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失效锂离子电池石墨负极回收利用研究进展

工程科学学报 2024年第5期46卷 949-962页

作者：丁云集史志胜张深根北京科技大学新材料技术研究院金属材料循环利用研究中心北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399 中国石化催化剂有限公司工程技术研究院北京101111

新能源汽车产业发展是实现我国“双碳”战略的重要举措.石墨因其高导电率、高容量和高稳定性等优点,成为当前主流的负极材料,其需求量和报废量增长迅速.废石墨负极因含多种金属、黏结剂、电解液等,具有污染性和资源性双重特点,其高效清... 详细信息

新能源汽车产业发展是实现我国“双碳”战略的重要举措.石墨因其高导电率、高容量和高稳定性等优点,成为当前主流的负极材料,其需求量和报废量增长迅速.废石墨负极因含多种金属、黏结剂、电解液等,具有污染性和资源性双重特点,其高效清洁回收利用成为人们研究的热点与重点问题.首先介绍了全球石墨矿产资源分布及其消费结构,表明我国石墨资源较为丰富(约占全球15.7%),但产量与消费量全球第一,分别达到65.4%和86.6%,且电池负极消费比重日益增长.为提高石墨负极利用水平,系统综述了石墨负极回收利用研究进展,阐述了石墨负极的再生方法,包括物理法、湿法浸出、火法及其他方法.为进一步提高再生石墨负极的电化学性能,改性技术(如元素掺杂、碳包覆、复合等方法)也受到人们的广泛关注.此外,还概括了石墨负极合成的其他新型功能材料,如石墨烯及氧化石墨烯、电容器、吸附剂和催化剂等,为石墨负极高值利用提供了新的选择.最后,总结了负极石墨材料回收利用的技术瓶颈和面临的挑战,为其绿色高效循环利用提供了研究思路和发展方向.

关键词：石墨负极失效锂离子电池再生回收再利用

松南长岭断陷查干花次凹火石岭组火山碎屑岩储层特征及主控因素

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天然气地球科学 2024年第1期35卷 84-95页

作者：钟高明赵向原石磊赵密福孙楠吴冷蔡潇夏威于涛中国石化东北油气分公司吉林长春130062 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 中国石化华东油气分公司勘探开发研究院江苏南京210019

松辽盆地南部长岭断陷查干花次凹火石岭组碱性火山碎屑岩储层矿物岩石成分和组构复杂,储层成因机理、成岩作用及主控因素认识不清,制约了优质储层预测和精细刻画,影响了气藏的进一步高效开发。通过镜下观察、全岩矿物分析、压汞和纳米C... 详细信息

松辽盆地南部长岭断陷查干花次凹火石岭组碱性火山碎屑岩储层矿物岩石成分和组构复杂,储层成因机理、成岩作用及主控因素认识不清,制约了优质储层预测和精细刻画,影响了气藏的进一步高效开发。通过镜下观察、全岩矿物分析、压汞和纳米CT扫描,并结合特殊测井,系统开展了岩石学特征、火山岩相特征、储层微观特征和裂缝特征研究。结果表明:研究区主要有脱玻化、溶蚀、蚀变等7种成岩作用,在此基础上明确了查干花次凹火山碎屑岩储层发育主控因素,认为该区火山碎屑岩属于富钠碱性火山岩,碎屑类型、矿物成分和岩石粒度是决定储层品质的物质基础,后期经过脱玻化、溶蚀和蚀变作用产生3种不同类型次生孔隙,同时构造应力作用产生的大量天然裂缝有利于形成次生孔隙,对储层微观渗流起到了改善和沟通作用,形成了具有“三孔一缝”的储层特征和独特的微观渗流场。这一认识对富钠碱性火山碎屑岩储层评价和甜点预测具有一定的指导意义,为气藏后续高效开发奠定了坚实的基础。

关键词：火山碎屑岩储层特征成岩作用火石岭组松辽盆地

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陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代与发展方向

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 865-877页

作者：孙焕泉王海涛杨勇吕琦张峰刘祖鹏吕晶陈天成蒋廷学赵培荣吴世成中国石油化工集团有限公司北京100728 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石化胜利油田分公司山东东营257000 中国石化油田勘探开发事业部北京100728 中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206

对比、借鉴美国页岩油开发钻井技术、压裂技术、井网部署模式迭代历程及成效,围绕济阳陆相断陷湖盆页岩油地质特点和开发难点,通过开发技术、钻井技术和压裂技术的创新、迭代,初步形成了适合陆相断陷湖盆页岩油地质特征的开发技术体系,... 详细信息

对比、借鉴美国页岩油开发钻井技术、压裂技术、井网部署模式迭代历程及成效,围绕济阳陆相断陷湖盆页岩油地质特点和开发难点,通过开发技术、钻井技术和压裂技术的创新、迭代,初步形成了适合陆相断陷湖盆页岩油地质特征的开发技术体系,支撑了页岩油产量快速增长,降低了开发投资成本。通过与美国页岩油开发技术对比,提出了陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代的发展方向:持续强化整体立体开发,提高工程技术精细程度,完善工程技术指标体系,加快工程装备智能优化,探索应用复杂结构井,形成从设计到实施的全流程一体化质量管理体系,不断创新陆相断陷湖盆页岩油开发理念与技术,推动实现陆相断陷湖盆页岩油规模效益开发和高质量发展。

关键词：页岩油陆相断陷湖盆济阳坳陷钻井压裂开发技术迭代发展方向

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CaLi-LSX分子筛的制备及其母液循环利用

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石油化工 2024年

作者：王少强崔凯鲁墨弘吕芳芳李柯志任靖常州大学石油化工学院中国石化催化剂有限公司工程技术研究院

通过对Ca-LSX分子筛进行Li+交换制备了不同锂交换度的CaLi-LSX分子筛，对分子筛的离子交换工艺进行了改进，通过母液回用法降低了离子交换过程中的锂盐用量，并采用XRD，ICP，FTIR等表征手段及吸附热、静态竞争吸附、Rietveld精修等模... 详细信息

通过对Ca-LSX分子筛进行Li+交换制备了不同锂交换度的CaLi-LSX分子筛，对分子筛的离子交换工艺进行了改进，通过母液回用法降低了离子交换过程中的锂盐用量，并采用XRD，ICP，FTIR等表征手段及吸附热、静态竞争吸附、Rietveld精修等模拟计算对分子筛进行分析。实验结果表明，随锂交换度的提高，CaLi-LSX分子筛的吸附容量整体呈下降趋势，氮氧分离系数先升高后降低，在锂交换度43.7%时达到最高值5.23，此时氮气吸附容量为28.94 cm3/g；Rietveld精修结果显示，单个晶胞中有10.362 个Li+位于SⅢ位点；母液回用法制备的分子筛吸附性能无显著下降，重复性好，产品锂交换度和常温氮氧吸附容量均相差较小，可使锂盐用量降低约90.6%。

关键词：低硅X型分子筛母液回用变压吸附氮氧分离钙锂

基于注意力机制的卷积神经网络机械钻速预测方法

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科学技术与工程 2024年第21期24卷 8910-8916页

作者：李博志杨明合许楷蔡旭龙张俊油气钻采工程湖北省重点实验室武汉430100 中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院乌鲁木齐834000

传统机器学习方法在进行机械钻速(rate of penetration,ROP)预测时,受复杂特征提取和人为认知局限性的影响,难以满足现场预测精度要求。基于此,提出一种特征提取和回归预测相结合的机械钻速预测方法。首先,采用箱型图和独热编码对钻井... 详细信息

传统机器学习方法在进行机械钻速(rate of penetration,ROP)预测时,受复杂特征提取和人为认知局限性的影响,难以满足现场预测精度要求。基于此,提出一种特征提取和回归预测相结合的机械钻速预测方法。首先,采用箱型图和独热编码对钻井实测数据进行预处理,清除异常数据并将离散特征连续化。其次,应用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)挖掘数据特征,并在网络中引入通道注意力机制(squeeze-and-excitation network,SENet),实现对CNN特征通道重要性程度的合理分配,建立SE-CNN机械钻速预测模型。最后,将SE-CNN模型与CNN模型进行对比分析,结果表明:SE-CNN模型的拟合优度提高了2.1%,平均绝对误差和均方根误差分别降低了1.1%和1.5%。SE-CNN模型具有更高的预测精度,可以用于现场机械钻速预测,为钻井提速提供科学参考。

关键词：机械钻速钻速预测卷积神经网络注意力机制

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利用聚类算法提高微地震初至拾取的稳定性

石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 110-121页

作者：龚屹孟庆利蓝加达单中强何培翟仁磊中国石化华东油气分公司勘探开发研究院江苏南京210000 中国石化石油工程地球物理公司华东分公司江苏南京210000

高效且准确地拾取有效信号的初至是微地震监测技术的关键。目前常用的微地震初至拾取算法是能量比算法,该算法应用简单且拾取效率高。但是能量比算法存在的主要问题是算法的抗噪性较差,拾取误差较大。为此,将聚类算法应用于微地震信号... 详细信息

高效且准确地拾取有效信号的初至是微地震监测技术的关键。目前常用的微地震初至拾取算法是能量比算法,该算法应用简单且拾取效率高。但是能量比算法存在的主要问题是算法的抗噪性较差,拾取误差较大。为此,将聚类算法应用于微地震信号初至拾取,改进现有拾取算法。首先通过能量比算法对微地震初至进行一次拾取;然后通过聚类算法对一次拾取结果进行优化,提取其中的小误差初至;再对提取出的小误差初至的分布进行拟合,根据分布规律校正误差较大的初至;最后以优化后的初至为中心开时窗并利用AIC(Akaike Infor⁃mation Criteria)算法对微地震信号进行精细拾取。该算法结合了能量比算法和AIC算法的优点。实际数据测试结果表明,与传统算法相比该算法具有较高的拾取精度和抗噪性,而且可以有效识别多震相初至。此外,该算法的运算效率很高,适用于现场实时处理。

关键词：微地震监测初至拾取能量比算法 AIC(Akaike Information Criteria) 聚类分析

CO_(2)快速吞吐提高页岩油采收率现场试验

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天然气工业 2024年第3期44卷 10-19页

作者：姚红生高玉巧郑永旺邱伟生龚月钱洋慧中国石化华东油气分公司

页岩油注CO_(2)吞吐提高采收率技术处于探索阶段,目前面临着CO_(2)与页岩储层及流体相互作用机制不明确、数值模拟技术不成熟、缺乏规模注采及低成本回收工艺等技术难题。为探索页岩油注CO_(2)提高采收率主控机理,以苏北盆地溱潼凹陷古... 详细信息

页岩油注CO_(2)吞吐提高采收率技术处于探索阶段,目前面临着CO_(2)与页岩储层及流体相互作用机制不明确、数值模拟技术不成熟、缺乏规模注采及低成本回收工艺等技术难题。为探索页岩油注CO_(2)提高采收率主控机理,以苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油为对象开展了超临界CO_(2)水岩反应实验,分析了高温高压条件下页岩矿物溶蚀作用及其对孔隙度和渗透率的影响,并通过注CO_(2)恒质膨胀实验、最小混相压力测试评价了地层超压条件下注CO_(2)后原油高压物性变化特征,并在此基础上开展考虑多因素数值模拟研究优化了设计注入参数,最终通过矿场试验验证了技术可行性。研究结果表明:(1) CO_(2)水岩反应以碳酸质矿物溶蚀占主导,长英质矿物部分溶解,生成中大孔隙;(2)在地层原油中注入适量的CO_(2),显著萃取了原油中间烃组分,原油黏度从5.151 mPa·s下降到1.250 mPa·s,且CO_(2)首先萃取轻烃组分,随生产时间增加萃取组分逐渐变为重烃;(3)基于人工压裂与天然缝网混合介质组分数模模型,优化设计单井吞吐注气量1.7×10~4 t,注气速度500~600 t/d,焖井时间50 d;(4)低压侧加热的页岩油CO_(2)吞吐地面工艺,可依据CO_(2)注入地面工艺多参数数据模型,实现精准控温,避免注入管线冻堵及井下油管和套管材料低温脆断问题;(5)产出气CO_(2)浓度高于80%时,采用气相回收直注工艺,实现产出气回收成本降至104元/t。结论认为,CO_(2)快速吞吐有效提高了页岩油采收率,形成的机理认识和技术系列可为页岩油注CO_(2)吞吐开发提供参考和借鉴。

关键词：页岩油注CO_(2) 水岩反应机理混合介质组分数模快速吞吐地面工艺现场试验

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破碎地层护壁防塌剂研制及性能评价

精细石油化工 2024年第2期41卷 10-14页

作者：李凡李大奇汤志川高伟页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100101 中石化石油工程技术研究院有限公司北京100101 中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830001

针对顺北奥陶系碳酸盐岩地层揭开后坍塌掉块严重,遇阻卡钻频发的难题,以二甲基二烯丙基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺及自制含甲氧基硅烷基团的有机硅单体为原料,合成了可与碳酸盐岩地层发生键合反应的抗高温有机硅护壁防塌剂SMHB-1。通... 详细信息

针对顺北奥陶系碳酸盐岩地层揭开后坍塌掉块严重,遇阻卡钻频发的难题,以二甲基二烯丙基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺及自制含甲氧基硅烷基团的有机硅单体为原料,合成了可与碳酸盐岩地层发生键合反应的抗高温有机硅护壁防塌剂SMHB-1。通过红外光谱、核磁共振氢谱及热重等表征了产物的分子结构及稳定性,并评价了其搭接抗剪切强度、降滤失性能及封堵性能等进行了研究。结果表明,1.5%SMHB-1溶液处理过的碳酸盐岩岩心片的搭接抗剪强度可达到0.2 MPa, 160℃老化16 h后1%SMHB-1可使4%土浆滤失量降低60.7%,SMHB-1可降低体系渗透率降约61.68%,并且与现场钻井液的配伍性能好。以SMHB-1为核心的水基护壁防塌钻井液体系在顺北X井奥陶系地层进行应用,奥陶系井壁稳定性好,没有掉块产生,扭矩平稳,起下钻顺利,无阻卡,试验井段平均井径扩大率8.6%~11.4%。

关键词：破碎地层有机硅井壁稳定钻井液护壁剂

岩石材料史氏硬度标准测试影响因素敏感性分析

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工程地质学报 2024年第2期32卷 359-369页

作者：周忠鸣中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206 中国石化超深井钻井工程技术重点实验室北京102206

在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥... 详细信息

在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥及露头砂岩3种材料为例,综合密度、波速、CT图像、史氏硬度测试等多个角度探讨了标准测试样品的选取、制备及物理力学特性的评估过程,并开展了史氏硬度测试敏感性分析。结果表明,岩性类型控制着压入曲线形态、史氏硬度值及压入破坏特征;史氏硬度测试结果还受试样尺寸、加载速率、压头直径、压痕点位置等因素的显著影响,硬度值与试样尺寸、加载速率呈正相关关系,但与压头直径呈负相关关系;压痕点位于样品中心一点比位于边缘点时测试的硬度值更高。此研究深度探讨了史氏硬度测试结果稳定性与准确性所依赖的核心因素,研究成果有助于推动岩石硬度测评与分级标准的建立。

关键词：油气工程史氏硬度压入曲线破坏特征敏感性分析