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2021, 34 (3): 0-.
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本期推荐

内建电场调控光生电荷分离效率的研究进展
周月娥, 陈雪冰, 张静
2021, 34 (3): 1-6. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.001
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光催化技术是解决现今环境污染和能源危机的重要手段之一，然而大部分催化剂的光催化效率较低，提高光生电荷的分离是提高光催化效率的一种有效方法。首先对催化剂的光催化原理进行了概述；结合近年来国内外在提高光生电荷分离效率方面取得的最新成果及进展，从内建电场的产生机理入手，综述了半导体p⁃n结、异相结、极化表面和铁电材料极化对光生电荷分离效率及光催化性能的影响；最后对内建电场在未来光催化领域的发展方向进行了展望。
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石油工程

TiO₂基纳米容器的制备及抗腐蚀性能
武亚琪， 陈曹玥， 刘琳
2021, 34 (3): 7-12. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.002
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采用NaF刻蚀法和溶胶凝胶法合成了二氧化钛@二硫基噻二唑@二氧化硅（TiO2@DMTD@SiO2）纳米容器。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等对纳米容器的微观形貌和结构进行了表征，采用视频光学接触角测量仪测试了涂层的亲水性，并通过电化学测试了涂层的耐腐蚀性能。结果表明，掺杂TiO2纳米容器的环氧树脂涂层接触角最大，其接触角为71.9°，并且与空白涂层相比，在质量分数3% NaCl溶液中浸泡1~7 d后，具有更高的耐腐蚀性能。
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石油沥青针入度与温度的关联研究
张小英， 徐传杰， 张强
2021, 34 (3): 13-18. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.003
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针入度是表征沥青产品软硬程度和中温抗疲劳的技术指标，也是针入度分级体系的分级指标。相关文献都得出针入度的对数与摄氏温度具有非常高的相关性。但是所有文献均未涉及针入度的对数或针入度的双对数与摄氏温度、绝对温度的倒数之间的关联研究。为了探索针入度分级体系、黏度分级体系和Performance Grade分级体系之间的相关性，采用两种原油生产的10个沥青产品研究了15、25、30 ℃的针入度的对数和双对数分别与摄氏温度、绝对温度的倒数之间的线性相关性以及这些线性相关性的斜率和截距之间的线性相关性。通过相关系数的对比发现，国内外检索到的文献中存在将近80年的针入度的对数与摄氏温度之间的线性关系并不是表征针入度与温度之间的最优线性关系，针入度的对数与绝对温度倒数的线性相关性高于针入度的对数与摄氏温度的相关性。针入度的对数与绝对温度的倒数的线性方程中斜率和截距之间也具有很高的线性相关性。研究发现，文中所有沥青的针入度与温度之间的关系均可以用一个方程来表达。
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能源化工

一种烯基封端的稠环噻吩合成及光电性质研究
张景皓， 孙京， 周明东
2021, 34 (3): 19-23. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.004
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稠环噻吩是有机光电功能小分子中非常重要的结构单元，以十七烷基侧链取代的稠环噻吩为中心结构，通过过渡金属催化的Stille交叉偶联反应引入苯乙烯封端基团，简单高效地合成了一种新的带有烯基封端基团的侧链十七烷基取代的四并噻吩分子。利用核磁共振氢谱对产物结构进行表征，同时采用热重分析、紫外⁃可见光吸收光谱、荧光发射光谱及电化学循环伏安法考察了材料的光电性质。化合物在429、453 nm处出现紫外吸收峰，发生较大红移，循环伏安法测得EHOMO=-5.57 eV。
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基于金属有机框架构筑的阴离子交换膜溶胀性能研究
马钰， 王璐璐， 王吉林
2021, 34 (3): 24-30. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.005
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在阴离子交换膜燃料电池工作过程中，OH-的传输需借助水分子作为媒介，因此在阴离子交换膜的性能中，吸水性能是除电导率以及耐碱稳定性以外的一项重要指标，同时也是阴离子交换膜改进研究的重点。制备了两种基于金属有机框架(MOFs)材料构筑的复合膜用作阴离子交换膜，并对其晶体结构和形貌分别进行了XRD、SEM表征；对其含水率、溶胀度、溶胀动力学以及机械性能进行了详细的测试和分析。结果表明，两种复合膜的含水率、溶胀度以及机械性能存在明显差异，同时尽管两种膜的溶胀动力学行为均满足Schott二级溶胀动力学方程，但是由于添加的两种MOFs材料的功能不同，导致两种复合膜表现出不同的溶胀行为。
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可见光催化的烯烃胺化反应的研究进展
崔美玉， 李飞
2021, 34 (3): 31-37. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.006
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C-N键的构建反应是现代有机合成中重要的研究领域。在C-N键的构建方法中，烯烃的胺化反应是一类通过一步反应就可以高效合成出多位点产物的反应。近年来，随着光催化氧化还原反应的不断发展，烯烃的胺化反应取得了一些重要的突破。通过光催化氧化还原反应，利用可见光为绿色能源，加入一定量的催化剂，可以将廉价易得的烯烃类化合物转化为含有生物活性的胺类化合物中间体。该类反应可以在合成化学、材料化学、医药等领域得到广泛的应用。因此，发展光催化的烯烃胺化反应是非常有必要的。从烯烃的酰胺化氢化反应、胺化氢化反应、卤代胺化反应、胺化烷氧基化反应以及胺化烷基化反应等方面入手，对近5年以上5个方面的研究进展进行简单的归纳和总结。
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石油工程

低渗透裂缝性油藏水驱窜流通道精细识别方法研究
李承龙
2021, 34 (3): 38-44. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.007
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目前，针对低渗透裂缝性油藏未形成完善的窜流通道识别方法，应用中存在评价指标体系不符合矿场实际、识别方法具有较强局限性、在小层级识别结果存在较大误差等问题。针对此类问题，通过深化低渗透裂缝性油藏窜流特征，引入砂体对应关系、单井小层渗透率等指标，构建评价体系，利用模糊数学分析法和主客观组合赋权法，建立窜流通道识别模型，分析单井小层指标，精细识别小层窜流通道，并进行矿场验证。结果表明，由于分析了压敏效应、启动压力梯度影响，首次引入砂体对应关系等指标，评价体系及识别结果更符合矿场实际；共识别出窜流通道9条，由于施工因素影响，1条窜流通道未识别。识别结果与矿场实际基本吻合，证明了所建方法的准确性，可为低渗透裂缝性油藏开发调整提供技术支持。
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煤层注气强化开采流固耦合效应研究
未志杰， 康晓东
2021, 34 (3): 45-51. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.008
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为准确表征煤层气藏强化开采过程中的复杂地质力学效应，同时考虑多孔介质全组份多过程物质运移特征，构建了煤层气藏强化开采全流固耦合数学模型，开发了相应的数值模拟算法，并据此进一步剖析了地质力学效应以及注入气组成对孔渗参数及注采指标的影响。结果表明，有效应力效应与基质膨胀/收缩作用均可显著地影响孔隙度与渗透率，但两者作用方向相反，注入CO2诱发的基质膨胀可使注入井附近渗透率损失近90%。随着杨氏模量的增大或者基质形变强度的降低，CO2突破时间提前，导致煤层气产量及CO2埋存量降低。研究成果可为煤层气产能准确预测及高效开发提供技术支持。
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高盐油藏无机凝胶与泡沫复合调驱研究
何欣， 卢祥国， 曹伟佳， 陈超， 徐浩， 张立东
2021, 34 (3): 52-57. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.009
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吐哈雁木西油藏具有岩石胶结度较低、储层非均质性强和注入水矿化度高等特点，长期注水开发已经形成了优势通道，现有技术难以满足深部液流转向。以目标油藏储层地质特征和流体特性等为模拟对象，开展了无机凝胶与表面活性剂适应性研究。结果表明，非离子表面活性剂（DWS）溶液具有良好抗盐性。无机凝胶（硅酸钙或硅酸镁）对DWS溶液影响不大，表明实施交替注入调驱的驱油效果不会受到太大影响。当表面活性剂与原油发生乳化作用时，“贾敏效应”可以产生附加渗流阻力和液流转向效果，因而采收率呈现较大幅度升高。在三种无机凝胶与表面活性剂和氮气组合方式中，“无机凝胶+表面活性剂溶液+气”交替注入方式注入压力较高，液流转向和扩大波及体积效果较好，因而采收率增幅较大。
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油气储运

考虑乳化水质量分数影响的含蜡原油胶凝特征研究
乐昕朋， 林新宇， 李金玲， 柏晔， 王志华
2021, 34 (3): 58-67. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.010
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水相存在于含蜡原油体系中时，随着温降过程的发生，非牛顿型油水乳化体系的胶凝行为在具备含蜡原油属性的同时又具有其自身的特性。针对油包水型（W/O）含蜡原油乳状液，考虑乳化水质量分数的影响，基于流变测量方法，识别并表征了不同乳化环境下W/O型含蜡原油乳状液体系的胶凝温度界限及胶凝结构强度变化规律。结果表明，随着乳化水含量的增加，以一定速率降温过程中体系的胶凝特征温度升高，相应胶凝过程中形成凝胶体的结构强度增大；在恒应力作用下，温降速率增大，任一乳化水含量W/O型含蜡原油乳状液体系的胶凝特征温度均呈升高趋势，而体系的胶凝结构强度随温降速率的增大逐渐减弱。乳化水对含蜡原油降温胶凝过程特性影响规律的揭示为多相输送流动保障技术的开发与应用提供了必要数据和依据。
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非共沸混合工质有机朗肯循环系统变工况特性研究
董亮， 商丽艳， 韦丽娃， 刘宝玉， 伍帅， 董盟
2021, 34 (3): 68-75. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.011
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鉴于分布式能源系统中燃气轮机负荷波动较大，而目前对有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，ORC）研究更注重相同吸热量及其热力性能随初始参数变化的对比，很少考虑燃气轮机负荷降低时导致烟气温度和质量流量均下降对系统性能的影响。通过HYSYS平台构建特性模型，以换热器内窄点温差为约束条件，研究变工况特性ORC工质优选方案。在燃气电厂变负荷工况下，寻求对应系统最大净输出功的最佳运行参数，从热耗率、质量流量和AP值等特性比较，采用不同组分工质的循环性能，经对比发现R152a系统净输出功、热耗率、质量流量在所选工况区间内相比混合工质具有明显优势，而冷凝器AP值及系统热回收率却相反。研究结果为ORC系统二元非共沸混合工质优选提供参考。
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镁合金与Q235钢在罐底水溶液下的电偶腐蚀行为
李卓远， 谢飞， 吴明， 孙东旭， 赵志龙
2021, 34 (3): 76-83. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.012
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利用浸泡实验、电化学测试和微观形貌观测研究大榭油库罐底水模拟溶液下镁合金与Q235钢体系的电偶腐蚀行为，对比研究不同Sc/Sa（阴/阳极面积比）对镁合金/Q235钢电偶腐蚀的影响，探明Sc/Sa与腐蚀速率的关系，并拟合成曲线和表达式。结果表明，当电极阴极面积不变时，随着Sc/Sa的增加，镁合金阳极的腐蚀速率大幅度增加，阴极腐蚀速率虽有增长但并不明显。电偶电流图像中，电偶电流随时间变化出现波动和下降趋势，Sc/Sa为1.0、2.0时电偶电流下降明显，但Sc/Sa为0.5时电偶电流无明显下降。通过电偶电流计算腐蚀速率，发现随着Sc/Sa增大，腐蚀程度加重，腐蚀速率随Sc/Sa的增大呈线性增长。
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应用技术

基于数据挖掘的底水油藏开发预测新方法
张东， 孙恩慧， 杨东东， 谭捷
2021, 34 (3): 84-89. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.013
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底水油藏开发过程中受强底水、油柱高度低、地层原油黏度大、隔夹层分布复杂等因素影响，导致单井开发效果差异大。为解决目前常规方法所存在的多因素数据分析量大、应用局限性大等缺点，提出基于BP神经网络数据挖掘算法的底水油藏水平井可采储量预测新方法，通过数模机理模型分析了该方法的可靠性。针对底水油藏静动态资料，充分挖掘隐含其中的有效信息，在完成基础数据集建立的基础上，构建了基于数据驱动的底水油藏可采储量预测模型。实际应用结果表明，该方法实现了底水油藏水平井开发的影响因素和技术参数界限的定量分析，可采储量预测最大误差低于8%，拟合效果较好，可进一步应用于底水油藏水平井生产动态、开发界限、井位设计等方面。
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委内瑞拉稠油常温掺稀输送工艺分析
崔秀国， 张博钊， 史铭磊， 王玉昌
2021, 34 (3): 90-96. DOI:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.03.014
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为解决大批量进口委内瑞拉稠油到岸后无法利用管道进行常温输送的难题，对油品黏度的快速预测、掺稀油品均一性和稳定性评价以及不同输送工况下安全掺稀比例确定等关键问题开展了研究，建立了一套以室内掺混实验为基础，以模拟计算为辅助手段的稠油常温掺稀输送工艺分析方法。在对16种进口轻质原油基本物性进行统计分析的基础上，开展了委内瑞拉稠油与3种典型进口轻质原油的室内掺混测试实验，建立了不同掺稀比例下混油黏度速查表，利用该表仅需知道20 ℃下稀油黏度，就可快速确定不同掺稀比例及温度下的混油黏度；通过静置实验，对掺稀后混油的稳定性和均一性进行了评价，测试表明掺稀油品经过10 d的静置仍具有很好的均一性。以日东管道为例，对不同季节掺稀输送方案进行了计算对比分析，提出了确定安全掺稀比例的方法。相关研究成果可为稠油常温掺稀输送管道的安全运行提供支持。
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