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非晶合金高速永磁电机的优化设计与铁耗研究

非晶合金高速永磁电机的优化设计与铁耗研究

作者：赵伟波华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

非晶合金高速电机其具有高效节能、加工精度高等优点而广泛应用于生产实际,如数控雕刻机和高速离心机等。高速永磁电机运行在复杂多物理场耦合的条件下,涉及到电磁场分布、结构力学、材料力学、热稳定性等方面。本文从高速永磁同步电机... 详细信息

非晶合金高速电机其具有高效节能、加工精度高等优点而广泛应用于生产实际,如数控雕刻机和高速离心机等。高速永磁电机运行在复杂多物理场耦合的条件下,涉及到电磁场分布、结构力学、材料力学、热稳定性等方面。本文从高速永磁同步电机的电磁特性和机械结构特性出发,在时步有限元法的基础上,利用两款有限元分析软件Maxwell ANSOFT和ANSYS Workbench,分别对该高速永磁同步电机进行电磁场分析和电磁-机械应力耦合场的分析。首先,利用Maxwell ANSOFT建立11KW高速永磁同步电机的2D时步有限元分析模型,将Halbach阵列应用于永磁电机中,用时步有限元仿真软件得到空载稳态情况下不同的Halbach充磁角度对应的气隙磁密波形,总结出充磁角度与各次谐波的变化关系。接着,为了减小4极表贴式永磁电机气隙磁场中谐波含量过高所带来的性能下降问题,提出Halbach磁体阵列与组合型磁极相结合的转子结构,基于时步有限元计算软件,利用田口法正交试验,以谐波畸变率THD和气隙磁密基波幅值大小为评价标准,优化设计该电机转子结构参数。优化参数包括：磁钢厚度、组合磁极的磁极配比、Halbach充磁夹角、弱磁极材料的矫顽力大小。优化后获得较好的空载气隙磁密,提高了电机的稳态运行性能。通过对比优化前后气隙磁通密度谐波含量,验证了该优化方法的有效性。然后,为了校核在多物理场环境的综合作用下,高速永磁同步电机转子是否满足机械强度和塑性要求,在ANSYS Workbench软件平台中对高速永磁同步电机转子的电磁-机械应力耦合场进行研究,结果表明永磁体护套的强度足以保护转子磁钢。讨论了转子永磁材料随着温度升高导致的空载电动势下降的问题。最后,分别选择型号为DW470的硅钢片和非晶合金材料作为定子铁芯,用有限元法对两台电机的定子铁耗进行对比,验证了非晶合金材料在高频条件下损耗较低的优越性能。论文的研究工作为提高高速永磁电机的性能打下良好基础。

关键词：非晶合金高速电机 Halbach阵列应力场铁耗

鄂尔多斯盆地中部地区三叠系延长组储层特征和裂缝研究

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鄂尔多斯盆地中部地区三叠系延长组储层特征和裂缝研究

作者：赵伟波西北大学

学位级别：硕士

鄂尔多斯盆地位于中国大陆中西部,是一个经过长期构造演化的多旋回沉积盆地。盆地中部地区是中生界油的主要产区,延长组为主力产油层位,且具有低孔、低渗、裂缝发育的特点。本文在前人研究基础上,结合野外观测、岩心观察、镜下观察、测... 详细信息

鄂尔多斯盆地位于中国大陆中西部,是一个经过长期构造演化的多旋回沉积盆地。盆地中部地区是中生界油的主要产区,延长组为主力产油层位,且具有低孔、低渗、裂缝发育的特点。本文在前人研究基础上,结合野外观测、岩心观察、镜下观察、测井等资料及现代实验室分析技术,着重对中部地区上三叠统延长组含油层系进行了沉积特征、储层特点和裂缝的研究。中部地区储层的岩石类型以长石砂岩、长石岩屑砂岩为主;主要的成岩作用为压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用,成岩阶段处于中成岩A～B期,在此成岩阶段,砂岩裂缝较为发育,对储层储集性能的改善至关重要;储层的孔隙包括宏观孔隙、微观孔隙、混合孔隙,残余粒间孔和溶蚀粒间孔是油气赋存的主要空间;孔隙结构影响储层物性,储层物性整体较差,属于低孔、低渗储层;储层宏观非均质性较强,主要受沉积相和成岩作用两方面控制。中部地区延长组储层裂缝发育,以高角度张剪裂缝为主,裂缝走向以北东向为主,北西向次之,同时还存在一组近南北向和近东西向的裂缝,发育程度次于北东和北西向。开度值一般处于60～180μm范围内,密度在0.052条/m～0.44条/m之间,部分裂缝处于充填、半充填状态,充填物以方解石、泥质为主。裂缝的发育与盆地区域构造背景有关,从裂缝的切割关系判断,裂缝为两期形成,两期裂缝形成时的应力方向分别与盆地燕山期、喜山期的构造应力场分布一致。裂缝发育并不均一,主要受岩性、层厚和盆地基底断裂的影响。通过对裂缝物性的研究,认为裂缝对储层物性的影响主要反映在提高储层渗透率上,而作为油气储集空间的作用较小。通过水驱油实验研究,认为裂缝影响驱油效率,在注水开发中将起着重要作用。结合盆地构造演化、应力特征和有利油藏区带分析等资料,对中部地区延长组构造裂缝进行了初步预测。

关键词：延长组低孔低渗储层裂缝中部地区鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地本溪组天然气成藏条件及勘探潜力

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石油学报 2023年第8期44卷 1240-1257页

作者：牛小兵赵伟波史云鹤胡新友杜小伟低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 中国石油长庆油田公司陕西西安710018 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院陕西西安710018

鄂尔多斯盆地本溪组煤系烃源岩在盆地中东部广泛发育,为盆地古生界天然气藏提供了气源保障。近年来在鄂尔多斯盆地本溪组不断取得致密气、页岩气和煤岩气勘探突破,揭示本溪组天然气藏类型多样、资源潜力较大。为深化本溪组多种类型天然... 详细信息

鄂尔多斯盆地本溪组煤系烃源岩在盆地中东部广泛发育,为盆地古生界天然气藏提供了气源保障。近年来在鄂尔多斯盆地本溪组不断取得致密气、页岩气和煤岩气勘探突破,揭示本溪组天然气藏类型多样、资源潜力较大。为深化本溪组多种类型天然气藏的成藏条件和运聚规律等认识,系统分析了本溪组沉积环境、气源岩地球化学特征、天然气储集条件,探讨了本溪组多类型天然气富集成藏机理,并指明了天然气勘探方向。研究表明:①本溪组8号煤层和招贤页岩在鄂尔多斯盆地中—东部广泛发育、分布稳定、热演化程度适中,是盆地古生界的有利气源岩。②本溪组天然气储层类型多样,其中,致密砂岩储层孔隙度平均为5.48%,以Ⅱ类、Ⅲ类储层为主,储集性能较好;煤岩储层孔缝发育,储集空间以割理缝、植物组织孔(胞腔孔)、气泡孔为主,孔隙度在0.5%~16.0%,游离气含量高;泥页岩储层较为致密,储集空间以无机孔隙为主,孔隙度平均为1.43%。③沉积环境、气源特征、储集条件、岩性组合特征等是本溪组发育多类型天然气成藏条件的主要影响因素。研究认识明确了鄂尔多斯盆地本溪组天然气勘探方向,并优选评价了天然气有利勘探区,对下一步勘探部署具有重要指导与借鉴意义。

关键词：鄂尔多斯盆地本溪组煤系地层天然气成藏条件

煤层微观孔隙特征及沉积环境对孔隙结构的控制作用-以鄂尔多斯盆地8号煤层为例

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 142-154页

作者：赵伟波刘洪林王怀厂刘德勋李晓波中国石油长庆油田勘探开发研究院陕西西安710021 中国石油非常规油气重点实验室北京100083 国家能源页岩气研发(实验)中心河北廊坊065007 中国石油勘探开发研究院北京100083

寻找深部煤层气资源分布,亟待查明深部煤储层沉积环境和孔隙分布特征。为此,在开展鄂尔多斯盆地煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上,查明了煤岩显微组分和孔隙分布特征,评价了鄂尔多斯盆地8号煤的煤沉积环境和孔隙结构特征... 详细信息

寻找深部煤层气资源分布,亟待查明深部煤储层沉积环境和孔隙分布特征。为此,在开展鄂尔多斯盆地煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上,查明了煤岩显微组分和孔隙分布特征,评价了鄂尔多斯盆地8号煤的煤沉积环境和孔隙结构特征之间的关系。结果表明:①研究区8煤层煤岩有机显微组分以镜质组为主,成煤早期植物类型应主要为木本植物,后期随着覆水程度增大而逐渐转变为木本+草本混生植物为主;②本溪期8号煤由早期为湿地森林沼泽逐步演化为后期开阔水域沼泽,沼泽水体相对滞留,沼泽环境稳定,利于有机质富集和煤层结构稳定;③研究区8煤大孔占比与结构保存指数(TPI)两者呈正相关,而与凝胶化指数(GI)呈负相关;④基质镜质体发育密集气孔群或稀疏带状气孔群,团块镜质体中发育少量气孔,结构镜质体中发育原始组织孔,多为矿物充填,均质镜质体气孔不发育。研究认为榆林地区煤层孔隙分布受到煤沉积环境和显微组分控制,开阔水域沼泽相的煤层孔隙结构呈现三峰,其中微孔和大孔发育最好,湿地森林沼泽相煤层孔隙结构呈现双峰,微孔发育好,大孔发育较差。

关键词：深部煤层气煤相孔隙结构煤岩显微组分鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地东部山西组页岩气成藏特征及勘探对策

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地质学报 2020年第3期94卷 905-915页

作者：刘洪林王怀厂张辉赵伟波刘燕刘德勋中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油非常规油气重点实验室北京100083 国家能源页岩气研发(实验)中心河北廊坊065007 中国石油长庆油田勘探开发研究院西安710021

我国海陆过渡相页岩气资源量约占全国资源总量的三分之一,勘探开发前景广阔。鄂尔多斯盆地过渡相页岩分布范围广、厚度大,受到广泛关注,勘探开发一直未能获得突破。为查明过渡相页岩地质特征与海相页岩储层特征及成藏规律的差异,本文以... 详细信息

我国海陆过渡相页岩气资源量约占全国资源总量的三分之一,勘探开发前景广阔。鄂尔多斯盆地过渡相页岩分布范围广、厚度大,受到广泛关注,勘探开发一直未能获得突破。为查明过渡相页岩地质特征与海相页岩储层特征及成藏规律的差异,本文以鄂尔多斯盆地东部山西组页岩为例,通过总有机碳、镜质组反射率、矿物组成、微观孔隙和含气量分析开展页岩气生成、储集和成藏过程的对比研究,分析认为山西组页岩成藏过程有其特殊性,其干酪根来源于Ⅲ型高等植物,液态烃产量很少,缺乏气泡成孔过程,有机质纳米孔数量少,砂泥煤互层的沉积特征排烃效率高,影响页岩含气性。山西组页岩气形成后,大部分页岩气已运移到附近砂岩中形成致密气,致密砂岩、煤层和页岩呈三明治式成藏。预测研究区内东南部为有利区域。在勘探山西组页岩气时考虑煤系"含气带",通过立体勘探寻找有利的富气层段。

关键词：鄂尔多斯山西组页岩有机质纳米孔

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豫西地区构造样式与油气勘探的探究

西北大学学报（自然科学版） 2007年第4期37卷 647-652页

作者：张小浩周鼎武赵伟波西北大学地质学系陕西西安710069

目的分析豫西地区构造样式,通过构造样式对本区进一步油气勘探的方向进行探讨。方法通过野外调研、地震剖面勘探及区域构造背景进行综合分析。结果厘定出4种主要构造样式,即挤压构造、伸展构造、反转构造和垂直构造;与现今勘探结果对比... 详细信息

目的分析豫西地区构造样式,通过构造样式对本区进一步油气勘探的方向进行探讨。方法通过野外调研、地震剖面勘探及区域构造背景进行综合分析。结果厘定出4种主要构造样式,即挤压构造、伸展构造、反转构造和垂直构造;与现今勘探结果对比,构造样式与研究区油气聚集有着密切的联系。结论本区油气勘探应注重于伸展构造和挤压构造发育的区块。

关键词：构造样式油气勘探挤压构造伸展构造反转构造垂直构造

鄂尔多斯盆地神木—米脂地区本溪组含铝岩系地球化学特征

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天然气地球科学 2023年第6期34卷 1072-1089页

作者：潘博赵伟波刘蝶刘燕王怀厂余瑜中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059

近年来,鄂尔多斯盆地陇东地区铝土岩天然气勘探获重大突破,但对盆地东部本溪组铝土岩研究较少,亟需加强基础地质研究。通过岩心观察、铸体薄片等技术手段,结合主微量及稀土元素测试开展地球化学分析,研究含铝岩系的古盐度、古氧化还原... 详细信息

近年来,鄂尔多斯盆地陇东地区铝土岩天然气勘探获重大突破,但对盆地东部本溪组铝土岩研究较少,亟需加强基础地质研究。通过岩心观察、铸体薄片等技术手段,结合主微量及稀土元素测试开展地球化学分析,研究含铝岩系的古盐度、古氧化还原环境、古气候及物源特征。结果表明:①晚石炭世本溪期历经多期海侵海退,沉积环境由海相咸水环境向陆相淡水环境过渡,并在湖田段沉积末期转变为海相咸水环境,期间氧化还原环境交替出现;②含铝岩系受化学风化作用影响显著,本溪早期受晚古生代冰期影响,温度下降,之后因全球变暖事件,气温升高;③含铝岩系底部铝土质铁矿物源自下伏马家沟组碳酸盐岩,中上部铝土岩及泥岩源于硅酸盐岩及岩浆岩等,物质来源多样。

关键词：鄂尔多斯盆地本溪组含铝岩系地球化学

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鄂尔多斯盆地青石峁气田成藏条件及勘探开发关键技术

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石油学报 2023年第10期44卷 1739-1754页

作者：赵伟波黄道军王康乐胡新友惠洁陈宇航低渗透油气田勘探开发国家工程实验室、中国石油长庆油田公司勘探开发研究院陕西西安710018

2022年探明的青石峁气田,其探明区域的面积为2 151 km^(2),探明储量为1 459×10^(8)m^(3),是长庆油田第8个千亿立方米大气田。通过回顾青石峁气田的勘探历程,总结了其天然气成藏的地质特征,研究结果表明:青石峁气田的主力含气层为二叠... 详细信息

2022年探明的青石峁气田,其探明区域的面积为2 151 km^(2),探明储量为1 459×10^(8)m^(3),是长庆油田第8个千亿立方米大气田。通过回顾青石峁气田的勘探历程,总结了其天然气成藏的地质特征,研究结果表明:青石峁气田的主力含气层为二叠系下石盒子组8段;主要烃源岩为石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组的煤层和暗色泥岩,具有广覆式生烃的特点;发育三角洲前缘亚相沉积体系,其中,多物源、多水系、强供给、多期河道控制了砂体的展布特征;储层为水下分流河道砂体,平均孔隙度为7.9%,平均渗透率为0.363 mD,储层致密,砂体的连通性受控于砂体的展布方向;气藏压力系数为0.78~0.90,属于低压气藏;低生烃强度背景下的长期连续充注、断裂系统对致密储层的调整改造、较高的源-储压差造就了岩性-构造控制下的改造型气藏;三维地震勘探技术、砂体精细刻画技术和复杂气水关系下的井位优选技术是青石峁气田勘探开发的关键技术。

关键词：青石峁气田成藏条件地质条件勘探开发关键技术

煤相对孔隙结构控制作用—以鄂尔多斯盆地榆林8#煤为例

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煤炭科学技术 2023年

作者：赵伟波刘洪林王怀厂刘德勋李晓波中国石油长庆油田勘探开发研究院中国石油非常规油气重点实验室国家能源页岩气研发(实验)中心中国石油勘探开发研究院

寻找深部煤层气资源分布，亟待查明深部煤储层煤相特征和孔隙分布特征。为此，在开展榆林地区煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上，查明了榆林地区煤岩显微组分和孔隙分布特征，评价了8#煤的煤相和孔隙结构特征之间的关系。... 详细信息

寻找深部煤层气资源分布，亟待查明深部煤储层煤相特征和孔隙分布特征。为此，在开展榆林地区煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上，查明了榆林地区煤岩显微组分和孔隙分布特征，评价了8#煤的煤相和孔隙结构特征之间的关系。研究结果表明：①研究区8煤层煤岩有机显微组分以镜质组为主，成煤早期植物类型应主要为木本植物，后期随着覆水程度增大而逐渐转变为木本+草本混生植物为主；②本溪期8#由早期为湿地森林沼泽逐步演化为后期开阔水域沼泽，沼泽水体相对滞留，沼泽环境稳定，利于有机质富集和煤层结构稳定；③研究区8煤大孔占比与结构保存指数（TPI）两者呈现正相关，而与凝胶化指数（GI）呈现负相关；④基质镜质体发育密集气孔群或稀疏带状气孔群，团块镜质体中发育少量气孔，结构镜质体中发育原始组织孔，多为矿物充填，均质镜质体气孔不发育。结论认为：榆林地区煤层孔隙分布受到煤相和显微组分控制，开阔水域沼泽相的煤层孔隙结构呈现三峰，其中微孔和大孔发育最好，湿地森林沼泽相煤层孔隙结构呈现双峰，微孔发育好，大孔发育较差。

关键词：煤层气煤相孔隙结构鄂尔多斯盆地