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超深层油气相态转化过程及其控制因素：来自原油可视化热模拟实验的启示

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现代地质 2024年

作者：刘显席斌斌曹婷婷蒋启贵许锦朱建辉中国石化油气成藏重点实验室页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所

目前，超深层油气相态转化过程及主控因素缺乏系统的实验研究，也缺少对转化过程的可视化直观呈现。为研究超深层油气相态转化过程及主控因素，以SHB7井正常原油为研究对象，开展了原油相态转化过程的在线及离线可视化观测实验。得出如... 详细信息

目前，超深层油气相态转化过程及主控因素缺乏系统的实验研究，也缺少对转化过程的可视化直观呈现。为研究超深层油气相态转化过程及主控因素，以SHB7井正常原油为研究对象，开展了原油相态转化过程的在线及离线可视化观测实验。得出如下结果：（1）在热模拟实验温度达到原油发生裂解的起始温度之前，原油的红绿熵值（Q650/500）在升、降温过程中发生可逆变化，说明原油荧光不仅受油成分、密度的影响，还受到温度本身的影响。（2）在实验温度达到原油发生裂解的起始温度之后，原油的Q650/500发生不可逆的变化，指示油的成分受热裂解的影响发生了不可逆变化，并且随着模拟温度的增高原油中液态烃的含量呈减少的变化趋势，而沥青的含量呈增加的变化趋势，表明温度是控制原油热裂解及相态转化的关键因素。（3）对比0.1 ℃/min、0.7 ℃/min、5 ℃/min 升温速率下原油的荧光演化，热解后残余油发生荧光（成分）分异的温度点依次升高，表明升温速率越小越有利于原油的热裂解，因此长期缓慢升温的地质条件下不利于液态烃的保存。（4）对比不同油充填度的样品实验结果，可知原油经历过Ro1.89%的热演化后，压力增加促进了原油的热演化。所以，压力不一定抑制液态油裂解转化，反而有可能促进热裂解转化。综合原油热裂解的可视化分析结果，将原油热裂解过程划分三个阶段：第一阶段的Ro范围是0.80% ～ 1.24%，重质饱和烃优先裂解，原油中的饱芳比下降，液态烃荧光颜色发生红移；第二阶段的Ro的范围是1.24% ～ 1.55%，该阶段大量的芳烃缩合成固体-半固体沥青并在降温后附在管壁，导致残余油的饱和烃相对含量略微升高，液态烃荧光蓝移。第三阶段的Ro大于1.90%，芳烃继续缩合形成固体-半固体沥青，毛细管中的烃类在室温下出现明显荧光分异现象，其中发蓝色荧光的烃类为由非极性饱和烃为主要成分的轻质油，而发橙黄色荧光的烃类为由极性沥青质为主要成分的重质油。这种荧光分异现象或可为同一微域下不同荧光颜色的油包裹体共生提供解释。塔里木盆地顺北油气田的油气分布规律验证了实验结果中温度和压力对油裂解的控制作用。

关键词：正常原油模拟热演化可视化观测荧光变化特征原油裂解影响因素

不同温度下URFC模式切换中两相流及电压响应

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热科学与技术 2023年第6期22卷 591-598页

作者：刘佳兴郭航叶芳北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

通过实验得到了一体式再生燃料电池(unitized regenerative fuel cell,URFC)模式切换过程中电池内部的两相流观测可视化结果以及同步电压动态变化情况,讨论了温度影响下燃料电池和电解池模式切换过程中的两相流动规律以及同步电池电压... 详细信息

通过实验得到了一体式再生燃料电池(unitized regenerative fuel cell,URFC)模式切换过程中电池内部的两相流观测可视化结果以及同步电压动态变化情况,讨论了温度影响下燃料电池和电解池模式切换过程中的两相流动规律以及同步电池电压的变化规律。实验结果显示:当电解池直接切换到燃料电池模式时,由于水淹的影响,电池电压接近0.0 V,同时受温度影响不大;当电池在运行不供水电解模式下120.00 s后切换时,电池能够在高温状态下切换至燃料电池模式,且温度较高时氧气侧水淹较弱。燃料电池向电解池模式切换时,温度和电流密度的高低同样会影响电解模式下的性能稳定性。

关键词：一体式再生燃料电池模式切换两相流可视化观测

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致密砂岩孔隙中气水分布规律可视化实验

特种油气藏 2019年第4期26卷 136-141页

作者：吕金龙卢祥国王威谢坤胡勇东北石油大学黑龙江大庆163318 提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油勘探开发研究院北京100083

为深入研究气水两相渗流在储层岩石孔隙中形成封闭气和残余水的机理,采用3D打印技术和玻璃刻蚀技术制作了2种具有气藏岩石孔喉结构特征的微流控芯片和1种裂缝-孔隙模型,并研制了一种人造微观可视化模型,进行气水两相驱替实验,观察水驱... 详细信息

为深入研究气水两相渗流在储层岩石孔隙中形成封闭气和残余水的机理,采用3D打印技术和玻璃刻蚀技术制作了2种具有气藏岩石孔喉结构特征的微流控芯片和1种裂缝-孔隙模型,并研制了一种人造微观可视化模型,进行气水两相驱替实验,观察水驱气和气驱水过程中气水分布情况。结果表明:水驱气和气驱水过程中气水在孔喉中分布规律相反;在水侵过程中,因卡断和绕流作用会形成封闭气,盲端、角隅和不连通孔隙等处也会形成封闭气,当盲端朝向与水流方向夹角为锐角时,盲端中滞留气可被部分采出;在裂缝-孔隙模型中,裂缝、“十型”和“H型”孔道是水驱过程中形成封闭气的主要原因;气驱水过程中,卡断、绕流和“A型”孔道是形成残余水的主要原因。研究多孔介质中气水流动的微观渗流机理有助于了解气藏成藏机理及水驱气时气藏的开发特性,可为定量分析实验现象提供较为准确的图像及数据资料,对于提高气藏开发效果的技术决策具有重要参考价值。

关键词：致密砂岩气藏封闭气残余水可视化观测机理分析

基于多孔介质中两相流体流动特性的气液分离装置设计及可视化验证

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低温与超导 2017年第10期45卷 81-87页

作者：王仕越谢荣建张添芮骥才鲁得浦吴亦农中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

基于两相流体在多孔介质中的流动特性,设计了一种能够应用于冷却回路中的气液两相分离装置。基于多孔介质中流体压降以及气体在多孔介质中由于阻滞效应而发生的速度变化理论,结合CFD软件仿真模拟,得到了分离装置内部多孔介质优化参数,... 详细信息

基于两相流体在多孔介质中的流动特性,设计了一种能够应用于冷却回路中的气液两相分离装置。基于多孔介质中流体压降以及气体在多孔介质中由于阻滞效应而发生的速度变化理论,结合CFD软件仿真模拟,得到了分离装置内部多孔介质优化参数,并对相分离效果进行了预测。同时通过特殊设计的分离器外壳结合高速影像装置,在流体回路试验台上实现了气液分离的可视化观测,验证了装置的分离效果。

关键词：气液分离多孔介质可视化观测

考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统安全域研究

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考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统安全域研究

作者：朱彦斌天津大学

学位级别：硕士

近年来,能源短缺和环境污染问题成为限制世界各国经济发展的主要原因。如何开发新能源,如何提升用能能效已成为世界范围内的研究热点与难点。考虑可再生能源接入区域综合能源系统是解决上述问题的有效办法。可再生能源作为传统化石能源... 详细信息

近年来,能源短缺和环境污染问题成为限制世界各国经济发展的主要原因。如何开发新能源,如何提升用能能效已成为世界范围内的研究热点与难点。考虑可再生能源接入区域综合能源系统是解决上述问题的有效办法。可再生能源作为传统化石能源的替代性能源,具备更清洁、绿色环保、经济的特点,是缓解能源短缺和环境污染的重要能源形式。区域综合能源系统能够实现多种能源协调运行,发挥不同能源系统的优势和潜力,同时扩大了可再生能源接入和消纳的空间。然而,可再生能源接入区域综合能源系统后,其随机性、波动性和不确定性对系统安全稳定运行造成了一定程度的威胁。本文针对考虑风电接入区域电-热耦合能源系统安全分析开展了一些研究工作,具体如下:(1)基于区域综合能源系统安全域模型,重点考虑风电出力的随机性、波动性和不确定性,提出了考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统安全域定义与模型,最后结合实际工程应用的线性安全不等式约束,提出考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统实用化安全域模型。(2)基于考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统实用化安全域模型,介绍了系统的N-1安全性校验原则与方法,提出了考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统最大供能能力求解方法和考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统实用化安全域二维/三维安全边界仿真拟合求解方法;(3)结合工程案例,利用MATLAB仿真平台对考虑风电接入的区域电-热耦合能源系统实用化安全域进行仿真求解,讨论了在二维/三维观测层面上,风电接入后对系统实用化安全域安全边界分布的影响,以及影响安全边界分布区域范围大小的主要因素;(4)通过改变风电接入位置和风电接入容量,对比分析了不同风电接入位置和接入容量在特定条件下或特定观测轴上不受风电随机性和不确定性影响区域的范围大小、形状的变化情况,证明了本文提出的安全域模型和可视化观测方法的有效性和准确性。

关键词：风电区域电-热耦合能源系统安全域最大供能能力安全边界可视化观测