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陶粒砂数值模拟与仿真测试

  • 原创官网
  • 2025-08-09 10:19:10
  • 关键字:北检研究院,陶粒砂数值模拟与仿真测试

相关:

概述:本文聚焦陶粒砂的数值模拟与仿真测试核心技术。核心检测对象为陶粒砂支撑剂的物理力学性能在高压高温环境中的行为。关键项目包括有限元分析(FEA)模拟孔隙结构应力分布(范围0-100MPa)、计算流体动力学(CFD)模拟渗透率(≥50mD)及裂缝导流能力(≥200μm²·cm),以及仿真测试中的抗压强度(≥50MPa)、破碎率(≤10%)和长期服役耐久性评估。通过三维模型和高精度算法预测其在油气压裂中的临界失效模式。

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注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试,望谅解(高校、研究所等性质的个人除外).

因篇幅原因,CMA/CNAS证书以及未列出的项目/样品,请咨询在线工程师。

☌ 询价

检测项目

力学性能检测:

  • 抗压强度测试:峰值强度(≥45MPa,参照ISO 13503-2)、屈服点(≥35MPa)
  • 冲击韧性分析:夏比冲击吸收功(≥5J,参照ASTM D256)、断裂韧性(KIC ≥1.5MPa·m1/2
  • 硬度检测:维氏硬度(HV10 ≥500)、布氏硬度(HBW 10/3000 ≥400)
热稳定性检测:
  • 热膨胀系数测试:线性膨胀率(≤5×10-6/K)、体积变化率(≤2%)
  • 导热率测量:热导率(≥0.8W/m·K)、比热容(≥800J/kg·K)
流体动力学参数:
  • 渗透率模拟:达西渗透系数(≥45mD)、孔隙度(30-40%)
  • 流速分布分析:雷诺数(≤2000)、压降梯度(≤0.1MPa/m)
  • 导流能力评估:裂缝导流率(≥180μm²·cm)、支撑剂嵌入深度(≤0.5mm)
结构模拟评估:
  • 有限元应力分析:最大主应力(≤80MPa)、von Mises应力(≤70MPa)
  • 孔隙网络建模:连通孔隙率(≥25%)、孔喉尺寸分布(0.1-100μm)
耐久性测试:
  • 循环加载仿真:疲劳寿命(≥105 cycles)、永久变形(≤2%)
  • 磨损率检测:质量损失率(≤0.5%/h)、表面粗糙度变化(Ra ≤0.8μm)
化学稳定性分析:
  • 耐酸性测试:质量损失(≤0.2%,参照ISO 175)、pH耐受范围(2-12)
  • 耐碱性评估:腐蚀速率(≤0.1mm/year)、离子溶出量(≤50ppm)
粒度分布检测:
  • 筛分分析:粒径均匀度(d50 20-40目)、细粉含量(≤5%)
  • 圆度测量:球度指数(≥0.7)、椭圆率(≤0.2)
数值模拟收敛性:
  • 网格分辨率控制:最小单元尺寸(≤0.01mm)、收敛阈值(残差≤10-6
  • 迭代稳定性:求解步数(≤5000)、误差容限(≤0.5%)
仿真加载条件:
  • 压力加载模拟:围压范围(0-100MPa)、加载速率(10MPa/s)
  • 温度梯度测试:操作温度(-40°C至200°C)、热冲击循环次数(≥100)
环境适应性测试:
  • 湿度影响分析:吸湿率(≤0.5%)、湿强度衰减(≤10%)
  • 盐雾腐蚀模拟:腐蚀深度(≤0.1mm)、耐候指数(≥8级)

检测范围

1. 标准密度陶粒砂: 密度1.5-1.8g/cm³,重点检测孔隙结构和抗压强度在高压条件下的稳定性

2. 高密度陶粒砂: 密度≥2.0g/cm³,侧重热导率和长期服役中的破碎率变化

3. 低密度陶粒砂: 密度≤1.4g/cm³,强调渗透率模拟和轻量化结构下的耐久性

4. 树脂涂层陶粒砂: 表面涂层厚度10-50μm,核心检测化学稳定性及涂层粘附力

5. 耐高温陶粒砂: 耐温≥300°C,专注热膨胀系数和高温环境下的应力分布

6. 超细目陶粒砂: 粒径20-40目,突出粒度均匀性和导流能力仿真

7. 酸化处理陶粒砂: 酸蚀表面改性,重点检测耐酸性及孔隙连通性

8. 复合材质陶粒砂: 含氧化铝或硅酸盐,侧重界面结合强度和混合流体渗透率

9. 再生陶粒砂: 回收再利用材料,核心评估破碎率增加和循环加载性能

10. 深海应用陶粒砂: 高压环境适用,检测耐压强度和盐雾腐蚀耐受性

检测方法

国际标准:

  • ISO 13503-2:2006 石油工业支撑剂测试方法
  • ASTM D6773-16 陶瓷支撑剂圆度测定
  • ISO 175:2010 塑料耐化学性测试
  • ASTM E23-18 缺口棒冲击试验
  • ISO 148-1:2022 金属材料冲击试验
国家标准:
  • GB/T 24191-2009 石油支撑剂试验方法
  • GB/T 228.1-2021 金属材料拉伸试验
  • GB/T 4334-2020 不锈钢腐蚀试验
  • GB/T 5163-2006 烧结金属材料密度测定
  • GB/T 9966.1-2020 天然石材试验方法
国际标准如ISO 13503-2侧重孔隙度通用测定,国家标准GB/T 24191-2009补充高温低压特定参数;ASTM D6773-16强调圆度视觉评估,GB等效标准采用仪器量化;ISO 175:2010定义酸碱浸泡标准,GB方法调整浓度范围适应本地环境

检测设备

1. 万能材料试验机: INSTRON 5982型(载荷范围0.5-100kN,精度±0.2%)

2. 高温高压反应釜: PARR 4575型(温度范围-50-300°C,压力上限100MPa)

3. 扫描电子显微镜: ZEISS EVO MA15型(分辨率1nm,放大倍数10-100万倍)

4. 流体渗透仪: CORE LAB PDP-200型(渗透率范围0.1-500mD,流速精度±1%)

5. 热分析仪: NETZSCH STA 449F3型(升温速率0.1-50°C/min,热导率检测限0.01W/m·K)

6. 三维光学轮廓仪: BRUKER ContourGT-K型(垂直分辨率0.1nm,扫描面积100mm×100mm)

7. 圆度测量仪: MITUTOYO RA-1200型(精度±0.001mm,测量直径0.1-50mm)

8. 盐雾试验箱: Q-FOG CCT1100型(温湿度控制±1°C,喷雾周期可调)

9. 粒度分析仪: MALVERN Mastersizer 3000型(粒径范围0.01-3500μm,重复性±0.5%)

10. 冲击试验机: ZWICK Roell HIT5.5P型(冲击能量0.5-300J,温度控制-70-150°C)

11. 傅里叶红外光谱仪: THERMO Nicolet iS50型(波数范围4000-400cm-1,分辨率0.09cm-1

12. 计算流体动力学工作站: DELL Precision 7865型(CPU 64核,内存512GB,GPU NVIDIA RTX A6000)

13. 有限元分析软件: ANSYS Mechanical APDL(求解器支持非线性分析,并行计算节点≥1000)

14. 环境模拟箱: ESPEC PL-3KPH型(温控范围-40-150°C,湿度范围20-98%RH)

15. 硬度计: Wilson VH1150型(负荷范围10-1000g,维氏硬度检测精度±1%)

北检(北京)检测技术研究院【简称:北检院】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

以上是与"陶粒砂数值模拟与仿真测试"相关的简单介绍,具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。

    材料检测服务

    专业分析各类金属、非金属材料的成分、结构与性能,提供全面检测报告和解决方案。包括金属材料力学性能测试、高分子材料老化试验、复合材料界面分析等。

    化工产品分析

    精准检测各类化工产品的成分、纯度及物理化学性质,确保产品质量符合国家标准。服务涵盖有机溶剂分析、催化剂表征、高分子材料分子量测定等。

    环境检测服务

    提供土壤、水质、气体等环境检测服务,助力环境保护与污染治理,共建绿色家园。包括VOCs检测、重金属污染分析、水质生物毒性测试等。

    科研检测认证

    凭借专业团队和先进设备,致力于为企业研发、质量控制及市场准入提供精准可靠的技术支撑,助力品质提升与合规发展。