甲烷和乙烷在风城稠油中的溶解度及气体饱和稠油的粘度和密度

用实验室建立的正反循环式气液平衡仪，在６５ ．０ —１８ ．０ ℃、常压至１０ Ｍ Ｐａ 压力范围内，测定了甲烷、乙烷及摩尔比１∶１ 的甲烷乙烷混合气在新疆风城超粘稠油中的溶解度、平衡体系的气液相组成、气体饱和稠油的粘度和密度数据。讨论了溶解度、粘度和密度与温度、压力和气体性质的关系。

准饱和多孔介质中地下水驱替速率、圈闭气体饱和度和准饱和渗透系数的关系

圈闭有不连续、非流动和非混溶气体的含水层,被称为准饱和含水层。圈闭气体的存在会降低含水层的渗透性能,但准饱和渗透系数、圈闭气体饱和度和驱替速率之间的关系还没有完全被理解。本文通过室内砂性介质的驱替试验开展了圈闭气体饱和度、准饱和渗透系数和驱替速率三者相互关系的研究。研究表明,虽然总体上圈闭气体饱和度随驱替速率的增大而减小,但是在高驱替速率和低驱替速率分别出现了圈闭气体饱和度不随驱替速率变化的等值区间,该“台阶”型曲线可以采用与van Genuchten曲线类似的数学模型来表征,而砂性介质的准饱和渗透系数与圈闭气体饱和度之间呈简单的线性负相关关系。这两个经验模型说明可以用驱替速率定量估算准饱和渗透系数,该关系为利用驱替速率估算准饱和渗透系数提供了理论依据。上述准饱和水力学性质为深入理解准饱和地下水水流提供了依据。另外,驱替速率与圈闭气体饱和度的关系还表明,实验室测量完全饱和渗透系数时,应以大于初始毛细上升速率的速率进行饱和,以避免介质中的空气被水圈闭。

准饱和细砂在圈闭气体溶解过程中渗透系数的变化

准饱和含水层的渗透系数会随着圈闭气体饱和度的增大而变小,但受限于试验操作和测量精度,通过传统驱替试验很难获得大量连续的圈闭气体饱和度数据,因此限制了小圈闭气体饱和度及其对应的准饱和渗透系数之间关系的准确刻画。研究设计了一个以氧气代替天然圈闭过程中空气的准饱和细砂圈闭气体溶解试验,通过精确测量溶解过程中水中可溶性氧和相应的渗透系数得到了大量连续的圈闭气体饱和度及其准饱和渗透系数的数据。试验结果表明,在小于5%圈闭气体饱和度的区间,圈闭气体进入到无效孔隙中,因此不影响渗透系数的大小;圈闭气体饱和度在5%~6%时会形成孔喉阻塞效应,对渗透系数的影响加剧。在此基础上,构建了预测准饱和渗透系数的van Genuchten模型。与传统Faybishenko幂律模型相比,新构建的模型很好地表征了小圈闭气体饱和度对渗透系数影响不大的特征;在其他圈闭气体饱和度时,新模型与传统模型的预测性能相当。新构建的准饱和渗透系数模型为深入研究准饱和水流和溶质运移奠定了基础。

延长干式气体密封圈的寿命提高密封圈在气体饱和运行状态下的可靠性

饱和气体的存在，往往造成干式气体密封圈寿命的缩减，产生种种故障，如何对饱和气体进行处理，如何对饱和气体处理系统进行安装与控制，本文将予以解答。

三倍体虹鳟幼鱼对过饱和总溶解气体的耐受能力

为了解发育早期三倍体虹鳟(Oncorhynchus mykiss)对过饱和总溶解气体(TDG)的耐受性,将体质量为(0.22±0.13)g和(0.68±0.17)g的两种规格的虹鳟幼鱼放在水箱中,通过自制的总溶解气体发生装置将过饱和的总溶解气体注入水箱中,饱和度分别为110%~130%、130%~150%和80%~85%(对照组),研究在不同饱和度水体中不同规格的三倍体虹鳟幼鱼的行为变化,TDG饱和度的死亡率与时间的关系及半致死时间。结果表明,TDG过饱和胁迫三倍体虹鳟幼鱼时气泡病症状随胁迫时间的延长及TDG饱和度的升高而加重;半致死时间(LT_(50))与TDG饱和度和规格均极显著相关(P<0.001)。TDG饱和度在110%~130%时,小规格和大规格鱼的LT_(50)分别为18.48 h和4.45 h,说明小规格鱼的耐受性高;TDG饱和度在130%~150%时,大规格鱼的LT_(50)为1.54 h,耐受性更强。本研究结果可为制定鱼类保护措施提供参考。

基于格子Boltzmann方法的航道整治建筑物影响下过饱和总溶解气体输移释放规律

基于双分布函数-浅水Lattice Boltzmann方法,建立了过饱和总溶解气体(TDG)输移模型,研究某电站下游航道整治建筑物对河道内TDG输移规律的影响。结果显示,整治建筑物的修建对主流区流态和TDG变化影响较小;航道整治建筑物对河道过饱和TDG时空分布的影响主要表征于整治建筑物局部区域范围内,整治建筑物坝田回流区流速降低,水体传质减弱,从而导致TDG浓度降低且低浓度区域面积增加,可以为鱼类提供一定避难空间。该研究为水体中TDG输移扩散的研究提供了一种新的方法,同时为改善电站泄水导致TDG过饱和对鱼类的不良影响和建设生态水道提供科学依据。

葛洲坝过坝水流溶解气体超饱和数值模型研究

葛洲坝工程闸坝泄流促使下游河道水体中溶解气体浓度出现过饱和现象,为深入研究过坝水流溶解气体超饱和机理,建立了葛洲坝过坝水流的流动及溶解气体浓度计算的数学模型,并采用监测数据对模型参数进行率定,并对模型计算的可靠性进行了验证。结果表明:所建的数值模型能够真实描述葛洲坝坝身泄流运动的特点和溶解气体过饱和现象的发生,为进一步研究过坝水流溶解气体超饱和机理奠定基础。

大坝泄流水体溶解气体饱和度预测方法初探

大型水电工程对水生态环境的影响一直是国内外广泛关注的问题。当水库闸坝泄流时,可能会使下游水体溶解气体浓度超饱和,导致鱼类等水生动物患气泡病,威胁它们的生存和繁殖。如何准确而快速地计算或预测高坝泄洪水体溶解气体的浓度迫在眉睫。本文根据泄水建筑物实测数据,计算出泄流水体气体传质速率,并发现在水力条件一定时,闸坝泄水建筑物气体传质速率不变的特性,在此基础上,结合有效饱和浓度、有效水深以及上游溶解气体饱和度等参数,建立了对闸坝下游水体溶解气体饱和度进行预测的方法。预测结果表明,该方法具有计算简便且应用广泛的特点。

一种在降压期间估算近井眼地区的临界气体饱和度和相对渗透率的新方法

原状地层或水淹层的降压作用，导致溶解气达到饱和。高于饱和度门限制时，就可以生成气体，并且这种气体可以移动。临界气体饱和度（Sgc）和远井眼地区与近井眼地区的次生相对渗透率（Kr）对油气产量预报有重大的影响。本文提出了一种在降压过程中来获取Sgc和Kr特征值的新方法，并介绍了专门实验，即以一固定的速度将未饱和的油逆流注入，同时通过控制下降流的压力可以产生压差。记录压力的变化，并用CT扫描测量这种情况下的气体饱和度。考虑两种初始条件：充分饱含油和在束缚水饱和度条件下。压差系统的影响也是明显的，同时清楚地观察到了岩心中气体饱和度瞬时变化。根据历史拟合推算出Kr值,最后将它们与气体注入实验所得到的Kr值作了比较。实验表明，气或油的Kr受孔隙介质中气相形成形式和分布的影响非常严重。溶解气驱得出的油的相对渗透度比气体洲主得出的油的相对渗透率要高。考虑到临界气体饱和度，这个实验表明两种类型的气体流动性取决于其操作条件：根据气泡聚集或根据分离出来的总气泡的流动性得到流动性门限值。对于第一种类型，可以把Sgc值和通过固定递减速度下的静态实验所得的Sgc值结合起来。

高坝导致的河流气体过饱和及其对鱼类的影响

高坝泄洪是导致水中气体过饱和的主要因素,不仅能致鱼类气泡病,而且会给水生生物带来严重的危害。本文主要就气体过饱和及气泡病做了具体描述,首先叙述了气体过饱和的研究概况、导致气体过饱和的原因和水温、压强等影响气体过饱和的因素,具体分析了鱼类不同生活阶段、液静压、温度、间歇性的暴露、探知和躲避能力导致其对气体过饱和忍耐大小的状况,并对气泡病的内部损伤如血液中形成的气栓、外部症状如身体各个部位形成的气泡做了具体的描述。

三峡工程运行后长江中游溶解气体过饱和演变研究

为了分析三峡工程运行后泄洪对长江中游溶解气体过饱和的影响,建立了长江中游溶解氧数学模型,对不同流量下长江中游的溶解氧过饱和演变进行了模拟预测。模拟结果表明,三峡和葛洲坝过坝水流的溶解氧饱和度在流量40000～50000m3/s和100000m3/s附近存在2个峰值,长江中游河道天然情况下溶解氧过饱和恢复速度较为缓慢,平均每100km降低5%,洞庭湖水的汇入能显著降低长江干流的溶解氧过饱和度。当三峡出库流量超过40000m3/s时,其影响范围可达400km以上。讨论了溶解气体过饱和的不同指标间的关系,对气体过饱和可能造成的影响以及对长江中游鱼类目前的影响进行了阐述,认为通过三峡水库的调度减少出库高流量次数和历时是减缓下游溶解气体过饱和的有效手段。

长薄鳅对过饱和总溶解气体的回避特征研究

高坝泄洪过程中,高速水流造成下游水体的总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和极易使得水体中的鱼类患上气泡病,进而对下游水体的鱼类生存造成威胁。为了探究长薄鳅(Leptobotia elongate)幼鱼对TDG过饱和水体的探知回避能力,本实验以2月龄的长薄鳅为研究对象,记录其在不同TDG饱和度水体中的反应和趋向。结果表明,在120%TDG过饱和水体中,长薄鳅回避率为-20%,其对该饱和度下的水体表现出了一定的趋向性;TDG饱和度为130%时,长薄鳅回避率为-2%,无明显回避能力;TDG饱和度为140%时,长薄鳅展现出微弱的回避特征,其在清水与过饱和水体之间往复游动,最终回避率为12%;150%TDG过饱和水体中,长薄鳅体现出敏锐的探知能力,1~2 min后开始频繁游动,同时具有一定的回避能力,回避率为34%。长薄鳅的回避率与过饱和水体浓度呈现较强的线性相关关系,水体TDG饱和度越高,实验鱼回避现象越明显。

过饱和总溶解气体释放过程预测

通过室内试验,研究泄流水体中过饱和总溶解气体的释放过程,分析了影响气体从水中释放的主要因素。利用原型观测资料对已有的过饱和总溶解气体释放的数学模型进行验证,同时对释放系数公式进行了修正。在此基础上预测了金沙江某电站下游河段过饱和总溶解气体的沿程释放规律。

溶解气体过饱和水体对胭脂鱼血气平衡影响初步研究

针对向家坝库区溶解性气体过饱和对鱼类的影响,开展溶解性气体过饱和自然水域中胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)的血气酸碱平衡的分析研究。结果表明,中度染毒组血液(暴露于溶解气体饱和水体2 h)碳酸氢根浓度(AB)、标准碳酸氢盐浓度(SB)、二氧化碳含量(TCO2)水平显著下降,全血碱超(BEb)、细胞外液碱超(BEecf)负值显著增加,p H、氧分压(p O2)、二氧化碳分压(p CO2)、血氧饱和度(SO2)均下降,半饱和度氧分压(p50)显著升高;重度染毒组(暴露于溶解气体饱和水体4 h)AB、SB、TCO2、p H、SO2均显著下降,BEb、BEecf负值均显著增加,p O2、p CO2均升高,p50显著升高;溶解气体过饱和水体引起胭脂鱼发生酸中毒。

鱼类对溶解气体过饱和水体的敏感性分析

大坝泄洪可携带大量空气进入水中,导致下游河道出现溶解气体过饱和,给水生生物特别是鱼类的生存造成威胁。通过自行设计的室内试验装置,研究了影响溶解气体过饱和度的因素及不同鱼类对气体溶解过饱和的敏感性。鱼类暴露在溶解气体过饱和环境中易出现突眼、充血和气泡等气泡病症状。鲢、鳙和鳊在溶解气体含量高的水体中容易患气泡病,草鱼和鲫稍次,基本可以忽略溶解气体过饱和对黄颡鱼和鲶的影响。

低温超饱和气体渗碳对316L奥氏体不锈钢力学性能的影响

采用低温超饱和气体渗碳技术对316L奥氏体不锈钢进行表面强化,测量了渗碳层沿深度方向的碳含量、残余应力及纳米硬度分布。通过单轴拉伸试验,测量了渗碳层表面开裂伸长率,计算了断裂韧性,并采用分离法研究了低温超饱和气体渗碳表面强化层的平均抗拉强度。结果表明,经470℃,30h低温超饱和气体渗碳处理后,奥氏体不锈钢表面形成一层厚度约30μm的表面渗碳强化层,渗碳层表面碳质量分数高达约2.4%,纳米硬度达到12.6 GPa,残余应力达到-2.2 GPa;渗碳层表面断裂韧性约19 MPa·m^(1/2),断裂应变约1.5%;渗碳层平均抗拉强度为1.4 GPa;渗碳层在提高材料整体抗拉强度的同时,降低了屈服强度和伸长率。

气体过饱和对草鱼和鲢受精卵、仔鱼和幼鱼的影响

通过气体过饱和发生装置来模拟高坝泄洪时产生的气体过饱和水体,设置气体饱和度分别为100%、110%、120%、130%、140%的水体,探明其对草鱼(Ctenopharyngodon idella)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)不同早期发育时期(受精卵、仔鱼、幼鱼)的影响,揭示了实验鱼在气体过饱和水中暴露时间和死亡率变化的关系,并计算了幼鱼在不同过饱和度的半致死时间。结果显示:各气体饱和度水体对实验鱼受精卵的发育和孵化均无显著影响;气体过饱和会导致实验仔鱼腹部肿胀充气,幼鱼各个组织均产生气泡;实验幼鱼对气体过饱和的耐受力低于仔鱼;气体饱和度越高对实验鱼的致死效应越强;草鱼仔幼鱼对气体过饱和的耐受力低于鲢。

溢洪道挑流坎对消力池内过饱和气体的影响分析

消力池中过饱和气体的浓度通常与包括溢洪道射流流态在内的多种影响因素有关。为了得到溢洪道射流流态与溢洪道结构之间的关系,在采用室内物理模型试验分析各种溢洪道流态的基础上,基于气体向气泡界面和水体表面传质的机理,通过建立三维两相流数学模型,模拟分析了不同溢洪道结构对消力池内饱和气体的影响。结果表明,溢洪道挑流坎可大幅降低消力池中的过饱和气体浓度。

奥氏体不锈钢双极板的低温超饱和气体渗碳表面改性

通过低温超饱和气体渗碳(LTCSGC)处理,在316L不锈钢双极板表面形成了一层厚度约30μm的渗碳层,研究了从基体沿渗碳层深度方向的碳的质量分数、残余应力、硬度分布和相结构,测量了渗碳后316L不锈钢双极板的接触电阻,分析了渗碳后316L不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的耐腐蚀性能.结果表明:渗碳层是由膨胀奥氏体相组成的梯度材料,从渗碳层表面到基体的碳的质量分数、残余应力和硬度逐渐降低;经过LTCSGC处理后,316L不锈钢双极板的接触电阻降低了34%;在模拟PEMFC的阳极环境中,其自腐蚀电位升到-79 mV,高于工作电位-0.1 V,获得了阴极保护;在模拟PEMFC的阴极环境中,其自腐蚀电位提高了260 mV,抗腐蚀性能显著提高,恒电位极化腐蚀电流密度降低了75%.

气体过饱和对不同早期发育阶段鲫的影响研究

汛期长江流域大坝的泄洪可能导致下游水体气体过饱和,干扰或损害下游水生生物的正常生命活动。为了研究水体气体过饱和对长江流域重要经济鱼类鲫的影响,将处于不同早期发育阶段(受精卵、仔鱼、稚鱼和幼鱼)的鲫(Carassius auratus)暴露于气体饱和度分别为110%,120%,130%和140%的水体中,其中受精卵暴露至出膜,仔鱼、稚鱼和幼鱼均暴露96 h。结果表明:受精卵的孵化率变化范围为61.43%~72.86%,实验组与对照组之间孵化率无显著差异;仔鱼、稚鱼和幼鱼实验组均出现不同程度的气泡病症状;实验组死亡率随饱和度和暴露时间的增加而升高;相同饱和度下幼鱼死亡率最高,稚鱼次之,仔鱼最低;随着饱和度的升高,幼鱼的半致死时间显著减少。