CO2在超稠油中的溶解特性实验

考察了CO2在不问含水率的超稠油油包水乳状液中的溶解度及不同溶解度下超稠油的体积系数、密度、粘度。结果表明：CO2在胜利油田郑411西区超桐油中的溶解度随压力的升高而增大,但远小于普通原油,超桐油的体积系数随溶解CO2量的增加而线性增加,密度却与之相反;饱和压力较低时温度越高超稠油溶解CO2的能力越弱,但饱和压力较高时与之相反;温度升高溶解CO2的超稠油体积系数略有增大,但密度有所减小;含水率升高超稠油溶解CO2的能力减弱,相同溶解度下超稠油体积系数减小而密度增大;超稠油溶解CO2后粘度急剧降低,且原油含水率越高CO2降粘效果越好。     

N-烷基-2-巯基乙酰胺自组装膜阻隔溶液离子跨膜输运能力

采用自组装手段，将3种不同链长的N-烷基-2-巯基乙酰胺分子(HSCH2CONH(CH2)nCH3，n＝6，11，17)组装于多晶金(Au)表面，形成自组装单分子膜(SAMs)．接触角测量值表明，SAMs具有与长链硫醇形成的自组装单分子膜相近的润湿性和致密性．循环伏安和阻抗测量表明，SAMs的缺陷随分子链长的增加而降低，界面电荷传输阻力亦随分子链长的增加而增加，界面氧化还原反应随着链长的增加逐渐转化为完全的动力学控制过程．SAMs有效阻隔了溶液离子、电子等的跨膜输运．     

咪唑啉自组装膜抑制CO2对碳钢腐蚀的分子模拟

采用分子动力学模拟和分子力学的方法,研究5种不同烷基链长的1-(2-氨乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂在Fe-CO3表而的自组装成膜机制,并对其抑制CO2对碳钢腐蚀的缓蚀性能进行理论评价.单分子吸附能、膜的内聚能、吸附角和链间距的计算数据表明:缓蚀剂膜的稳定性以及膜与金属基体的结合强度随链长的增加而增大;当正构烷基碳链长度大于13时,缓蚀剂可在金属表面形成一层高覆盖度、致密的疏水膜,能有效阻碍溶液中的腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到阻碍或延缓腐蚀的目的;5种缓蚀剂缓蚀效率的理论评价结果与实验结果完全吻合.     

超临界CO2中表面钝化Au纳米粒子的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟方法研究了353.15 K下多个氟化的硫醇烷烃钝化的Au纳米粒子在超临界CO2中的分散行为。结果表明:在单分子自组装层的钝化下,Au纳米粒子在超临界CO2溶剂中可以得到稳定分散。通过对径向分布函数、有效平均力势能、渗透压第二维里系数等数据进行分析发现,在超临界流体中,自组装单分子保护层(SAM)的存在可以有效阻止纳米粒子间的团聚,增加溶剂密度和链长,可以提高纳米粒子之间的相互排斥作用,从而有利于纳米粒子的分散。     

CO在外电场下的分子特性和势能函数研究

本文选用B3LYP方法,在Aug-cc-pvtz基组水平上研究了不同外电场下CO分子基态几何结构,电荷布居,偶极矩,振动频率和能量.结果表明优化的结构与实验符合较好,随电场增加,CO分子键长增加,振动频率减弱,能量先增大后减小.偶极矩在数值上随反向电场增加而增加.用相同的方法和基组计算了不同外电场下CO分子的单点势能值,采用Morse势模型对无电场下势能曲线进行拟合,得到的数值与实验吻合.在外电场作用下,单点势能值获得的势能曲线低于无电场时的势能曲线.     

超临界CO_2中正烷烃溶解行为的多尺度计算机模拟

利用分子动力学和耗散粒子动力学相结合的多尺度计算机模拟方法研究正烷烃在超临界CO2中的溶解行为.先在微观尺度利用分子动力学模拟方法计算得到超临界CO2和正烷烃的密度及溶度等物性参数,再构造耗散粒子粗粒化模型,利用耗散粒子动力学模拟C39在超临界CO2中的溶解行为,通过直观图像及序参量对其溶解行为进行表征,并计算C39在超临界CO2中的最小混相压.     

稠油CO2混相体系性质研究

针对CO2在稠油开采过程中所起的作用,在室内对稠油CO2混相体系性质进行了研究。结果表明,在相同的温度下,随着压力的增高,原油对CO2的溶解度增大;同样压力的情况下,温度越高CO2的溶解度减小;CO2在油水系统油中所溶解的比例,随温度、压力的升高而减小,随含水量增加而下降;在温度一定的条件下,原油的黏度降低幅度随着压力增加、CO2溶解度增大而增大。     

基于磁悬浮天平的超临界CO2-癸烷溶液密度特性研究

超临界CO2溶解原油的能力主要取决于超临界流体的密度.基于高精度磁悬浮天平实验系统,利用癸烷模拟原油,系统测量了不同温度(313～353K)和压力(12～18MPa)下,不同CO2质量分数(0、8%、20%、43%、67%)CO2-癸烷溶液的密度,并分析了各参数对CO2-癸烷溶液密度的影响.研究发现在CO2质量分数一定的情况下,CO2-癸烷溶液密度随着压力的增加而增加,随温度的升高而降低.CO2溶解质量分数对溶液的性质有显著影响,CO2的注入量对驱油存在一个有效的区间,可以根据井下温度、压力来决定注入量,从而达到最佳的驱油效果.     

孔隙介质中CO_2非混相驱替的渗流特性

为解决目前CO2-地层原油的非混相作用过程及体系在孔隙介质中的渗流特征仍较为模糊这一问题,利用CO2试验区的地层原油进行非混相体系的驱替实验,研究渗流特征及流体组分的变化规律。根据CO2在水、油介质中的溶解性质,对系统压力轻微降低的现象进行分析。实验监测记录了流体组成含量的变化过程,规律显示:CO2向原油中的溶解及两相间的作用过程是缓慢的;在分离气相中,CO2比重逐渐增大;液相中轻质组分含量降低,而重质组分含量逐渐增加,验证了CO2的抽提作用。非混相状态CO2在实验条件下的性质与常规状态表现出很大不同,非混相驱替方法可取得较好开发效果。     

1-(2-羟乙基)-2-烷基咪唑啉缓蚀剂在铁表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法,分析液相条件下6种不同烷基链长的1-(2-羟乙基)-2-烷基咪唑啉缓蚀剂在Fe(001)表面的吸附.结果表明:6种缓蚀剂分子的极性头基均会吸附在铁表面,且头基中的咪唑环在铁表面上近似平行吸附,而分子的烷基碳链则背离金属表面,并以一定的倾角指向液相;随分子烷基链长的增加,缓蚀剂与铁表面的结合强度逐渐增大,同时缓蚀剂膜的致密性也逐渐增大;模拟的6种缓蚀剂分子缓蚀性能与实验结果吻合.     

酵母突变株AY_(82)发酵壬烷产生壬二酸的研究

从油污土壤中分离得到一株能利用壬烷产生壬二酸的酵母菌,该菌株经亚硝酸钠诱变得到的突变株AY_(82)利用壬烷发酵96小时可产生1.96%壬二酸,纯度为95%以上。突变株AY_(82)对不同碳链长度正烷烃的代谢显示出较强的基质特异性,它能将壬烷,癸烷,十一烷,十二烷分别氧化成壬二酸,癸二酸,十一二羧酸和十二二羧酸,但氧化十三碳以上的正烷烃时,该菌对所形成的相应链长的二羧酸具有不同的β氧化能力。此外,该菌对壬烷与十碳以上正烷烃等量混合的氧化较之对各单一烷烃的氧化,其相应二羧酸的产量都要高,对壬烷的转化率分别为壬烷单独发酵的2.09～3.85倍,在壬烷存在下,其它单烷的转化率分别为单独发酵的1.12～2.38倍,这表明在二羧酸形成时,烷烃之间有相互促进氧化的作用。     

二氧化碳分散岩屑机制的模拟试验研究

以东营组实钻岩屑为例,采用模拟试验装置考察井下二氧化碳对岩屑分散机制,并进行岩屑XRD矿物成分和反应液离子成分分析。结果表明:二氧化碳对岩屑粒径影响甚微,地层水长时间浸泡会使岩屑粒径变小,地层水与二氧化碳共存时,岩屑平均粒径先急剧减小,后渐趋稳定,随着温度和压力的升高,岩屑平均粒径逐渐减小;地层水和二氧化碳共存时,东营组岩屑粒径变化的主要是由于二氧化碳促进了岩屑中的黏土矿物分散,缩短了黏土矿物的水化反应时间,同时二氧化碳与水反应生成碳酸,溶解了岩屑中的部分胶结矿物,促进了岩屑粒径的减小。     

pH值对砂岩中CO_2示踪矿物的稳定性影响实验研究

研究片钠铝石形成后保持稳定的pH值临界条件,对含片钠铝石砂岩展开了不同pH值条件下水-岩反应实验。结果表明:在封闭反应体系条件下,相同pH值(pH值为4)、不同体积(10、80、500 m L)条件下,随着反应溶液体积的增大,片钠铝石溶蚀程度增强,片钠铝石稳定性降低;相同体积(500 m L)、不同pH值(4pH9)条件下,pH值的增大对片钠铝石溶解速率影响不显著;pH值不是片钠铝石溶解程度发生改变的主控因素,在研究天然片钠铝石稳定性时,可以排除pH值造成的影响。     

超临界CO_2增黏机制研究进展及展望

研制临界CO2增黏剂,突破超临界CO2压裂技术,是实现页岩气高效开发的一条有效途径。通过文献调研,对超临界CO2增黏剂研制现状、增黏剂在超临界CO2中的溶解机制、增黏剂-CO2相互作用机制、增黏剂的作用机制及其分子设计方法、超临界CO2增黏面临的问题等方面进行分析,总结超临界CO2增黏机制的研究动向。研究认为:具备两亲特性的新型低聚表面活性剂或酯类化合物是值得研究的备选增黏剂;应开发新型低密度支撑剂,与增黏剂共同用于超临界CO2压裂;研究含氟化合物在超临界CO2中的溶解机制及其分子间相互作用规律,有助于开发不含氟超临界CO2增黏剂;选择合适的分子模拟计算方法可以从微观上为超临界CO2增黏剂的分子设计提供理论指导。     

CO_2/CH_4在干酪根中竞争吸附规律的分子模拟

选取有机质作为研究对象,构建干酪根模型,采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法和分子动力学方法(MD)研究不同摩尔分数、不同压力下CH_4和CO_2的气体的竞争吸附行为以及吸附引起的干酪根本体形变。结果表明:CH_4和CO_2单组分吸附时吸附量随着压力的增大而增大,CO_2吸附会在较小的压力时达到饱和,两种气体吸附符合Langmuir吸附规律,可以使用Langmuir方程进行拟合;在相同的压力和温度下,CO_2/CH_4吸附选择性会随着CO_2摩尔分数的增大而减小,CO_2更易被干酪根吸附;干酪根与CO_2有较强的相互作用,干酪根中不同的原子对吸附起着不同的作用;低压阶段吸附是引起体积应变的主要原因,高压阶段压力对体积应变发挥明显作用。     

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.     

Effect of CO<Subscript>2</Subscript> and H<Subscript>2</Subscript>O on gasification dissolution and deep reaction of coke

To more comprehensively analyze the effect of CO₂ and H₂O on the gasification dissolution reaction and deep reaction of coke, the reactions of coke with CO₂ and H₂O using high temperature gas-solid reaction apparatus over the range of 950-1250℃ were studied, and the thermodynamic and kinetic analyses were also performed. The results show that the average reaction rate of coke with H₂O is about 1.3-6.5 times that with CO₂ in the experimental temperature range. At the same temperature, the endothermic effect of coke with H₂O is less than that with CO₂. As the pressure increases, the gasification dissolution reaction of coke shifts to the high-temperature zone. The use of hydrogen-rich fuels is conducive to decreasing the energy consumed inside the blast furnace, and a corresponding high-pressure operation will help to suppress the gasification dissolution reaction of coke and reduce its deterioration. The interfacial chemical reaction is the main rate-limiting step over the experimental temperature range. The activation energies of the reaction of coke with CO₂ and H₂O are 169.23 kJ·mol-1 and 87.13 kJ·mol-1, respectively. Additionally, water vapor is more likely to diffuse into the coke interior at a lower temperature and thus aggravates the deterioration of coke in the middle upper part of blast furnace.     

高分子链动态行为的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法对线型高分子链格点模型进行模拟, 研究了高分子链的动态行为随体系内组分间相互作用能的变化情况. 讨论了随着溶剂分子与高分子链段间的相互作用能ε_PS 与高分子链段间的相互作用能ε_PP 的增大, 链动力学物理量g_cm(t), g_m(t), g_e(t)和g_r(t)的变化情况. 结果显示,ε_PP对高分子链的动态行为较ε_PS影响较小, 但体系缠结的特征不完全取决于ε_PS和ε_PP的变化, 主要受体系链长度的影响.     

CO2和O2共注入下方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响

我国大型可地浸砂岩型铀矿床普遍存在黄铁矿和方解石与铀矿物密切共生现象。中性地浸采铀过程中O₂和CO₂的共注入会诱导黄铁矿氧化和方解石溶解,目前针对二者共存体系中方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响尚不明确。本文通过静态批实验和数值模拟的方法对比研究了CO₂和O₂条件下方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响。结果表明：无CO₂分压下中性Tris缓冲体系中黄铁矿氧化对U(VI)的吸附率高达90%,有CO₂分压下碳酸铀酰体系中铀的固定率明显降低,约有32%的铀被吸附。在方解石和黄铁矿共存体系中,单独通O₂条件下铀的吸附率为27%,CO₂和O₂共通时黄铁矿氧化对铀的吸附率仅为2%,结合数值模拟结果表明O₂+黄铁矿+方解石体系和CO₂+O₂+黄铁矿+方解石体系中Ca₂(UO₂)(CO₃     

CO2混相调节剂驱油机理室内研究

为了深入了解混相调节剂降低CO_2/原油最小混相压力的作用,测试CO_2混相调节剂降低最小混相压力的机理,开展了室内实验,并深入研究调节剂的效果。实验结果表明,混相调节剂可以降低CO_2/原油表面张力、促进CO_2抽提原油轻质组分效果、增加CO_2在原油中溶解度、降低原油黏度的作用;其中,主要的机理为降低表面张力和提高抽提轻质组分效果;当原油中调节剂质量浓度达0.3%以上,气液表面张力消失,达到混相;加入调节剂后,采出端气体突破时,CO_2萃取、抽提轻质烃体积百分数增加14倍以上。调节剂作用机理研究,深入了对调节剂改善CO_2驱油效果的认识,并对进一步筛选和研发新型调节剂具有指导意义。