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：工程机械中常用的连接结构由两个或多个零件紧密配合而成,在运行过程中接触的零件相互挤压的同时伴随有小幅相对滑动,易发生微动疲劳。微动疲劳主要分为疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展和快速断裂三个阶段,连接结构中的零件断裂可引起严重事故。现有的研究主要基于经过简化的二维平面应变模型,为了更清楚地了解微动疲劳的断裂机制,首先建立了微动条件下的三维线接触有限元模型,然后基于临界平面法分析了裂纹萌生寿命、位置和角度,最后基于线弹性断裂力学模拟了三维疲劳裂纹扩展过程。结果表明:在微动载荷的作用下,裂纹以一定倾斜角度在接触区域边缘处萌生,先沿着萌生方向逐渐扩展,当疲劳裂纹扩展至一定深度时,在循环体应力作用下,其方向逐渐变为垂直于接触表面,最终使试件断裂。裂纹萌生阶段的寿命远大于扩展阶段的寿命,占微动疲劳寿命的70%~80%。计算得到的疲劳寿命与文献中微动试验的寿命结果在2倍的分散带内,验证了该方法的有效性。该仿真分析方法可为连接结构的抗微动疲劳设计提供理论基础。

摘要：为了解决地面喷射引流器的结构参数及工作参数对其工作性能影响规律性认识的问题,以及地面喷射引流工艺效果不显著的问题,以四川某井组为例,利用气动力函数法初步设计了喷射器的结构参数;采用数值模拟方法,以引射系数为性能指标参数,分析了气相喷射器的内部流场;同时对气相喷射器的结构进行了优化,得到了结构尺寸参数和运行工况参数对引射系数的影响规律及喷射器最佳结构尺寸。研究结果表明,在设计工况下喷嘴出口倒角对引射性能的影响较小,角度在3.5°~5.0°均能较好工作,喷嘴距的长度与喷嘴喉部直径比为1.5,混合管截面段与喷嘴喉部最佳直径比为1.64。壅塞状态(临界流)下,增大引射压力能够提升引射系数,降低出口压力并不能提高引射系数;非壅塞状态下,增大工作压力、引射压力和减小出口压力均能提升引射系数。研究结果可为地面喷射引流效果的因素及规律提供新的认识,并为喷射器结构参数优化设计提供重要理论依据。

摘要：南堡沙河街组硬脆性泥页岩是典型的井壁易失稳地层,钻井过程中,井壁垮塌、漏失现象频发。目前,针对页岩井壁失稳现象,研究主要集中在结构面影响下的井壁垮塌。然而,实际钻井过程中,由于泥页岩层理、裂缝等结构面发育,导致地层漏失明显,严重制约了安全高效钻井。因此,基于室内力学实验,考虑页岩结构面发育特征,融合页岩沿基体破裂、沿层理或裂缝破裂及沿裂缝扩展等多类漏失机制,构建了一种新的硬脆性泥页岩地层漏失压力预测方法,明确了地层漏失压分布特征及影响因素。研究结果显示:层理与天然裂缝作为典型弱结构面,是硬脆性泥页岩地层漏失的主要控制因素。相比较均质地层,结构面发育的页岩地层漏失压力明显降低,安全井眼轨迹方位减少,钻井难度增大。此外,受弱结构面影响,难见沿基体的破裂漏失现象。漏失优先出现在天然裂缝面,天然裂缝对漏失影响强于层理面。研究成果可为硬脆性页岩地层钻井设计提供理论基础,对实现页岩地层安全高效钻井具有重要意义。

摘要：以油酸、二乙烯三胺、碘代正丁烷和肉桂醛等为原料,在不同温度下进行酰胺化、脱水环化、季铵化等过程设计合成一种适用于酸洗工况的咪唑希夫碱(MIX)缓蚀剂,通过失重实验、电化学实验、理论模拟和表面分析等方法系统的探究了MIX在1.00 mol/L HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能及其缓蚀机理。结果表明:在浓度为2.00 mmol/L时,采用失重实验,电化学阻抗(EIS),动电位极化(Tafel)测得的缓蚀效率分别为98.64%,96.93%和99.15%,表明MIX在HCl环境中能够发挥优异的缓蚀性能。电化学实验和等温吸附模型表明,MIX是一种阴极型缓蚀剂,能够自发吸附在Q235钢表面,且遵循Langmuir吸附等温模型。MIX能够在Q235钢表面形成稳定的保护膜,进一步阻碍了腐蚀体系内电荷转移速率。XPS,EDS和FT-IR分析证实了MIX分子能够吸附在Q235钢表面,密度泛函理论(DFT)说明MIX的活性位点为苯基,咪唑环上的N原子,分子动力学(MD)进一步证实了MIX能够吸附在Q235钢表面。MIX在HCl环境中能够发挥优异的缓蚀性能,主要在于Q235钢表面形成了稳定的保护膜,降低了腐蚀体系内电荷转移速率。

摘要：川南地区深层页岩气区块天然裂缝发育情况变化较大,压裂期间容易发生滤失严重、井间压窜等现象,对页岩气井缝网压裂效果存在显著影响。开展深层页岩地层天然裂缝群影响下的压裂缝网扩展模拟,并根据天然裂缝群特征针对性地进行缝网压裂参数优化,减少天然裂缝群造成的不利影响,有助于改善压裂效果,降低施工风险,提高气井最终采收率。文中构建了深层页岩天然裂缝群发育下的压裂缝网扩展模型,以川南地区LH-7井为例,绘制了天然裂缝群发育井段压裂优化设计系列图版,提出了裂缝发育井段压裂参数优化设计流程。该井采用压裂液变黏变排量缝网压裂设计,压裂液总量增多0.75%,缝网体积扩大14%,缝网建造效率提高13%,优化效果显著。

摘要：我国正处于推进建设世界规模最大高等教育体系的关键进程中,普及化阶段呈现多样化、个性化、学习化和现代化等显著发展特征,亟待聚焦课程质量要素重构、拔尖创新人才培养,运用系统性、整体性、协调性的方式整体推进高等教育改革创新,全面提升有组织的人才自主培养能力。该文采用一致性构建原则,探索建立与石油工程专业“工程与社会”培养目标相匹配的石油工程HSE课程教学模式,通过设计科学合理的学习活动和灵活多样的学习测评,以课程思政引领学生主动学习,培养学生善于学习的能力和素养,实现学生主动建构知识,深深沉浸在发现、探索和解决“工程与社会”问题的贯穿式学习氛围中,有效提升“工程与社会”培养目标的达成度,为加大油气勘探开发力度、保障国家能源安全输送富有创新精神和创新能力的高层次科技人才。

摘要：深水高温高压气井普遍存在环空带压现象,而深水井通常采用水下井口,使得B、C环空无法进行泄压操作,从而导致井下油管柱承受高环空圈闭压力载荷,同时附加高温、腐蚀多因素耦合影响,使得油管柱存在失效风险。针对深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全问题,基于深水井特性,综合考虑热膨胀和鼓胀效应引起的环空温度、环空体积、流体体积以及环空压力变化的动态耦合作用,建立深水高温高压气井圈闭压力预测模型,同时,考虑高环空圈闭压力载荷,附加高温及腐蚀多因素耦合影响,建立深水高温高压气井油管柱安全评价方法,开展了环空圈闭压力多因素影响下油管柱安全评价,并对模型进行了验证。结果表明:考虑环空圈闭压力影响后,环空圈闭压力随服役时间逐渐降低幅度远小于地层压力降低幅度,管柱抗外挤安全系数随服役时间降低幅度增大。同时,管柱内外流体压差随井深增加而逐渐增大,在井底管柱更易发生失效风险;在井筒高温及腐蚀耦合影响下,管柱抗内压、抗外挤及抗拉安全系数均呈现出不同程度的降低,特别井底段管柱受苛刻高温及腐蚀环境,附加高环空圈闭压力,使其更易发生失效风险,在设计及实际生产过程中,应重点管柱井底管柱安全风险。

摘要：灰狼算法(GWO)在大工业复杂的优化问题求解中存在许多不足之处,如容易陷入局部最优解、收敛速度慢、最优解精度低等缺点,由此提出一种改进的灰狼优化算法.在灰狼算法的基础上,通过引入非线性参数和新的位置迭代更新方程,构建一种基于非线性策略的灰狼优化算法,并通过软件实现算法.通过8个标准测试函数在多维度下的数值对比实验和一个工程设计优化问题求解,分析验证算法的稳定性和优越性,并证明其性能均优于原有的GWO系列算法,是一种具有潜力的元启发式算法.

摘要：微震信号中的背景噪声会影响初至拾取、震源定位及参数反演,合理有效的降噪方法是微震监测技术成功应用于工程建设的重要基础。本文提出一种基于WPD-EMD-WPD的方法抑制噪声,并采用信偏比衡量降噪效果。该方法首先对含噪信号小波包预降噪,实现初次滤波;然后对预降噪后的信号进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD),自适应分解得到IMFS,通过相关系数法确定IMFS分解分量位置;最后,对分界分量之前的高频分量小波包降噪,再与低频分量重构。分别使用小波包、EMD、EMD-WPD、WPD-EMD-WPD 4种方法进行仿真实验,对含噪Ricker子波降噪处理,通过对比降噪前后的降噪效果衡量指标、频谱图、波形图对比发现,WPD-EMD-WPD降噪效果更优,且信偏比与其他降噪指标有良好对应性。将该方法应用于国内某大型水电工程地下洞室,结果表明,该方法能获得更低的信偏比,且能更好地反映初至时刻和岩石微破裂信息。