温度场扰动对天然气水合物相态的影响机制

钻井液是保障钻井安全与井壁稳定的关键,但在天然气水合物钻探过程中存在钻井液侵入水合物储层,发生传质传热导致水合物储层升温失稳,因此深入了解此过程中温度场扰动对天然气水合物相态的影响规律,对天然气水合物资源钻井安全意义重大。基于分子模拟探究温度场对水合物相态的影响规律,阐明含热力学抑制剂体系在变温过程中的水合物生成与分解机制。结果表明：在压力一定的条件下,水合物不但具有强温度敏感性,而且水合物的稳定性还具有时间相关性;在低温区持续时间越长,水合物二次生成风险越大,在高温区持续时间越长,水合物分解量越大;尽管热力学抑制剂可以显著减小水合物二次生成量,但也会显著加快储层水合物的分解;合理控制钻井液体系的热力学抑制剂量及钻井液注入温度,对维持储层水合物相态稳定及防止水合物二次生成至关重要,为天然气水合物高性能钻井液体系构建提供了理论支撑。     

多孔介质内流体相态特征超声波探测研究进展

目前有关烃类流体相态的研究已较为成熟,能为油气田的高效开发提供相应的理论指导和技术支持。但研究成果大多忽略多孔介质对流体相态的影响。为此,在充分考虑流体与多孔介质相互作用的基础上,开展多孔介质内流体相态特征的研究十分必要。随着研究的不断深入,超声波探测技术不受压力温度限制、不改变流体成分、检测成本低、对人体无害等优点逐渐得到重视,并在多孔介质内相态研究领域逐渐得到了应用。在参考国内外相关文献资料的基础上,简述了超声波的探测机理,重点综述了超声波探测在多孔介质内天然气水合物、凝析油气相态特征研究的应用进展,并指出了目前存在的主要问题及今后的研究重点。     

介孔活性炭的制备及其高湿储甲烷性能

天然气是一种清洁能源,作为汽车代用燃料以及从天然气开采地到各用户单位之间的运输,都需要有效的存储技术.天然气水合物（NGH）能够降低甲烷存储的成本,而多孔材料孔内生成气体水合物能够有效提高储气密度,本研究目的是合成在孔内能够生成甲烷水合物的低成本高性能吸附剂.首先以农业废弃物玉米芯为原料,采用KOH活化法制备活性炭,其湿储甲烷最优合成条件为：在400,℃炭化30,min,碱炭质量比5∶1、850,℃活化1.0,h合成出C-8高性能活性炭,其孔容达到2.264,cm^3/g,比表面积为2 993,m^2/g,孔径分布主要集中在2～3,nm.合成的C-8是非常好的甲烷湿储吸附剂,在水炭比为3.68时在9.40,MPa下CH4达到最大吸附量为69.66%,是其干燥样品最大吸附量的3.25倍,并可以在较大压力范围内使存储的甲烷提供平稳的放气量,有望作为新型的甲烷水合物存储吸附剂应用于天然气汽车上.     

黄铁矿废渣中铊的相态分布及其来源

用活性炭吸附代替泡沫塑料吸附分离干扰物，用七步法逐级提取了采用湿法方式排放的5种不同粒径黄铁矿废渣中不同相态存在的铊，并根据铊的分布讨论了各相态铊的来源．分布在废渣硅酸盐相的铊为25．0％。54．0％，硫化物相的铊为15．0％。34．0％，粘土相、有机相、铁锰相和碳酸盐相的铊之和为29．0％-37．0％，水相的铊为1．5％-2．3％．随着废渣粒径的减少，铊在水相的分布较稳定，在碳酸盐相的分布上升，在硫化物相、有机相和铁锰相的分布呈同步起伏的变化，在粘土相和硅酸盐相的分布也呈同步起伏的变化。     

半连续搅拌槽式反应器甲烷水合物生成实验

在1L半连续搅拌槽式反应器中研究甲烷水合物生成过程,结果表明:在压力5.0MPa、温度274.4K条件下,合理的搅拌速率为320rpm,搅拌时间为30min;同时,得出合理的装料系数为0.289的结论。经核算,该反应器生产含气率为12.4%的甲烷水合物的生产能力为1.06kg·d-1。此外,用反应器空速表达水合速率,结果表明:实验的反应器空速为0.189Vg·VR-1·min-1。     

甲烷水合固化过程反应热实验研究

为及时将气体水合过程中的反应热传递出去,使水合物稳定快速生成,利用可视化实验系统研究了三种体系甲烷水合物生成过程中的反应热。根据甲烷水合物相平衡数据,结合推导出的反应热计算方程,计算三种实验体系的反应热。结果表明,在表面活性剂的作用下,甲烷水合物的生成速率提高,对应的反应热增多。     

甲烷水合物热导率分子动力学模拟及分析

采用平衡态分子动力学方法模拟分子甲烷水合物导热性能,结合声子态密度分析甲烷分子和水分子间的能量耦合过程;探究范德华相互作用对热导率温度相关性的影响。结果表明:热导率随着甲烷分子和水分子间范德华相互作用的增强而增大。相互作用的增强令甲烷分子的振动峰值向高频区域移动,使得甲烷分子与水分子间的振动耦合作用增强,VDOS匹配程度增加,进而增大了甲烷水合物的热导率。高温下的温度相关性归因于弛豫时间声子的出现导致的非弹性散射,低温下主要受到光学声子模式和低频声子的约束影响。模拟的热导率的温度依赖性与实验结果吻合较好。     

含离子液体体系甲烷水合物形成特性实验研究

实验研究了新型水合物抑制剂1-己基-3-甲基咪唑氯盐对甲烷水合物形成的抑制作用。实验结果表明,1-己基-3-甲基咪唑氯盐水溶液中甲烷水合物分解相平衡压力随着温度的升高而增大。与纯水中甲烷水合物相平衡条件相比,添加离子液体使得甲烷水合物的相平衡边界向高压和低温方向偏移。     

表面活性剂对甲烷水合物储气特性影响的实验研究

利用高压水合物形成实验装置测量了表面活性剂对水合物形成过程的影响。实验结果表明：微量的表面活性剂可使水合物在静止的系统中快速形成，提高了气体水合物的储气能力，并改变了水合物的形成机理。根据活性剂含量与水合物储气量的关系，确认十二烷基硫酸钠(SDS)和烷基多糖苷(APG)在水合物形成体系中的临界胶束质量分数分别为0．03％和0．05％。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠对水合物储气的促进作用比非离子表面活性剂烷基多糖苷强。     

相干态与其叠加态之间的距离

根据LudwigKn ll对两量子态间距离函数的定义,得到了任意一个相干态|α0〉与相干态|α〉及其相反态通过任意系数线性叠加组成的叠加态———猫态|Ψ〉之间距离函数的一般表达式D(r,r0,φ).依据D(r,r0,φ),讨论了|α0〉与|Ψ〉之间的相似特性与其内禀参数之间的关系.结果表明,态|α0〉与|Ψ〉的相似程度,不但与每个相干态在复空间的平移距离有关,而且与态|α0〉和|α〉相对初始相位差Δθ以及叠加相位有关.     

卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究

强调指出瓦斯不只是煤矿的一大危害 ,而且它还是一种宝贵的清洁能源。提出了基于采动影响下煤层瓦斯产生“卸压增流效应”的煤与瓦斯共采的理论认识 ,并依此提出了几种井下抽取卸压瓦斯的方法 ,最后分析了煤与瓦斯共采产生的社会经济效益     

多孔介质及盐度对甲烷水合物相平衡影响

为模拟自然界天然气水合物的合成与分解条件,开发了研究多孔介质中甲烷水合物相平衡特性的实验装置,利用恒定容积法测定了孔隙尺寸、盐度等对甲烷水合物相平衡条件的影响.结果显示多孔介质中甲烷水合物容易生成,诱导时间短.随着孔隙尺寸的增加,甲烷水合物相平衡曲线右移;随着盐度的增加,甲烷水合物相平衡曲线左移;盐度水平和孔隙尺寸水平...     

减光子压缩真空态的相位概率分布

应用Pegg和Barnett提出的相位算符和相位态,研究了减光子压缩真空态的相位概率分布特性。数值计算结果表明,减光子压缩真空态的相位概率分布主要受到相位参数和压缩参数的调节,相位参数使相位概率分布呈峰值结构,压缩参数的变化将影响相位概率分布的峰值强度,此外减光子数对相位概率分布也有较大的影响。     

Non-Abelian Berry phase Factor of the Degenerate states

Suppose the degenerate states wave function of a Hamitonian operatorHis accompanied by a natural phase factor, then we can own it to the role of sometransformation generator played by some non--degenerate Hermitian operator containedin the complete set of conserved mechanical quantities. When this idea is extended tothe spece coordinated by parameters and the momentum--like operator is introduced,thenon-Abelian Berry phose factor of degenerate wave function can be easily gotter afterthe system evolves along a closed adiabatic curve.     

基于TDLAS的甲烷遥测技术

主要研究了基于TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱）的甲烷气体浓度遥测技术。对其工作原理、系统构成进行分析,重点研究系统光学部分设计,以提高系统的接收效率。实验证明能够达到利用漫反射光线高速高精度检测甲烷气体浓度的目的。     

煤矿瓦斯催化氧化净化实验研究

为了从根本上解决瓦斯爆炸的危害,在实验室自行设计研制了一种煤矿瓦斯催化净化装置,并成功地进行了实验室小试。可在较低温度下将CH4浓度为1%～5%的瓦斯气体,以30l/min左右的流量通过负压转移系统送入瓦斯催化净化装置,并对残余气体进行二次处理,使瓦斯气体中的CH4催化氧化成无毒、无爆炸危险的CO2和H2O,为解决煤矿瓦斯爆炸提出了一种新思路、新方法。     

SDS促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响

甲烷水合物蓄冷量的确定是甲烷水合物蓄冷降温技术实现工业化的关键。为探究SDS对甲烷水合物蓄冷量的影响,根据Clausius-Clapeyron方程及三参数对应态原理,建立甲烷水合物蓄冷量的计算模型。利用可视化水合物蓄冷实验系统,结合定温压力搜索法测定四组不同SDS浓度体系下甲烷水合物的相平衡条件。依据实验数据和该模型计算得到不同体系、不同相平衡参数下甲烷水合物的蓄冷量。结果表明:甲烷水合物具有较高的蓄冷密度,蓄冷量达40~60 kJ/mol;甲烷水合物的蓄冷量不但与相平衡条件有关,还与SDS的添加浓度有关。相平衡温度越高、SDS添加浓度越高,甲烷气体生成水合物时蓄冷量越低。该研究为甲烷水合物蓄冷降温系统的研制提供了参考。     

均压法治理采空区上隅角瓦斯的数值模拟研究

用迎风有限元数值模拟方法,以图形方式从理论上直观展示了回采采空区上隅角瓦斯积聚的流体力学原理,指出采场上隅角瓦斯超限主要是因为采空区上隅角瓦斯积聚.结合算例模拟计算发现,利用在回风侧设局部扇风机的均压法治理工作面上隅角瓦斯时,应将压风口深入采空区内,其压风量与合理的管口位置呈反比例关系.给出了均压注风前后采空区的瓦斯分布变化情况,重点探讨了应用数值模拟试验方法定量化确定合理的压风量及管口位置的问题.图6,参6.