双相不锈钢在油田H_2S-CO_2-Cl^-环境下耐蚀性研究

通过U型弯曲恒应变应力腐蚀试验、点蚀试验、缝隙腐蚀和模拟介质的全面腐蚀试验,系统地研究了压力容器用双相不锈钢材料在油气田高含H_2S-CO_2-Cl^-环境下的腐蚀特性,分析了在这种工况条件下奥氏体不锈钢作为压力容器用材的适用性和适用范围。

油气田高含H_S、CO_2和Cl^-环境下压力容器腐蚀机理研究进展

系统地分析和研究了在油气田高矿化度采出水和高含硫化氢、二氧化碳、氯离子等环境下的压力容器使用现状,分析了H2S-CO2-Cl-环境下的腐蚀失效机理。

生物黑炭对旱地土壤CO_2、CH_4、N_2O排放及其环境效益的影响

采用土柱室内模拟的方法,通过添加0%、0.5%、2%、4%、6%、8%生物黑炭于土壤中,测定土壤CO2、CH4、N2O排放通量,探讨生物黑炭对旱地土壤CO2、CH4、N2O排放及其环境效益的影响。结果表明:室内模拟土柱培养期内,施用生物黑炭能显著增加CO2排放,且生物黑炭添加百分数(x)与CO2累积排放量(y)之间满足线性方程:y=12.591x+235.02(R2=0.834,n=24);当生物黑炭添加量达到2%及以上时,基本抑制了CH4的排放和显著减少土壤N2O排放,并显著减少CH4和N2O的综合温室效应,当其达到4%以上时,CH4和N2O的综合温室效应降幅更大并趋于稳定,但施用少量生物黑炭(0.5%)可显著促进N2O排放,对减少CH4和N2O综合温室效应并无明显效果。生物黑炭表观分解率随其添加量的增加逐渐减少,生物黑炭添加比例越高,积累于土壤中的碳越多,从投入生物黑炭量与固碳量和减排比角度综合考虑,农业生产中推荐生物黑炭施用量为20 t/hm2,其固碳减排效果俱佳。

温度对T95钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的影响

利用自制高温高压釜模拟了油井筒中H_2S/CO_2环境,在温度30~150℃、H_2S/CO_2气相和模拟地层水液相中对T95油管钢进行了腐蚀试验,研究了温度对该钢腐蚀速率的影响,并分析了腐蚀产物的形貌和物相组成。结果表明:当温度为30~120℃时,T95钢在气相和液相中的腐蚀速率均随温度的升高先增后降,且均在90℃时达到峰值,分别为0.882,1.096mm·a^(-1),当温度高于120℃时,液相中的腐蚀速率缓慢增大而气相中的缓慢减小;随着温度的升高,气相中的腐蚀产物逐渐由片状变成块状并堆积在一起,液相中的则由絮状沉积变成团簇状堆积;腐蚀产物由铁、硫、氧等元素组成,腐蚀速率与腐蚀产物膜中硫含量成反比、与氧含量成正比,硫铁化合物对腐蚀起到了阻碍作用。

H_2S,CO_2酸性环境中110ksi钢P110,C110套管的应力腐蚀速率

110 ksi钢级C110,P110套管在酸性油气田环境服役过程中受到应力和腐蚀的双重作用,其腐蚀速率与静态的结果不同。如何利用室内试验结果为现场选材提供依据,目前研究尚不充分。采用挂片法、高温高压恒载荷应力腐蚀试验装置和高温高压三点弯曲应力腐蚀试验装置测试了60℃,10MPa,10%(体积分数,下同)H_2S,20%CO_2酸性环境中,P110,C110套管钢分别在自由状态、拉应力以及剪应力状态下的腐蚀速率。结果表明:在酸性环境中,套管钢承受应力作用时会发生应变老化,腐蚀速率显著增大;腐蚀作用在缺口敏感和应力集中部位尤为明显,这些特殊结构部位将形成微裂纹并持续扩展,造成套管钢力学性能和使用寿命降低。本方法适合受应力和腐蚀双重作用下管材腐蚀速率的测试。

高温高压CO_2-Cl^-共存体系下4种常用Cr钢和碳钢的腐蚀行为

为了预测钢材在高温高压CO_2-Cl-共存体系下的腐蚀情况,为某气田在开采周期内推荐安全经济的管材,现根据区块情况,模拟地层水环境,在高温高压条件下对4种常用Cr钢和碳钢进行腐蚀试验。采用腐蚀失重法、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS),探究Cr钢和碳钢的CO_2腐蚀机理、腐蚀严重程度和抗CO_2腐蚀能力。结果表明:在150℃,CO_2分压2.2 MPa(总压30.0 MPa),Cl-含量6 400 mg/L的腐蚀环境中,随着Cr元素含量增加,钢材的抗CO_2均匀腐蚀能力会明显增加,但局部出现向内深入的点蚀坑;由于有Cl-存在,3Cr钢表面无法形成有效的钝化膜,加上气相中含CO_2的高温蒸汽附着在其表面,促进了腐蚀的发生,使3Cr钢的气相腐蚀速率与P110钢的气相腐蚀速率相当,因此在类似的气相腐蚀环境中不推荐使用3Cr钢。

咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO_2注入井环空环境中应力腐蚀行为的影响

目的研究咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀(SCC)行为的影响,为CO2注入井环空环境腐蚀防护方法的建立提供参考和依据。方法在实验室模拟的CO2驱注井环空环境中进行应力腐蚀试验、电化学测试和腐蚀形貌分析。根据现场提取的CO2注入井环空介质的成分分析结果配制模拟溶液,选用咪唑啉类缓蚀剂,调节模拟液p H至4。通入高纯N2进行除氧,以防止硫化物氧化。应力腐蚀试样采用三点弯试样,通过将试样的挠度控制为设定值来控制加载载荷。应力腐蚀试验和电化学试验均在密闭高压釜内进行。实验结束后,采用扫描电镜对腐蚀形貌进行观察。结果在CO2注入井环空环境下,咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响。在拉应力载荷存在时,添加足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但当用量不足时,缓蚀剂的添加会增大P110钢的SCC敏感性,其SCC机制为氢脆与局部阳极溶解的混合机制。因此,P110钢在模拟CO2注入井的环空环境中会发生SCC,其机制为AD+HE机制。结论咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响,足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但浓度不足时反而会增大SCC敏感性。

基于生产与消费视角的CO_2环境库茨涅兹曲线的实证研究

基于生产和消费视角,对人均GDP和单位GDP的CO2排放之间的内在关系进行了实证分析。对1990—2004年44个国家的人均GDP与生产型和消费型的单位GDP的CO2排放进行面板数据的单位根检验和协整分析,在此基础上,对CO2环境库茨涅兹曲线(EKC)进行模拟。结果显示:无论是从生产视角还是从消费视角,单位GDP的CO2排放量都具有显著的倒"U"形状,符合环境库茨涅兹曲线特征。但对于多数发展中国家,消费型单位GDP的CO2排放量总是低于生产型单位GDP的CO2排放量,表明多数发展中国家在国际贸易中存在着内涵CO2排放的净出口,这对从生产角度核算国家温室气体排放体系提出了挑战。最后,分析了CO2环境库茨涅兹曲线对中国应对气候变化的启示。

CO_2-ECBM技术的环境效益评价模型研究

为解决能源需求与温室气体减排之间的矛盾,采取CO2地质储存方案。地质储存CO2的方法有:非开采煤层储存;含盐贮水层储存;海底储存;地面储存。建立环境效益评价模型,对CO2注入非开采煤层提高煤层气采收率的储存方法进行环境效益评价。结果证明,模型可行,非开采煤层储存CO2的环境效益显著。

厌氧条件下土壤反硝化气体(N_2、N_2O、NO)和CO_2排放——氦环境培养—气体同步直接测定法的应用初探

反硝化过程是维系闭合氮循环所必需的氮素形态转化环节。土壤反硝化过程速率及产物比的直接测定是研究氮循环过程机理的基础,但却是一个难题。为解决此难题,德国卡尔斯鲁厄技术研究所与中国科学院大气物理研究所最近合作新建了一套通过氦环境培养—气体同步直接测定土壤反硝化气体——氮气(N2)、氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)和二氧化碳(CO2)排放的系统和与之配套的三阶段培养方法。为检验该新建系统和配套方法测定土壤反硝化过程的准确性和可靠性,以华北地区广泛分布的盐碱地农田土壤(采自山西运城)为研究对象开展实验室培养试验,在初始可溶性有机碳(DOC)供应比较充足约300mgCkg-1干土(d.s.)的条件下,测试了不同初始土壤硝态氮含量水平(10、100mgNkg-1d.s.左右,分别表示为10N和100N)的反硝化气体和CO2排放过程。结果显示:100N的反硝化速率(定义为N2、N2O和NO排放速率之和)显著高于10N处理(统计检验显著水平p<0.01);两个处理的反硝化产物均以N2为主(质量比分别占77%和75%),产物的NO/N2O摩尔比分别为1.2和1.5,N2O/N2摩尔比均为0.19;土壤反硝化气体动态排放速率及相关指标的测定结果表明,培养土壤中消失的硝态氮被回收81%～87%,培养前后的氮平衡率达92%～95%。因此,该新建方法测定土壤反硝化速率和产物比的结果具有很好的可靠性,为定量研究土壤反硝化过程提供了有效的直接测定手段。研究中检测到的土壤反硝化产物NO/N2O摩尔比大于1,不同于以往用液体培养基纯培养反硝化细菌得出的NO/N2O摩尔比远小于1的结论。这意味着,不能用NO/N2O摩尔比小于1与否来推断土壤排放的N2O和NO是主要来源于反硝化作用还是硝化作用。

组培环境CO_2增施监控系统的设计与试验

为改善组培苗的生长发育环境 ,探索 CO2 富集等环境因素的影响 ,设计制作了 CO2 适时增施监控系统 ,并以葡萄组培苗为对象 ,利用本控制系统与传统组培方式进行了对比试验。结果表明 :系统工作稳定、正常 ,能够有效地将 CO2 浓度控制在设定的 (80 0～ 12 0 0 )μL / L范围内 ,满足组培苗光合作用的需要 ;在 CO2 富集环境中 ,组培苗生长健壮、发育良好 。

织金洞洞穴环境CO_2浓度的空间变化分析

为进一步探究织金洞CO_2浓度空间迁移变化特征,以2015年"五一""十一"两次昼夜连续监测为基础,运用IDW插值法,对比分析其在旅游淡旺季期间不同时段的空间变化,得出以下结论:(1)织金洞的CO_2浓度变化具有明显的分段变化特征,洞口带和内部带分别代表垂直和水平方向上的波动,内部带以#21为分界,通过水平对流扩散或累积,使CO_2浓度最大值往前半段平移;(2)织金洞CO_2浓度变化同时受洞腔结构等环境因子、季节变化和游客活动的影响,以"五一""十一"两个时间段为分界的累积效应表明,游客活动大于季节变化的影响强度。

CO_2地下埋存分布状况及环境影响的监测

CO2的地质埋存处理是减缓温室效应的现实选择之一。要保证埋存的有效性、安全性和持久性,需要对钻井(主要包括注入井和废弃井)、CO2地下分布运移状况以及因CO2渗漏所造成的环境影响等方面实施严格的监测管理。通过对以上各方面文献的查阅和综合分析,系统阐述了世界范围内目前CO2地质埋存过程中所采用的各项主要监测技术。

P110SS钢在H_2S和CO_2环境中的腐蚀特征

利用高温高压哈氏合金反应釜对P110SS油套管钢在不同H2S和CO2环境下的腐蚀行为进行了实验。研究了H2S和CO2分压对P110SS油套管钢腐蚀规律的影响,利用SEM、EDS、XRD等方法分析了腐蚀试样的微观形貌与结构特征,发现P110SS在较低温度条件下,H2S浓度非常低时,腐蚀特征与单纯CO2腐蚀规律相似,腐蚀速率比较高。在相同的H2S分压条件下,随CO2浓度增加,腐蚀速率依次增加。通过应力腐蚀开裂试验表明,P110SS在高温205℃条件下应力腐蚀开裂敏感较小。

经济增长与环境的关系——基于对CO_2环境库兹涅茨曲线的实证研究

在对“环境库兹涅兹假说”暗含的同质假设前提提出质疑的基础上，对165个国家进行分组检验后发现，“高工业、高收入”国家出现了“环境库兹涅茨曲线”的“倒U”型趋势，“低工业、低收入”国家出现微弱“倒U”型趋势，“低工业、高收入”国家表现出了“～”型趋势，而“高工业、低收入”国家环境污染与收入增长同步。

环境库兹涅茨曲线存在吗?——来自CO_2排放量的国际数据验证

从理论和实证两个角度探讨了经济增长和环境污染之间的关系。首先研究了环境库兹涅茨曲线(EKC)理论模型及其得到满足所依循的条件,其次运用1960～2005年206个国家和地区的CO2排放量和国民经济的面板数据,分高收入国家、中等收入国家和低收入国家验证了EKC,发现EKC的转折点为13,000美元左右。

受控环境中高CO_2浓度条件下油麦菜生长特性研究

目的研究植物在高大气CO2浓度下的生长特性,为空间受控生态生保系统选择生物部件提供依据。方法在受控环境中不同CO2浓度下培养油麦菜,综合评价不同处理下植株的生长状态、生理特性和养分含量。结果0.1%～1.0%CO2浓度能够促进油麦菜植株的光合和蒸腾速率、提高叶绿素和类胡萝卜素的含量,但更高浓度(1.5%～2.0%)CO2则会导致其下降;在0.1%～2.0%CO2浓度条件下,油麦菜植株能够基本正常生长,株高和叶面积都有所增加,但叶片数量却在下降;随着CO2浓度梯度增加,油麦菜植株中氮、钾和Vc的含量下降,磷的含量上升,而微量元素的含量没有明显差异。结论油麦菜植株在高CO2浓度下能够基本正常生长,没有受到严重抑制现象,具有较强耐高CO2浓度的能力,适宜作为受控生态生保系统中的候选生物部件。

烟气环境条件下小球藻的生长及其CO_2固定

研究了SO2等烟气环境因子对小球藻ZY-1的生长及其CO2固定效果的影响.结果表明,烟气中的SO2是以增加培养液中的SO2-2浓度及降低pH的形式来影响ZY-1的生长及其对CO2的固定的,当其浓度大于50×10-6(v/v)时,需要进行烟气脱硫或控制培养液pH变化来消除其影响;烟气中NO浓度不高于300×10-6(v/v)时,不影响ZY-1的生长及其对CO2的固定,反而可作为氮源供ZY-1生长用;对经过一般除尘处理的烟气来说,在利用小球藻ZY-1固定CO2时可不考虑溶解性烟尘的影响.上述研究结果再一次证明了利用小球藻ZY-1固定烟气中的CO2是可行的.

华北平原夏玉米农田CO_2通量与光合特性及主要环境因素的关系

为准确估算夏玉米产量和净生产力,以华北平原典型夏玉米农田为对象,研究了CO2通量(Fc)与玉米光合特性及主要环境因素的关系。结果表明,Fc与群体光合速率(CAP)之间有明显的正相关关系,相关系数达0.910;从日累积量来看,Fc和CAP均在抽雄吐丝期达到最大;将单叶净光合速率(Pn)与叶面积指数(LAI)的乘积(Pn·LAI)和Fc进行曲线拟合,预测值与实测值的相关系数为0.790,达极显著水平;从主要环境因素对Fc的通径分析来看,水蒸汽分压对Fc的决定系数及其所占比重最大,其次是水汽浓度、Pn·LAI、光合有效辐射、CO2浓度,可见蒸腾作用对Fc的耦合效应十分显著。