煤层气储层气-液-固多相渗流规律研究

揭示储层非饱和流阶段煤粉运移产出规律,对煤层气高效排采具有重要现实意义。基于气-液-固三相流模拟装置,通过设定不同煤粉粒径、注入流速、裂缝宽度和煤粉质量分数等条件,开展了煤层气储层非饱和流阶段煤粉产出运移特征试验,并分析了煤粉沉淀量、产出量及煤岩气相与液相渗透率变化特征。研究表明:随着裂缝宽度增加,煤粉产出量呈现出逐渐增大的趋势,沉淀量呈现出先增大后减小的变化特征,在裂缝宽度为0.1 mm时达到最大值;随着煤粉质量分数的增大,产出量表现为先增大后减小(峰值点在0.15‰附近),沉淀量逐渐增大,说明煤粉在储层中运移存在一定的单位体积含量极值,超过极值后,煤粉将大量沉淀并堵塞孔裂隙;合理控制煤层气产水产气速率,能够有效地控制煤粉的产出,煤粉沉淀量和产出量随着注入流速的增长均呈现出先增大后减小的趋势,注入流速为5.0 mL/min时的煤粉沉积量最大,在流速为7.5 mL/min时煤粉产出量相对较高;液相渗透率演化特征呈现出逐渐降低和先稳定后逐渐降低2种变化趋势,气相渗透率演化特征较为复杂;综合注入压力、煤岩渗透率变化、煤粉产出和沉淀特征,可将煤粉在裂缝中运移划分为缓慢沉积、快速沉积和完全堵塞3个阶段。

液-固耦合的熔铸装药颗粒运动特性

为了研究熔铸装药凝固过程中颗粒运动特性,以含铝的DNAN基混合炸药为对象,基于欧拉-拉格朗日方法建立了三维非稳态液-固两相流模型,分析了铝粉颗粒在熔融态炸药中的运动规律,研究了熔融态炸药表观黏度和铝粉颗粒大小对颗粒运动的影响。结果表明,凝固过程初期铝粉颗粒整体保持向下运动趋势,随着熔融态炸药内部形成温度梯度以及环流的产生,在受冷凝固区域会形成中部颗粒上浮、四周颗粒下沉的运动现象,而在未受冷区域会形成中部颗粒下沉、四周颗粒向上的运动现象,最终导致颗粒分布不均,影响成型炸药的组分均匀性;同时发现铝粉颗粒直径越大,熔融态炸药表观黏度对颗粒运动速度影响越大,随着颗粒变小,表观黏度的影响减弱。说明对于含铝DNAN基炸药,根据炸药黏度范围合理匹配铝粉颗粒大小会有效防止发生铝粉颗粒沉降现象。

4343/3003/4343铝合金钎焊板固-液-固铸轧复合制备工艺研究

基于双辊铸轧复合技术,提出了4343/3003/4343铝合金钎焊板的固-液-固双辊铸轧复合工艺,并实现了3.65 mm厚铸轧复合板在实验室条件下的制备,随后将其冷轧至目标厚度0.5 mm,对铸轧复合板的微观组织进行了SEM和能谱分析(EDS)研究,对轧制成品复合带的包覆率与拉伸性能进行了测试。结果表明:铸轧复合铝板的界面平整,无空隙、杂质缺陷存在,芯材与覆层之间存在1.4μm的扩散层,两者的结合为冶金结合。复合带的包覆率为9.97%,偏差为±0.15%,抗拉强度为234.8MPa,伸长率为3.74%,满足国家标准要求。采用固-液-固固铸轧复合工艺能够快速实现芯材与覆层的冶金结合,同时铸轧出口厚度较小,轧制到成品所需道次少,具有生产效率高、能耗低、成本低等优势。

Cu核微焊点液-固界面反应及剪切行为研究

相较于传统Sn基焊点,Cu核焊点具备更好的导热性、导电性及力学性能。为揭示尺寸效应对Cu核焊点界面反应及剪切强度的影响,制备了不同Sn镀层厚度的Cu核焊点(Cu@Ni-Sn/Cu)。观察回流不同时间后Cu核微焊点横截面微观组织,研究了Cu核微焊点在尺寸效应下的液-固界面反应。之后对Cu核微焊点进行剪切测试,结合断口形貌,分析断裂机理。界面反应结果表明:Cu@Ni-Sn/Cu焊点在250℃回流时,Sn/Ni界面生成Ni含量较高的针状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC,Sn/Cu界面生成Ni含量较低的层状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC。剪切测试结果表明:随着Sn镀层厚度增加,Cu@Ni-Sn/Cu焊点的剪切强度先增大后减小。基于Sn镀层厚度对界面(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC层体积的直接影响,Sn层厚度的增加提升了焊点剪切强度。然而Cu@Ni-Sn(60μm)/Cu焊点中Cu核位置的偏移,造成剪切强度略有降低。

液-固相法合成LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)的性能

磷酸锰锂(LiMnPO_(4))材料的电导率低且充放电过程易发生Jahn-Teller效应,导致电化学性能不理想。通过液-固相法合成磷酸锰铁锂(LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4))正极材料,并对晶体结构、放电曲线特性、循环性能等进行分析。Fe均匀地掺入Mn位形成固溶体,样品的常温电化学性能得到改善。在2.0~4.3 V循环,0.1 C倍率下的放电比容量为156.5 mAh/g;以1.0 C倍率循环2000次,容量保持率超过80%。容量衰减主要源于循环过程中正极材料颗粒产生裂纹及颗粒粉化。

1×××/7×××系铝合金液-固铸轧复合模拟研究

结合双辊立式铸轧机设备和技术参数,通过流-固耦合的方法进行了变参数正交模拟研究,揭示了1×××系铝液浇铸温度和铸轧速度对铸轧复合区内温度场、流场的影响。研究结果表明,最优铸轧参数区间为浇铸温度670~690℃、铸轧速度12~13 m/min。浇铸温度越高、铸轧速度越快越容易发生漏液,反之容易发生轧卡。

固态基板表面硬化层对液-固铸轧1070A/7075复合板组织与性能影响研究

采用钎焊金刚石碗磨片、钢丝刷和百叶片3种不同材料对7075铝合金基板进行打磨,制备了具有不同表面加工硬化层状态的7075铝合金基板,之后采用液-固铸轧的方式制备出1070A/7075铝合金复合板,探究了不同打磨方式下加工硬化层状态对1070A/7075铝合金复合板组织与性能的影响。研究结果表明:3种机械打磨方式下复合板硬化层厚度情况分别为百叶片(45μm)>钢丝刷(25μm)>钎焊金刚石碗磨片(15μm),固态基板经钎焊金刚石碗磨片打磨处理后的1070A/7075铝合金复合板元素扩散距离为7.5μm,结合强度为55.2 MPa。

面向碳捕集的液-固相变吸收剂的研究进展

人类工业活动排放的大量CO_(2)气体是导致全球变暖的主要因素,CO_(2)捕集、封存与利用(CCUS)是实现碳减排和应对全球变暖最有效的技术方向。目前,工业上多采用的醇胺法捕集CO_(2)存在解吸能耗高的问题,寻找低能耗的碳捕集方法成为目前研究的重点。基于相变吸收剂的碳捕集过程所需的再生能耗较传统的醇胺法大大降低,被认为是理想的替代方法。综述了CO_(2)液-固相变吸收剂的研究现状,探索了液-固相变吸收剂的相变机理,并对液-固相变溶剂的研究动向和技术发展前景进行了展望。

液舱内气-液-固多相流晃荡运动数值模拟

应用多相流理论,建立了液舱内气-液-固多相流晃荡运动计算模型。其中气-液两相流体作为连续相,采用欧拉方法描述其运动,应用流体体积(VOF)法捕捉气-液交界面即自由液面运动;固体颗粒处理为离散相,由拉格朗日法描述其运动。应用计算流体力学-离散元(CFD-DEM)耦合方法,数值计算两相流体和固体颗粒的相互耦合运动。以气-水-冰颗粒多相流为例,借助STAR-CCM+软件平台,计算分析了舱内冰颗粒对液舱晃荡特性的影响。首先通过模拟经典案例单个球颗粒从空气落到水中的过程,验证了CFD-DEM方法的有效性。其次,对纯水液舱晃荡进行了数值模拟并与公开试验结果比较,验证了气-液两相流体晃荡数值方法可行性。然后通过对不同体积分数下气-水-冰颗粒多相流晃荡引起的舱壁压强及自由液面运动幅值的比较分析,研究了气-液-固多相流的晃荡特性。计算结果表明,随着冰颗粒体积分数的增加,液面波动幅值随之减小,说明浮动颗粒对液舱晃荡有明显的抑制作用。

温控液-固相变堵漏体系的研制及原位自生堵漏技术

裂缝性漏失是钻井过程中面临的技术难题,目前技术瓶颈是传统桥接堵漏材料与漏失通道匹配度低,易重复性漏失。基于热固性树脂乳化及高温交联聚并原理,研制了温控液-固相变堵漏体系,可自适应进入不同开度裂缝,受漏层高温响应作用,在裂缝中原位生成宽粒径分布的高强度堵漏颗粒。开展了原位自生堵漏颗粒的结构表征、力学性能、裂缝封堵性能测试等。结果表明,温控液-固相变堵漏体系中高分子树脂含量为37%,乳化剂含量为5.2%、分散剂含量为0.07%、交联剂含量为25.9%、蒸馏水含量为31.83%,该体系可在50~90℃漏层温度条件下原位生成0.1~5 mm宽粒径分布的堵漏颗粒。120℃老化后的堵漏颗粒60 MPa压力下D90降级率仅为0.4%,抗压强度高。仅用一套温控液-固相变堵漏体系能同时封堵1~5 mm开度裂缝,承压能力达到10 MPa,实现自适应封堵,有望解决未知裂缝开度的钻井液漏失技术难题。

退火温度对液-固铸轧1070A/7075复合板组织与性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等检测设备以及拉伸和剪切等试验方法,研究了退火温度对液-固铸轧1070A/7075复合板材组织与性能的影响。结果表明:随着退火温度的不断提高,复合板材界面7075固态基板一侧开始出现连续的带状结构组织,抗拉强度与屈服强度不断下降,延伸率不断增加,剪切强度不断增大。当退火温度为400℃时,元素扩散距离与剪切强度均达到最大值,分别为37μm与114.3 MPa。

机械表面处理对液-固铸轧1070A/7075复合板结合性能的影响

通过激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等检测仪器及拉剪试验,研究了机械表面处理方向对7075铝合金板材形貌及1070A/7075复合板结合性能的影响。研究结果表明:平行于铸轧方向对固态基板进行机械打磨,其板材粗糙度(9.3μm)高于垂直铸轧方向打磨的板材(8.5μm),且复合板界面处未发现氧化物,复合板结合强度为54.7 MPa。在液-固铸轧制备复合板时,应选择平行于铸轧方向对固态基板进行机械打磨。

(气)-液-固循环流化床的研究进展

液-固(L-S)和气-液-固(G-L-S)循环流化床与传统流化床相比具有许多优点。但对L-S和G-L-S循环流化床的研究报道与气-同循环流化床相比较少。由于新加工过程和生物技术的兴起,拓宽了L-S和G-L-S循环流化床的应用新领域。为了理解和掌握这两种液相循环流化床的流动特性,对其近期的研究进展进行了回顾,并对其在生物化工中的应用前景进行了展望。

溴化十六烷基吡啶-碘化钾-硫酸铵液-固浮选分离镉(Ⅱ)

Cd（Ⅱ）是一种危险的环境污染物质,是对人体健康、动物生长均有危害作用的毒性重金属,对Cd（Ⅱ）的分离富集方法的研究一直受到化学工作者的重视。盐-三元缔合物-水体系不仅具有非有机溶剂液-固萃取体系的优点,而且还具有分相速度快、相分离界面清晰、操作简便等特点,已引起了化学工作者的重视。

气-液-固三相相平衡热力学模型预测石蜡沉积

在油气开采过程中 ,当体系的温度、压力或组成等热力学条件发生改变时 ,油气体系内的蜡质、胶质、沥青质等有机固相物质将会从体系中析出而沉积 ,给油气田生产带来严重的危害。采用状态方程和溶液理论相结合而建立了能模拟石蜡沉积的气 液 固三相相平衡热力学模型。根据正规溶液理论描述固相混合物的非理想性 ,采用状态方程描述气相和液相的相态。运用该模型对某一含气原油进行了蜡固相沉积模拟计算 ,计算结果表明 ,压力对蜡沉积有较大的影响 。

节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟

建立了考虑颗粒碰撞的颗粒冲蚀计算模型,该数学模型包括:在Eulerian坐标系下求解连续相流场;在Lagrangian坐标系下运用离散颗粒硬球模型求解颗粒碰撞;应用半实验关联式求解颗粒冲蚀速率。对水力加砂压裂施工中节流器内液-固两相流的固体颗粒运动和冲蚀特性进行了数值模拟。计算结果表明,固体颗粒密集于节流器入口到出口的一段狭长区域内,冲蚀速率随流体速度呈指数性变化。颗粒直径越大,冲蚀速率也越大。节流器内冲蚀最严重的位置发生在距离节流器出口上边缘10mm以内的局部区域。

控压钻井节流阀液-固两相流冲蚀预测及验证

运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型,预测了节流阀内部粒子运动和分布规律,利用半经验冲蚀模型求解了颗粒对阀芯的冲蚀率,并设计相关实验验证了数值模拟的准确性。结果表明,数值模拟能够较为精确地预测节流阀阀芯的冲蚀轮廓;5 h以内的预测冲蚀损失量与实验数据贴合度很高,5 h以后的预测数据经合理修正后与实验结果相近,随冲蚀时间增长,预测误差逐渐减小,最终达到1%以下;该模型能够用于预测控压钻井节流阀复杂流场的冲蚀,有望为控压钻井节流阀的进一步优化设计提供参考。

油气体系气-液-固三相相态模拟

根据油气烃类体系的组成特点和相态特征 ,提出了气 液 固三相相平衡的计算方法。采用状态方程描述气相和液相的相态变化 ;而将固相视为非理想的固态溶液 ,用正规溶液理论来描述其非理想性。实例计算结果表明 ,该方法适用于石油开采、集输和加工过程中的气、液、固三相相态模拟研究 ,也可以用于石蜡、沥青等有机固相沉积的研究。

液-固挤压复合材料管材成形过程中温度场的有限元分析

建立了液-固挤压复合材料管材成形过程的非稳态温度场的有限元数学模型,开发了相应的模拟软件．对复合材料管材成形过程的温度场进行了模拟研究,得到了成形全过程的温度场分布图,依据该图可以预测管材成形质量,结合实验分析了影响管材成形质量的内在原因,模拟结果与实验结果吻合较好,为深入了解金属的流动规律和合理选择工艺参数奠定了理论基础。

聚乙二醇6000-聚乙烯吡咯啉酮-盐-水体系液-固萃取分离钴、镍和锌

研究了聚乙二醇 60 0 0混合聚乙烯吡咯啉酮在无机盐存在下 ,分成液 -固两相的条件及金属离子螯合物在两相间的分配行为 ,实现了Co(Ⅱ) Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ) Zn(Ⅱ)