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铜箔衬底对化学气相沉积法制备石墨烯的影响

材料导报 2024年第13期38卷 173-177页

作者：王云鹏刘宇宁王同波张嘉凝莫永达娄花芬中国铜业工程技术研究院北京102209 昆明冶金研究院有限公司北京分公司北京102209 中铝科学技术研究院有限公司北京102209

化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯用的铜箔往往要求其表面平整、具有较大晶粒、大面积的Cu(111)晶面取向。本研究采用不同厚度的商用压延铜箔与电解铜箔为衬底,对比分析了铜箔表面形貌、晶粒尺度与Cu(111)面的差异,并探讨了在相同条件下... 详细信息

化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯用的铜箔往往要求其表面平整、具有较大晶粒、大面积的Cu(111)晶面取向。本研究采用不同厚度的商用压延铜箔与电解铜箔为衬底,对比分析了铜箔表面形貌、晶粒尺度与Cu(111)面的差异,并探讨了在相同条件下两类铜箔对生长石墨烯的影响。研究表明,电解铜箔的表面粗糙度在预处理与退火后均大于压延铜箔。压延铜箔由于经历变形,退火处理后晶粒尺寸为37μm,Cu(111)面比例约40%,电解铜箔退火后晶粒尺寸约为24μm,Cu(111)面比例约为28%,压延铜箔优于电解铜箔。CVD制备石墨烯后发现压延铜箔上生长的石墨烯岛的面积大于电解铜箔,石墨烯缺陷要少于电解铜箔,即相同制备条件与相同厚度下压延铜箔上制备的石墨烯质量优于电解铜箔上制备的石墨烯。

关键词：电解铜箔压延铜箔化学气相沉积法石墨烯

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天然气管道掺氢输送相容性研究现状

材料导报 2024年第12期38卷 128-134页

作者：赵茜邢云颖王修云杨芝乐张雷北京科技大学新材料技术研究院北京100083 安科工程技术研究院(北京)有限公司北京102200

氢能作为一种零碳排的清洁能源,是推动中国能源转型的重要力量。其中,管道输送既可以充分解决弃电消纳难题,促进低碳经济发展,还是氢能源长距离运输的最为经济的输送方式。目前国内的掺氢管道工程经验相对较少,且多为低压低钢级管道,在... 详细信息

氢能作为一种零碳排的清洁能源,是推动中国能源转型的重要力量。其中,管道输送既可以充分解决弃电消纳难题,促进低碳经济发展,还是氢能源长距离运输的最为经济的输送方式。目前国内的掺氢管道工程经验相对较少,且多为低压低钢级管道,在掺氢输送管道管材的设计和评价方面还没有形成统一的认识。本文系统总结了国内外关于天然气管道掺氢输送的研究进展,阐述了掺氢输送的可行性和面临的主要挑战,重点梳理了标准中提到的管材拉伸性能、断裂韧性、疲劳性能等几项关键性能指标,并根据掺氢管道的性能测试结果,讨论分析了掺氢对天然气管道相容性的影响,为天然气管道掺氢的发展研究提供参考。

关键词：气相氢环境天然气管道管材氢压氢脆敏感性相容性研究

深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控

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天然气工业 2024年第6期44卷 74-86页

作者：马勇张佳伟范宇黄洪春邹灵战卓鲁斌邢星李洪刘斌中国石油西南油气田公司中国石油集团工程技术研究院有限公司中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油青海油田公司钻采工艺研究院

地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特... 详细信息

地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特征,并以西部油田某口典型超深井?444.50 mm井眼连续5次断钻具事故为对象开展原因分析。首先基于弹性动力学密哈顿原理(Hamilton’s principle)和纽马克方法(Newmark-β)建立了钻具动力学模型,结合雨流法和Miner疲劳损伤累积理论实现对钻具运动、受力及疲劳寿命的定量评价,并验证了模型的准确性,最后提出了大尺寸井眼预防断钻具配套工艺措施。研究结果表明:(1)深井超深井中钻具失效主要发生在上部大尺寸井段,失效位置多集中在下部钻具接头或本体尺寸较小的薄弱位置;(2)因钻具横向振动诱发高频弯曲应力是导致钻具疲劳失效的主要因素,持续剧烈的横向振动在数小时内会导致钻具疲劳失效;(3)提高下部钻具组合刚度、使用“高钻压+低转速”参数钻进有助于降低钻具横振强度;(4)因钻具组合刚度偏小、钻井参数不合理导致下部钻具剧烈横向振动,叠加“中性点”在钻具接头及本体尺寸较小等薄弱位置反复交替,是典型案例井连续断钻具的直接原因。结论认为,建立的模型可以定量评估钻具疲劳失效情况,提出的预防措施可为深井超深井大尺寸井眼预防钻具失效提供技术参考。

关键词：深井超深井大尺寸井眼钻柱动力学横向振动高频弯曲应力疲劳失效防控措施

玛湖深层致密砾岩油藏体积压裂关键技术研究与应用

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断块油气田 2024年

作者：陈小璐吕振虎路宗羽吴虎孔明炜张羽鹏中国石油新疆油田分公司工程技术研究院

为探索玛湖地区深层砾岩油藏水平井体积压裂改造效果，提高储层动用程度，以地质建模与数值模拟为手段，建立地质工程一体化模型，开展水平井体积压裂关键技术研究，综合考虑压后生产效果、井间地应力干扰、天然裂缝发育程度等因素，确... 详细信息

为探索玛湖地区深层砾岩油藏水平井体积压裂改造效果，提高储层动用程度，以地质建模与数值模拟为手段，建立地质工程一体化模型，开展水平井体积压裂关键技术研究，综合考虑压后生产效果、井间地应力干扰、天然裂缝发育程度等因素，确定了最优布缝方式、簇间距、加砂规模、压裂顺序与泵注工艺，形成了深层砾岩油藏平台井体积压裂关键技术。研究表明：采用交错50%布缝方式，优化簇间距、加砂规模与泵注工艺，以“先压两边+后压中间”为压裂顺序原则，进行水平井协同平齐推进拉链体积压裂，可显著降低深层砾岩油藏平台井压裂成本、提升储层改造效果。现场应用15井次，SRV较单井提升10%、压裂费用降低5%，采收率由18%提升至20.1%，为深层砾岩油藏水平井体积压裂改造提供了技术借鉴。

关键词：深层致密砾岩体积压裂地质工程一体化地应力干扰

基于数字图像技术的致密砂岩纯剪裂缝断裂过程实验

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中国海上油气 2024年第2期36卷 177-184页

作者：王小军中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院湖北武汉430035

纯剪应力状态下致密砂岩断裂过程是理解致密砂岩破坏失效机理的关键,然而在纯剪应力状态下,初始裂缝是发育扩展为I型裂缝或II型裂缝却一直有所争议。本文基于新型光学测量技术数字图像相关法和双切边压缩实验理论方法,开展了双切边压缩... 详细信息

纯剪应力状态下致密砂岩断裂过程是理解致密砂岩破坏失效机理的关键,然而在纯剪应力状态下,初始裂缝是发育扩展为I型裂缝或II型裂缝却一直有所争议。本文基于新型光学测量技术数字图像相关法和双切边压缩实验理论方法,开展了双切边压缩实验并通过数字图像相关法得到了位移和应变场。实验结果表明:双边开槽压缩实验能在槽尖(预制裂缝尖端)产生纯剪应力状态;致密砂岩试件起裂过程包含2个阶段的I型裂缝,第一阶段裂缝从槽尖起裂,第二阶段裂缝从试件中心两槽尖相连区域起裂。本文研究成果为数字图像技术应用在岩石断裂力学领域提供了新思路,对分析水力压裂中致密砂岩纯剪裂缝的演化规律有一定参考价值。

关键词：数字图像相关法纯剪应力致密砂岩水力压裂 I型裂缝 II型裂缝

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中国深层—超深层钻完井关键技术及发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 312-324页

作者：刘岩生张佳伟黄洪春中国石油集团工程技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及... 详细信息

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及应用效果,结合面临的主要问题指出了下一步的发展方向。通过对比全球及中国深井、超深井钻完井关键钻井装备、井身结构优化与拓展、钻井提速、钻井液、固井、随钻测控技术与装备、试油完井关键技术指标及应用情况,指出抗高温高压、高稳定性是当前存在的主要技术差距。剖析了支撑中国实现陆上8000 m超深井常态化,钻深能力迈上9000 m台阶,正向万米挺进的深井自动化钻机、井身结构优化、控压钻井、高效PDC钻头、抗高温超高密度油基钻井液、高效堵漏、高强度韧性水泥浆及自动化固井、抗高温酸压、深层连续管作业机等一批高端装备、尖端工具、核心助剂的最新进展及应用情况。针对超深层超高温、超高压、复杂地应力和多压力系统等给安全高效钻完井带来巨大挑战,提出进一步开展井身结构拓展、抗超高温高压井下工具仪器、超高温井筒工作液、超深高效破岩及提速工具、超高温特高压试油完井工具、超高温低伤害压裂液和酸液体系、数字化智能化钻完井装备与技术等攻关研究,加速关键核心技术的突破与迭代升级,为深层—超深层油气资源高效勘探开发提供支撑与保障。

关键词：深层—超深层油气钻完井关键技术发展现状发展方向

复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术

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钻井液与完井液 2024年第3期41卷 305-317页

作者：周忠亚中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院武汉430035

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石... 详细信息

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石进行了微观形貌分析,再结合现场情况总结了复兴地区井壁失稳和地层漏失机理。通过提高钻井液的乳化稳定性、降摩减阻和多重封堵性能,形成复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定技术,该钻井液体系满足封堵性PPA小于2 mL,填砂管侵入深度小于2 cm;基于压裂砂堵效应,通过优选和研制了复合堵漏剂、诱导剂、悬浮剂,形成复兴地区程序法“控滤失”模拟砂堵防漏堵漏技术,堵漏浆体系可承压能力高达7 MPa,更适合应用于多裂缝地层。油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术在兴页某-1井进行现场应用,相对于使用高密度柴油基钻井液体系的兴页某-2井,优化后钻井液体系的黏度和切力更低,润滑减阻性能更强,漏失和地层失稳等复杂情况明显减少。

关键词：油基钻井液垮塌失稳地层漏失封堵防漏技术多重封堵技术

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基于“扩缝串洞”理念的超深层小缝洞群碳酸盐岩储层改造数值模拟

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天然气工业 2024年第5期44卷 80-95页

作者：罗志锋程龙谢耀增刘举张雄罗攀登油气藏地质及开发工程全国重点实验室•西南石油大学中国石油塔里木油田公司油气工程研究院中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院

随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩... 详细信息

随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩储层的天然气产能潜力,基于小缝洞群碳酸盐岩储层特征,构建了多尺度离散缝洞方法,建立了考虑岩石变形、裂缝延伸、酸液流动反应、温度变化的热流固化多场耦合数值模型,最后提出了以多级转向扩面积、精准控黏串缝洞、定点生酸扩缝长为核心的“扩缝串洞”缝控改造理念,并对小缝洞群碳酸盐岩储层“扩缝串洞”缝控改造方式进行了优化分析。研究结果表明:①多级交替注入形成的黏性指进现象可以促进缝控改造面积的增加和裂缝非均匀刻蚀,从而提高改造后的产能,且缝控改造效果最佳;②酸液注入黏度比增加,缝控改造无因次产能指数呈现先增大后减小的规律,当黏度比超过30,缝控改造无因次产能指数开始迅速减小,缝控改造中酸液交替黏度比需控制在25~35区间;③酸液用量越大,缝控改造面积及改造后无因次产能指数越大,但对于一定地层参数和单井控制面积的缝控改造存在极限酸液用量,超过该酸液用量后缝控面积趋于极限值,而无因次产能指数仍随酸液用量的增加而稳定增大。结论认为,提高缝控改造面积和激活动用小缝洞群是小缝洞群碳酸盐岩储层提产的关键,该认识为超深层小缝洞群碳酸盐岩气藏的高效开发提供了理论指导。

关键词：超深层碳酸盐岩储层缝控改造扩缝串洞多场耦合酸压裂缝延伸

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弹体材料性能对超高速侵彻深度的影响规律

爆炸与冲击 2024年第10期44卷 158-168页

作者：钱秉文周刚李名锐陈春林高鹏飞沈子楷马坤西北核技术研究院清华大学工程物理系

为研究弹体材料参数（主要指屈服强度、韧性等）对超高速侵彻混凝土靶侵彻深度的影响规律，开展了不同材料性能的93W合金柱形弹以2 300～3 600 m/s的速度侵彻混凝土靶实验，得到了不同材料性能弹体的侵彻深度和残余弹体长度实验数据，... 详细信息

为研究弹体材料参数（主要指屈服强度、韧性等）对超高速侵彻混凝土靶侵彻深度的影响规律，开展了不同材料性能的93W合金柱形弹以2 300～3 600 m/s的速度侵彻混凝土靶实验，得到了不同材料性能弹体的侵彻深度和残余弹体长度实验数据，并结合已有文献中的实验结果以及数值模拟方法，分析了材料参数对侵彻深度、残余弹体长度的影响规律。得到的结论如下：(1)如果弹体材料的韧性增强而强度不变，残余弹体特征参数并未显著改变，侵彻深度无显著变化，侵彻深度极大值对应的弹速也无显著变化；(2)如果弹体材料的强度提高而韧性不变，则弹体抵抗侵蚀的能力提升，使弹体残余长度增加，侵彻阶段的临界转变速度增加，进而使刚体侵彻深度和总侵深增加，同时使弹体侵彻深度极大值对应的侵彻速度提高。

关键词：超高速侵彻钨合金弹强度韧性混凝土二级轻气炮