时油砂着火及燃烧性能比半焦高。平行反应模型可以很好地描述油砂及半焦的燃烧过程,两者动力学模型有一定相似性;半焦燃烧的平均表观活化能Em比油砂高,反应活性较低。