海水激活电池电解液流道特性分析及结构优化

作为无人水下航行器(UUV)的重要组成部分,动力电池一直是UUV负载设备及动力系统正常工作和性能提升的主要影响因素,动力电池的发展是未来UUV更新换代的关键。选取海水激活电池作为研究对象,针对海水激活电池在主流场内海水流动均匀性差、电化学反应不充分等问题,基于Ansys Fluent对不同流量下电解液流道内部流场的流动特性进行仿真计算,根据分析结果对流道结构进行优化。对比电解液流道结构优化前后流动特性发现,流道结构优化后的电解液流道入口及出口支流道内压力变化小,且电极板主流场压力梯度明显变缓;进液口各支流道速度差变小,电极板主流场低速区的流速增大,流速最大峰谷距降低53%;电极板流场内漩涡变小且回流范围缩小,流速不均匀面积明显减小。

新型合成射流流动控制激励器的流场特征

合成射流激励器是合成射流技术发展的一个核心问题。本文通过数值模拟方法对一种新型合成射流激励器的流场特征进行了研究。该新型合成射流激励器是一种真正意义上的零质量射流激励器，新型合成射流激励器与常规合成射流激励器的流场特征相比有诸多不同之处，其不同之处在于：出口下游近区合成射流流场特征更复杂，远区流场特征与定常流更相似，合成射流流动的特征频率增加一倍。新型合成射流激励器在合成射流激励器现有应用领域，如射流矢量控制等方向等具有取代现有合成射流激励器的潜力；同时，新型合成射流激励器可以实现现有合成射流激励器不能实现的功能，必将进一步拓展合成射流技术的应用领域，如连续定常流传输等。

非对称流场流分离技术的现状及发展趋势

场流分离是生物分析领域一项成熟的技术,将流体与外场联合作用于待分离物质,利用分析物某些理化参数上的差异进行分离。非对称流场流是其重要的分支之一,所施加的外力场为垂直方向的液流,分离过程于开放型的通道中在某种组成的载液迁移推动下进行,主要根据分析物与垂直施加的第二维液流之间的相互作用完成分离。非对称流场流在蛋白质、蛋白质复合物、衍生纳米级/微米级粒子、亚细胞单元和聚合物等分离中的应用日益广泛,主要归功于其直接应用于生物样品时可进行无损分离,因此生物分析物如蛋白质可以在生物友好型的环境中完成分离而不改变其构型,也无需使用降解载液。分离设备便于保持无菌状态,分析物可在生物友好的环境中维持其自然状态。该文简要描述了场流分离原理并罗列出其在生物分析领域一些卓越的发展和应用。

非对称场流分离技术用于纳米颗粒的表征

采用非对称场流分离技术(Asymmetrical flow field-flow fractionation,AF4)对标准聚苯乙烯颗粒粒径进行表征。利用非对称场流分离仪以0.1%SDS(十二烷基磺酸钠)和0.02%NaN3的水溶液为流动相,测定标准的聚苯乙烯纳米颗粒在流体流场作用下通过分离腔室的保留时间,以确定纳米颗粒的平均粒径。优化了聚焦时间、横向流速、进样量、主体流速等实验条件,建立了利用AF4准确表征纳米颗粒的方法,并与扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)的表征结果进行比较。结果表明,AF4的表征结果比SEM更接近于聚苯乙烯颗粒的标准粒径,具有更高的稳定性和准确度。本方法可作为纳米粒径表征的一种准确方法。

优势流场发育阶段定量确定方法研究

长期注水开发过程中,由于储层物性差异、水油流度差异、注采差异、注入水长期冲刷及剥蚀等因素影响,油层内逐渐形成优势流场。矿场生产证明,优势流场对流体的分布和运移起重要作用,对剩余油的形成和分布有较强影响。但是实践也证明,不同开发区块、不同油藏类型、不同井网类型以及不同工作制度等条件下形成的优势流场有很大差异。依据优势流场中流场强度大这一主要特征,引入流场强度指数作为定量的界定指标,并与PV数指数、采出程度及注水效率等参数结合,定量界定了优势通道的形成及所处阶段。当流场强度指数大于1.5,注水效率高,采出程度低时说明这是优势流场的初期阶段;流场强度指数大于1.5,注水效率低,采出程度低时说明是狭窄的优势通道,为优势流场的中期阶段;流场强度指数大于1.5,注水效率低,采出程度高时说明是优势流场的后期阶段,即已成为优势通道。

非对称场流分离技术在蛋黄浆质低密度脂蛋白粒径表征中的应用

通过自组装的非对称场流分离系统(AF4)与紫外可见光检测器联用分离表征了笼养鸡蛋、柴鸡蛋、鹌鹑蛋和鸭蛋蛋黄浆质中的低密度脂蛋白(LDL)。在近似蛋黄浆质生理条件下,研究了进样量、交叉流流速、膜的类型对AF4蛋黄浆质中LDL分离表征的影响;考察了该方法的精密度。在优化的AF4分析条件下,检测出了笼养鸡蛋、柴鸡蛋、鹌鹑蛋和鸭蛋蛋黄浆质中LDL的水力学粒径分布。LDL的AF4洗脱峰高和峰面积的日内精密度分别为1.3%和1.9%(n=7),日间精密度分别为2.4%和2.3%(n=7)。研究结果表明,该方法可用于分离禽类蛋黄浆质中的LDL,同时能够得到LDL水力学粒径分布。

优势流场表征技术

针对中高渗透高含水砂岩油藏的储层特征和渗流特点,应用改进流线法数值模拟技术描述流场的展布,表征油藏中流体渗流规律,可以为油藏开发决策提供精确且直观的数据及图表基础。改进流线法在物质守恒方面精度高,而有限元和有限差分方法存在物质守恒问题,对研究优势流场有着重要影响。改进流线法数值模拟可以高精度、多角度表征高含水油藏优势流场的展布,且实际研究成果表明其与现场示踪剂监测、干扰试井结果吻合。

江苏码头庄油田储层流动单元与水淹状况分析

提出了储层流动单元"两步"法的研究新思路,并以江苏码头庄油田为例进行了尝试性的研究工作。在储层流动单元划分时,首先根据稳定的泥岩和含泥粉砂岩隔夹层的分布划分连通单元,然后对影响流体流动的储层特征参数进行聚类分析,并划分流动单元。通过对码头庄油田砂岩含油层系隔夹层的研究,可将储层划分为3个砂组和12个连通单元。码头庄油田有8个储层参数与日产油和吸水强度的关系密切,因而用这8个参数进行聚类分析划分出4类流动单元:E型、G型、F型、P型,它们的储层质量依次变差。把这8个储层参数经线性组合成一个综合参数———FU来作为综合判别流动单元类型的指标。码头庄油田油层内部流动单元的分布形式复杂,各种类型流动单元相间分布,流动单元的形状多呈条带状,沿北西—南东向延伸。流动单元的分布与沉积微相的分布和基准面旋回有关。流动单元的储层质量越好,其水淹状况越严重;流动单元的储层质量越差,其水淹状况越弱。平面上,流动单元的分布控制了边水和注入水的流动方向及水淹的分带性。

韦8断块优势流场识别与调整实践

准确识别优势流场是流场调整的关键。在流场的定量研究中,平均概念无法体现差异性,综合概念无法体现方向性,而运用油藏工程方法定量表征油藏流场的瞬时量和累积量,可以准确识别优势流场。从流场的成因分析入手,根据研究区块的油藏特征及理论模型分析,确定优势流场的主控因素,再优选流场识别的技术方法,采用模糊定性分析、动态流线分析和油藏流场表征等技术,定量分析韦8断块的优势流场,准确识别各砂体油水井间的流场分布特征,为油藏流场调整、有效挖潜井间剩余油提供了依据。

离心沉降场流分离技术用于纳米颗粒尺寸的准确表征

以名义粒径为240nm的聚苯乙烯标准纳米颗粒悬浮液为样品，利用离心沉降场流分离仪以0．1％FL-70的水溶液为流动相分离。测定检测器波长为254nm时，纳米颗粒在离心力场的作用下通过分离通道的保留时间，从而确定纳米颗粒的平均粒径，测定值为247nm。此外，还利用扫描电镜法测定了纳米颗粒标准物质的粒径，测定值为220nm，结果表明，离心沉降场流分离技术较扫描电镜法更接近于聚苯乙烯纳米颗粒标准的名义粒径，具有更高的准确度和精密度。该方法可望成为纳米尺度表征的一种参考方法。

海上油藏流场评价方法

针对海上油藏流场优势通道及驱替的不均匀性评价难的问题,该文利用基于海上高含水阶段油田评价的新参数,分析水分流量关系曲线规律,得到水分流量、动用系数和通量强度3个用于表征海上油藏流场的参数。通过特征分级点法对流场进行分级,由通量强度与水分流量关系曲线的线性段特征、油水相渗比值半对数曲线直线段上拐点确定3个特征分级点,建立起“三点四级”指标流场表征法。将研究成果应用于海上油藏的流场评价中,结果表明:3个分级点水分流量为22%、73%和90%时能够分别对流场的潜力情况、动用状况和优势与否给出明确的界限。该流场评价方法为海上油田后期的流场重构和开发效果改善具有一定的理论指导意义。

一种基于油通比的油藏优势流场表征新方法

优势渗流通道发育是导致中高含水油田平面水驱不均衡和井网波及系数低的根本原因。为了准确定位储层优势渗流通道发育位置,指导油田下一步的稳油控水,基于储层时变数值模拟技术,从水置换油效率角度提出了一个新的流场评价指标“油通比”及流场非均质性评价指标“油通比非均质性系数”。根据油通比特征曲线在不同含水阶段的形态,结合其物理背景,划分4级流场渗流区域,实现了对油藏流场的分级评价。经过验证,流场的优势渗流通道区域与示踪剂测试结果完全符合,证明了油通比流场评价方法的可靠性。利用该方法对渤海BZ油田开展了优势流场评价,制定流场分级调控措施政策,指导部署调剖堵水和水平井控水措施,实施后油通比非均质性系数减小5.6%,流场非均质性明显改善。该方法实现了对高含水油田优势渗流通道的定量表征。

基于数据驱动的油藏流场重构方法

多层碎屑岩油藏稳油控水一直是油田开发的热点问题,油田进入中—高含水期后产油量下降明显,平面剩余油分布零散,层间开发矛盾突出,迫切需要合适的优化调控方法使其持续稳产。根据贝叶斯后验概率方法与油藏流线模拟器,应用随机极大似然函数求解历史拟合问题并构建数据空间集,利用有限记忆的拟牛顿梯度方法来反演数据空间集与推测未来,综合Pollock流线追踪方法表征油藏流场的瞬时流动速度,提出了一种基于数据空间反演的油藏流场重构方法。此方法无需复杂重复的运算就可实现油藏注采参数的实时优化,突破了传统优化方法无法精细描述流场演变的局限性,弥补了数据空间反演在流场优化方面应用的空白。以渤海B油藏为例,利用基于数据空间反演的油藏流场重构方法,揭示了油藏注采结构优化的运行机理,直观展示了油藏流场优化的实现过程。现场调控结果显示,油藏综合含水率较为稳定,调控井组单元零散状剩余油被有效动用,水驱波及面积扩大24.85%,油藏流体疏导效果显著。这些油藏数字化探索与实践,将为同类中—高含水期油田开发与数据驱动油藏流场调控的应用提供借鉴。

新型水力分级机数值模拟及试验研究

传统水力分级机给料方式通常为垂直给料,容易造成分级腔内流场紊乱,特别是高速给料时流场恶化尤为严重,导致分级精度低、分级效率低等问题。为此,提出一种切向进料、带有W型反射盘的新型水力分级机。采用计算流体动力学软件对新型水力分级机内部流场进行了数值模拟分析。结果表明:新型分级机通过设置切向进料管结构,物料以螺旋下降方式进入分选腔,下降速度降低,物料分散更充分;通过在给料口设置W型反射盘后能够产生向上折返流,减缓了物料与上升水流的对冲,内部流场分布更均匀;适当增加给料速度后,对新型分级机分级腔内湍动能影响不大,有利于物料分级,提高分级精度。对粒径小于0.075mm的铁粉进行分级对比试验表明:新型分级机分级效率是传统型分级机的1.25倍,溢流产率是传统型分级机的1.46倍。相比于传统分级机,新型分级机在分级效率和产率2方面都得到了有效改善和提高。

油藏流场定量表征方法及应用

复杂断块油藏经过长期注水开发,导致油藏流场分布愈加复杂,逐渐形成优势流场和弱势流场。优势流场区无效注水循环严重,弱势流场区注水却难以波及,油藏开发效果差,开发调整困难。为此,以黄骅拗陷南部的沧东凹陷枣南孔一段枣Z断块为例,基于真实油藏建立概念模型,开展了复杂断块高含水油藏流场定量化研究。根据油藏静、动态参数对油藏流场的影响程度,优选出渗透率、地层压力梯度、含油饱和度、面通量4个参数作为油藏流场的主要表征参数。在此基础上,基于模糊数学理论建立油藏流场强度计算模型,从而确定了目标油藏的不同类型流场强度划分界限,并针对不同流场类型制定了流场调整技术对策。目标油藏的流场调整实践结果表明,应用油藏流场定量表征方法能有效描述高含水期油藏流场特征,有利于指导油藏层系组合调整、注采井网重构,进而改善油藏注水开发效果。

非对称场流分离系统的构建及其在淀粉颗粒粒径表征中的应用

淀粉颗粒粒径与分子尺寸分别在1~100μm和20~250 nm之间,是影响淀粉功能特性的重要因素之一。非对称场流分离(AF4)是一种基于样品与外力场相互作用机制的分离技术,已应用于表征淀粉分子尺寸分布。商品化的AF4系统的粒径检测范围为1 nm~10μm,对于淀粉颗粒粒径表征具有一定的局限性。该文研制了AF4分离系统;考察了其在微米尺度下对红薯、莲子和大米淀粉颗粒粒径表征的性能;采用微米尺寸的聚苯乙烯乳化球(PS)标准样品验证了构建的AF4系统的分离性能。实验结果显示,构建的AF4系统对PS混合样品(粒径2、6、12、20μm)实现了基线分离,同商品化AF4相比提高了检测上线,具有分离表征淀粉颗粒的潜力。此外,该文研究了载液组成对淀粉颗粒分离表征的影响;通过光学显微镜验证了构建的AF4系统在微米尺度上对淀粉颗粒粒径分布的表征能力。最后,采用商品化的AF4系统串联多角度激光光散射检测器和示差折光检测器对3种淀粉分子进行了分离表征,考察了淀粉的溶解温度对其表征结果的影响。在摩尔质量106~108 g/mol范围内,红薯和莲子淀粉的回转半径和水合半径的比值(Rg/Rh)在0.9~1.1之间,大米淀粉的Rg/Rh在1.2~1.4之间。实验结果证明构建的AF4系统是一种快速、准确的淀粉颗粒粒径表征方法,与商品化的AF4系统结合可为研究淀粉尺寸分布与其功能性质之间的关系提供技术支持。

双级离心风机流场特性分析

双级离心风机具有工作体积小、安装方便和运行能耗低的优势。文章以流量为150 m^(3)/h、转速为1320 r/min、进出口压差为650 Pa的双级离心风机为原型,在确定理论建模参数的基础上,进行几何模型设计,利用Fluent软件对双级离心风机内部的压力场和速度场进行仿真分析。研究表明:两级风机的压差和为675 Pa,与设计压差相比,存在3%的误差,在可接受的范围内;风机内部压力分布和速度分布规律与已有研究成果吻合性较好,表明该双级离心风机设计方案具有较好的可行性。

广东清远盆地地下水水文地球化学及流场特征

清远盆地水文地质条件复杂,面积占比过半的岩溶含水层流场尚未厘清。结合地下水钠(Na^(+))、钾(K^(+))、钙(Ca^(2+))、镁(Mg^(2+))、氯离子(Cl^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2−))、碳酸根(CO_(3)^(2-))、重碳酸根(HCO_(3)-)、硝酸根(NO_(3)(-))、总溶解固体(TDS)、氢同位素(δD)、氧同位素(δ^(18)O)和氚浓度(^(3)H)共13项测试指标和钻孔数据,本文分析了清远盆地水文地球化学特征,确定了清远盆地岩溶地下水流场特征。结果表明:北江盆地地下水补给来源为大气降水和地表水;岩溶水水化学类型以HCO_(3)-Ca型水为主,盆地周边低山丘陵地区水化学类型以HCO_(3)·Cl^(-)Na(Ca·Na)、HCO_(3)·Cl^(-)Ca·Na(Mg)为主。根据地下水补给和径流范围、流场平面形态、埋藏条件等,将清远盆地地下水系统划分为四个区:北江北岸、东南岸、西南岸和西北岸等。这些区块岩溶水在补给区—径流区—排泄区水文地球化学分带特征明显,阳离子交换反应强度和矿化度逐渐增强,TDS总体以北江和滨江为中心,呈现出向四周递减的趋势,表明从山前补给区到主干流排泄区径流速度逐渐减缓。北江西南岸中部地带岩溶水TDS值异常高,表明该地带可能为滞留区。通过以上对清远盆地地下水流场特征的分析,建立了清远盆地岩溶水流场概念模型,为地下水资源管理、地下水污染防治等提供了基础地质依据。

涠西南油田群复杂断块油藏水驱剩余油精细表征技术及其现场应用

南海西部涠西南油田群陆相复杂断块油藏,储层厚度薄、夹层多、平面相变快,构造刻画、储层描述困难,注水开发时注水前缘、注水方向难以掌握,剩余油预测难度大。利用复杂构造和储层精细描述技术对断层和储层进行了精细刻画。在精细历史拟合的基础上,提出了用"面通量"作为新指标并用其对数来表征驱替相流场强度的方法,进而结合油田实际将流场强度进行分级评价,形成了水驱剩余油精细表征技术。选取涠洲A油田试验区进行了现场应用,针对表征结果确定了不同油藏流场级别重整提高采收率的主要措施,并利用数值模拟方法对流场重整方案进行了优选,结果表明剩余油挖潜效果较好,预测15年提高采收率4.12%。

非对称场流分离检测鲍内脏多糖

[目的]建立非对称场流分离检测鲍内脏多糖的方法。[方法]采用非对称场流分离系统与静态光散射、光电二极管阵列和示差折光检测器联用技术分离表征鲍内脏多糖。以0.05 mol/L Na NO3[含0.02%(W/V) Na N3]为流动相,研究横向流速和样品浓度对非对称场流分离多糖的影响,并利用动静态光散射测量鲍内脏多糖的分子特性(分子量、均方根旋转半径、分子构象、流体力学半径)。[结果]不同横向流速对多糖的分离表征有显著影响;一定范围内,不同多糖浓度对分离效果及分子特性结果无显著差异。鲍内脏多糖分子量为(25.40±1.78) k D,均方根旋转半径为(16.70±0.30) nm,流体力学半径为(143.23±15.49) nm,分子为无规则线团构象。[结论]非对称场流技术适用于鲍内脏多糖的分离检测。