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二氧化碳置换法开采天然气水合物研究进展

石油与天然气地质 2024年第2期45卷 553-564页

作者：柏明星张志超陈巧珍徐龙杜思宇刘业新东北石油大学黑龙江大庆163318 东北石油大学提高采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 大庆师范学院黑龙江大庆263311 龙煤鹤岗矿业有限公司益新煤矿黑龙江鹤岗154100

应用CO_(2)置换法开采天然气水合物被认为是一种极具潜力的提高CH_(4)采收率和CO_(2)埋存率的技术。论述了CO_(2)及其混合气置换法开采天然气水合物的机理,梳理了CO_(2)混N_(2)/H_(2)及地热辅助CO_(2)提高水合物中CH_(4)采收率的技术进... 详细信息

应用CO_(2)置换法开采天然气水合物被认为是一种极具潜力的提高CH_(4)采收率和CO_(2)埋存率的技术。论述了CO_(2)及其混合气置换法开采天然气水合物的机理,梳理了CO_(2)混N_(2)/H_(2)及地热辅助CO_(2)提高水合物中CH_(4)采收率的技术进展。研究表明:①应用纯CO_(2)置换开采天然气水合物时,CH_(4)的采收率较低,而将CO_(2)与N_(2)、H_(2)以不同比例混合后注入天然气水合物藏中进行CH_(4)开采,能够有效提高CH_(4)的采收率。②CO_(2)与N_(2)或H_(2)混合注入水合物层时,多种气体分子在竞争吸附作用下降低了CH_(4)分子与水合物分子笼之间的范德华力,同时降低了混合气中CO_(2)的分压,导致水合物相平衡曲线上移,抑制了置换过程中CO_(2)水合物的生成速率,减轻了包裹作用的不利影响,从而提高CH_(4)采收率。③CO_(2)混合N_(2)注入开采水合物时,N_(2)的混入虽然能够减轻包裹作用的影响,但新形成的N_(2)水合物会堵塞CO_(2)进入水合物分子笼的通道,因此提高CH_(4)采收率效果有限。④在水合物层条件下H_(2)并不会形成新的水合物,而且混入少量的H_(2)又会与N_(2)发生吸附竞争,从而抑制N_(2)水合物的形成,故将低浓度的H_(2)气混入CO_(2)与N_(2)的混合气中能够进一步提高对水合物中CH_(4)的置换率,从而提高CH_(4)的采收率。因此,混入H_(2)被认为是提高CO_(2)置换开发水合物效果的重要途径。⑤混合气周期注气方式可明显提高水合物中CH_(4)的采收率和CO_(2)水合物藏封存率。⑥应用地热辅助CO_(2)开采水合物的方法也能够降低新形成水合物的包裹作用,同时实现CO_(2)在地热层和水合物层的两次埋存,在提高CH_(4)采收率的同时,大大提高CO_(2)在地层中的埋存率。

关键词：相平衡包裹作用埋存率采收率 CO_(2)混N2/H2置换 CO_(2)置换法天然气水合物

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关井阶段CO作储气库垫层气的动态影响规律

石油与天然气化工 2024年

作者：曹洪源柏明星杜思宇张志超刘业新东北石油大学提高采收率教育部重点实验室东北石油大学石油工程学院

目的为避免地下储气库中的垫层气损失，采用经济气体CO2作为垫层气，目前CO2作垫层气实际运用中存在各种条件限制且对关井阶段研究较少，有必要对在关井阶段CO2作垫层气对天然气储气库运行影响因素进行研究。方法利用有限元模拟CO2作... 详细信息

目的为避免地下储气库中的垫层气损失，采用经济气体CO2作为垫层气，目前CO2作垫层气实际运用中存在各种条件限制且对关井阶段研究较少，有必要对在关井阶段CO2作垫层气对天然气储气库运行影响因素进行研究。方法利用有限元模拟CO2作储气库垫层气时，关井阶段储气库动态参数(注入压力、注气速度和CO2垫层气比例)对混气带的影响规律研究。结果研究表明关井阶段，注入压力对混气带影响不大，注入压力控制在12 MPa左右最为合理、效益化，这时混气带占储气面积的比例为23.731 5%；混合带占比随注气速率增大而减小，但是在注气口附近会出现的混合区域，导致回采天然气时出现大量的混合气体，所以速度控制在7×107m3/d为合理，这时混气带占比为18.324 6%；CO2作垫层气的比例对天然气-CO2之间的混合影响明显，当比例为20%时，混气带占比为7.236 5%。结论根据实验结果设计针对混合带的控制措施，当注入压力控制为12 MPa，注采速度为7×107m3/d，垫层气的比例为20%时，能让储气库的运作更为效益化，为实际储气库建设提供参考。

关键词：地下储气库 CO 关井阶段注气压力注气速度垫层气比例混气带占比

关井阶段CO_(2)作储气库垫层气的动态影响规律

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石油与天然气化工 2024年第3期53卷 37-42页

作者：曹洪源柏明星杜思宇张志超刘业新东北石油大学石油工程学院东北石油大学提高采收率教育部重点实验室

目的为应对地下储气库中的垫层气损失,采用经济气体CO_(2)作为垫层气,目前,CO_(2)作垫层气在实际应用中存在各种条件限制,且对其在关井阶段的应用研究较少,有必要对在关井阶段CO_(2)作垫层气对天然气储气库的运行影响因素进行研究。方... 详细信息

目的为应对地下储气库中的垫层气损失,采用经济气体CO_(2)作为垫层气,目前,CO_(2)作垫层气在实际应用中存在各种条件限制,且对其在关井阶段的应用研究较少,有必要对在关井阶段CO_(2)作垫层气对天然气储气库的运行影响因素进行研究。方法利用有限元模拟CO_(2)作储气库垫层气时,研究关井阶段储气库动态参数(注气压力、注气速率和CO_(2)垫层气比例)对混气带的影响规律。结果注气压力对混气带的影响不大,将其控制在12 MPa左右最为合理,此时混气带占储气面积的比例为23.7315%;混气带面积占比随注气速率的增大而减小,但是在注气口附近会出现混合区域,导致回采天然气时出现大量的混合气体,所以注气速率控制在0.7×10^(8) m^(3)/d时最为合理,这时混气带面积占比为18.3246%;CO_(2)作垫层气的比例对天然气-CO_(2)之间的混合影响明显,当CO_(2)垫层气比例为20%时,混气带面积占比为7.2365%。结论根据实验结果设计针对混气带的控制措施,当注气压力控制为12 MPa时,注气速率为0.7×10^(8) m^(3)/d,当CO_(2)垫层气比例为20%时,能让储气库的运作更为经济,实验结果可为实际储气库的建设提供参考。

关键词：地下储气库 CO_(2) 关井阶段注气压力注气速率垫层气比例混气带占比

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO_(2)吞吐提高采收率机理

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天然气工业 2024年第4期44卷 126-134页

作者：左名圣陈浩赵杰文刘希良孟展柏明星杨江武艺刘海鹏齐新雨程威铭中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院油气资源与工程全国重点实验室•中国石油大学(北京) 中国石油集团测井公司新疆分公司西南石油大学石油与天然气工程学院东北石油大学石油工程学院

页岩油藏的成功开发在缓解我国能源紧缺的问题上发挥了重要作用,但衰竭式开发采收率较低,传统提高采收率的措施难以有效增产,因此明确页岩油藏注CO_(2)提高采收率的机理,对于探索页岩油的开发技术具有重要意义。为此,以准噶尔盆地吉木... 详细信息

页岩油藏的成功开发在缓解我国能源紧缺的问题上发挥了重要作用,但衰竭式开发采收率较低,传统提高采收率的措施难以有效增产,因此明确页岩油藏注CO_(2)提高采收率的机理,对于探索页岩油的开发技术具有重要意义。为此,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏为例,开展了一系列注CO_(2)实验并结合流体注入能力和油气组分传质评价实验,揭示了注CO_(2)吞吐提高采收率的机理,并明确了注CO_(2)吞吐的埋存形式、埋存效率与其生产动态之间的耦合关系。研究结果表明:①CO_(2)的注入能力是水的7.77倍、N2的1.18倍;增加注入压力,促进CO_(2)与原油之间的相互作用,能有效提高CO_(2)的注入能力。②CO_(2)对原油物性的改善能力显著强于N2,在CO_(2)—原油组分传质的协同作用下,注CO_(2)吞吐的采收率比N2高6.84%。③原油膨胀和黏度降低是注CO_(2)吞吐前期提高采收率的主要机制,而后期主要通过CO_(2)对原油轻质烃类组分置换、萃取进一步实现了采收率的提高,混相压力(MMP)是注CO_(2)吞吐的阈值压力。④注CO_(2)吞吐过程中,埋存率从最初的77.77%持续降低到7.14%,不同形式CO_(2)的埋存比例具有动态变化的特征,但主要以游离态和溶解态埋存为主。结论认为,吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO_(2)吞吐在提高采收率的同时实现了CO_(2)的埋存,实验结果为研究国内相似页岩油藏注CO_(2)吞吐提采—埋存效率提供理论支撑和经验借鉴。

关键词：准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油提高采收率注CO_(2)吞吐 CO_(2)埋存注入能力 CCUS

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国际化背景下石油工程研究生专业英语课程改革

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科教导刊 2024年第17期 42-44页

作者：赵景原柏明星范森东北石油大学黑龙江大庆163318

随着国家“一带一路”国际合作项目的实施推进,石油工业国际化需求对石油工程人才培养提出了新的要求。石油工程研究生专业英语课程是培养学生学术交流能力、跨国工作能力及跨文化交流能力的重要课程,且越来越受到各石油类高校的重视。... 详细信息

随着国家“一带一路”国际合作项目的实施推进,石油工业国际化需求对石油工程人才培养提出了新的要求。石油工程研究生专业英语课程是培养学生学术交流能力、跨国工作能力及跨文化交流能力的重要课程,且越来越受到各石油类高校的重视。文章针对目前“石油工程专业英语”课程教学中存在的问题,从学习需求分析、明确教学目标、教学资源优化、教师组合优化、考核方法优化等方面提出具体的教学改革方法,以期为培养石油工程专业国际化人才打下坚实基础。

关键词：国际化石油工程研究生专业英语课程改革

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活性MoS_(2)纳米片剥离油膜机理研究

油气地质与采收率 2024年第2期31卷 138-147页

作者：梁拓王绘鹏何琛杨昌华屈鸣侯吉瑞杨二龙柏明星西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 中国石油长庆油田分公司第十一采油厂甘肃庆阳745002 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318

纳米材料可以提高原油采收率,但目前对于纳米材料的研究主要集中在球形纳米材料的性能上,对于二维片状纳米材料的研究甚少。自主合成了两亲性MoS_(2)片状纳米材料(活性MoS_(2)纳米片)用于大幅度提高水驱后原油采收率,针对活性MoS_(2)纳... 详细信息

纳米材料可以提高原油采收率,但目前对于纳米材料的研究主要集中在球形纳米材料的性能上,对于二维片状纳米材料的研究甚少。自主合成了两亲性MoS_(2)片状纳米材料(活性MoS_(2)纳米片)用于大幅度提高水驱后原油采收率,针对活性MoS_(2)纳米片在固体表面上的铺展规律进行系列研究,阐明了活性MoS_(2)纳米片对固体表面油膜的作用机理。基于气-水-固相接触角的测量,明确了油湿性石英片在活性MoS_(2)纳米片驱油体系中浸泡120 h后,水滴平衡接触角保持90°不变,石英片表面由油湿转变成中性润湿;地层水和质量分数为0.15%的SiO_(2)纳米流体均无法使油膜在固体表面产生楔形膜,而质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系可在油-水-固接触区域形成明显的楔形膜,产生结构分离压力,最终剥离固体表面油膜。研究发现,在质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系中,油膜在固体表面的收缩过程中会形成内、外两条接触线,内、外接触线的收缩速度分别是0.6617×10^(-5)和8.5817×10^(-5)cm/s;从热力学角度计算出油膜在收缩过程中油-水-固混合体系Gibbs自由能的增量呈负增长,证明油膜在活性MoS_(2)纳米片驱油体系中的收缩是自发进行的。该项研究成果说明质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系具有高效的驱油能力。

关键词：活性MoS_(2)纳米片结构分离压力润湿性 Gibbs自由能驱油效率

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CO地质封存系统泄漏风险评价

油气地质与采收率 2023年

作者：张志超柏明星高硕张葳张莉莹杜思宇东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室东北石油大学中海石油(中国)有限公司海南分公司中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂

CO2地质封存是缓解温室效应的重要手段，而封存系统的泄漏风险评价是安全封存的基础。首先，综合分析影响CO2地质封存系统泄漏的因素，认为诱发泄漏风险的原因主要是CO2低温冷流体产生对井筒和盖层的交变应力和CO2-水-岩腐蚀反应综合作... 详细信息

CO2地质封存是缓解温室效应的重要手段，而封存系统的泄漏风险评价是安全封存的基础。首先，综合分析影响CO2地质封存系统泄漏的因素，认为诱发泄漏风险的原因主要是CO2低温冷流体产生对井筒和盖层的交变应力和CO2-水-岩腐蚀反应综合作用下导致井筒和盖层的完整性失效。考虑多因素综合作用对CO2地质封存系统泄漏的影响，并基于模糊综合评价理论(FCE)，建立了CO2泄漏风险因素间的层次关系模型，进行了CO2地质封存系统泄漏风险评价，其过程包括应用非线性正态隶属函数建立CO2泄漏风险因素对评语的隶属度矩阵，并应用层次分析方法构建泄漏风险影响因素间的比较矩阵，以获得泄漏风险因素的权重子集，并对给定实例CO2地质封存系统泄漏风险进行评价，进而得出所评价的CO2地质封存井筒当前处于泄漏低风险，盖层处于泄漏中风险，封存系统处于泄漏中风险。通过采集CO2地质封存过程中泄漏风险影响因素的变化并进行模糊运算模型更新，可动态跟踪CO2地质封存系统泄漏风险。

关键词：温室效应 CO 地质封存系统泄漏风险因素模糊运算泄漏风险评价

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二氧化碳地质封存系统泄漏风险研究进展

特种油气藏 2022年第4期29卷 1-11页

作者：柏明星张志超白华明杜思宇东北石油大学黑龙江大庆163318 提高采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油新疆油田分公司新疆克拉玛依834000

CO_(2)地质封存技术是缓解温室效应的重要手段,而对于地质封存系统泄漏风险的评价是确保CO_(2)安全高效封存的前提。针对CO_(2)泄漏风险,系统论述了CO_(2)地质封存系统中井筒和盖层因素对CO_(2)泄漏风险的影响机理,包括固井质量、CO_(2... 详细信息

CO_(2)地质封存技术是缓解温室效应的重要手段,而对于地质封存系统泄漏风险的评价是确保CO_(2)安全高效封存的前提。针对CO_(2)泄漏风险,系统论述了CO_(2)地质封存系统中井筒和盖层因素对CO_(2)泄漏风险的影响机理,包括固井质量、CO_(2)腐蚀及井筒组合体受交变应力损坏等,以及盖地比、盖层厚度、岩性等对盖层低速渗漏和高速泄漏的影响。最后,论述了基于上述影响因素综合作用下的井筒泄漏风险评价方法、盖层泄漏风险评价方法和CO_(2)封存系统泄漏风险综合评价方法,并指出了不同评价方法的优缺点。该研究可为CO_(2)地质封存工程中的选址、选层和泄漏风险评估提供理论支持。

关键词： CO_(2)地质封存 CO_(2)泄漏井筒盖层 CO_(2)腐蚀固井质量

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微乳液驱油技术的研究进展

油田化学 2023年第4期40卷 750-756页

作者：张志超柏明星王勇聂剑峰刘敬源邵军东北石油大学提高采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第六采油厂陕西西安710018 大庆炼化公司黑龙江大庆163318

针对低渗特低渗等非常规油藏注水开发存在水注不进液采不出的难题,系统论述了微乳液驱对低渗油藏降压增注、调剖堵水、储层保护等提高采收率的驱油机理,注入油藏中微乳液黏度高于水,相比水驱能够改善油水流度比,减小驱替液的黏性指进,... 详细信息

针对低渗特低渗等非常规油藏注水开发存在水注不进液采不出的难题,系统论述了微乳液驱对低渗油藏降压增注、调剖堵水、储层保护等提高采收率的驱油机理,注入油藏中微乳液黏度高于水,相比水驱能够改善油水流度比,减小驱替液的黏性指进,微乳液与油接触也会产生超低界面张力,降低毛管阻力,改变岩石润湿性,扩大油藏宏观波及体积。另外,微乳液在流经油藏的孔吼通道时,也会通过对原油增溶、黏弹性拖拽等协同作用,提高油藏洗油效率。同时,也对几种对低渗油藏驱油适用性较好的微乳液(超临界CO_(2)微乳液、纳米微乳液、原位乳化微乳液和微乳液泡沫)的类型和性质进行了论述。并论述了不同类型微乳液在实际现场低渗透油藏降压增注提高采收率中的应用效果,微乳液驱能普遍使低渗油藏中注水井注入压力降压35%以上,油井的增油效果也较好。通过该论述旨在为当前低渗透等非常规油藏应用微乳液驱油提高采收率技术提供一定的理论借鉴。

关键词：微乳液驱驱油机理非常规油藏降压增注提高采收率综述