玻璃钢与含CO_2流体界面模型与MS模拟

在CO_2驱油项目中,由于CO_2是以超临界状态与水交替注入井下,局部形成了具有腐蚀性的CO_2和水的混合物.为研究玻璃钢(GFRP)与这种混合物的界面间相互作用,本文采用Material Studio(MS)模拟软件建立了环氧树脂与链烃、水、CO_2、H_2CO_3 4种纯净物流体之间的界面模型,以及树脂与链烃/水/CO_2、链烃/H_2CO_32种混合流体间的界面模型,并通过分子动力学计算得到了6种界面模型的最低能量结构和界面能.结果表明,链烃与树脂界面几乎不吸附,CO_2、水与树脂界面吸附较差,H_2CO_3与树脂界面能较高,能与树脂中的—NH_2、—OH基团形成氢键具有较好的吸附作用,即H_2CO_3是混合体系中与环氧树脂作用的主要物质.

sc-CO_2在GFRP中的渗透模型及其数值模拟

受成型工艺和材料属性的限制,GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)在表面和内部存在一定数量的孔隙,导致管材输送超临界CO2(sc-CO2)时受到流体渗透和扩散的作用而性能降低.为研究不同工况下介质在GFRP中的渗透行为,本文建立了sc-CO2在GFRP中渗透扩散的多孔介质模型,运用计算机流体力学软件FLUENT模拟了sc-CO2在GFRP中的渗透行为,通过控制粘性阻力系数和惯性阻力,研究了渗透深度随时间变化的规律,以及温度和压强对sc-CO2在GFRP中的渗透速度影响规律.结果表明:不同渗透阻力系数下,sc-CO2在GFRP中的渗透速度相差较大,但其渗透深度的变化趋势基本一致,即渗透速度只有量的差异,没有质的区别;随温度的升高,sc-CO2的渗透速率降低;随压强的升高,sc-CO2渗透速率显著增加.