碳化硅纳米材料及其衍生碳在超级电容器领域的应用

超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中,碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先系统地阐述了SiC纳米材料及其衍生碳的常用制备方法;然后,详细综述了SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器应用中的研究进展,总结“高导电碳材料复合”、“杂原子掺杂”、“赝电容材料复合”、“多级孔结构的设计”、“化学活化”等电化学性能的提升策略;最后,对SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器储能领域中应用存在的挑战和机遇进行展望。

一种多用途混配压裂液性能评价及应用

随着油气田开发进入中后期,大多数区块均采用储层改造地层油气提高采收率,而压裂过程中压裂流体的降阻性、携砂性能、破胶性能等对压裂工艺的成功具有决定性作用。为此,研发了一种多用途混配压裂液,通过大牛地气田现场试验结果表明,该体系为可变黏的一体化乳液压裂液体系,通过调整稠化剂浓度,可实现低黏滑溜水、高黏携砂液无级转变,简化现场施工工艺,能满足大型压裂连续混配对压裂液性能的要求。

应用物质点法实现非常规油气藏水平井压前模拟——以鄂尔多斯盆地杭锦旗区块为例

水平井多级压裂为非常规油气藏的主要开采方式,钻前确定人工压裂改造范围,对优选水平井方位、压裂段划分方案及井距选择具有重要意义。文中应用物质点方法模拟人工裂缝与天然裂缝的交互作用,确定人工压裂改造范围与微地震事件分布范围一致,并优选了裂缝发育区及不发育区的水平段方位和平均段长。研究结果表明,应用物质点方法可有效预测水力压裂的人工改造范围,优选水平段方位及压裂段划分,促进非常规油气藏的高效开发。

依托重点科技创新团队构建科研育人模式的探索与实践

科研育人是高校坚持立德树人,实现“三全育人”的重要组成部分和主要途径。重点科技创新团队汇聚学科领域的领军人才和学术骨干,是国家科技创新的主力军,处在高层次人才培养的最前沿,在科研育人方面具有天然优势。如何充分发挥重点科技创新团队的作用,构建适合重点科技创新团队的科研育人模式尤为重要。该文探索党支部和创新团队融合建设,构建协同指导体系,培养学生科研能力和团队协作意识等方面科研育人的规律,取得显著的科研育人成效,为高校创新团队开展科研育人工作提供有益借鉴。

高含硫气井井筒硫液滴动力学特征及携带规律模拟

高含硫气井井筒中硫沉积会堵塞气流通道,严重影响气井产能,加速生产管柱的腐蚀。准确弄清井筒硫液滴的动力学特征及其携带规律,对于优化气井工作制度、预防井筒中硫沉积具有重要意义。由于硫液滴与水液滴相比,黏度更高、密度更大,因此不能将水液滴动力学特征直接用于硫液滴携带规律的研究。现有Turner圆球模型、Coleman圆球模型、李闽椭球模型、王毅忠球帽模型等用于气井液滴携带的临界气流速预测方法,不能用来准确预测含硫气井硫液滴的携带临界气流速。文中首先建立了描述气井井筒湍流场中硫液滴的动力学模型及求解方法,模型中采用流体体积函数法(VOF)模拟液滴表面结构,利用直接数值模拟方法模拟硫液滴周围气流场,研发了液滴动力学特征模拟器,对硫液滴的形状特征、破碎条件及曳力系数进行了模拟;在此基础之上,对硫液滴进行受力分析,建立了气井硫液滴携带数学模型。最后,以四川某含硫气田的现场数据对模型的准确性进行验证,结果表明,该模型具有良好的适用性。

“井工厂”压裂模式在大牛地气田的应用

为进一步加快大牛地气田利用水平井组开发天然气步伐,结合盒1气层改造的要求,在多级管外封隔器水平井分段压裂工艺的基础上,开展了井组压裂模式的研究。通过优化压裂设计,同时结合施工参数及裂缝监测结果对设计参数进行实时调整,形成了丛式水平井组"井工厂"压裂模式分段压裂工艺。在R井组6口水平井进行了现场试验,压后井组无阻流量达77.88×104m3/d,成功探索出了适合致密砂岩气藏水平井组"井工厂"压裂开发的有效途径。

化学气相沉积低温热解炭的微观组织结构与沉积模型

利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)结合选取电子衍射(SAED)研究了化学气相沉积低温热解炭的微观组织结构。结果表明:低温热解炭是由直径小于2μm的球形颗粒状炭组成,该球形颗粒状炭的核心是炭黑颗粒,外层为中织构热解炭。其沉积过程主要经历了:微小炭黑颗粒的萌生,炭黑颗粒外层的生长,炭颗粒表面热解炭的沉积和炭颗粒的聚集长大四个过程。

碳纤维增强水泥基复合材料的发展与研究

传统的水泥混凝土材料由于功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度差,在一些特殊领域中的应用受到了很大限制。碳纤维由于具有高比强度、高比模量、密度小、耐腐蚀、导电性好、对人畜无害等优异性能而颇受材料科学工作者的青昧,被视为许多复合材料的优良增强体。将碳纤维加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基复合材料,不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是能把普通的水泥建筑材料变成对温度和应力敏感、具有自感知内部应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的智能材料。

碳纳米管含量对炭炭复合材料组织及力学性能的影响(英文)

炭纤维上原位合成了均匀生长且具有伸张形貌的碳纳米管,借助化学气相渗透制备了碳纳米管增强的炭炭复合材料,研究了不同含量的碳纳米管对炭炭复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:炭纤维上生长碳纳米管改变了热解炭的沉积行为,诱导了各向同性热解炭的生成,且随着碳纳米管含量的增加,各向同性热解炭的厚度增加,但是复合材料的d002值却明显降低。微量的碳纳米管即可显著提高复合材料的力学强度,随着其含量的增加,复合材料的力学强度和模量迅速提高,但材料的断裂行为却急剧恶化,断裂模式由最初的假塑性断裂转变为脆性断裂。

致密碳酸盐岩气藏转向酸酸压技术研究

在分析大牛地气田低渗致密碳酸盐岩储层地质特征的基础上,针对储层改造现状和改造难点提出了转向酸酸压技术。从理论和实验两方面分析了转向酸体系的转向机理,通过流变性能、酸岩反应动力学、转向性能及破胶性能实验分析了转向酸体系的综合性能,最后在A井试验应用了转向酸酸压工艺,取得了大牛地气田碳酸盐岩储层勘探开发的突破。

碳纤维增强水泥基复合材料电磁性能的研究(英文)

制备了碳纤维增强水泥基复合材料,在SEM扫描电镜下观察了样品的断口形貌。利用NRL测试系统测试了低频段4～8GHz和高频段8～18GHz条件下、碳纤维质量分数分别为0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%时,复合材料对电磁波的反射率,评价了电磁干扰性能。结果表明,低频段时所测得的反射率均小于-10dB,材料对电磁波主要表现出吸收性;高频段且碳纤维质量分数超过0.6%时,反射率大于-10dB,材料对电磁波主要表现出反射性。反射率随着碳纤维质量分数的增加而变化,低频段且碳纤维质量分数为0.6%时,出现最小反射率,其大小为-15.1dB;高频段且碳纤维质量分数为0.4%时,出现最小反射率,其大小为-19.3dB。

碳纤维增强水泥基复合材料屏蔽性能的研究

现代电子技术的迅速发展不可避免地带来了电磁辐射所造成的环境污染。选择合适的屏蔽材料,利用其反射、吸收、多层反射等功能是消除电磁污染的有效手段。碳纤维除具有高弹性、高模量、低密度、耐腐蚀等优良性能被当作许多复合材料的增强体外,还具有良好的导电性,将其加入到水泥基体中制成碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC),不仅使水泥自身力学性能得到改善,而且可作为防止电磁辐射或核辐射的优良屏蔽体。

红河油田水平井钻井提速难点与技术对策

为解决红河油田水平井机械钻速低、钻井周期长的技术难题,开展了"四个一趟钻"钻井提速技术研究。为确保一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,达到钻井提速的目的,制定了一系列技术措施:针对红河油田地层研磨性强、稳定性差的特点,根据该油田的地层可钻性级值,选出了适合不同井段的PDC钻头,采用能保证井壁稳定且对储层伤害程度低的钾铵基钻井液;根据该油田的实钻经验及现有技术水平,对井身结构、井身剖面进行了优化;针对二开直井段和定向井段机械钻速的情况,二开采用"PDC钻头+螺杆+MWD"的复合钻井技术。9口井的现场应用表明,一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,起下钻次数明显减少,机械钻速提高59.74%,平均钻井周期缩短42.31%。这表明,"四个一趟钻"钻井提速技术能实现红河油田钻井提速的目标。

热梯度CVI技术制备炭/炭复合材料

为了阐明用于制备炭/炭复合材料的热梯度化学气相沉积工艺原理,分析了沉积过程中随着热解沉积区域的移动,发热体的电阻值以及加在发热体两端功率的变化规律,并利用偏光显微镜观察了材料的粗糙层、光滑层热解炭微观组织结构.结果表明:随着沉积过程的进行,TCVI中加在电极两端的功率呈非线性升高,而电阻值呈非线性降低;利用TCVI工艺在320 h内制备了Φ240 mm×Φ80mm×33mm的盘形件,且炭/炭复合材料的密度均匀性好,密度均大于1.70 g/cm3.

化学液相汽化沉积法制备炭/炭复合材料的湿态摩擦磨损性能研究

采用化学液相汽化沉积工艺制备炭/炭(C/C)复合材料,通过惯量试验机对其湿态摩擦磨损性能进行研究.结果表明:C/C复合材料的组织主要以粗糙层为主;随着热处理温度升高,复合材料的石墨化度增加,制动过程平稳,动、静摩擦系数升高,摩擦稳定性增加,在较高转速和制动压力下力矩曲线尾翘现象明显减弱;石墨化度较高试样的表面能够形成一层光滑、致密的润滑膜,从而降低其磨损率;所制备的C/C复合材料能够满足湿式摩擦材料的性能要求,并大幅度降低成本.

筒形件反旋时工艺参数对残余应力分布的影响

筒形件强旋时 ,由于不均匀的塑性变形 ,在旋压件内产生残余应力。残余应力的大小及其分布规律对旋压件的使用性能有重要的影响。本文用弹塑性有限元法对旋压件内的残余应力进行了预测 ,求得了减薄率、进给比、旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等因素对残余应力分布的影响。并将有限元计算结果与实测结果进行了比较。

水力喷射分段压裂技术在红河油田的应用及改进

水力喷射分段压裂技术集射孔、封隔、压裂于一体,成功应用于红河油田并取得了良好的效果。通过分析该技术在红河油田的应用现状,结合理论研究,提出将4.76mm×5个喷嘴改进为6.35mm×6个喷嘴的措施,解决了入地砂比低、施工排量小、改造规模受限的问题;结合喷枪、喷嘴磨蚀理论改进了喷枪关键部位的材质,喷枪磨蚀情况大大改观,进一步保证了工艺的顺利实施;不压井装置配合水力喷射,单段压裂后不放喷,能够带压起下油管,平均一天至少压裂3段,大大缩短了工期。几项重要的改进措施不仅完善了该技术在红河油田的应用,同时对该技术在国内的推广具有一定的指导意义。

筒形件强力旋压时金属切向变形分析

旋压工艺在工业生产中得到了广泛的应用，但筒形件强力旋压加工过程中，工件经常会出现扩径和尺寸超差等缺陷，由于缺乏理论性指导，生产中不得不用尝试法确定工艺参数。本文用弹塑性有限元法对筒形件强力旋压时工艺参数（减薄率、进给比、旋轮工作角）对金属切向变形的影响规律进行了模拟计算，首次分析了工艺参数对旋压件内径尺寸精度的影响，计算结果与实验结果吻合。该研究对旋压工艺的推广和应用具有重要意义。

旋压筒形件残余应力的数值模拟

本文用大变形弹塑性有限元法模拟了旋压筒形件壁厚方向上的残余应力分布，并讨论了工艺参数对残余应力分布的影响。数值模拟结果与实测值符合较好。

炭纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电磁性能

炭纤维增强水泥基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Cement Composites,CFRC)是新发展起来的一种电磁屏蔽材料,它是防止电磁污染的防护性功能材料之一。本文阐述了炭纤维增强水泥基复合材料的制备成型工艺;分析了炭纤维掺入量和长度、水灰比和密实成型制备工艺、炭纤维分散性、养护龄期、外加剂、炭纤维表面化学气相沉积(CVD)处理等因素对CFRC力学性能、导电性能、压敏性能及电磁性能的影响。合适的炭纤维掺入量和长度、炭纤维的均匀分散、合理的水灰比和炭纤维表面处理是影响CFRC导电性能和电磁性能的主要因素。CFRC对电磁波的屏蔽效果除利用屏蔽效能从反射电磁波角度衡量外,亦可从吸收电磁波角度利用反射率进行评价。