页岩纳米孔内超临界CO2、CH4传输行为实验研究

了解超临界CO₂、CH₄在页岩纳米孔内传输行为,是研究页岩储层超临界CO₂注入能力、注入后时空分布以及提高页岩气藏采收率的基础。选用渗透率小于100 nD的龙马溪组富有机质页岩基块岩样,利用岩芯流动实验装置,通过监测岩芯入/出口端气体压力与混合气体（CO₂、CH₄）浓度变化,对比了页岩纳米孔内超临界CO₂、CH₄传输能力,分析了传输能力差异的原因。结果表明：页岩纳米孔内超临界CO₂压力传递速率明显小于CH₄,实验结束后岩样入口端二元混合气体组分中CH₄百分含量显著降低,证实页岩纳米孔内超临界CO₂传输能力显著低于CH₄,主要原因是超临界CO₂吸附能力更强、扩散-渗流能力更小以及超高密度特性表现出的非混相、活塞式驱替行为。基于以上认识,选择某些压裂段注入超临界CO₂,而其他压裂段作为生产段,比单井"吞吐"方式（即注入-焖井-开井生产）更有利于驱替置换页岩纳米孔内游离态甲烷。     

二茂铁在超临界CO2/BMIMPF6两相体系中的电化学行为

以铂微盘电极为工作电极,采用循环伏安法研究二茂铁在超临界CO₂/BMIMPF₆两相体系中的电化学行为,测定不同压力条件下二茂铁的扩散系数.实验结果表明,二茂铁在超临界CO₂/BMIMPF₆两相体系中的氧化还原过程是受扩散控制的准可逆过程.低黏度、电绝缘性CO₂的存在,均会对电极反应中的传质过程及电极表面上的电子交换过程产生影响.     

纳米SiO2强化CO2地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO₂盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO₂酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明：优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO₂混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_2...     

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

针对超临界CO₂动力循环高温承压部件与工质相容性问题，研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO₂环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO₂在FeCr合金表面的吸附过程，模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理，分析了氧化层和碳化物的分布规律，最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明：700℃时，T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍，氧化层结构为外侧Fe₃O₄层、内侧FeCr₂O₄层，氧化层内部主要为C₂₃C₆型碳化物；CO₂优先吸附于Cr原子(111)表面，当Cr与CO₂发生反应后，部分形成游离态的C沉积于氧化层表面，并以离子的形式向内扩散；腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO₂材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合...     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

含杂质CO2的管道输送

 作为CO₂捕集与封存的中间过程,管道输送是目前比较经济有效的CO₂输送方式。捕集到的CO₂通常含有氮气、氧气、甲烷、氩气、水蒸气等杂质,其对CO₂性质有不同程度的影响,进而影响CO₂的管输特性。采用Matlab 编程计算,利用Span Wag-ner 状态方程计算和分析了纯CO₂的物性参数(密度、黏度、比热等),对比了PR、SRK、BWRS 状态方程应用于CO₂物性计算的平均偏差,并以精度最高的PR 状态方程为基础,建立了一维可压缩流体管道模型,对含杂质CO₂管道在不同输送状态(超临界、密相、液态、气态)、不同杂质类型与含量、不同管道参数等条件下的管道稳态特性进行了研究。研究结果表明,PR 状态方程对于含杂质CO₂物性参数计算的偏差较小,在临界点附近也能有较高的精确度,可用于含杂质CO₂物性参数的计算;在相同输送条件下,CO₂管道密相输送的压降值最小、超临界状态输送的压降值次之、气态输送的压降值最大;杂质的存在使气液两相区的范围扩大,更容易出现两相流,增大摩阻。通过流动仿真,并与天然气管道对比,揭示了含杂质CO₂管道在多种稳态流动条件下的管道沿线参数变化规律。     

低渗透油藏CO2非混相驱前缘移动规律研究

低渗透油藏CO₂非混相驱不同流体间相互作用复杂,前缘描述困难。为此,基于改进的CO₂驱相对渗透率模型,并考虑CO₂在原油中溶解及油相启动压力梯度的影响,推导出低渗透油藏CO₂驱分流量方程;引入渗流阻滞系数,对B-L方程进行修正,确立CO₂驱替前缘移动速度及饱和度剖面计算方法。通过与CO₂驱实验数据获取的含气饱和度剖面相对比,验证了计算方法的准确性。分析CO₂溶解作用、不同原油黏度及注入压力对CO₂驱前缘移动规律的影响,结果表明,考虑CO₂在原油中的溶解,前缘移动速度降低幅度超过50%;原油黏度越高,前缘移动速度越大;前缘移动速度随注入压力的增大而减小,并在最小混相压力处出现拐点。针对吉林、胜利与延长油田典型CO₂驱试验区,通过对比3者含气饱和度剖面分布,对3个区块CO₂驱的适应性进行了评价。     

高CO2含量气藏物质平衡方程及其动储量评价

针对高CO₂含量天然气在气藏衰竭式开发过程中存在的溶解气释放效应导致动储量无法得到有效评价的问题,建立了考虑水侵、应力敏感效应、水蒸气含量以及溶解气释放效应的物质平衡方程。采用PVT实验研究了CO₂含量分别为3.18%~53.90%的天然气混合物在压力由53.01 MPa降低至3.01 MPa的溶解度变化情况,回归得到了溶解度的预测模型。为了研究高CO₂含量对气藏的动储量评价方面的影响,分别利用压降法、考虑应力敏感储量计算模型、考虑应力敏感、水蒸气含量及水蒸气膨胀量的储量计算模型,以及针对高CO₂含量提出的计算模型对A气藏动储量进行计算。研究结果表明,不考虑高CO₂含量天然气的释放效应计算得到的动储量结果普遍偏高,误差范围在（0.69~2.55）×10⁸ m³,因此,高CO₂含量天然气的释放效应在气藏的动储量评价过程中不能被忽略。     

CO2置换CH4水合物技术中主、客体分子间作用的DFT研究

天然气水合物是新型清洁能源,围绕CO₂置换CH₄水合物技术的研究对天然气水合物的资源开采和减少全球碳排放具有重要意义。其中,置换机理的解析是CO₂置换CH₄水合物技术的关键问题,对提升置换效率具有重要作用。为深入阐述置换机理的本质,采用量子力学（QM）方法对水合物中主、客体双分子聚体间的相互作用进行模拟。利用不同的密度泛函理论（DFT）方法对双分子聚体的结构及单点能进行计算分析,在对CO₂置换CH₄水合物过程的研究中,获得QM方法下进行几何结构优化和单点能计算的较优的计算参数。采用对称性匹配微扰理论（SAPT）进行能量分析,解析主、客体相互作用中各分子的贡献,并通过计算波函数信息分析约化密度梯度函数（RDG）、独立梯度模型（IGM）和静电势,定向研究主、客体分子间最主要的相互作用。研究结果表明CO₂置换CH₄水合物过程中主、客体分子间的作用主要由静电作用贡献,色散和诱导作用占比较小;在置换过程中,客体分子由CH₄转变为CO₂时色散作用影响减弱,静电作用影响加强。因此,静电作用是置换过程的关键,提高与H₂O的静电作用是提升置换效率的有效方法。所得结果为CO₂置换CH₄水合物技术的发展提供了理论指导。     

CO2—水雾协同抑制瓦斯爆炸的数值模拟研究

为解决CO₂—水雾协同抑制瓦斯爆炸过程中重要物理、化学参数变化等问题,以20L球形爆炸罐为研究对象,采用数值模拟方法研究了不同浓度CO₂(0%、2%、4%、6%)、CO₂—水雾协同抑爆过程中压力时程、爆炸温度与活性自由基的变化。研究结果表明：CO₂—水雾协同抑爆效果要优于同等浓度或压力下的CO₂抑爆或水雾抑爆,且CO₂—水雾协同抑爆不仅能延迟到达爆炸温度峰值的时间,还可以使温度峰值降低,活性自由基·OH和H·也处在相对较低的水平。研究结论对丰富协同抑爆理论与技术创新有一定意义。     

基于模糊聚类的血液分配优先度评价

为了应对血液紧缺困境,提高血液使用效益,研究了血液分配优先度评价问题;采用二进制转换方法整合医院血液紧缺程度的特性描述因素,改进传统模糊聚类分析的相关系数计算和聚类阈值选择方法,构建了血液紧缺度模糊聚类模型,并在此基础上,引入分配优先度参数评价血液分配优先度;最后,选择24家医院的红细胞需求进行数值计算,将医院聚类为6个不同血液紧缺程度的组别,计算每组的优先度参数,并对各组医院血液分配优先度作出评价。结果表明:改进模糊聚类模型并引入分配优先度参数可以有效评价血液分配优先度,为血液紧缺情况下的血液分配提供决策借鉴。     

面向生态友好的水库群调度模型

为了使径流接近自然状态,使生态流量的改变量在可以接受的范围内,通过设定适宜生态流量上限和下限,以生态溢缺水率和综合缺水率作为目标建立了浊漳河流域水库群生态调度模型,依据大系统分解协调技术和DP进行求解,并比较分析以生态溢缺水率最小为目标和以生态缺水率最小为目标的结果差异,结果验证了系统协调的有效性,在水库的调蓄能力范围内,模型在时间上解决了年际间缺水不平衡的情况,在空间上完成了下游共同承担的生态供水任务。以生态溢缺水率最小作为生态目标,较传统的以生态缺水率最小作为目标可得到更低的月平均缺水率和更高的生态满足度,漳泽、后湾、关河水库的月平均综合缺水率分别降低了0.25%、0.62%、0.03%,多年平均生态满足度提高了2.5%。     

具有卫星厅的机场航站楼登机口分配研究

机场航班量快速增长,导致登机口不足,增加卫星厅是解决登机口不足的新方案。本文在考虑新增卫星厅对中转旅客的影响的情况下,对登机口分配的问题进行研究。以成功分配航班数最多、登机口使用数目最少以及中转旅客花费时间最短为优化目标,根据问题的数学描述和登机口分配的基本原则,建立了多目标最优化模型,并使用遗传禁忌搜索(GA-TS)算法对模型进行求解。在给出的案例中,该方法能够给510个航班成功分配登机口,占航班数的84.16%,使用了64个登机口,占可用登机口的92.75%。本方法能够解决对新建卫星厅后带来的登机口分配问题,减少旅客的中转时间,对优化登机口分配具有积极意义。     

基于GEP的多数据流预测算法

针对传统的基于线性回归预测建模方法只能适应简单的预测建模和只能预测未来窗口平均值的不足,提出了基于基因表达式编程(gene expression programming,GEP)的多数据流预测方法。在多数据流环境中使用滑动窗口对多数据流的划分方法,给出了多数据流环境中的数据流名称的定义,揭示了这些数据流之间存在的映射关系;进而提出了对多数据流进行预处理的方法,并建立了基于GEP的多数据流的自适应预测模型。使用真实数据进行实验,验证了算法的有效性。     

区域供水系统供水短缺的风险分析

对区域供水系统供水短缺建立了风险分析模型，并以系统分析的思想为基础，从来水和用水的不确定性方面，利用优化调配数学模型和水资源系统模拟技术对供水系统的供水短缺风险进行了定量描述．在实例计算中，对一串联水库系统向一包含6个计算单元的用水区域的供水进行了风险分析．     

土体热力学模型的改进及三轴试验有限元分析

基于土体本构模拟的热力学方法,分析了Collins土体热力学本构模型,针对其硬化定律的不足,引入统一硬化参量进行改进,将其扩展为能反映砂土和黏土变形特性的统一热力学模型.运用建立三维临界状态模型的方法将改进模型三维化,并针对常规三轴实验试样的轴对称变形特点,编制了改进前、后的土体热力学模型的有限元程序.对上海粉细砂常规三轴实验的有限元模拟分析表明模拟与试验变形一致,初步验证了模型的合理性和有效性.     

基于HTPN战时通信装备维修保障系统建模

为了调整和优化通信装备维修保障系统中各类资源配置,采用DEVS(Discrete EVent System Specifications)与时间Petri网建模理论相结合的方法,对战时通信装备维修保障系统进行分层次建模,构建了战时通信装备维修保障系统层次时间Petri网(HTPN:Hierarchy Time Petri Net)模型,并讨论了模型的具体应用。该模型克服了普通Petri网建模的不足之处,使模型变得直观、简单,并有利于模型分析和仿真实现。通过此模型还可分析得出通信装备最短的维修时间,为装备维修的决策阶层提供决策支持,进一步提高了军队装备维修保障的能力。     

灰色关联分析法在交通方式优选中的应用

针对传统交通方式优选方法中存在的不足,结合交通运输方式自身的特点,应用灰色关联度分析法对项目实例中N-S两地间交通方式的选取进行了研究.     

基于OWL本体和描述逻辑的Web服务匹配模型研究

在WWW世界中,为了获得更多的优质服务。必须提供一种高效的服务发现机制。而要进行有效的服务发现,需要提供一种合理的服务匹配模型及相应的匹配算法。在总结了传统的UDDI标准所存在缺陷的前提下。重点提出了一种Web服务匹配模型．该模型通过本体来增强服务描述语义,将本体与描述逻辑有机结合起来。克服了传统UDDI标准在语法级基于关键字搜索的缺陷．提高了服务匹配能力。讨论了匹配模型各模块的功能。同时提出了一种基于OWL的本体创建方法。     

北京水资源短缺风险预测

应用灰色—指数平滑变权组合预测的方法,对2010年北京市缺水总量及水资源总量进行预测,并且计算了单项预测及组合预测的精度,通过比较得出组合预测的方法精确度较高,最后用组合预测的方法预测出2010年北京市缺水总量及水资源总量;对于2001年—2010年采用模糊概率的方法计算出各年缺水风险度,再用快速聚类分析的方法确定北京市2010年缺水等级为中级,必须采取措施降低风险。