超稠油油藏热化学驱油水渗流特征

针对超稠油油藏热化学驱开发过程中不同温度区域内的油水渗流特征不明的问题,利用微观可视化实验和一维物理模拟实验,定量研究了不同温度下热水和驱油剂对驱油效率的影响及相对渗透率的变化规律,分析了热水和驱油剂驱油的致效机理和交互作用。实验结果表明:温度为70℃时,高温驱油剂驱的油相相对渗透率增大,水相相对渗透率变化较小;温度为150℃时,热水和驱油剂的协同增效作用更显著,热水驱转高温驱油剂驱和直接高温驱油剂驱的油相、水相相对渗透率均明显增大;温度超过200℃后,驱油剂在高温限制下驱油作用减弱,热水对驱油效率的提升大幅增加。研究表明:不同温度下,热水驱和高温驱油剂驱均可提高驱油效率;随着温度升高,热水对提高驱油效率的作用不断增大,驱油剂对驱油效率的贡献先增大后减小;热化学驱通过热水、驱油剂在不同温度区域的接替驱油和协同作用,能够实现超稠油油藏效益开发。该研究可为热化学驱提高超稠油油藏采收率提供参考。

注热化学流体吞吐解除岩石储层反凝析伤害评价

为长期有效解除凝析气藏反凝析带来的储层伤害,提出了一种注热化学流体吞吐解除凝析油堵塞孔喉的新方法。针对致密砂岩、碳酸盐岩和页岩3类岩石,开展了注热化学流体吞吐岩心驱油实验,评价了热化学流体解除凝析油堵塞的可行性,并基于核磁共振技术分析了吞吐前后3类岩石微观孔隙结构的变化特征,明确了热化学流体解除反凝析伤害机理。实验结果表明,热化学流体(NH_(4)Cl和NaNO_(2))在乙酸溶液催化下能够迅速释放大量气体和蒸汽,提高岩心压力和温度,降低原油黏度,使凝析油由液态转变为气态,减小渗流阻力。致密砂岩、碳酸盐岩和页岩岩心注热化学流体吞吐累积凝析油采出程度分别为65.7%,73.9%和46.3%。其中,致密砂岩和碳酸盐岩岩心仅需2轮吞吐即可有效清除55.5%和67.6%的凝析油堵塞。而页岩岩心需要延长焖井时间及增加吞吐次数方能提高凝析油的采出程度。热化学流体吞吐后,致密砂岩、碳酸盐岩和页岩岩心平均孔径分别由0.37,1.04和0.0021μm增大至0.84,2.04和0.0058μm。热化学流体吞吐效果是注CH_(4)吞吐和注甲醇吞吐效果的1.85和1.32倍。

双碳时代下多源生物质热化学转化资源化利用研究进展

生物质是唯一的可再生碳资源,具有来源广泛、储量丰富等显著优势,利用先进的生物质热化学转化技术,可获得多种高值燃料、化学品和碳基材料,进而实现对化石资源的部分替代,在新能源领域具有重要的战略地位和发展前景。尽管生物质能源化利用技术已取得长足发展,但伴随社会与科技飞速进步,生物质的范畴已不再局限于传统农林废弃物,而是涵盖了农林源、工业源和生活源等多种来源的有机废弃物。复杂组成结构和差异化热分解特性为生物质的高选择性和大规模转化带来严重阻碍,如何实现其高值资源化利用仍面临诸多挑战。论述了生物质热化学转化技术发展现状,从多源生物质组成与热分解特性出发,针对热转化产物品质低和选择性差等问题,对比分析了当前选择性热解制备高值产物、热解重整制氢、新型气化等多种前沿资源化利用技术的最新研究成果与发展趋势。然而,要推动双碳时代下多源生物质热化学转化技术的进一步发展,仍需重点关注以下方面。首先,规模化利用是未来发展的必然趋势,开发高效的催化工艺与反应装备至关重要。通过突破催化剂效率瓶颈与循环再生技术,降低催化运行成本,同时研发新型热转化反应设备,优化传热与抗结焦性能,实现目标产物的定向富集,配合高效的原料收储运策略,从全流程提升生物质热化学转化工业化生产经济性。其次,全组分转化是实现生物质高值利用的关键。通过深入研究生物质不同特征组分分解机理和协同转化机制,开发耦合多重预处理、定向热转化和精准分离冷凝等技术,将生物质原料转化为富含高值化学品的生物油、高品质可燃气和高性能炭材料,实现热解多联产综合利用,有效提高技术资源产出率。最后,多能互补也是未来重要发展方向。通过将生物质与其他清洁能源与电力进行有效整合,充分发挥生物质热分解产物的长周期化学储能特性,构建灵活的多能互补供应体系,实现新能源产业的多维发展与经济效益提升。

清热化瘀方调控Th17对小鼠心肌缺血再灌注损伤的影响

目的 探索清热化瘀方通过调控T辅助细胞17(Th17)对小鼠心肌缺血再灌注损伤(I/R)的影响。方法 45只小鼠随机分为假手术组、模型组和清热化瘀方低、中、高剂量组(13、26、52 g/kg),各组小鼠灌胃给予不同剂量清热化瘀方或蒸馏水7 d,通过左冠状动脉结扎30 min再灌注24 h建立心肌缺血再灌注损伤模型。术后24 h采用心脏超声检测心功能,HE染色观察心脏组织病理改变,TTC染色观察心脏梗死面积,试剂盒检测血清乳酸脱氢酶(LDH)、白介素17(IL-17)和白介素6(IL-6)水平,Western blot和RT-qPCR法检测心脏组织中RORγt mRNA和蛋白表达,流式细胞术检测外周血中Th17、Treg和Th17/Treg细胞比例。结果 与模型组比较,清热化瘀方组小鼠心功能提高,梗死面积减少,Th17细胞比例降低,促炎因子IL-17和IL-6水平降低,Th17/Treg动态平衡得到恢复(P<0.05)。结论 清热化瘀方可通过调节Th17恢复Th17/Treg稳态,从而减轻心肌缺血再灌注损伤。

中高温热化学储热材料研究进展

可再生能源在利用过程中存在瞬时性、不稳定性以及供应与需求不匹配等问题。热化学储热技术具有储能密度大、储热温度高等特点,能够实现高效长时储热,可以将不稳定的可再生能源转化为稳定的中高温热能,并满足用户侧的波动需求。针对工作温度范围为400~1 100℃的中高温热化学储热材料,阐述了其分类、基本原理和特点,系统总结了碳酸盐、氢氧化物、氧化物、金属氢化物、氨和甲烷等典型热化学储热材料及其储热性能,分析了其结构定向调控及改性方法,并对典型的工程应用进行了介绍;分析了固-气和气-气反应体系的反应器设计及系统集成的研究进展,并针对优质热化学储能材料在开发及工业应用方面存在的问题,指出了未来的发展方向。

稠油油藏热化学驱油体系扩散规律

针对稠油油藏在蒸汽驱过程中易发生汽窜,导致波及系数减小、采收率降低等问题,使用化学剂辅助蒸汽驱的热化学驱油技术得到发展。针对热化学驱油体系内化学剂扩散规律不明确、矿场应用效果存在差异的问题,在物理模拟实验基础上,建立机理模型,通过定性、定量研究降黏剂和泡沫在不同体系下的扩散规律,并考虑压力影响,得以明确化学剂扩散规律。研究表明:降黏剂段塞主要沿优势通道扩散,加剧汽窜,泡沫段塞在扩散中起到封堵调剖作用,促进蒸汽腔均匀扩展;两者间存在相互影响,降黏剂段塞应置于泡沫段塞后,可使主流线方向汽窜速度降低8%,泡沫物质的量浓度提高30.0%;同时应保证一定驱替压差,压力可使化学剂波及范围、平均物质的量浓度分别提高2.3、1.0倍。研究结果对稠油油藏热化学驱方案设计具有参考价值。

热化学硫碘制氢系统中硫酸分解反应器的换热性能

硫酸分解反应器作为热化学硫碘制氢系统中的重要设备,其换热需要匹配系统的产氢量换热需求。为研究硫酸分解反应器不同结构对换热的影响,使反应器的换热满足系统需求,同时满足制造工艺的限制。通过试验对硫酸分解反应进行反应动力学参数标定并建立反应动力学模型,用gPROMS软件对反应器进行仿真,得到反应器内的压力、温度、流量和各组分浓度等参数。结果表明:反应器总长度不变,调整预热段和反应段长度比或提高填充颗粒热导率无法提升总转化率。反应器增加预热段长度可显著增加总转化率,关键原因是预热段长度决定了反应器内温度能否达到SO3分解反应所需最佳温度850℃。减小反应器直径并不能增加总转化率,虽然反应器的直径减小有利于传热,但由于整体入口流量不变,流体流速显著提高,减少了反应物的停留时间,同时还会显著增加反应器流阻。采用套筒环腔内、外加热结构作为反应器预热段可有效提高总转化率。采用内外同时加热时,增加了换热面积,有利于缩短预热段长度,预热段长度仅需900 mm左右反应器出口温度即可达到850℃,得到了符合要求的反应器结构设计。

环形孔径折叠成像系统的光-数联合无热化设计(封面文章·特邀)

环形孔径折叠成像系统通过光路折叠可以实现光学系统的小型化。然而环形孔径折叠成像系统由于仅使用一块基底材料,且没有补偿镜,无法通过光学被动无热化实现宽温度范围的高质量成像。为了减小温度对成像质量影响的同时简化光学系统结构,引入波前编码的方法来设计光-数联合的环形孔径折叠成像系统。文中研究了光-数联合的环形孔径折叠成像系统设计原理,推导了遮拦比与相位掩膜板参数的关系,以实现离焦一致性。在图像解码部分,文中研究了不同权重下的点扩散函数(PSF)的图像复原效果,通过模拟退火算法构建了合成PSF模型。根据理论分析设计了光-数联合的环形孔径折叠成像系统,焦距为70 mm,系统总长为25 mm,F数为1,全视场8°。在−40~60℃范围内,高温和低温下的峰值信噪比(PSNR)比其他方法分别提高了4.7090 dB和5.0442 dB,实现了单一滤波器的图像复原。文中研究在简化红外成像光学系统的同时,采用光-数联合的方法克服了环形孔径折叠成像系统的温度限制,为宽温度范围红外系统小型化提供了新的思路。

大视场小型无热化长波红外镜组设计

跟随红外镜头小型化、大视场化的趋势,利用ZEMAX设计了一款大视场无热化小型长波红外镜组。系统匹配384×288@17μm的非制冷型长波红外探测器,工作波段为8~12μm。系统F数为1.6,相比于传统红外镜头,视场角更大,全视场达72°,尺寸更小,总长仅为6.96 mm。主镜头仅用3片镜片,通过两种红外光学材料的搭配以及6面非球面实现像差的校正和光学系统的无热化,工作温度范围覆盖-40~60℃。仿真结果表明,在空间频率15 lp/mm处,全视场的调制传递函数大于0.5,空间频率30 lp/mm处,全视场调制传递函数大于0.15。同时为了增大红外探测器的填充因子,提高能量利用率,在系统中搭配设计了放置于红外传感器前的微透镜阵列。实现了红外光学系统的小型化,为红外热像仪在智能手机上的应用提供了解决方案。

渤海稠油油田热化学复合吞吐增效技术研究与应用

针对渤海稠油油田在生产稠油井存在的原油黏度大、胶质沥青质沉积造成储层有机堵塞严重、产量递减快、边底水突进、含水上升快等问题,通过室内实验研究分析、物理模拟与参数优化开展了海上热化学复合吞吐增效技术研究。结果表明:随温度升高,胶质、沥青质扩散系数增大,石英石表面对重质组分的吸附能力减弱,有助于胶质沥青质解离;热气化学复合解堵后,岩心水测渗透率均可恢复到初始岩心水测渗透率的60%~70%;热(80℃)+气(溶解)作用下,与50℃脱气油相比可使原油黏度降低约80%;在热和化学剂作用下,原油形成低黏水包油乳状液,稠油黏度由2000 mPa·s降低至30 mPa·s,降黏率为98.5%;稠油相渗曲线测试实验(100℃)结果显示,化学剂注入后使稠油相渗曲线等渗点右移,两相共渗区域增大,油相渗透率变大,水相渗透率降低,残余油饱和度降低,开发效果改善;在热水驱过程中,注入泡沫堵调后,高渗填砂管和低渗填砂管采收率均有明显提高,低渗管采收率提高约11个百分点,高渗管采收率提高约8个百分点。模拟吞吐实验结果表明:在热+化学+气协同作用下,可至少降低含水20%~30%,采油指数由0.90 mL/(min·MPa)提高至1.95 mL/(min·MPa),可显著改善低产稠油井的开发效果。热化学复合吞吐增效技术已在渤海稠油油田现场取得成功试验,措施井含水最高降低73.4个百分点,有效期150天,平均日产油较措施前提高2.9倍,有效期内累增油4300 m^(3),为渤海稠油冷采井增储上产提供了新的技术思路和方向。

基于分子动力学的热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)分子扩散机制研究

在CaO/Ca(OH)_(2)热化学储能过程中,CaO晶粒的结构演变会影响材料的储能和机械性能.本文通过分子动力学模拟研究了热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)晶粒中分子的扩散强度和晶格结构的变化.结果表明,脱水反应过程中Ca(OH)_(2)分子的运动符合体扩散机制.其中,O/H原子的扩散指前因子为7.9×10^(-8)m^(2)/s,而Ca原子的扩散指前因子仅为4.7×10^(-8) m^(2)/s,O/H的快速扩散破坏了材料原有的晶格结构,使得脱水后CaO的结晶度降低.在水合反应过程中,CaO晶粒外层分子的扩散指前因子为3.2×10^(-8) m^(2)/s,为内层分子的2.5倍,CaO分子扩散符合表面扩散机制.由于水合过程中CaO分子的整体扩散强度较弱,因此对CaO晶格结构影响较小.从分子层面揭示了CaO/Ca(OH)_(2)分子在热化学储能过程中的扩散机制.

退役NCM333正极材料热化学还原转化过程研究

锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的3~5年内面临大量的“退役”问题。退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键。主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NCM333)中有价金属的热化学还原过程,通过调控转化高价金属,选择性回收金属盐及单质,避免传统回收过程中化学试剂的添加,同时利用退役正极材料中的过渡金属特性,对玉米秸秆进行催化重整产气。使用X射线衍射仪、X射线光电子能谱等仪器分析热解后的正极材料和玉米秸秆,结果表明,玉米秸秆热解、气化产生的还原性气体和生物碳破坏了正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中的高价金属—氧键,降低Ni,Co和Mn的金属价态,同时将Li转化为Li_(2)CO_(3)。不同的热解温度得到了不同的热解产物,较高的温度更易得到Ni-Co合金及MnO。热解还原过程中正极材料中的过渡金属对玉米秸秆热解来说是良好的催化剂,可以降低热解反应的所需温度,提升碳热反应的可能性,从而实现“废物+废物=资源”的目的。该工艺可以在不外加还原剂的情况下高效、高选择性和无污染地梯度回收有价金属,不仅提供了一条绿色可持续发展的退役锂离子电池回收路径,也为生物质的催化重整提供了一种成本低廉的催化剂的选择。

清热化湿调枢方对葡聚糖硫酸钠结肠炎模型小鼠肠黏膜MUC-2、Claudin-2表达的影响

目的 本研究基于粘蛋白2(mucoprotein-2,MUC-2)和闭合蛋白2(Claudin-2)的表达变化,探讨了在预防和缓解小鼠肠黏膜损伤的DSS结肠炎模型中,清热化湿调枢方可能发生的机理。方法 24只C57BL/6小鼠随机抽取6只小鼠为正常组,其余18只小鼠均给予2.5%葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate, DSS)水溶液自由饮用7天以制成每组6只的DSS结肠炎小鼠模型,然后再将其随机分为模型组,美沙拉嗪组,清热化湿调枢方组。对正常组、模型组的小鼠,每组用0.5 mL的纯净水进行灌胃;美沙拉嗪组的小鼠给美沙拉嗪混悬液灌胃,剂量为0.52 g/(kg·d);清热化湿调枢方组的小鼠给予1.69 g/(kg·d)的清热化湿调枢方中药颗粒剂灌胃;每组每天1次,共7天,与模型同步进行。7天后测定各组小鼠体质量,记录小鼠体质量变化,评分疾病活动指数(disease activity index, DAI),记录各组小鼠结肠长度,观察结肠组织病理变化,检测MUC-2和Claudin-2在结肠组织中的表达。结果 模型组的小鼠体质量较正常组显著下降,DAI评分显著上升,结肠长度变短,结肠组织中Claudin-2和MUC-2蛋白的表达明显下降(P<0.05)。与模型组相比,美沙拉嗪组和清热化湿调枢方组的小鼠体质量显著增加,DAI评分下降,结肠长度增加,Claudin-2、MUC-2蛋白在结肠组织中的表达均有明显提高(P<0.05)。从结肠组织的病理变化来看,模型组小鼠肠黏膜上皮可见明显缺损,杯状细胞减少,固有层和隐窝结构破坏严重,排列错乱,淋巴细胞浸润较多;清热化湿调枢方组和美沙拉嗪组小鼠结肠黏膜上皮近乎完整,炎性细胞少量浸润。结论 清热化湿调枢方对DSS结肠炎小鼠肠道黏膜屏障损伤具有一定防治作用,其机制可能是通过提高结肠组织MUC-2表达,刺激Claudin-2分泌促进黏膜修复,从而维持肠黏膜屏障的稳态。

基于热化学烧蚀模型的身管寿命等效折算系数研究

针对当前等效全装药(Equivalent Full Charge,EFC)折算系数的国家军用标准预测值与实际测试结果差距较大的问题,基于热-化学烧蚀模型,研究不同工况下射击发数与EFC射击发数间的折算系数计算方法。射击一定发数后,假设身管内壁白层厚度及成分随射击发数呈周期性变化,由质量扩散定律建立膛线起始部热-化学烧蚀量与火药燃气侵蚀性、内膛表面瞬态温度的关系。通过经典内弹道模型获得弹后空间火药燃气平均温度及内壁面强制对流换热系数,在考虑后效期高温燃气影响的基础上,建立身管内壁瞬态温度计算模型。以对内弹道过程有重要影响的射速、药量和药温为重点,计算不同射速、不同药号和不同药温下的身管内壁烧蚀量,并据此获得不同工况下的折算系数。研究发现,射速越快,装药质量越大,装药初始温度越高,单发射击造成的身管烧蚀越严重,其对应的EFC折算系数越大,其中强装药的EFC折算系数可达2.131。以某型155 mm火炮身管实弹射击数据为例,验证了新模型的合理性。

太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整热化学储能反应热力学分析

以太阳能熔融盐为载热工质的CH_(4)-CO_(2)重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术,为探讨工业级CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律,建立了基于太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器的二维拟均相数学模型,通过数值模拟分析了反应混合物进口温度(T_(in))和进口摩尔流率(F_(tot,in))对反应器内温度、反应转化率和热化学储能效率等的影响规律。结果表明:当进口温度较高时(T_(in)=823 K),转化管内温度沿转化管轴向表现为先降低后升高的变化趋势;当进口温度较低时(T_(in)=573K),转化管内温度沿转化管轴向单调升高;T_(in)=573K下,随着进口摩尔流率的增大,反应转化率单调减小,化学储能效率呈现先增大后减小的变化趋势;在进口摩尔流率相同的条件下,进口温度越高,反应转化率和化学储能效率越大;T_(in)=823 K下,随着进口摩尔流率的增大,显热储能效率和热损失率减小,化学储能效率增大;F_(tot,in)=1 mol/s下,随着反应混合物进口温度的升高,化学储能效率与热损失率增大,显热储能效率减小。

融合学科逻辑和学生认知逻辑的“热化学”单元教学研究

单元教学逻辑的建构既要关注学科逻辑又要兼顾学生认知逻辑。以选择性必修“热化学”教学内容为例,基于学科视角抽提形成“热化学”特征的思维方式、建构具有实质联系的学科内容体系;基于学生视角分析“热化学”学习进阶路径、提取关注学生认知的内容组织形式。在平衡“学科”和“学生”的基础上,设计促进学生学科理解的选择性必修“热化学”单元教学逻辑和核心问题,取得较好的教学效果。

祛风清热化湿法治疗新型冠状病毒感染后咳嗽的临床经验

[目的]总结王真教授治疗新型冠状病毒感染后咳嗽(以下简称新冠后咳嗽)的中医经验。[方法]通过记录并整理医案,参考国内外文献,从病因病机、处方经验、验案举隅三方面阐述王真教授的治疗经验。[结果]王真教授认为,新冠后咳嗽的病因是疠气,病机是风邪留恋、湿热内蕴,处方经验为祛风解表、通窍利咽,三焦湿热、分消走泄,因人制宜、标本兼顾。所举两则医案中,患者以新冠感染后反复咳嗽为主诉,王真教授以祛风清热化湿为主,养阴生津、健脾、益肾、化瘀为辅,处方周全,疗效确切。[结论]王真教授准确把握新冠后咳嗽的病因病机,治法明晰,用药严谨,疗效明显,其治疗经验具有临床价值。

长波红外大孔径长焦距无热化光学系统设计

对于长波红外长焦距光学系统,大孔径能使系统具有更好的成像亮度,但也带来了孔径边缘像差较大且难以校正的问题。利用折反射式结构减少光学系统总长,采用两块反射镜结构作为基础,在其后搭配一组校正折射透镜构成光学系统,并应用光焦度分配、消热差及消色差条件,设计出大孔径、长焦距的长波红外无热化光学系统。该光学系统工作波段为8~12μm,焦距为800 mm,全视场角为0.6°,F数为2.5,遮拦比为0.2,光学系统总长为344.62 mm;在-40~60℃工作温度范围内,全视场角的调制传递函数值在奈奎斯特频率20 lp/mm处均大于0.25。设计的长波红外大孔径长焦距光学系统由2块反射镜和4块折射透镜组成,系统结构紧凑,成像性能稳定,可为类似此类光学系统设计提供参考。

基于5 kW太阳能模拟器的热化学反应器热性能研究

文章基于5 kW非共轴聚光型模拟器自行设计了太阳能热化学反应器,并建立了聚集辐照下反应器热性能数学模型。采用该模型计算并探究了太阳能模拟器功率、反应器内壁材料发射率、工作压力和进气速度对反应器内温度分布的影响规律。结果表明:增加太阳能模拟器功率以及反应器内壁面发射率将导致沿反应器中心线分布的温度升高;在同一进气速度下,随着工作压力的增加,沿反应器中心线分布的温度会升高;在同一工作压力下,随着进气速度的增加,沿反应器中心线分布的温度也会升高。该研究结果对反应器参数优化及其热应力分析具有一定的参考意义。

利用热化学流体反应生热增压解除致密砂岩凝析气反凝析伤害的新方法

鉴于CO_(2)吞吐仅能短期改善反凝析伤害,且存在CO_(2)气源短缺及注入成本昂贵等问题,提出了一种利用热化学流体反应生热增压解除反凝析伤害的新方法。通过开展岩心驱替和吞吐实验,对比评价了2种注入方式下热化学流体改善反凝析伤害的效果,研究了热化学流体对岩心微观孔隙结构和油气两相渗流的影响。结果表明:吞吐注入的最大压差可达25 MPa,最高温度达到329℃,累计4次吞吐凝析油采出程度为63.2%,大于驱替方式的凝析油采出程度49.5%,吞吐效果更好,且最佳吞吐次数为2次;热化学流体注入后能够增大孔隙直径、诱发形成微裂缝、降低毛细管压力和提高油气两相相对渗透率,其中吞吐式注入热化学流体后平均孔径由0.86μm增大至2.54μm,最大孔径由80.11μm增加至690.63μm,但总孔隙度变化较小,平均毛细管压力降幅达到51.2%,最大气相和最大油相相对渗透率分别提高了2.3倍和1.8倍,残余油饱和度下降了29%。研究成果为长期高效解除反凝析伤害提供了方法和借鉴。