PZT-PMN-BF压电陶瓷及压电变压器的研究

采用共沉淀法制备了纳米Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)粉体,并经过适量的Fe3 ,Mn2 ,Bi3 ,Nb5 等离子掺杂后,制备了具有单一钙钛矿晶结构的PZT αPbMn1/3Nb2/3O3 βBiFeO3压电陶瓷粉体。通过低温烧结制备了压电陶瓷,并研制了一种Rosen压电陶瓷变压器。用扫描电镜对陶瓷微观结构进行了研究,并测量了压电变压器的电学性能。结果表明,用纳米粉体Pb(ZrxTi1-x)O3制备的四元系压电陶瓷结构致密,晶粒生长正常,晶粒尺寸约为4~6μm。基于此材料制作的Rosen型压电变压器在负载阻抗为20 MΩ,输入电压为5 V条件下升压比高达420倍以上。     

基于圆弧阵的多极子声波测井辐射器

设计了一种具有复合功能的环形结构的多极子声波测井辐射器.基本方法是由多个作弯曲振动的压电振子构成了圆弧阵辐射器,通过改变圆弧阵上压电振子的组合方式和振动相位,使该圆弧阵成为单极子源、偶极子源和四极子声源.在实验室的消声水池内对多极子声波测井辐射器的单极子、偶极子和四极子声源的频率特征和指向性等参数进行了测量.实验结果表明,在不同组合和激励条件下,圆弧阵具有声波测井的单极子、偶极子和四极子声源的辐射特征.采用该声波辐射器可以缩短多极子声波测井仪器的长度、简化多极子声波测井波形处理步骤和提高声波测井质量.     

基于圆弧阵的多极子声波测井辐射器

设计了一种具有复合功能的环形结构的多极子声波测井辐射器。基本方法是由多个作弯曲振动的压电振子构成了圆弧阵辐射器，通过改变圆弧阵上压电振子的组合方式和振动相位，使该圆弧阵成为单极子源、偶极子源和四极子声源。在实验室的消声水池内对多极子声波测井辐射器的单极子、偶极子和四极子声源的频率特征和指向性等参数进行了测量。实验结果表明，在不同组合和激励条件下，圆弧阵具有声波测井的单极子、偶极子和四极子声源的辐射特征。采用该声波辐射器可以缩短多极子声波测井仪器的长度、简化多极子声波测井波形处理步骤和提高声波测井质量。     

PZN含量变化对PZT-PZN-PMS压电陶瓷相结构及性能的影响

通过熔盐法成功地合成了四元系压电陶瓷材料0．9Pb0．95Sr0．05(Zr0.52Ti0.48)O3-xPb(Zn1／3 Nb2／3)O3-(0．1-x)Pb(Mn1／3 Sb2／3)O3(简称PZT—PZN—PMS)，用XRD技术分析了粉体和陶瓷的相结构，研究了不同Pb(Zn1/3Nb2／3)O3含量对该材料的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tgδ影响．结果表明，随着PZN含量逐渐增加，Kp先增加后降低，d33逐渐增加，tgδ先减小后增加，而Qm却逐渐减小；当PZN摩尔含量为0．05时，陶瓷具有优良的压电性能．材料的主要性能参数为：Qm=1381，Kp=0．64，d33=369pC／N，tgδ=0．0044．该材料可作为大功率压电陶瓷变压器的候选材料。     

阵列声波接收换能器的隔声及防震设计

随着多极子阵列声波测井仪在各油田的广泛应用,阵列声波测井仪器在设计时不但要考虑机械结构的稳定性,更要考虑声波的隔声效果,避免声波沿着机体及个连接部分传播.用一维声波传播模型给出了一种隔声设计方法,对接收换能器阵列整体隔声以及各个换能器之间的隔声特征进行了分析,给出了隔声效果比较好的设计.     

PBSZT大功率压电陶瓷烧结工艺

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对改性锆钛酸铅压电陶瓷Pb0.9Ba0.05Sr0.05(Sn1/3Nb2/3)0.06(Zn1/3Nb2/3)0.06Ti0.44Zr0.44O3 0.5 % Mn(NO3)2 x %Sb2O3 (PBSZT) 的烧结工艺进行比较研究,x取值为0.1,0.2,0.3和0.4.结果表明:体系以质量分数为0.1 %的Sb2O3掺杂,并以300 ℃/h的升温速率,在1 250 ℃处保温3 h完成烧结,制备出的陶瓷综合性能最佳.其介电损耗为0.47 %、机械品质因素为2 251、机电耦合系数为0.538、压电常数为336 pC*N-1、介电常数为1 897,可满足大功率器件应用的要求.     

PbO对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷性能的影响

采用固相反应的方法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)压电陶瓷,研究了过量PbO对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷性能的影响。通过XRD和SEM研究了PbO过量对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷的晶相结构及显微形貌的影响,研究结果表明PbO过量不会影响Pb(Zr0.52Ti0.48)O3材料的相结构(均为钙钛矿结构),但是PbO过量太多,会出现过烧现象及气孔等,PbO过量为5%mol时结晶最好。测量了样品的密度、电阻率、压电系数以及介电性能,对这些测量结果的研究表明采用850℃预烧、1 250℃终烧的烧结工艺,PbO过量为5%mol的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷致密性好,密度最大,且具有良好的介电与压电性能,其压电系数最大为322 pC/N。     

人工关节内锆钛酸铅压电陶瓷供能与电路设计

为了利用压电陶瓷作为人工关节无线监视系统的能量来源,从理论上分析了坚硬锆钛酸铅(PZT)陶瓷元件的能量产生特性和等效电路.利用非线性拟合算法计算出等效电路的参数拟合值,并分析了PZT压电陶瓷元件的输入输出特性、输出信号频谱特性以及在植入设备内的位置摆放.仿真结果表明: 等效电路参数拟合值是正确的,当4个PZT压电陶瓷元件呈直线摆放时能输出最大能量(约为1.2 mW).通过对PZT陶瓷元件供电的电源电路设计和仿真发现, PZT陶瓷元件的能量能够转换为电路稳定的可用电源.     

B_2O_3掺杂对Pb_(0.925)Ba_(0.075)Nb_2O_6压电陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统的电子陶瓷制备方法,以氧化硼(B2O3)为掺杂剂,制备了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt.%TiO2-xwt.%B2O3(PBNT-xB)(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)压电陶瓷。详细研究了B3+离子掺杂对偏铌酸铅(PbNb2O6)基陶瓷的晶格结构、显微结构、介电及压电性能的影响。结果表明,适量B2O3有助于提高陶瓷的致密度,陶瓷的晶粒尺寸和晶格参数随着B2O3掺杂量的不同而改变。B2O3的掺杂量为x=0.04且在1 260℃烧结的陶瓷表现出优异的介电及压电性能。     

PZT/NiCoCu铁氧体磁电复合材料的相结构和电性能

采用传统固相法合成了0.9{Pb[Zr0.23Ti0.36+0.02(Mg1/2W1/2)+0.39(Ni1/3Nb2/3)]O3}(简称PZT基压电陶瓷)/0.1{Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4}(简称NCCF)磁电复合陶瓷材料,研究了该材料在不同烧结温度下的相结构、介电和压电性能.结果表明,该复合材料经不同温度烧结后,仍保持PZT基压电陶瓷和NiCoCu铁氧体的各自相结构,没有新相生成.在1 200℃下烧结时,材料具有较好的综合电性能:d33=317 pC/N,εr=2 593,tanδ=0.017.表明该磁电复合材料可能在高密度信息存储器方面表现出较大的潜在应用.     

仪器偏心对纵横波衰减影响的正演实验

近年来,水平井得到了越来越广泛的应用,在页岩气等非常规油气藏以及海上油气藏的勘探开发中发挥了至关重要的作用。但水平井测井在影响因素校正、资料处理和解释等方面尚存在诸多问题。针对仪器偏心对水平井声波测井响应影响的问题,开展了相关的物理模拟实验研究和数值模拟分析。提取了不同偏心率条件下的模式波的能量参数,分析了模式波能量随仪器偏心率的变化关系。结果表明,当仪器处于偏心状态时,模式波的能量均与仪器偏心率呈现类似负指数关系;仪器偏心率与模式波的能量衰减系数呈现“S”曲线变化关系。本研究成果有助于厘清仪器偏心对水平井声波测井响应的影响规律并为进一步开展仪器偏心对阵列声波测井响应影响校正方案研究提供指导。     

Exploration technology and development trend of Daqing Oilfield

Exploration for oil and deep gas in northern Songliao Basin,complex rift basin—Hailaer Basin,and Yi-Shu Graben in peripheral basin has technical challenge.Researches on supporting technology including seismic acquisition,processing and interpretation,logging and drilling are performed to establish high resolution 3D seismic technology for lithologic reservoir,deep volcanic rock and complex rift basin,reservoir evaluation and stimulation technology for low permeability reservoir,volcanic reservoir and complex rift reservoir,and drilling technology for deep volcanic rock,providing technical support for reserves increase in northern Songliao Basin,large gas reservoirs discovery in deep volcanic rock and exploration progress in complex rift basin.Next-step development trend of exploration technology is proposed to meet the demand of more technical challenges in the future.     

随钻声波测井关键技术研究进展

声波测井技术作为地层评价的重要手段已经逐步从电缆测井向随钻测井过渡,未来随钻声波测井在油气勘探开发中将发挥重要的作用。以随钻声波测井关键技术为主线,综述了近年来在随钻四极子发射换能器、隔声体设计、接收声系及波形反演方法等方面的研究进展。研究结果表明耐高温高压的非充油型随钻四极子发射换能器具有机械安装简单、造价低等优点;钻铤变径隔声结构具有良好的隔声效果,可以减小泥浆对钻铤内壁凹槽的冲蚀影响,增加仪器的使用寿命;长条管状接收声系设计方案能够很好的降低钻铤波的干扰,易于安装和维修维保;数据反演方面重点是如何解决随钻地层各向异性评价难题。下一代的随钻声波远探测技术研究有望实现从近井壁探测拓展到远距离探测的跨越,为井旁地质构造探测、地质导向等提供帮助。     

Experimental evidence for formation water promoting crude oil cracking to gas

Crude oil cracking to gas is the key to determining the exploration potential and strategy for deep hydrocarbon resources.Identifying the factors that affect the threshold and potential of crude oil cracking to gas as well as other possible influencing factors will provide the scientific basis for deep hydrocarbon exploration.A comparison of pyrolysis simulation experiments of crude oil,hydrous crude oil,and various water media under a constant temperature(350℃) and pressure(50 MPa) shows that water plays a large role in crude oil cracking to gas.(1) When water is added,the gas yields increase significantly,including those of alkane gases and non-hydrocarbon gases:the yield of alkane gases increases 1.8-3 times;the yields of H2 and CO2 also increase significantly.This means that water takes part in the process of crude oil cracking to gas,and supplies hydrogen.Therefore,the presence of water will dramatically enhance the potential of crude oil cracking to gas.(2) Mg2+ ions in the formation water promote the crude oil + water reaction to some extent and increase the total yield of alkane gases and the yields of both H2 and CO2 ;more interestingly,the i-C4/n-C4 and i-C5/n-C5 ratios increase significantly.This indicates that Mg2+ ions in formation water act as a catalyst,and a disproportionation reaction is involved in the crude oil + water reaction.This study helps us to understand the factors influencing crude oil cracked gas and to evaluate the hydrocarbon resources in deep sedimentary basins.     

一种定量描述油气分布及富集程度的方法

针对含油气盆地内油气分布与富集程度的定量描述问题,提出综合利用录井显示、测井解释、试油结论等资料的含油信息定量描述油气分布的方法;利用该方法计算沾化凹陷探井的油气集聚值,并分析油气的纵、横向分布特征。结果表明:按照3种资料可信度高低的优先顺序(依次为试油结论、测井解释、录井显示)进行计算可获得较真实的油气聚集值;油气聚集值可定量描述研究区油气的分布与富集情况,从而为勘探选区和钻探目标优选提供依据;沾化凹陷纵向上沙四段油气聚集值最高,应是油气勘探的重要方向;横向上北部深洼区(义283—义178一带)油气聚集值较高且连片分布,是沙四段最为现实的油气增储区块;该方法适用于钻井较多的中—高程度探区油气分布描述与增储区块预测。     

随钻仪器电路舱壁面温度边界数值研究

深层、超深层是油气资源的重要接替区。但是,地层高温使得常规随钻仪器电路系统可靠性下降、寿命缩短,甚至发生失效,严重制约了油气资源的勘探开发,而增加降温装置是提高常规随钻仪器电路系统耐温指标的措施之一。本文以随钻仪器电路舱壁面温度边界为研究对象,建立带降温装置的随钻仪器物理模型,通过数值方法研究不同参数对电路舱壁面温度边界的影响,为后续精确计算高温井筒传递给随钻仪器电路系统的传热量,进而合理设计随钻仪器电路系统降温装置制冷量参数提供理论依据。     

南海深水井下采注技术挑战与对策

南海油气资源储量丰富,开发过程中面临着油气田开发向着水更深、离岸更远、环境更复杂的方向发展。因采用水下采油树方式进行开采,钻完井成本高,为提高采油采气经济效益,单井的生产要达到采液量4000-8000m3/d,或采气量100×10_⁴-300×10_⁴ Nm_³/d ,还需要具有一定的举升和远输能力,满足水下井口压力20MPa以上。目前深水注采技术全部为国外公司垄断的“卡脖子”技术和工具,为提高我国深水油气田开发技术水平,实现深水油气田人工举升技术的跨越式发展,结合十余年来在中国海上油田注采技术攻关和实践,针对南海深水油田未来高产高效采油、采气、注水开发方面面临的挑战,提出开发拥护有自主知识产权的大排量深井电潜泵、高压注气阀、井下气体压缩机、智能控制开关等工具攻关方及深水人才队伍及实验能力建设等对策建议。     

Effect of KNbO3 content on the crystal structure and electrical properties of (1 − x)PbZr0.54Ti0.46O3-xKNbO3 piezoelectric ceramics

(1 ? x)PbZr_0.54Ti_0.46O₃-xKNbO₃ (0 ≤ x ≤ 25mol%) (abbreviated as PZT-xKN) piezoelectric ceramics were successfully fabricated by a traditional sintering technique at 1225°C for 30 min. The influence of KNbO₃ content on the crystal structure and electrical properties of the PZT-xKN piezoelectric ceramics was studied. Samples with 0 ≤ x ≤ 0.20 show a pure perovskite structure, indicating that all KNbO₃ diffused into the crystal lattice of PZT to form a single solid solution in this compositional range. A second Pb₃Nb₄O₁₃ phase is observed in the PZT-0.25KN sample, showing that the maximum solid solubility of KNbO₃ in PZT matrix ceramic is less than 25mol%. Compared with pure PZT piezoelectric ceramics, samples containing KNbO₃ have smaller crystal grains. PZT-0.15KN exhibits excellent piezoelectric properties with d ₃₃ = 209 pC/N.     

新型动电测井仪复合式电极系分析和测试

对实际探测器复合式电极系进行研究,重点研究动电测井探测器复合式电极系结构、工作原理及电子系统原理及测试等。使用有限元法进行数值模拟,分析电场响应结果并求解出电极系系数数值解。其次,分析复合电极系电路系统原理并在实验室对发射和采集系统电路进行上电测试和高温实验。结果表明:这种探测器成功地将不同结构和材料要求的声、电探测器融合在一起,且能实现声、电信号记录点深度对齐;电路系统在高温下工作正常,可以进行下井实验。研究结果为动电测井探测器的研究、实现以及井下现场测试提供理论支持。     

页岩气储层测井响应特征及识别方法研究

 页岩气是储存在页岩中以游离态和吸附态存在的天然气,正逐渐成为油气勘探的热点。地球物理测井技术具有纵向分辨率高、灵敏和信息量大等优势,在评价页岩气储层方面不可或缺。本文综述了页岩气储层的地质特征、测井响应特征,总结了国内外用测井技术识别页岩和含气页岩层的方法。指出测井组合法和交汇图法能够较好地识别页岩层;气测法、常规测井组合法、ΔlogR法和介电常数法等识别含气页岩层能取得较好效果。