油气科技展望丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘振武

出品人:

页数:188

译者:

出版时间:2003-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787502142926

丛书系列:

图书标签:

• 油气科技
• 石油工程
• 天然气工程
• 能源技术
• 科技发展
• 行业展望
• 油田化学
• 钻井工程
• 采油工程
• 储层工程

跨越边界：新材料科学与可持续能源的未来图景 图书简介 本书并非聚焦于传统的石油和天然气开采技术，而是将视野投向了更广阔的、关乎人类未来能源结构和材料科学交叉领域的前沿探索。本书深入剖析了在当前全球气候变化和资源约束的双重挑战下，如何通过颠覆性的材料创新，驱动可持续能源系统的构建与优化。 全书共分为六个主要部分，每一部分都代表了一个亟待解决的关键科学与工程难题，并提供了基于最新研究成果的解决方案构想。 第一部分：高性能储能介质的革命 在能源转型的大背景下，储能技术的瓶颈制约了可再生能源（如太阳能和风能）的规模化应用。本部分摒弃了对现有锂离子电池技术的修补式改进，转而探讨了下一代储能介质的研发方向。 1.1 固态电解质的界面工程学： 详细阐述了陶瓷基、聚合物基及混合型固态电解质的微观结构对其离子电导率和界面稳定性的影响。重点分析了如何通过原子层沉积（ALD）技术在电极/电解质界面构建“缓冲层”，以有效抑制锂枝晶的生长，实现高能量密度和长循环寿命的固态电池。讨论了固态电池在极端温度下的运行特性及其工程化挑战。 1.2 氧化还原液流电池（RFB）的新型活性物质： 传统钒基RFB受制于成本和能量密度。本书系统介绍了有机小分子、金属有机框架（MOFs）基以及基于硫/碘的非金属储能体系。通过计算化学模拟，预测了这些新型活性物质在不同溶剂体系中的溶解度、氧化还原电位和循环稳定性，为构建百兆瓦级电网储能系统提供了理论依据。 1.3 机械能与热能的耦合存储： 探讨了如何将物理储能（如压缩空气储能CAES）与热化学储能相结合。重点分析了相变材料（PCM）与储热介质（如熔盐、陶粒）的协同作用，设计了一种高效率的“热-力”耦合循环系统，旨在提高能量转换效率并降低系统动态响应时间。 第二部分：先进催化剂与绿色合成路径 本部分的核心在于如何利用高效、低能耗的催化技术，实现对低价值碳源的有效利用，并构建零碳排放的化学品合成路线。 2.1 电催化CO2还原（CO2RR）的界面调控： 深入研究了纳米结构对电催化剂选择性的影响。重点比较了单原子催化剂（SACs）、合金催化剂以及负载型金属纳米颗粒在将CO2转化为高价值化学品（如甲醇、乙烯）过程中的产物分布和法拉第效率。详细解析了反应中间体（如COOH）在不同晶面上的吸附能，指导催化剂的理性设计。 2.2 仿生催化与光驱动反应： 借鉴自然界中光合作用的机制，设计了人工光捕获天线和高效电荷分离系统。探讨了如何利用可见光驱动氨合成（光催化固氮）以及水分解制氢。引入了基于酶促反应机理的有机催化剂，以实现温和条件下的选择性氧化还原反应，大幅降低传统化学合成对高温高压的需求。 2.3 生物质的催化转化与高附加值利用： 关注木质纤维素的解聚与选择性转化。重点介绍了分子筛催化剂在脱氧反应中的应用，如何定向合成平台化合物（如羟甲基糠醛HMF）及其衍生物，为生物基高分子材料的产业化提供技术支撑。 第三部分：智能材料与能源器件集成 本部分关注材料如何赋予能源设备“智能”和“自适应”的能力，以应对复杂多变的运行环境。 3.1 自修复与自冷却能源电子器件： 探讨了将形状记忆聚合物、可逆共价键网络材料集成到电池封装和电力电子元件中的可行性。分析了应力、温度变化对器件寿命的影响，并设计了基于微流控或相变材料的主动热管理系统，确保高功率密度器件的长期可靠性。 3.2 柔性与可穿戴能源系统： 介绍了超薄、高弹性的导电聚合物、金属纳米线网络以及纤维状储能元件的制备工艺。重点讨论了如何通过三维打印和卷对卷（Roll-to-Roll）技术，实现结构与功能一体化的柔性能源包。 3.3 能源采集与环境传感一体化： 研究了摩擦纳米发电机（TENG）和压电纳米发电机（PENG）在从环境振动、人体运动中捕获能量方面的应用。分析了如何通过材料界面调控，提高能量转换效率，并将其与低功耗无线传感器网络相结合。 第四部分：先进分离技术与资源循环 面对日益增长的稀有金属和关键元素需求，本部分着重于开发高效、低能耗的膜分离和吸附技术，实现资源的闭环循环。 4.1 新型气体分离膜： 聚焦于高选择性聚合物膜、金属有机框架（MOFs）膜和共价有机框架（COFs）膜在碳捕集与封存（CCS）中的应用。详细对比了不同膜材料对CO2/N2、CO2/CH4的分离性能，并探讨了如何通过引入功能化孔道结构来增强膜的选择性和渗透性。 4.2 稀有金属的绿色萃取与回收： 针对锂、钴、镍等关键电池金属的回收问题，介绍了离子液体萃取、选择性吸附树脂以及电化学分离技术。特别分析了基于特定配位化学原理设计的吸附剂，如何实现对低浓度金属离子的精准捕获与富集。 4.3 水资源净化中的纳米过滤技术： 探讨了石墨烯氧化物（GO）膜、聚合物/无机杂化纳米管膜在海水淡化和工业废水处理中的潜力。分析了膜污染（Fouling）的机理，并提出了通过表面等离子体改性来提高抗污染性能的策略。 第五部分：面向深空与极端环境的材料适应性 本部分将研究重点转移到传统能源技术难以应对的极端工况，如深海、高辐射和超低温环境。 5.1 极端温差下的热电材料： 探讨了如何设计具有高塞贝克系数（S）和低热导率（k）的半导体材料，以实现对温差的直接电能转换。重点分析了基于碲化物、硫化物以及二维材料的结构缺陷工程，以有效散射声子，降低热导率。 5.2 辐射硬化材料与防护： 针对核能和深空探测需求，研究了高熵合金、陶瓷基复合材料在强辐射场下的微观结构演变和力学性能衰减。提出了通过引入惰性位错源和晶界工程来提高材料抗辐照损伤的能力。 第六部分：数字化赋能与材料加速发现 本书的最后一部分强调了信息技术在材料科学中的变革性作用，加速了从理论到实际应用的转化过程。 6.1 机器学习在材料性质预测中的应用： 介绍了如何构建高通量的材料数据库，并利用深度学习模型（如图神经网络GNN）来预测新型催化剂的活性位点、电解质的稳定性和聚合物的力学性能。 6.2 原位/实时表征技术的发展： 综述了同步辐射、中子散射、高分辨率电子显微镜在原位监测材料相变和反应机理中的前沿应用。强调了实时数据采集与计算模拟的反馈循环，以指导实验设计。 总结： 本书旨在为材料科学家、化学工程师以及能源系统规划者提供一个跨学科的、面向未来的思考框架。它强调，真正的可持续能源未来依赖于材料科学的根本性突破，而非简单的技术叠加。本书提供了一系列扎实的理论基础和前沿的工程实例，激励读者在这些交叉领域进行更具创造性的探索。

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这套《油气科技展望丛书》的水平实在让人惊叹！我最近在研究非常规油气的开发技术，尤其是在页岩气储层改造和提高采收率方面的最新进展。这套书里对压裂液的配方优化、支撑剂的选择与粒度分布、以及微裂缝网络的模拟分析，都有非常深入和前沿的探讨。特别是其中一本关于水平井钻井技术优化的章节，详细阐述了定向井工具的实时监测与轨迹修正算法，结合了大数据分析来预测地质风险，这种跨学科的整合能力，让人耳目一新。我特别欣赏它没有停留在传统的理论层面，而是大量引用了近几年国际上成功的工业案例，从实际工程数据中提炼出可操作的经验参数。比如，对于高含硫气田的处理，书中介绍了一种新型的膜分离技术，其选择性吸附效率比传统的胺吸收法提高了近百分之十五，而且能耗显著降低，这对于我们优化现场脱硫流程具有极高的参考价值。读完后感觉自己的知识体系得到了极大的拓宽，不再是零散的文献阅读，而是有了一个系统化、前瞻性的框架。对于那些希望站在行业最前沿的工程师和研究人员来说，这无疑是一套不可多得的宝藏。

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不得不说，这套丛书在叙事风格上做到了极好的平衡——既有学术的严谨性，又不失工程实践的可读性。比如，在介绍新型钻井液添加剂（如纳米材料分散体系）的稳定性测试时，作者没有简单罗列实验数据，而是通过情景再现的方式，描述了在高温高压井下环境，添加剂如何抵抗剪切稀释和温度梯度带来的失稳风险。这种讲故事的手法，让原本枯燥的流变学参数变得鲜活起来。此外，丛书在结构编排上也颇为精妙，不同分册之间既能独立成篇，又能在关键技术点上形成互文和交叉印证，例如，在描述深水油气集输系统的安全冗余设计时，它巧妙地引用了前面章节中关于海底管道腐蚀监测的无损检测技术，形成了一个完整的技术闭环。这种精心策划的结构，极大地降低了跨领域学习的认知负荷，使得读者可以沿着一条逻辑清晰的主线，逐步掌握复杂的系统工程知识。对于项目经理而言，这套书简直是项目策划阶段的“最佳陪跑员”。

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说实话，一开始我对这套书的期望值不高，总觉得这类“展望”性质的丛书难免会有些宏大叙事而缺乏实操细节。然而，当我翻开讨论油藏数值模拟的那一本时，彻底改变了看法。它不仅仅是介绍了有限元或有限差分方法的应用，更重点剖析了在超高压、高含盐度环境下，传统物性参数模型失效后的新型校正方法。书中引入了机器学习模型来辅助历史拟合，用神经网络预测复杂裂缝系统的渗透率演化规律，这简直是为油藏工程师量身定做的“内功心法”。我印象最深的是关于碳酸盐岩储层非均质性处理的章节，它提供了一套基于地质统计学和相控模型相结合的工具包，能够更精确地刻画出溶洞和裂缝系统的空间分布，从而指导注水开发的井网部署。这些内容，在国内现有的一些教材或专著中是极少提及的，往往需要查阅大量的顶级国际会议论文才能拼凑起来。这套丛书的编纂者显然拥有深厚的理论功底和丰富的现场经验，他们把复杂的数学工具以一种清晰、直观的方式呈现出来，让技术人员能够快速上手，极大地提升了工作效率和决策的科学性。

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我对其中关于人工智能在油气勘探领域应用的章节印象最为深刻，它完全颠覆了我对传统地震数据解释的固有印象。书中详尽地展示了如何利用深度学习模型，特别是卷积神经网络（CNN）和生成对抗网络（GAN），来自动识别和刻画复杂地下构造，比如断层和不整合面。它不仅仅是停留在“用AI”的层面，而是深入探讨了训练数据的质量控制、特征工程的构建逻辑，以及模型泛化能力不足时的降维处理策略。最让我眼前一亮的是，它提出了一种结合地质先验知识的“弱监督学习”框架，有效解决了在数据稀疏地区进行精细化解释的难题。这种将尖端计算科学与地质认识深度融合的实践，是当前油气行业亟需的突破口。这套丛书敏锐地捕捉到了这一趋势，并提供了可操作的路线图和评估标准，对于想从传统解释转向智能化探索的专业人士来说，这套书提供的不仅仅是知识，更是一种思维的升级和工具的迭代。它为我们打开了一扇通往未来油气勘探的大门。

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这套书的深度和广度令人佩服，尤其是在环境保护和可持续发展方面所展现出的前瞻视野。现在的能源行业，绿色低碳已经成为硬指标，而这套丛书的某些分册就紧密围绕“双碳”目标进行了深入探讨。我尤其关注了其中关于油气田伴生气资源化利用的技术路线图。书中不仅分析了甲烷氧化耦合重整制氢的技术瓶颈，还详细对比了不同催化剂在固定床和流化床反应器中的性能衰减曲线和积碳情况。更令人眼前一亮的是，它触及到了油气田开采过程中产生的采出水处理及回用技术，特别是针对复杂含油污水的超滤-反渗透集成工艺，给出了详细的能耗-水质平衡图谱。这部分内容对于我们正在进行的环境影响评估工作来说，提供了极具价值的基准数据和技术参考。它没有回避行业面临的环保压力，而是正面迎击，提供了切实可行的技术解决方案，这体现了出版者强烈的社会责任感和对行业未来负责任的态度。读起来感觉不是在看一本技术手册，而是在参与一场关于能源行业未来走向的深刻对话。

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