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超临界CO_(2)布雷顿循环耦合有机闪蒸循环的性能分析及优化
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作者 余廷芳 张艮离 +1 位作者 周嘉鹏 汤一村 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第1期130-140,共11页
为了提高超临界CO_(2)再压缩布雷顿循环(SCRBC)的热效率,在SCRBC余热端耦合有机闪蒸循环(OFC)作为低温余热利用的底循环,建立基于太阳能塔的SCRBC/OFC联合循环.在设定条件下,进行联合循环的主要参数(如分流比、顶循环透平入口压力和温... 为了提高超临界CO_(2)再压缩布雷顿循环(SCRBC)的热效率,在SCRBC余热端耦合有机闪蒸循环(OFC)作为低温余热利用的底循环,建立基于太阳能塔的SCRBC/OFC联合循环.在设定条件下,进行联合循环的主要参数(如分流比、顶循环透平入口压力和温度、透平效率、闪蒸温度和冷凝温度)对系统热力性能影响的参数分析和㶲分析.参数分析结果表明,在不同的顶循环透平入口压力和温度下存在最佳分流比,该分流比随透平入口压力的提高而上升;系统热效率随着冷凝温度增加而降低,随闪蒸温度的增加先增后降.㶲损分析结果表明,在给定的条件下,印刷电路板式换热器(PCHE)㶲损失最大,之后依次为SCRBC透平、预冷器、回热器.采用多目标优化方法得到兼顾系统热力性能和单位投资成本的Pareto解集,为工程设计方案提供了最优折中解作为参考.相比优化前的SCRBC,优化后SCRBC/OFC使联合循环的热效率提高了12.5%. 展开更多
关键词 热力循环 临界co_(2)再压缩布雷顿循环 有机闪蒸循环 热力性能分析 多目标优化
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亚临界和超临界CO_(2)在竖直加热圆管内的流动传热特性
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作者 卢功豪 张广旭 +4 位作者 张文佳 谢榕顺 王海鑫 洪钢 张尧立 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期169-176,共8页
[目的]CO_(2)布雷顿循环在能源动力转换领域具有广阔的应用前景.在实际工程应用中,循环常处于亚临界和超临界工况,因此,深入了解研究亚临界和超临界压力工况下CO_(2)的流动传热特性对系统的安全运行至关重要.[方法]本研究利用CO_(2)流... [目的]CO_(2)布雷顿循环在能源动力转换领域具有广阔的应用前景.在实际工程应用中,循环常处于亚临界和超临界工况,因此,深入了解研究亚临界和超临界压力工况下CO_(2)的流动传热特性对系统的安全运行至关重要.[方法]本研究利用CO_(2)流动传热实验台架,探究了在管径10 mm的竖直圆管中,热通量在38.4~439.1 kW/m^(2)范围内的亚临界和超临界CO_(2)的传热特性.[结果]低热通量下,亚临界压力工况下的CO_(2)传热能力强于超临界压力工况下的CO_(2);当压力接近拟临界区时CO_(2)的流动传热特性与超临界CO_(2)的传热特性相似;随着热通量的增加,亚临界和超临界压力工况下均会出现传热恶化现象,超临界压力工况下CO_(2)传热会出现传热恶化—传热恢复—传热正常的转变现象.[结论]本研究探析了CO_(2)在不同工况下的传热现象,对实际工程应用具有指导意义.尤其是高热通量下的实验现象差异表明亚临界压力工况比超临界压力工况对热力设备构成的威胁更大.同时,超临界压力工况下传热恶化恢复与恶化位置固定等现象有进一步研究的价值,值得深入挖掘. 展开更多
关键词 临界co_(2) 传热恶化 高温工况 高热通量
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超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理及喷嘴结构影响规律
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作者 薛永志 李俊 +2 位作者 丁亮亮 罗旺 赵耀 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期232-242,共11页
超临界CO_(2)直旋混合射流综合了超临界CO_(2)射流和直旋混合射流的技术优势,是油气资源勘探开发的新型破岩工具。基于流-固-热耦合理论,建立了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩的三维计算模型,研究了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理。... 超临界CO_(2)直旋混合射流综合了超临界CO_(2)射流和直旋混合射流的技术优势,是油气资源勘探开发的新型破岩工具。基于流-固-热耦合理论,建立了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩的三维计算模型,研究了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理。结果表明,超临界CO_(2)直旋混合射流兼具正向冲击、径向张力、周向剪力和热应力作用;热应力的存在显著提升岩石所受的Mises应力,但增幅会随冲击时间的延续而变弱。将冲蚀作用和漫流作用作为重要参量,分析了不同喷嘴结构参数对射流流场特性的影响。发现螺旋槽开口角度为45°,中心孔直径为2 mm,螺旋槽个数为4个和叶轮螺旋角度为60°时,射流的流场特性呈最优状态。研究结果可为超临界CO_(2)直旋混合射流的优化应用提供参考。 展开更多
关键词 射流破岩 临界co_(2) 直旋混合射流 喷嘴结构
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响应面法优化超临界CO_(2)提取姜黄素工艺及抗氧化、抑菌活性研究
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作者 姚惠芳 樊蕊 +1 位作者 刘艳双 高彦祥 《中国食品添加剂》 2025年第2期26-33,共8页
以生姜为试验原料,在单因素试验的基础上,采用响应面分析法优化超临界CO_(2)(SC-CO_(2))提取生姜中姜黄素的工艺参数,并对获得的姜黄素进行抗氧化、抑菌活性评价。结果表明:生姜姜黄素的最佳提取工艺条件为萃取温度35℃,压力32 MPa,时间... 以生姜为试验原料,在单因素试验的基础上,采用响应面分析法优化超临界CO_(2)(SC-CO_(2))提取生姜中姜黄素的工艺参数,并对获得的姜黄素进行抗氧化、抑菌活性评价。结果表明:生姜姜黄素的最佳提取工艺条件为萃取温度35℃,压力32 MPa,时间69 min,该条件下姜黄素的得率高达5.32%。经SC-CO_(2)提取的姜黄素对·OH、O2-·、DPPH和ABTS+自由基均表现出较强的清除能力,其IC50分别为10.42、6.96、8.48和10.28 mg/mL。不同浓度姜黄素(0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL)对霉菌和酵母菌均有较好的抑制作用,且随浓度的增加抑制效果增强。该研究为生姜中姜黄素的进一步开发利用、延长其产业链提供技术支撑。 展开更多
关键词 生姜 姜黄素 临界co_(2) 响应面法 抗氧化活性 抑菌活性
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远临界点垂直管内超临界CO_(2)换热特性的数值模拟研究
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作者 赵崇鑫 崔建波 +4 位作者 金延超 韩亚洲 吴龚鹏 何燕 魏振文 《山东科学》 2025年第1期83-95,共13页
超临界CO_(2)在核能发电、太阳能发电、低温制冷、航空航天等领域有着重要应用。目前对超临界CO_(2)管内对流换热的研究大多在临界点温区附近,而在远离临界点高温高压条件下的超临界CO_(2)换热规律尚不明晰。在高温高压下进行了数值模... 超临界CO_(2)在核能发电、太阳能发电、低温制冷、航空航天等领域有着重要应用。目前对超临界CO_(2)管内对流换热的研究大多在临界点温区附近,而在远离临界点高温高压条件下的超临界CO_(2)换热规律尚不明晰。在高温高压下进行了数值模拟研究,探究了质量流量、入口温度、系统压力、热流密度和管径对对流换热系数的影响,并分析了由这些工况变化引起的浮升力和流动加速效应对换热特性的影响。结果表明:随着质量流量、入口温度、系统压力和热流密度的增加,对流换热系数增大;在不同热流密度条件下,流体的对流换热系数差值沿流动方向逐渐扩大;对流换热系数随着管径增大而减小。相较于临界点附近的换热规律,热流密度和管径对对流换热系数的影响存在差异。总体而言,压力对对流换热系数的影响相对较小。该研究对理解和完善超临界流体换热规律、指导高效安全换热器设计具有重要意义和工程价值。 展开更多
关键词 临界co_(2) 临界 垂直管 换热特性 数值模拟
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超临界CO_(2)管道停输过程温压及相态变化规律预测
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作者 李欣泽 孙晨 +5 位作者 刘晓飞 邹炜杰 姜星宇 郭良辉 董宝军 邢晓凯 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第1期143-152,共10页
不同于原油、天然气管道,超临界CO_(2)管道在停输过程中,需要关注温度和压力共同作用下的CO_(2)相态变化。掌握停输过程管道各位置流体温压变化关系、初始气化工况点和气化程度,对实现管道安全状态预判具有重要意义。基于中国石油天然... 不同于原油、天然气管道,超临界CO_(2)管道在停输过程中,需要关注温度和压力共同作用下的CO_(2)相态变化。掌握停输过程管道各位置流体温压变化关系、初始气化工况点和气化程度,对实现管道安全状态预判具有重要意义。基于中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司百万吨级超临界CO_(2)管道示范工程KB CO_(2)管道,建立了管道水力热力模型并求解,获得了管道停输后全线压力、温度、密度、持液率及相态变化规律,发现流体密度值与单位温降对应的压降值存在正相关性。基于Peng-Robinson状态方程,得到流体气化前压力、温度和密度变化的函数表达式,该温压关系在CO_(2)相图中为相态迁移路径线的斜率值。该值主要受流体密度影响,流体密度500 kg/m^(3)、650 kg/m^(3)和800 kg/m^(3)对应的斜率值分别为0.213、0.325和0.473。同时,给出了流体初始气化时的温压计算公式和气化后持液率变化预测公式。CO_(2)相图中相态迁移路径线与气液平衡线的交点即为流体初始气化压力和温度点。CO_(2)流体气化后,压力和温度状态点将沿着气液平衡线移动,直到温度降至管道周围土壤环境温度。采用OLGA软件对推导出的计算公式进行了验证,计算值与模拟值的误差在±4.00%以内,说明公式具有较高的准确性。最后应用公式对示范工程停输过程安全状态进行了预测,发现管道起点发生气化时的压力最高,为避免管道任意点发生气化,需在管道压力降至7.0 MPa前进行再启动操作。 展开更多
关键词 临界co_(2) 管道输送 停输过程 相变
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海参粉超临界CO_(2)萃取脱脂工艺优化及对挥发性风味物质的影响
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作者 王共明 黄会 +5 位作者 丁玉竹 薛敬林 舒志强 井月欣 矫春娜 张健 《食品工业科技》 北大核心 2025年第3期241-248,共8页
本实验以海参粉为原料,以脱脂率为指标,采用单因素与正交试验优化了超临界CO_(2)萃取分离条件,通过气相色谱法检测萃取前后海参粉和萃取物中脂肪酸的组成变化,以顶空-气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)考察超临界CO_(2)萃取对挥发性风味... 本实验以海参粉为原料,以脱脂率为指标,采用单因素与正交试验优化了超临界CO_(2)萃取分离条件,通过气相色谱法检测萃取前后海参粉和萃取物中脂肪酸的组成变化,以顶空-气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)考察超临界CO_(2)萃取对挥发性风味物质的影响。结果表明:采用单因素与正交试验优化后得出超临界CO_(2)萃取的最佳条件为:萃取温度60℃、萃取压力40 MPa、萃取时间2 h,在此条件下脱脂率为57.6%±3.89%;海参粉、萃取后海参粉和萃取物中共检测出25种脂肪酸,其中萃取物中单不饱和脂肪酸含量占比明显较高,而花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等多不饱和脂肪酸含量在萃取后海参粉中占比更高;HS-GC-IMS定性检测到70种挥发性成分,萃取后海参粉中呈腥味或刺激性气味物质如二甲基硫醚、丁醛、反-2-丁烯醛、戊醛、庚醛、苯甲醛、戊醇、2-丁酮、2-己酮、3-己酮等物质含量比原料中含量明显减少,整体风味得到很大改善。因此,超临界CO_(2)萃取能够有效萃取分离出海参粉中脂类物质,同时去除大量腥味等挥发性成分。 展开更多
关键词 海参粉 临界co_(2)萃取 正交试验 脱脂 脂肪酸 脱腥
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煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示 被引量:1
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作者 刘操 闫江伟 +4 位作者 赵春辉 钟福平 贾天让 刘小磊 张航 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3154-3166,共13页
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?... 将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此,在弄清煤体CO_(2)解吸滞后规律的基础上,揭示超临界CO_(2)解吸滞后机理,建立煤层CO_(2)地质封存量化模型,探讨利用解吸滞后实现煤层CO_(2)长期安全封存。研究表明:煤中超临界态CO_(2)解吸滞后程度大于亚临界态CO_(2),在超临界阶段,吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征;解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO_(2)流体、最终形成了CO_(2)残余封存,例如,煤中直径40~10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30~29.12 MPa毛细压力,足以封堵超临界态CO_(2);以九里山煤样解吸等温线数据为例,采用基于煤层CO_(2)解吸滞后的地质封存量化模型,评估出900~1500 m深部二1煤层封存总量稳定在35~37 m^(3)/t,其中,吸附封存约占80%,残余封存约占15%,而结构封存仅占5%;解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO_(2)比例,原因是毛细堵塞的残余封存CO_(2)较围岩密封的游离和吸附CO_(2)更安全且没有泄露风险,煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 临界co_(2) 解吸滞后 残余封存 毛细压力 地质封存量化模型
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含杂质超临界CO_(2)管道止裂分析及控制方案 被引量:2
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作者 陈兵 毕鉴 +2 位作者 齐文娇 王香增 徐梦林 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第1期106-113,共8页
管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2... 管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2)管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明:材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO_(2)管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。 展开更多
关键词 CCUS 临界co_(2) Battelle双曲线法 止裂 控制
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适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术 被引量:1
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作者 刘明 蓝加达 +2 位作者 潘兰 李彦婧 刘昊娟 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2024年第1期68-76,共9页
为了进一步提高致密油储层超临界CO_(2)吞吐的开发效果,探索适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术,通过原油黏度实验、油气界面张力实验、最小混相压力实验、原油膨胀系数实验以及超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复... 为了进一步提高致密油储层超临界CO_(2)吞吐的开发效果,探索适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术,通过原油黏度实验、油气界面张力实验、最小混相压力实验、原油膨胀系数实验以及超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐模拟实验,评价了不同类型气溶性表面活性剂的性能及其对吞吐采收率的影响。结果表明:气溶性表面活性剂GRS⁃1的综合性能更加突出,随着气溶性表面活性剂质量分数的不断增大,原油黏度、油气界面张力和最小混相压力均呈现出逐渐降低的趋势,而原油体积膨胀系数则逐渐增大,并且岩心的吞吐采收率和入口端压力也呈现出逐渐增大的趋势;随着混合流体注入量的增加以及闷井时间的延长,岩心吞吐采收率和入口端压力均逐渐增大,并且岩心的渗透率越大,吞吐采收率就越高;超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐的最佳实验参数为气溶性表面活性剂GRS⁃1的质量分数0.6%、混合流体注入量0.5 PV、闷井时间3 h、吞吐轮次3次。该复合吞吐技术能够显著提高致密油藏的采收率,对高效开发致密油藏具有指导意义。 展开更多
关键词 致密油藏 临界co_(2) 气溶性表面活性剂 复合吞吐 提高采收率
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CO_(2)注入量对超临界发泡聚丙烯材料结构及性能影响 被引量:1
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作者 王菲 李文涛 +1 位作者 庞蒙 陈博辉 《邢台职业技术学院学报》 2024年第3期81-84,共4页
采用超临界双阶连续挤出发泡设备,以超临界CO_(2)作为物理发泡剂,进行聚丙烯(PP)材料的发泡试验研究,明确CO_(2)注入量对聚丙烯的熔融结晶性能、泡孔结构和发泡倍率的影响。结果表明,随着注入CO_(2)流量增加,聚炳烯材料的熔点逐渐升高,... 采用超临界双阶连续挤出发泡设备,以超临界CO_(2)作为物理发泡剂,进行聚丙烯(PP)材料的发泡试验研究,明确CO_(2)注入量对聚丙烯的熔融结晶性能、泡孔结构和发泡倍率的影响。结果表明,随着注入CO_(2)流量增加,聚炳烯材料的熔点逐渐升高,结晶度逐渐升高;CO_(2)注入量为20 mL/min、15 mL/min时,泡孔分布较为均匀,CO_(2)注入量25 mL/min时,出现大量的坍塌的大气孔;CO_(2)注入量15 mL/min、20 mL/min、25 mL/min时,发泡倍率分别为4.6、6.1、5.3。因此,合适的CO_(2)注入量是影响聚丙烯挤出发泡过程控制的关键。 展开更多
关键词 聚丙烯发泡 临界co_(2) 结晶行为 CO_(2)注入量
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超临界CO_(2)管道止裂韧性预测模型研究 被引量:1
12
作者 曹宇光 甄莹 +2 位作者 刘媛媛 张振永 白芳 《石油机械》 北大核心 2024年第7期28-35,共8页
碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文... 碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文献及规范标准,对超临界CO_(2)管道止裂控制研究进展及最新标准体系进行了简要综述;在系统收集已开展CO_(2)管道全尺寸爆破试验信息及数据的基础上,对现有止裂韧性预测模型适用性进行了讨论,由此确定了CO_(2)管道止裂韧性预测模型修正形式,并对不同模型适用范围及预测结果进行了讨论。研究结果表明,建立的修正模型解决了传统止裂预测模型过于激进的问题,同时降低了DNV推荐方法的保守性。建议将修正模型与DNN预测方法相结合,以使管材韧性值处于止裂区域;同时开展高效准确的CO_(2)管道裂纹动态扩展数值模拟。所得结果可为我国CO_(2)管道止裂设计提供指导。 展开更多
关键词 临界co_(2) 管道输送 延性断裂 双曲线模型 断裂 韧性 夏比冲击功 止裂控制
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超临界CO_(2)环境下磷酸盐改性铝酸盐水泥性能变化
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作者 宋茂林 张朝阳 +5 位作者 张尚枫 侯晓伟 石礼岗 于斌 罗宇维 孔祥明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第24期132-135,共4页
CO_(2)地质封存是降低CO_(2)排放量的关键技术,耐超临界CO_(2)腐蚀的固井材料是保证CO_(2)长期封存的前提。目前使用的油井水泥(OWC)由于碱性较高而无法保证CO_(2)封存的长期有效性。磷酸盐改性铝酸盐水泥(CAPC)具有较强的抗碳化能力,... CO_(2)地质封存是降低CO_(2)排放量的关键技术,耐超临界CO_(2)腐蚀的固井材料是保证CO_(2)长期封存的前提。目前使用的油井水泥(OWC)由于碱性较高而无法保证CO_(2)封存的长期有效性。磷酸盐改性铝酸盐水泥(CAPC)具有较强的抗碳化能力,但其在超临界CO_(2)环境下的耐腐蚀性能还不清晰。本工作对比了超临界CO_(2)环境下CAPC和OWC的性能变化。通过强度、渗透率及碳化深度测试表明,CAPC在90 d内抗压强度升高、渗透率无显著增加,且碳化深度不足0.05 mm。而OWC在腐蚀7 d后开始出现抗压强度降低、渗透率升高的现象,腐蚀90 d时OWC碳化深度达到1.10 mm,是CAPC碳化深度的20倍以上。研究结果表明,CAPC是理想的CO_(2)封存井固井材料。 展开更多
关键词 磷酸盐改性铝酸盐水泥 油井水泥 临界co_(2) 抗压强度 渗透率
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不同超临界CO_(2)浸蚀时间后冲击煤体能量演化与破坏特征
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作者 王磊 杨震宇 +4 位作者 陈礼鹏 王勇 张帅 王安铖 李伟利 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2251-2262,共12页
在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(... 在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(0、2、4、6 d)的吸附试验,利用分离式霍普金森压杆试验系统对超临界CO_(2)作用后的煤体开展冲击压缩试验,并结合高速摄像仪拍摄了冲击过程,分析了冲击煤体的能量耗散规律,阐明了煤体的破坏裂纹演化与破碎分形特征。研究结果表明:相同冲击荷载下,不同超临界CO_(2)浸蚀时间后煤样的应力-应变曲线变化趋势类似,可划分为弹性能量耗散、塑性能量耗散和峰后能量耗散3个阶段。随超临界CO_(2)浸蚀时间增长,煤样吸能能力减弱,冲击煤样表面裂纹数量增多,裂纹网络及扩展方向逐渐复杂,煤样破碎更加剧烈,破碎粒径减小,破碎形态更加复杂,最后确定了不同浸蚀时间后煤样破碎分形维数与耗能密度的线性相关关系。研究结果对于开展注CO_(2)强化深部煤层气开采工程探索具有一定的理论意义。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 临界co_(2) 冲击荷载 能量耗散 破碎分形
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超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律
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作者 葛兆龙 张翔宇 +3 位作者 刘浩 侯昱东 符文宇 贾云中 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期97-108,共12页
CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封... CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO_(2)吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO_(2)作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律。研究结果表明:①超临界CO_(2)作用后煤样孔隙度的变化主要发生在7 d内,处理7 d后煤样孔隙度增加了3.20%,7~14 d内煤样孔隙度仅增加了0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长19.74%~24.50%,7~14 d内日均增长2.37%~4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO_(2)与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO_(2)作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO_(2)吸附提供了更多吸附点位,超临界CO_(2)对孔隙结构的改造效果在7 d内比较明显。结论认为,超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO_(2)地质封存潜力评价提供理论指导。 展开更多
关键词 无烟煤 临界co_(2) 孔隙结构 作用时间 CO_(2)地质封存 核磁共振 分形维数
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超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合试验系统研制与应用
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作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 聂子硕 高志扬 许文松 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期12-20,共9页
【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能... 【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能,然后开展了室内真三轴条件下超临界CO_(2)脉动压裂-渗流试验及超临界CO_(2)脉动压裂-声发射监测试验。该系统结合独立伺服系统与中央数字系统控制三向应力,采用双泵型恒速恒压泵脉动给压,具有高精度、全过程、真三轴、承载高温、高压及高应力的特点。【结果和结论】试验结果表明:超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统可以实现良好的脉动压裂功能。超临界CO_(2)脉动压裂后,煤体渗透率较压裂前呈增大趋势,增大了2~9倍,且煤体渗透率皆呈现良好的指数变化规律。在声发射-超临界CO_(2)脉动压裂时期,煤体产生了新的裂隙通道,该通道由压裂孔中心直接贯穿至煤样表面,且可观测到超临界CO_(2)流体直接从煤中喷出,故超临界CO_(2)脉动压裂具有一定的扩展和连通裂隙的作用,能够有效提高煤层气的抽采效果。研究成果为强化深部低渗煤层增透技术提供了一定的试验支撑。 展开更多
关键词 临界co_(2) 脉动压裂 真三轴 渗流特性 声发射
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超临界CO_(2)作用下高阶煤微观结构及力学特性-声发射特征研究
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作者 刘佳佳 许艳之 +3 位作者 聂子硕 张云龙 高建良 王丹 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期127-135,共9页
超临界CO_(2)压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术,明晰其对煤体的影响机制,有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用。为准确表征超临界CO_(2)作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化,以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试... 超临界CO_(2)压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术,明晰其对煤体的影响机制,有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用。为准确表征超临界CO_(2)作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化,以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)浸泡试验系统,结合全自动物理吸附仪(BET)以及全自动压汞仪(MIP),对超临界CO_(2)处理前后高阶煤的孔裂隙结构变化进行分析,并利用单轴压缩和声发射试验系统对超临界CO_(2)处理前后高阶煤的单轴压缩力学特性和声发射特征进行测定。结果表明:超临界CO_(2)对高阶煤具有良好的扩孔增渗作用。超临界CO_(2)处理后高阶煤的微小孔孔容占比降低,中大孔孔容占比增大,且高阶煤的总孔容增大;超临界CO_(2)对高阶煤的力学特性具有明显的劣化作用。超临界CO_(2)处理后高阶煤单轴抗压强度和弹性模量均显著下降,降幅分别为70.06%和55.56%,且超临界CO_(2)处理后高阶煤的内部声发射信号活跃度明显下降,高阶煤单轴抗压时间、累计振铃计数以及累计能量分别降低了98.68 s、95.14×10^(3)个、200.30 V·ms,降幅分别为46.65%、37.65%、50.03%,高阶煤累计振铃计数以及累计能量平静期占比均显著增加,缓增期占比均降低,激增期前者占比降低,后者占比小幅度增加。研究成果将有助于推动超临界CO_(2)压裂技术的机理研究,对深部高阶煤的煤层气开采和CO_(2)地下封存具有一定指导意义。 展开更多
关键词 临界co_(2) 高阶煤 孔隙结构 力学特性 声发射特性 扩孔增渗
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超临界CO_(2)对致密碳酸盐岩力学特性影响
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作者 苟波 王琨 +2 位作者 李骁 詹立 刘超 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期65-76,共12页
采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波... 采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波响应、岩石力学特性和破裂形态特征。结果表明,随着浸泡时间增加,化学溶蚀作用引起溶蚀孔径增大,岩样孔隙度、渗透率增加,而声波速度、动态和静态岩石力学参数均下降;当浸泡时间大于1.0 d后,岩样物性参数增大和力学强度降低明显;随着浸泡时间增加,岩样破裂形态由单一低角度剪切缝向高角度剪切缝、共轭缝和剪切、张型复合缝等复杂形态发展;压裂短时间内(小于1.0 d)超临界CO_(2)+地层水形成的弱酸对岩石力学强度劣化程度有限。 展开更多
关键词 致密碳酸盐岩 临界co_(2) 前置酸压 力学强度 破裂形态
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不同流向上小流道加热管内超临界CO_(2)的压降特性
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作者 王磊 曹雄金 +2 位作者 罗凯 王艳 费华 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期830-843,共14页
针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,... 针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而,在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大,但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,不同流动方向上超临界CO_(2)流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大,而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知,超临界CO_(2)流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致,并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降,从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。 展开更多
关键词 临界co_(2) 不同流动方向 总压降 摩擦压降 加速度压降 重力压降
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超临界CO_(2) 介导下米曲霉脂肪酶催化裂殖壶藻油乙酯化反应
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作者 王芳 张灵群 +3 位作者 梅书豪 周雪华 严晓阳 邓刚 《中国粮油学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期157-163,共7页
乙酯化反应是藻油精深加工中的关键步骤,但作为典型的非水介质催化反应,该反应体系易分相,底物混溶性差,催化效率很低。本研究在米曲霉(Aspergillus oryzae,AO)脂肪酶催化裂殖壶藻(Schizochytrium sp.)油乙酯化反应中加入绿色助溶剂超临... 乙酯化反应是藻油精深加工中的关键步骤,但作为典型的非水介质催化反应,该反应体系易分相,底物混溶性差,催化效率很低。本研究在米曲霉(Aspergillus oryzae,AO)脂肪酶催化裂殖壶藻(Schizochytrium sp.)油乙酯化反应中加入绿色助溶剂超临界CO_(2)(SC-CO_(2)),在10 MPa、45℃、水质量分数10%的条件下,乙酯化的初始反应速率从常规条件下的9.3 mg/h显著增加至17.7 mg/h,反应平衡时间从20 h缩短至12 h,脂肪酸乙酯得率从60.8%明显增加至77.5%,表明SC-CO_(2)在提高底物混溶、加速传质等方面作用显著,并且添加的水分有助于维持脂肪酶活性的稳定,进而提高了催化速率。此外SC-CO_(2)作为有机助溶剂的环保替代品,不仅避免了溶剂残留问题,而且其隔氧的特性使得终产物具备更优越的抗氧化性能,有效提升了产品品质。 展开更多
关键词 临界co_(2) AO脂肪酶 裂殖壶藻油 乙酯化反应
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