煤层低伤害氮气泡沫压裂液研究

随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5%YSJ杀菌剂+1%FP-1复合起泡剂+2%KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。     

模拟失重条件下人体出汗变化规律的实验研究

针对失重条件下人体出汗所发生的变化,采用航天医学领域的-6°头低位卧床(HDBR)实验与常规热舒适实验相结合的方法,在12种空气温湿度下对6名男性受试者进行不同部位皮肤微电流的实验测量,将皮肤微电流作为人体出汗的指示信号.研究结果表明:HDBR模拟失重时,空气相对湿度较低的条件下(RH=30%)人体皮肤出汗比HDBR卧床前需要更高的空气温度刺激,并且出汗率相比卧床前出现一定程度的降低;中等湿度(45%)条件下,模拟失重时的皮肤出汗率随着空气温度增高而增加,但是显著低于HDBR卧床前的水平;高湿条件(80%)下且环境温度高于29℃时,模拟失重时人体皮肤出汗率显著增高,其值低于HDBR卧床前的水平但与其差值逐渐减小.此外,在实验环境下所有受试者的皮肤出汗敏感度降低,并且大腿、小腿、上臂皮肤出汗率显著低于额头、胸和背部皮肤处的出汗率.研究证明,模拟失重条件下人体皮肤出汗与正常重力时存在不同的变化,研究结果可为载人航天时人体热环境的改善提供依据.     

关于不定方程x(x+1)(x+2)(x+3)=26y(y+1)(y+2)(y+3)

运用递推数列的方法,证明了不定方程x(x+1)(x+2)(x+3)=26y(y+1)(y+2)(y+3)无正整数解.     

基于含可信度地层压力剖面的精细井身结构设计方法

对现有深井井身结构设计中安全密度窗口约束条件进行分析,发现井涌允量、破裂压力安全系数、抽吸压力系数等经验性安全系数的取值较为保守,且没有考虑循环钻进时防漏的约束条件,这对深井尤其是下部安全密度窗口窄的井钻井不利。通过引入含可信度的地层压力剖面以及附加钻井液密度和抽吸压力的计算分析,使安全密度窗口的上下限得以精确确定,在此基础上加入考虑环空压耗当量密度的约束条件,并给出迭代计算方法,解决了环空压耗计算中需要井身结构参数的难题,避免了深井循环钻进过程中的井漏问题,进而形成了一套基于含可信度地层压力剖面的、适用于深井的精细井身结构设计方法,可以有效避免深井中由于钻井液密度设计不合理导致的井下复杂事故的发生,且其设计结果具备一定的风险控制功能,有利于结合现场实际对设计进行风险控制。     

利用格子Boltzmann方法计算页岩渗透率

针对页岩中孔隙主要分布在纳米尺度的特点,建立Knudsen数修正固体边界并考虑镜面反弹的格子Boltzmann模型。利用二维平板模型,考察Knudsen数对渗透率的影响,得出在一定误差条件下,须考虑Knudsen数修正的最大孔隙宽度。由页岩的SEM扫描图像重构得到三维数字岩心,利用新模型进行模拟流动,并计算得到绝对渗透率。结果表明:利用Knudsen数修正后,通道中间部分流体速度增大,固体边界处速度变小;压力不变,随着孔隙直径变小,Knudsen数增大,渗透率变小。     

基于第二代小波的杆、梁单元构造研究

针对第二代小波尺度函数无显式表达式的缺点,提出采用PsdVoigt2函数进行拟合的方法,根据小波有限元及第二代小波理论,利用第二代小波尺度函数取代传统有限元多项式插值函数,通过转换矩阵将小波插值系数转换到物理空间,构造出形函数,并利用该方法构造一系列杆、梁单元。通过不同算例对构造的第二代小波杆、梁单元进行精度验证。计算结果表明,构造的第二代小波单元在求解变形和应变时精度较高,丰富了小波有限元单元库。     

岩石断裂力学的扩展有限元法

针对岩石材料的断裂力学问题阐述扩展有限元法的单元位移模式的选择、确定平面裂纹空间位置的水平集法和特殊单元的数值积分方法。介绍最大周向应力裂纹扩展判据和计算应力强度因子的相互作用积分法,进而建立岩石断裂力学的扩展有限元法。建立Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的岩石断裂力学的扩展有限元计算模型,对I裂纹的应力强度因子和Ⅱ型裂纹的裂纹扩展路径进行扩展有限元法数值模拟计算。结果表明,建立的岩石断裂力学扩展有限元法可对岩石材料的断裂力学参数和裂纹扩展路径进行数值模拟分析,验证了数值计算结果的合理性,能有效地描述岩石断裂力学特性。     

CO_2在LTA型和FAU型沸石分子筛中吸附的力场研究

采用巨正则系综的蒙特卡罗法,利用几种通用力场对LTA型4A分子筛吸附CO_2进行模拟研究,基于Dreiding力场分析力场参数σ和ε对模拟结果的影响,得到适用于4A分子筛吸附CO_2的准确Dreiding力场参数。将该力场参数应用到LTA型5A分子筛吸附模拟中,得到5A分子筛吸附模拟的力场参数。最后将4A分子筛吸附CO_2的力场参数应用到FAU型13X分子筛的吸附模拟中。结果表明:模拟结果与实验数据吻合较好,分子筛阳离子的改变对吸附力场影响较大,而分子筛结构对力场的影响相对较小。与13X具有同种阳离子的4A分子筛力场参数可直接作为13X分子筛的力场,具有通用性。     

一种抑制铁路桥梁地震反应的半主动控制新策略

为了有效降低桥梁在震后出现的较大梁体及支座位移,提出变论域自适应模糊分散(VAFD)控制策略。首先设计出可以调节模糊控制策略的输入和输出变量论域的变论域自适应模糊(VAF)主动控制器;然后将改进的剪切最优(MCO)半主动控制算法整合到VAF控制器中,并结合分散控制策略设计出VAFD/MCO半主动控制器;最后以一座铅芯橡胶支座隔震铁路桥梁为算例,分别对其在无控制、Passive-on、VAFD/MCO、AFD/MCO和VAFG/MCO控制下的评价指标进行仿真计算。结果表明:VAFD/MCO策略的减震效果比Passive-on、AFD/MCO及VAFG/MCO策略的好;VAFD/MCO策略不占用计算资源,可用于实时振动控制。     

过滤与分离技术在废油中的应用研究

过滤与分离技术是对废油处理中的一个重要工艺,市场上对废油的过滤与分离处理方法多种多样;根据目前废油中过滤分离技术的应用特点,其中包括对油液在使用过程中掺入的杂质和水分的去除如废润滑油的吸附分离技术、膜分离技术等,油液在炼制反应后残余的固体催化剂的去除如催化裂化油浆的过滤分离、旋流分离等以及从油液中提取出可以再利用的物质如煤焦油中的梯度脱洗法分离出稠环芳烃类等;就废润滑油、催化裂化油浆以及煤焦油的过滤分离技术方面,综述了废油中过滤与分离技术的应用现状,并提出了今后应着重于研究过滤与分离技术在废油处理过程中的无污染性、高效性方面。