基于经验公式的超临界CO_2饱和稠油黏度计算方法北大核心

针对超临界CO_2饱和稠油黏度计算精度不够,且涉及的参数繁杂的问题,基于经验公式建立模型。利用经验公式计算Lederer公式中的各个参数,尤其对未给出计算方法的参数(超临界CO_2黏度μs、体积系数Fo以及脱气稠油高温高压下的黏度(μo)均给出了可靠的经验公式计算方法。模型只需输入标况下的稠油密度以及脱气稠油的黏温关系,设定温度、压力即可计算得到超临界CO_2饱和稠油混合物的黏度。该模型程序简单,对于牛顿流体范围内的稠油-CO_2混合物系统黏度具有可靠的预测精度。     

管输CO_2含水率计算方法

管输CO_2过程中,含水率是影响管道腐蚀速度的重要指标,为确保管道的安全运行,必须准确计算CO_2的含水率。提出了两种含水率计算方法,分别为简化的热力学模型法和实验数据拟合的经验公式法。简化的热力学模型法利用PR(Peng-Robinson)状态方程计算相关物性参数,采用φ-γ方法对CO_2-H_2O两相体系进行描述;实验数据拟合的经验公式法采用现有的实验数据,拟合气态和超临界态管输CO_2含水率计算经验公式。与文献的实测结果进行对比验证,管输条件下两种方法的计算精确度平均误差分别为1.40%和6.69%,均满足工程计算要求。根据误差分析结果,分别给出了两种方法的适用范围,研究成果对管输CO_2管道的运行管理及其上游处理工艺的设计具有重要意义。     

桑托斯盆地超临界CO_2流体体积分数识别图版

巴西深海桑托斯盆地盐下储层岩性复杂,油气层中普遍存在不同体积分数的CO_2,地层条件下CO_2为超临界流体,其密度接近于液体,黏度接近于气体,这种特殊的流体性质导致利用测井方法识别油气层中CO_2体积分数极其困难。在分析超临界CO_2流体的物理性质与相态的基础上,研究了桑托斯盆地多个油田盐下CO_2流体在地层温压条件下的测井响应特征,并应用标准化后的中子孔隙度-密度孔隙度回归模型确定了桑托斯盆地超临界CO_2流体体积分数识别图版。实际应用结果表明,该识别图版能够利用常规测井资料进行超临界CO_2流体体积分数的半定量计算,与试油结果符合度较高,取得了较好的应用效果。     

基于叶气温差的温室作物水分胁迫指数的试验研究

在作物水分胁迫指标(CWSI)的计算中,需要确定Idso经验模型的下基线,下基线的精度影响着CWSI的计算结果。本文以设施温室内处于生长期的黄瓜幼苗作为测试对象,分析了太阳净辐射(Rn)和水汽饱和差(VPD)对叶气温差的影响,结果表明:在充分供水条件下,当Rn≥580~600μmol/m2s时,黄瓜的叶温通常高于气温,造成Idso模型下基线的计算误差较大。叶气温差与Rn和VPD的线性相关,相关系数R2分别为0.73和0.61。因此,文中以Rn和VPD为参数,建立了温室作物水分胁迫指标的下基线线性回归方程:dTl=1.8148-0.0033Rn-0.7778VPD。试验表明对比Idso经验模型中下基线的计算结果,该方程的计算值与测量值相关系数R2达到0.8以上,有效提高了经验模型的计算精度。     

陇中半干旱区玉米对光和CO_2浓度的响应模型

为挑选出最适合陇中半干旱区玉米的光响应和CO_2响应模型,以甘肃省白银市会宁县种植的玉米为试验材料,使用Li-6400型便携式光合仪测定玉米在不同光合有效辐射和CO_2浓度下的光合数据,采用应用较多的非直角双曲线模型、直角双曲线模型、指数模型、M-M模型以及叶子飘建立的光响应模型(以下简称叶子飘模型)与CO_2响应模型对光响应数据和CO_2响应数据进行拟合。结果表明,无论是光响应还是CO_2响应,叶子飘模型均能较好地拟合玉米的光响应和CO_2响应数据,可以较准确地描述玉米的光响应和CO_2响应曲线,并且对光响应过程中的最大净光合速率(P_(n,max))、光补偿点(I_c)、光饱和点(I_(sat))、暗呼吸速率(R_d)、CO_2响应过程中的光合能力(P_(n,max))、CO_2补偿点(C_(ic))、CO_2饱和点(C_(isat))、光呼吸速率(R_p)等光合参数的计算也较可靠。     

桫椤对光照和CO2的响应曲线及其模型拟合研究

以濒危植物桫椤为研究材料,使用Li-6400便携式光合测定系统测定光合-光响应曲线,应用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和修正的直角双曲线模型3种模型进行模拟研究,并探讨不同模型对桫椤光响应及CO_2响应中的适用性。结果表明:采用修正直角双曲线模型拟合的桫椤光响应参数为0.077,Pnmax、Iisat、Ic、Rd分别为8.162、917.96、16.021、-0.975μmol/m2·s,CO_2响应参数为0.035,Cisat、Pmax、Γ、RP分别为1577.624、14.170、61.666、-2.028μmol/m2·s。修正直角双曲线模型能很好地拟合桫椤的光响应及CO_2响应数据,并能较准确地直接计算出光合参数,同时能很好地处理桫椤产生光抑制部分的光响应数据,高光强下直角双曲线模型和非直角双曲线模型不能处理光抑制问题。修正直角双曲线模型下光饱和点和CO_2饱和点高于直角双曲线模型和非直角双曲线模型,最大净光合速率表现相反。光补偿点、暗呼吸速率、光呼吸速率和CO_2补偿点介于直角双曲线和非直角双曲线模型之间,修正直角双曲线模型模拟值与实测值最接近。桫椤具有一定的耐阴性,能适应一定低光照的环境条件,对CO_2的适应范围较宽。修正直角双曲线模型是拟合桫椤光合-光响应曲线的理想模型,该模型能较好地对桫椤植物光能利用效率进行模拟,为桫椤植物的有效保护提供参考。     

稠稀油黏度比对混合油黏度预测准确性的影响

稠油掺稀后混合油黏度的准确计算是稠油地面设施及管道工艺计算的基础,为了研究高黏度比(大于1×104)对于混合油黏度预测准确性的影响,首先筛选6个较为常用的混合油黏度计算模型,通过Capella稠油与4种不同物性稀油的现场掺稀测试,对38组共114个混合油黏度实测值和模型预测值进行对比,使用误差分析方法讨论了稠稀油黏度比对不同模型预测准确性的影响。研究表明:黏度比小于3 000时,Cragoe修正模型预测平均误差小于10%;黏度比大于3 000时,推荐采用Lederer改进模型,平均预测误差小于15%;黏度比对于混合油黏度模型预测误差的影响不可忽略,如需对现有模型进行修正,则应在修正式中引入黏度比。     

海上稠油油田常规冷采开发黏度极限探讨

目前海上稠油油田热采开发仍处于矿场摸索阶段,加之海上热采开发具有高开发成本和高开发风险的特点,因此,亟需明确海上稠油油田常规冷采开发黏度极限。以海上某典型稠油油田为例,运用相似理论建立了与油藏原型相似的物理模拟模型和数字化试验数值模拟模型,并对物理模拟试验结果进行了数字化试验拟合;在此基础之上,开展了大量的数字化试验并利用参数回归得到了在不考虑和考虑稠油启动压力这2种条件下的黏度极限关系式和图版,并形成了同时考虑这些因素的交会图版。结果表明:海上B油田在350m井距、直井注直井采条件下,若要求单井5a平均日产油量不小于10m3,含水率98%采出程度不低于20%、开发20a采出程度不低于20%,则所对应的黏度极限为510mPa·s;若考虑稠油启动压力,则所对应的黏度极限为350mPa·s。海上稠油冷采黏度极限交会图版的建立方法科学可靠、图版成果合理可信,为海上稠油油田开发方式的合理选择提供了理论依据。     

稠油降黏减阻及其流变学性质

针对稠油的管道输送问题,从降黏减阻的角度开展研究工作。采用管流实验和流变仪测试相结合的方法,探讨了升温、充气和掺混稀油对稠油降黏减阻的作用效果。结果表明:对于具有牛顿流体本构关系的稠油,升温和掺混稀油均具有明显的降黏减阻作用,其减阻效果呈指数关系衰减;充气减阻仅在大流量、低温度的条件下发生,且黏度的降低幅度不大。针对掺稀油减阻,提出了一个指数关系式对混合黏度进行预测,该公式是稠油黏度、稀油黏度及稀油体积含率的函数,通过与实验数据进行对比,证明了其预测精度较高。     

玉带草光合特性的研究

采用CIRAS-2便携式光合仪对玉带草(Phalaris arundinacea var.picta)叶片细胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等有关参数进行测定,并进行光合特性的分析研究。结果表明,玉带草的净光合速率日变化为单峰曲线,在上午10:00达到最大值,此后呈下降趋势;玉带草的净光合速率随着光照度的增大而增大,在光照度1 400μmol/(m~2·s)时达到最大值;当CO_2浓度在0~1 000μmol/mol这一范围内时,玉带草净光合速率呈急速上升趋势。可得羧化效率为2.410 9;CO_2补偿点为3.08μmol/mol,CO_2饱和点为1 000μmol/mol。     

均匀设计优化超临界CO_2流体提取桑叶黄酮的研究

利用均匀设计法对超临界CO_2流体提取桑叶黄酮的工艺进行优化,主要考察提取温度、提取压力、提取时间和夹带剂乙醇用量对桑叶黄酮提取率的影响.结果表明:超临界CO_2流体提取桑叶黄酮的最佳提取条件为提取温度51℃,提取压力36 MPa,提取时间4.0 h,夹带剂乙醇用量3.7 m L/g.实际测得的桑叶黄酮的提取率为1.42%,与模型预测值相符,说明采用均匀设计法优化超临界CO_2流体提取桑叶黄酮的工艺准确可靠.此外,与回流提取法、超声波辅助提取法相比,超临界CO_2提取法具有提取温度低、溶剂使用少、提取率相对较高的特点,适于桑叶黄酮提取.     

不同管径和温压条件下的CO_2管道输送特性

为深入研究CO_2管输特性,以输量为100×104 t/a的CO_2管道工程为例,采用Pipephase仿真软件建模,分别对气相、液相和超临界相3种相态的CO_2在不同管径和温压条件下的输送过程进行模拟。结果表明:气相、液相、超临界相3种管输方式在不同管径下的压降均不大,压降基本只受输送距离的影响;管输CO_2的密度和黏度以气相输送时基本不受输送距离、温度及压力的影响,以液相和超临界相输送时主要受温度影响。管道以气相输送时,应避免在高压和准临界区域运行;以液相输送时,应选择在较高压力下运行;以超临界相输送时,应避免温度压力到达临界点。中长距离、沿线人烟稀少的CO_2管道优先采用超临界相输送;中短距离、沿线人口密度高的CO_2管道优先采用气相输送。     

CO_2管道输送规律及运行参数

液态(或超临界态)CO2输送与其他液体输送不同,由于临界温度和压力较低,其在输送过程中易气化。为此,采用HYSYS软件对CO2的物性进行分析,并在多种工况条件下,对CO2管道进行水力热力计算,根据计算结果绘制沿程压力-温度变化曲线,总结管输CO2在超临界态、密相、一般液相下的变化规律和影响因素。以某管道为例,给出了管道入口压力、温度可行区间的计算方法,可为管道设计提供理论依据。研究结果表明:密度是影响管输压降的根本因素,而黏度对压降的影响可以忽略;避免管输CO2气化的关键在于合理设置管道的入口温度和压力;CO2管道设计应以最高环境温度作为设计参数。     

蔊菜光合-光响应曲线及模型拟合

为给蔊菜生理生态研究及栽培提供基础理论依据,以药用植物蔊菜为研究材料,采用Li-6400便携式光合仪,测定了其光响应曲线、CO_2响应曲线及相关生理参数,探讨了拟合蔊菜光响应曲线的最适模型,同时研究了光合参数对净光合速率的影响。结果表明,改进指数模型是拟合蔊菜光响应曲线的最适模型,其R~2为0.987;蔊菜的光饱和点为1 239.380μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为37.834μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率(CO_2)为18.404μmol·m~(-2)·s~(-1),暗呼吸速率(CO_2)为2.679μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.075。     

稠油掺稀输送中掺稀比的优化

掺稀油输送是脱水稠油重要的输送方式之一。为了进行掺稀比的优化,降低稠油输送的能量消耗,以稠油输送动能消耗作为优化目标,建立了动能消耗与掺稀比相互关系的数学模型,并以胜利油田陈南集中处理站为例进行了分析计算。结果表明:稠油掺稀是非常有效的降黏方式,可以大幅度降低混合原油黏度;但是随着掺稀比的增大,稀油增加了混合原油的流量,输送动能消耗增加。因此,稠油掺稀输送存在最优掺稀比,掺稀比过大,反而会增加输送能耗。利用双对数模型和当量黏度的计算方法以及稠、稀油的物性,可以对最佳掺稀比进行计算分析。     

两种方法提取的神香草精油对草莓保鲜效果研究

选择水蒸气蒸馏法和超临界CO_2萃取法提取的神香草精油,按不同浓度对草莓进行熏蒸处理,再在20℃贮藏15d,分别测定保鲜后草莓的腐烂指数、失重率、可溶性固形物含量,结果显示水蒸气蒸馏法和超临界CO_2萃取法提取的神香草精油对草莓都有一定的保鲜作用,但超临界CO_2萃取法提取的神香草精油保鲜效果更好,最佳使用浓度为20μl/L。     

原油黏度非均质分布稠油油藏数值模拟新方法

受成藏条件、原油组成变化等因素影响,稠油油藏地层原油黏度一般呈非均质分布。以稠油油藏油井最低黏度和最高黏度原油作为基准原油,基于Arrhenius黏度混合模型,提出了油藏数值模拟中原油黏度非均质分布表征方法。以王庄油田T82区块为典型油藏进行蒸汽吞吐数值模拟研究,根据36口井原油黏度测试数据,分别建立了该油藏原油黏度均质分布模型和非均质分布模型,并进行了蒸汽吞吐开发模拟对比。结果表明,原油黏度非均质分布场与实际原油黏度分布一致,在含水率和累计产油量整体拟合较好的情况下,原油黏度非均质分布模型相对于均质分布模型单井拟合率提高27.3%,能够更准确地对注采参数进行优化,提高开发方案预测效果。     

管输CO_2焦耳-汤姆逊系数计算方法

在CO_2管输过程中,为了保障管道的安全运行,需要准确预测其节流特性,以防节流后管道发生冻堵。从分子角度分析了不同相态CO_2节流效应机理,利用多元非线性回归方法提出管输CO_2焦耳-汤姆逊系数计算方法。该计算方法包括3种相态的管输CO_2焦耳-汤姆逊系数计算公式,形式简单,计算速度快,具有更好的工程利用价值。使用实验数据对经验公式的准确性进行了验证,在管输工况下其平均相对误差为10.63%。该计算方法为CO_2管道设计与运行过程中的节流温降计算提供了参考。     

煤和沙柳的O_2/CO_2混合燃烧特性及相互作用研究

利用综合热分析仪在O_2/CO_2(纯O_2、纯CO_2、O_2/CO_2=1∶4、O_2/CO_2=5∶5、O_2/CO_2=4∶1)气氛条件下对胜利煤、生物质(沙柳)以及二者以不同比例(煤:沙柳=1∶4、煤:沙柳=5∶5、煤:沙柳=4∶1)混合后的试样进行了TG/DTG分析,结果表明:煤、沙柳及二者的混合物的燃烧特性参数随氧气浓度及其掺混比例的变化表现出一定的规律性,含氧量≥50%的样品的燃烧机理为多相燃烧,含氧量≤20%的样品的燃烧机理为均相燃烧。沙柳与煤的混合物在不同热解区间有不同程度的相互协同/抑制作用,其中沙柳含量为20%、含氧量为80%气氛条件下的沙柳和煤的混合物的相互协同性最好,纯O_2气氛下的混合物的相互抑制性最好。本研究的创新之处在于研究不同O_2/CO_2气氛下对生物质与煤混合物的共燃烧进行燃烧特性指数的分析及二者的相互作用。通过确定合理的生物质和煤以及O_2/CO_2气氛的混合比例可确保在共热解过程中生物质与煤的协同效果最佳,研究生物质和煤的燃烧特性及协同/抑制作用可为煤和生物质的有效洁净利用及降低环境污染起到积极的作用。     

稠油在柱状旋流分离器中分离特性的数值模拟

针对特高含水时期中国油田在稠油集输方面面临的挑战,构建了低剪切强度的旋流场,利用柱状旋流分离器进行油水预分离,同时采用数值模拟的方法进行研究。选择混合模型与RNG k-ε模型对稠油的旋流分离特性进行数值模拟,分析稠油的分散相粒径、油品黏度、密度、底流比及入口流速等参数对柱状旋流分离器底流口含油率和压降的影响。结果表明:稠油在柱状旋流器内的分离特性与其他油品不同,其分散相粒径对底流口含油率影响显著,但对压降影响不大;油品密度、黏度对底流口含油率存在不同影响,并在所选黏度的研究范围内存在最佳分离黏度区(750～830 mPa·s);入口流速增大,底流口含油率降低;底流比对压降的影响并不显著,模拟结果与已有实验结果具有一致性。(图9,表1,参24)