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煤储层酸化氧化试剂体系优选及增产效果评价

煤炭学报 2024年第4期49卷 1989-2003页

作者：石军太范倩雯曹运兴徐凤银黄红星刘高峰刘成李星浩曹敬添邓婷王春琦孙政李相方中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)煤层气研究中心北京102249 河南省非常规能源与开发国际联合实验室河南焦作454003 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司浙江杭州310023 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116

我国煤层气资源丰富,但煤储层多为低渗致密储层,单井产量和采出率普遍较低,现有的技术手段难以支撑我国煤层气产业的快速发展,需要探索提高单井产量和采出率的手段。除了水力压裂、裸眼洞穴完井的物理改造方式,采用化学法改造原始煤储... 详细信息

我国煤层气资源丰富,但煤储层多为低渗致密储层,单井产量和采出率普遍较低,现有的技术手段难以支撑我国煤层气产业的快速发展,需要探索提高单井产量和采出率的手段。除了水力压裂、裸眼洞穴完井的物理改造方式,采用化学法改造原始煤储层物性也是近年研究的热点。煤储层酸化氧化技术可以避免物理增产方式造成的储层伤害,并可以促进解吸并改善渗流能力,但对于不同煤阶煤储层,适宜不同煤阶煤储层的酸化氧化试剂需要优化,以及其酸化氧化的作用效果需要评价。通过室内实验,对比分析了保德、沐爱、新疆区块煤样物性特征,包括煤阶、煤体结构、煤的宏观特征、煤质特征、孔渗参数、元素分析、矿物组成方面的区别;通过煤粉酸液前置溶蚀实验,优选出了盐酸最佳浓度,并通过Design-Expert软件设计并开展了五因素三水平的酸液优选正交实验,找出了影响溶蚀效果的敏感因素,优选出了最优的氧化剂类型,并对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别优选出了适用于各区块煤储层的酸化氧化试剂体系;应用优选出的各区块酸化氧化试剂体系,对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别对比分析了酸化氧化前后的孔隙度、渗透率和润湿性;最后基于沐爱区块一个典型井组,通过数值模拟预测了酸化氧化改造后的产气效果。实验表明:盐酸浓度在3~4 mol/L内,酸液溶蚀效果最好;5个实验因素的影响效果从大到小依次是浸泡时间、酸液种类、浸泡温度、煤样种类、酸液浓度;最优的氧化剂为质量分数3%的过氧化氢溶液;保德区块混合酸化氧化剂配方为10%HCl+2%CH_(3)COOH+2%HF+3%H_(2)O_(2),沐爱区块的最佳混合酸化氧化剂配方为8%HCl+2%CH_(3)COOH+4%HF+3%H_(2)O_(2),新疆区块的最佳混合酸化氧化剂配方为12%HCl+1%CH_(3)COOH+1%HF+3%H_(2)O_(2),煤阶越高,最优酸化氧化试剂体系中HF含量越高。酸化和氧化对煤样的孔隙度和渗透率有提升作用,2者增大规律一致,低阶煤提升效果优于高阶煤。酸化作用使煤的亲水性增强,而氧化作用使煤的亲水性大幅减弱,经优选的酸化氧化体系处理的煤样亲水性减弱。数值模拟预测表明酸化氧化方案生产10 a达到废弃条件时采出率达到了64.64%,与同一时间未进行酸化氧化方案的采出程度相比增加19.72%,增产效果显著;与未进行酸化氧化方案生产18 a达到废弃条件时采出率相比增加0.97%,但酸化氧化措施节省了8 a生产时间达到最终采出率,降低了矿场运营成本。优选出的适宜于低、中、高不同煤阶煤层气藏的酸化氧化体系,改善了目标煤储层的解吸和渗流能力,提高了单井产量和采出率。

关键词：煤层气储层改造酸化氧化溶蚀采出率

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立体平板热管强化温差发电性能的实验研究

动力工程学报 2024年第6期44卷 905-910页

作者：李大树丁奕文张程宾中国石油大学(北京)机械与储运工程学院过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249 苏州科技大学江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 东南大学能源与环境学院南京210096

为提升温差发电装置的发电效率,提出了一种立体平板热管强化性能方法,通过实验对比评估了2种充液率对该立体平板热管均热性能的影响,探究了不同温差下温差发电系统的最大输出功率和发电效率。结果表明:充液率为27.4%时立体平板热管启动... 详细信息

为提升温差发电装置的发电效率,提出了一种立体平板热管强化性能方法,通过实验对比评估了2种充液率对该立体平板热管均热性能的影响,探究了不同温差下温差发电系统的最大输出功率和发电效率。结果表明:充液率为27.4%时立体平板热管启动过程为分段启动,且温度分层现象明显;充液率为31.7%时立体平板热管可在40℃左右时迅速启动,启动后温度分布均匀性和一致性较好,有利于温差发电系统持续稳定高效发电;基于立体平板热管强化的温差发电系统的最大输出功率和发电效率均随着冷热端温差的增大而增大,且温差发电效率最高可达3.99%。

关键词：立体平板热管温差发电充液率温差

悬挂撤离状态井下管柱纵横向耦合动力学特性分析

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船舶力学 2024年第4期28卷 582-593页

作者：曾松毛良杰陈雪峰杨森张林中国石油西南油气田公司工程技术研究院成都610031 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石油西南油气田公司开发事业部成都610021

建立悬挂撤离状态井下管柱纵、横向耦合动力学数值分析模型,同时考虑平台横向撤离以及纵向升沉运动,给出软、硬悬挂边界条件。采用有限单元法进行离散,结合Newmark-β法求解动力学方程,并通过实验验证数值模型的正确性。针对南中国海深... 详细信息

建立悬挂撤离状态井下管柱纵、横向耦合动力学数值分析模型,同时考虑平台横向撤离以及纵向升沉运动,给出软、硬悬挂边界条件。采用有限单元法进行离散,结合Newmark-β法求解动力学方程,并通过实验验证数值模型的正确性。针对南中国海深水井,分析了悬挂状态的井下管柱纵、横向耦合动力学特性,研究结果表明:纵、横向耦合条件下,井下管柱悬挂撤离时在横向呈现出波浪状位移形态,纵向呈现周期性振动;硬悬挂与软悬挂状态下最大横向位移和纵向位移都出现在管柱最底端;硬悬挂状态下管柱顶端位移较小、弯矩出现极大值;软悬挂状态下管柱顶端位移急剧增加,弯矩在水面附近出现极大值;悬挂撤离状态下管柱纵向位移包络线范围从顶部向底端逐渐增大,而轴向张力包络线范围从底部向顶部逐渐增大;另外,硬悬挂状态下管柱在顶端附近出现轴向压缩,存在发生屈曲失效的风险。

关键词：井下管柱硬悬挂软悬挂纵横向耦合动力学特性

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海沟影响下深水海洋管线成环行为研究

海洋工程 2024年第1期42卷 124-136页

作者：贾纪川顾继俊黄俊高磊陈磊磊中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中海油研究总院有限责任公司北京100028

在深水海洋管线的安装过程中,制造工艺的偏差和外部环境的影响易导致管线上不均匀的扭矩分布,在张力的共同作用下,管线在其触地区可能出现“成环”现象,受到严重损伤,而海洋管线的触地区也是海沟集中形成的区域。为了研究海沟对海洋管... 详细信息

在深水海洋管线的安装过程中,制造工艺的偏差和外部环境的影响易导致管线上不均匀的扭矩分布,在张力的共同作用下,管线在其触地区可能出现“成环”现象,受到严重损伤,而海洋管线的触地区也是海沟集中形成的区域。为了研究海沟对海洋管线成环行为的影响,基于OrcaFlex软件和构建海沟模型的经验公式,建立了深水悬链线立管和海沟的三维数值模型。就海沟轮廓、位置和土壤属性对立管成环行为的影响展开参数分析,并研究了不同工况下成环的临界载荷。研究表明:海沟的产生和扩展、立管相对海沟的合理位置以及土壤参数中海床表面不排水抗剪强度和吸力因子的增加,可有效降低立管成环过程中的最大压缩力和最大弯矩,从而减少成环引起的损伤;临界载荷的分析则有助于对成环的临界条件进行预测,避免成环现象的发生。

关键词：管线成环 OrcaFlex软件海沟模型参数分析临界载荷

海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

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海洋工程 2024年第3期42卷 44-59页

作者：何杨烨谭健韩元明袁坤刘军鹏安峰辰中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确... 详细信息

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。

关键词：海洋立管热塑性管轴对称载荷温度分布失效分析极限承载力

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基于振动响应分析的海底管道悬空内检测研究

工程设计学报 2024年第3期31卷 348-356页

作者：马文滨段志文李想张行中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油大学(北京)高端油气装备智能设计与制造研究中心北京102249 国家管网集团北方管道有限责任公司秦皇岛输油气分公司河北秦皇岛066001

铺设于海床中的海底管道常因洋流冲刷、船舶锚拽等自然或人为因素而处于悬空状态,易造成管道变形、腐蚀、损伤和开裂泄漏等问题,严重影响管线安全。针对DN200海底管道的悬空内检测,设计了一种内检测机器人并对其进行了动力学分析。同时... 详细信息

铺设于海床中的海底管道常因洋流冲刷、船舶锚拽等自然或人为因素而处于悬空状态,易造成管道变形、腐蚀、损伤和开裂泄漏等问题,严重影响管线安全。针对DN200海底管道的悬空内检测,设计了一种内检测机器人并对其进行了动力学分析。同时,联合ANSYS与ADAMS软件建立了柔性管道-土耦合模型,开展了悬空管道内检测仿真分析。采用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换方法对内检测机器人在复杂激励耦合条件下的振动响应信号进行处理,通过分析机器人的振动加速度实现了对悬空管段的有效识别。研究结果为油气管道悬空内检测提供了新思路。

关键词：海底管道悬空内检测机器人动力学分析振动响应

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烃源岩测井识别与评价方法研究进展

地质论评 2024年第2期70卷 721-741页

作者：赖锦白天宇苏洋赵飞李玲黎雨航李红斌王贵文肖承文中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院新疆库尔勒841000 中国石油集团测井有限公司测井技术研究院北京102206

烃源岩测井识别与定量评价对油气资源潜力勘查、储量评估及非常规油气勘探开发至关重要。烃源岩自身岩性和成熟度等差异、测井序列对烃源岩响应灵敏程度不同以及不同方法适用性区别等导致烃源岩测井评价工作仍受到限制。目前亟需进一步... 详细信息

烃源岩测井识别与定量评价对油气资源潜力勘查、储量评估及非常规油气勘探开发至关重要。烃源岩自身岩性和成熟度等差异、测井序列对烃源岩响应灵敏程度不同以及不同方法适用性区别等导致烃源岩测井评价工作仍受到限制。目前亟需进一步挖掘地球物理测井资料中蕴含的烃源岩信息,搭建烃源岩品质与测井信息之间桥梁,并实现以自生自储为特性的非常规油气烃源岩品质测井精细表征。笔者等首先阐明烃源岩分类及其地质表征参数,并分析不同类别烃源岩在常规测井序列及成像和核磁共振等新技术测井序列上响应特征。烃源岩通常表现为“四高一低”(高GR、高AC、高CNL、高RT和低DEN)测井响应特征。除单因素分析外,可优选交会图及构建敏感参数等实现烃源岩定性识别。而烃源岩有机碳含量(TOC)等参数测井定量预测方面则可采用ΔlgR法、修正ΔlgR法(变基线和变系数)、自然伽马能谱测井法、多元回归法、Litho Scanner测井资料法以及人工智能方法实现。在分别评述不同TOC含量测井计算方法的优缺点和适用条件的基础上,指出通过TOC结合生烃潜量等参数计算可实现烃源岩品质测井综合评价。最后解析烃源岩测井识别与评价工作中存在的问题与发展趋势,以期为油气资源评价及非常规油气勘探开发提供理论指导与技术支撑。

关键词：烃源岩测井评价 TOC ΔlgR 自然伽马能谱多元回归人工智能

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铝锆偶联剂改善生物沥青混合料水稳定性研究

大连理工大学学报 2024年第2期64卷 213-220页

作者：李宁利梁文鑫栗培龙龚芳媛河北工业大学土木与交通学院天津300401 长安大学道路结构与材料交通运输行业重点实验室陕西西安710064

为了提高生物沥青与石灰岩集料的黏附性,采用铝锆偶联剂对石灰岩集料进行改性.采用改进水煮试验、接触角试验分析铝锆偶联剂对生物沥青与石灰岩集料黏附性的影响;基于红外光谱和扫描电子显微镜试验分析微观变化和改性机理;采用沥青混合... 详细信息

为了提高生物沥青与石灰岩集料的黏附性,采用铝锆偶联剂对石灰岩集料进行改性.采用改进水煮试验、接触角试验分析铝锆偶联剂对生物沥青与石灰岩集料黏附性的影响;基于红外光谱和扫描电子显微镜试验分析微观变化和改性机理;采用沥青混合料水稳定性试验对石灰岩集料性能变化进行验证.结果表明,在0.2%铝锆偶联剂掺量下的15 min水煮试验中,生物沥青质量损失率相较改性前降低了20.52%;铝锆偶联剂使石灰岩集料由亲水性转变为亲油性,生物沥青与石灰岩集料的配伍率提升;红外光谱表明改性石灰岩集料表面引入了铝锆偶联剂的有机长链;扫描电子显微镜观测发现,铝锆偶联剂能在石灰岩集料表面形成薄膜,完成化学包裹;改性后的生物沥青混合料的残留稳定度与冻融劈裂强度比相较于改性前分别提升了7.91%与12.63%.

关键词：道路工程铝锆偶联剂石灰岩黏附性生物沥青

搅拌摩擦加工增强LA103Z镁锂合金超塑性

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 763-776页

作者：宋文杰辛彬彬贺帅吴宗育杨光李誉之陕西科技大学机电工程学院西安710021 复旦大学材料科学系上海200438

利用搅拌摩擦加工(FSP)对热轧态LA103Z镁锂合金板材进行改性,研究了FSP-LA103Z合金在温度为200~350℃、应变速率为5×10^(−4)~1×10^(−2)s^(−1)时的超塑性变形行为,揭示了FSP-LA103Z合金的超塑性变形机制。结果表明:当在温度为300℃、... 详细信息

利用搅拌摩擦加工(FSP)对热轧态LA103Z镁锂合金板材进行改性,研究了FSP-LA103Z合金在温度为200~350℃、应变速率为5×10^(−4)~1×10^(−2)s^(−1)时的超塑性变形行为,揭示了FSP-LA103Z合金的超塑性变形机制。结果表明:当在温度为300℃、应变速率为1×10^(−3)s^(−1)时,FSP-LA103Z合金的伸长率约为430%,曲线为流变应力稳定型,该条件下的应变速率敏感系数m为0.55。在FSP-LA103Z合金的超塑性变形过程中,β-Li晶粒长大并重新排列,其晶界扭曲畸变;α-Mg相经析出、断裂、长大,呈等轴状或球状在晶界均匀分布,部分重新聚合;AlLi相的固溶析出促进位错滑移从而协调晶内变形。在变形前期,β-Li主导变形,细小α-Mg抑制β-Li生长。在变形后期,α-Mg主导变形,β-Li晶粒沿着拉伸方向规律排布,使得β/β界面阻力增大不利于变形。此时,FSP-LA103Z合金主要由α/β界面滑移及α-Mg晶粒转动协调变形,随着空洞的形核、长大、合并,最终导致板材断裂。

关键词：搅拌摩擦加工超塑性变形行为应变速率敏感系数变形机制晶界滑动