摘要：井眼弯曲段的套管在承受常规载荷的同时还要承受弯矩载荷作用,因此导致弯曲段套管连接螺纹失效率较直井段要高,然而目前对套管连接螺纹在弯矩载荷作用下的力学行为认识尚不明确。针对该问题,该文基于虚功原理、接触非线性理论及Von Mises屈服准则,运用有限元分析软件建立并计算了弯矩载荷作用下套管连接螺纹的三维力学模型,获得了套管连接螺纹的应力分布规律,并用实验结果与数值模拟结果对比验证了模型的有效性;在此基础上对螺纹锥度、承载面角度、导向面角度、齿高及螺距五个螺纹参量进行了敏感性分析,最后总结了弯矩载荷作用下各螺纹参量对其应力分布的影响规律。该文的研究工作为套管偏梯形连接螺纹的优化设计提供了科学依据,对减少套管连接螺纹失效具有重要的工程价值。

摘要：岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法,对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下,三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS-1000型岩石力学测试系统上进行,通过对试验结果的分析表明:(1)灰岩在变、恒围压加、卸载循环中,形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小;而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大,而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2)在三轴变围压循环压缩试验中,围压增加和循环上限应力不变,残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势,轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3)在整个循环加卸载过程中,各个加卸载阶段变形模量值不同,卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4)变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验,揭示灰岩在三轴变围压循环下,加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。

摘要：首先采用声波纵、横波测量方法,进行岩样筛选。然后根据高压油气藏地质构造特征,设计模拟高压油气藏内部孔隙压力变化条件下岩石力学特性测试的方案。在GCTS-1000型三轴压缩试验机上进行高温高压三轴岩石力学测试,结果表明:随着砂岩内部孔隙压力增加,外部围压保持不变的条件下,岩石的强度与围压不呈单调上升的变化趋势,而是随着孔隙压力的增加,净围压减小,岩石强度先随净围压减小而逐渐减小,之后则表现出反常的增大现象。在地压梯度为2.20MPa/(100m)时,产生最低强度值。随着地压梯度的增大,岩石强度值反而升高,形成一个V形曲线。砂岩的弹性模量为一波浪形曲线,上下波动范围最大差值为2909MPa。泊松比的值从低向高;在地压梯度大于2.00MPa/(100m)时,泊松比接近0.5。重复试验揭示了岩石三轴强度特性的这一特殊现象。该结果对于高压油气藏、水泥环和套管系统的真三维套管变形与损坏的模拟有着重要的参考价值,而且是必不可少的基础数据。

摘要：含有表面活性剂乳液的分离是污染物处理领域面临的难题之一。本研究通过原位发泡改性的方式,成功制备了不同离子型聚丙烯酰胺修饰的聚氨酯(PAM@PU)泡沫。聚丙烯酰胺(PAM)的引入提高了聚氨酯(PU)泡沫的疏水性能,其水接触角(WCA)可达(143±3)°,并且具备优异的耐酸、碱、盐和物理磨损等稳定性。阳离子型和阴离子型PAM的引入使聚氨酯泡沫的压缩应力由7.6 kPa(纯PU)分别增大至25.5 kPa和21.6 kPa,提高了PU的力学性能,有利于其实际应用。值得一提的是,PAM@PU对不同表面活性剂稳定的乳液表现出优异的分离效率:其中,阴离子型聚丙烯酰胺复合聚氨酯泡沫(APAM@PU)对阳离子表面活性剂稳定乳液的分离效率高达92.27%,相比PU提升了22.17%;阳离子型聚丙烯酰胺复合聚氨酯泡沫(CPAM@PU)对阴离子表面活性剂稳定乳液的分离效率为84.15%,相比PU提升了10.92%。本工作为高效破乳材料的设计开发提供了新的思路。

摘要：氢能既是零碳燃料,又是化石能源和可再生能源之间过渡和转换的桥梁。相对于水分解制氢,尿素分解制氢可以实现节能,以及解决尿素环境污染的问题。尿素具有储量丰富、安全性高和低成本等优点,且其理论上分解制氢性能远优于水分解制氢,是未来氢气获取的重要来源之一。尿素氧化反应(UOR)是尿素分解制氢技术的重要半反应,决定了尿素电解池或尿素燃料电池的工作效率。催化剂在UOR反应中起着关键作用,其本征物化性质以及表面性质会显著影响UOR反应动力学,目前大体发展出无基底材料支撑的镍基催化剂、有基底材料支撑的镍基催化剂和非镍基催化剂三类。然而,UOR反应的过电位很高,高于理论值约1000 m V。UOR反应是一种涉及多质子耦合电子转移步骤的复杂反应过程,其具体的反应机理远非简单的C-N键断裂。贵金属基催化剂具有良好的UOR催化性能,但存在价格昂贵和储量不足的缺点。非贵过渡金属基催化剂则成为研究的焦点,其催化性能可能与贵金属基催化剂相当或超过贵金属基催化剂性能。镍基催化剂成为催化UOR反应的明星材料,目前已发展出金属镍、氢氧化镍、氧化镍、磷化镍、镍金属有机框架材料等大量含镍催化剂。进一步,也发展出Ni-Zn-Co、MoO_(2)/Ni_(2)P等含镍复合催化剂。新型UOR催化剂发展的同时,也形成了缺陷工程、结构工程、界面工程等先进的催化剂设计与调控方法。以镍元素为主要活性成分的UOR催化剂是电催化或光电催化UOR反应的研究焦点,按照催化剂生长基底可以分为无基底材料支撑和有基底材料支撑两类催化剂。近年来,以金属、氧化物、氢氧化物、磷化物和金属有机框架材料等形式存在的非贵金属、高效镍基电催化剂因能降低成本和加速反应动力学而受到广泛关注。另一方面,由钴基、铜基、钼基、锰基和铁基等过渡金属和镍元素复合形成的双金属或者三金属催化剂用于UOR反应也被大量研究。为了解决常见镍基催化剂电导率低的问题,人们在使用泡沫镍、碳基材料、钛网等高导电率基底材料与含镍催化剂形成复合材料方面也进行了不断的尝试。此外,一些新型的非镍基材料也被用作UOR反应的催化剂。本文归纳了尿素分解制氢催化剂的研究进展,分别对尿素分解制氢原理、电催化尿素氧化催化剂、光电催化尿素氧化催化剂、催化剂设计与合成等进行介绍,分析了尿素分解制氢催化剂面临的问题并展望其前景,以期为制备高效的尿素分解制氢催化剂提供参考。

摘要：工业和人类生活过程中产生的温室气体CO2排放量日益增加,由此导致的空气污染和温室效应正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。实行CO2高效利用与地质埋存相结合的一体化技术思路是缓解环境污染压力、提高石油采收率的有效途径。针对这一问题,建立了目标函数,并应用商业软件对注CO2驱的9套注采方案进行了数值模拟对比研究。结果表明:溶剂驱比纯CO2驱的采收率更高,但减少了CO2的埋存量;进行溶剂驱或水气交替驱到CO2驱的转换可以使目标函数值更大;井控方法是CO2埋存与EOR的最优方法,该方法累计产油量最大,储集的CO2也最多。这些结论为油田三次采油提供了技术参考,也为减排CO2提供依据。

摘要：高温含CO2气井(特别是海洋及深水油气井)的井筒完整性备受关注,因它涉及太多的具体技术、材料和工具及装备。为此,在深入研究挪威石油工业协会和美国石油学会最新发布的井筒完整性技术标准的基础上,结合已经取得的经验和大量的实验评价成果,重点对投产期的井筒完整性设计框架进行了研究。提出了井筒完整性设计理念,推荐了井筒腐蚀完整性管理方法及技术流程,给出了井筒安全屏障系统划分方法,从实体屏障、水力屏障、操作屏障3个方面讨论了井筒安全屏障分类和功能,以及油管柱设计及完整性管理。同时,给出了固井水泥屏障设计要求及方法,强化了井筒水力屏障对井筒完整性的作用,重点阐述了井筒的腐蚀完整性评价和管理的"适用性"理念和方法。针对海洋气井,还提出了适合的油套环空保护液,将环空保护液和水泥面之上滞留流体按水力屏障对待。

摘要：光催化二氧化碳(CO_(2))还原制液体燃料和高值化学品技术不仅能充分利用可再生能源太阳光,实现化学储能;更重要的是,此技术以温室气体CO_(2)为原料,因此可以减缓全球温室效应,构造人工碳循环。然而,光催化CO_(2)还原制液体燃料和高值化学品反应过程中面临诸多挑战:(1)CO_(2)分子吸附和活化过程困难;(2)(高附加值)碳产物选择性低;(3)产物生成后易发生其他副反应导致催化剂失活或产物选择性下降。受到以上三个挑战的制约,目前的反应效率较低,难以满足工业化应用。由于光催化CO_(2)向高值化学品的转化过程为质子耦合光生电子参与的还原反应,因此活性位点的电子密度会显著影响以上挑战的解决。然而,光催化CO_(2)还原过程涉及众多基元步骤,每个基元步骤对于活性位点的电子密度要求并不清晰,这导致无法有针对性设计高效的催化剂来促进光催化CO_(2)分子的有效活化及高选择性转化。本文综述了近期活性位点的电子密度变化对于CO_(2)分子吸附和活化过程、碳产物选择性调控和产物脱附及过氧化的影响规律,并总结了调控活性位点上电子密度的方法,旨在对未来设计高效光催化剂提供参考和理论依据。

摘要：为了解决深水油气井测试时各环空压力上升而破坏井筒完整性的问题,针对气井测试的短期非稳态过程,建立了井筒非稳态传热模型;然后,根据流体等压膨胀系数、等温压缩系数与密度的函数关系,建立考虑流体性质非线性变化的环空压力预测模型;在此基础上,以南海西部某深水高温高压气井为例,采用所建立的模型预测了不同测试制度下的环空温度与压力,根据最小安全系数对井筒管柱强度进行校核,进而确定井筒各环空最大允许压力,并且绘制出不同测试制度下的安全诊断图版。研究结果表明:①环空温度随着测试产量和测试时间的增加而升高,但井口和井底的温度差减小,在同一测试产量和测试时间下,环空2温度始终高于环空3,并且环空之间的温度差较大;②环空2、3的压力随着测试产量和测试时间的增加而升高,但上升的趋势变缓,并且在同一测试产量和测试时间条件下,环空2的压力大于环空3;③若不考虑流体性质非线性变化的影响,将会低估环空压力值,并且随着测试产量和测试时间增加,相对误差会继续增大;④随着测试产量和时间的增加,环空2的压力值会率先超过环空最大允许压力,因而在深水高温高压井测试作业中应重点关注不同测试制度下环空2的压力变化情况。结论认为,基于所绘制的诊断图版,可以方便、快捷地判断深水气井测试制度的设计是否合理,最大限度地保证测试过程中的井筒完整性。

摘要：通过高温下页岩的三轴压缩实验,结合井壁稳定分析理论,进行了高温下页岩的力学特性及井壁稳定性研究。结果表明:高温引起页岩强度劣化,在温度低于150℃时,温度对页岩强度劣化主要体现在粘聚力弱化,在温度超过150℃时,温度会进一步导致页岩内摩擦角减小。钻井液与地层间的温差将在井周附加热应力,随着远离井壁,温差附加径向热应力先增加后降低,在距离井壁一定位置出现最大值,而附加的切向热应力在井壁处最大。随着温差增加,井壁坍塌压力增加,并且附加热应力引起的坍塌压力增幅逐渐超过页岩粘聚力弱化引起的坍塌压力增幅。研究结果对于钻井施工,优化钻井液设计具有重要的意义。