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煤炭地下气化井工程关键技术新进展

天然气工业 2024年第10期44卷 195-208页

作者：袁光杰李晓璇刘奕杉张谧中国石油集团工程技术研究院有限公司北京市102206 油气钻完井技术国家工程研究中心中国石油海洋工程有限公司

开展煤炭地下气化关键技术研究对于推动煤炭行业的可持续发展以及国家“双碳”目标的实现具有重要意义,井工程作为其核心部分正面临一系列关键技术挑战。为此,聚焦煤炭地下气化井工程,从气化工艺选择、井筒完整性研究、高效点火与可控... 详细信息

开展煤炭地下气化关键技术研究对于推动煤炭行业的可持续发展以及国家“双碳”目标的实现具有重要意义,井工程作为其核心部分正面临一系列关键技术挑战。为此,聚焦煤炭地下气化井工程,从气化工艺选择、井筒完整性研究、高效点火与可控燃烧、井筒温度场预测与控制方面回顾了煤炭地下气化工艺的发展历程,系统总结了井工程面临的问题和技术新进展,提出了促进井工程技术发展的建议。研究结果表明:①气化工艺优化、井筒完整性、高效点火及燃烧、井筒温度场预测与控制是煤炭地下原位气化面临的关键技术难题;②煤炭气化工艺由有井式向无井式、单口垂直井向多口水平井的方向发展,其对井筒完整性与耐腐蚀性提出了更高的要求;③点火可控燃烧系统逐渐向更安全更高效的方向发展,还需深化气化过程的温度场分布规律认识,通过多学科交叉融合精准预测和调控气化工艺参数;④加速多场耦合条件下的理论研究,积极研发耐高温高压腐蚀的相关材料及工具,完善多目标优化的煤炭气化工艺优选方法,结合人工智能预测将是未来深层煤炭地下气化井工程的关键发展方向。结论认为,强化煤炭地下气化与多领域融合发展,能够为煤炭地下气化先导试验和天然气增储上产提供技术支撑,并加速煤炭资源向绿色、清洁、高效利用转型,助力能源结构优化与可持续发展。

关键词：煤炭地下气化井工程气化工艺井筒完整性可控燃烧温度场预测余热利用

梳型温敏聚合物对无固相水基钻井液高温流变性的调控

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石油学报 2024年第2期45卷 427-436页

作者：谢彬强陶怀志张俊陈晋东吕军贤赵林长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室湖北武汉430100 长江大学石油工程学院湖北武汉430100 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011

针对现有聚合物增黏剂存在高温降黏缺陷,不能有效调控无固相水基钻井液高温流变性能的难题,采用自由基胶束聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/新型温敏单体(MVC)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)梳型温敏聚合物(TSP-Comb)。采用红外光谱、... 详细信息

针对现有聚合物增黏剂存在高温降黏缺陷,不能有效调控无固相水基钻井液高温流变性能的难题,采用自由基胶束聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/新型温敏单体(MVC)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)梳型温敏聚合物(TSP-Comb)。采用红外光谱、核磁氢谱和凝胶渗透色谱等表征和测定了TSP-Comb的分子结构和重均分子量,采用热重分析和环境扫描电镜分别测定了TSP-Comb分子链的热稳定性和微观结构,采用流变仪和可见分光光度计研究了TSP-Comb的温度响应特性,并研究了TSP-Comb对无固相水基钻井液高温流变性能的调控效果。研究结果表明,TSP-Comb溶液在90~180℃范围内具有优良的高温增稠特性和较高的相变温度(高于60℃),相比较于线性温敏聚合物,TSP-Comb在高温流变稳定性和相变温度提升方面均有明显改善;TSP-Comb的高温增稠特性有助于改善无固相钻井液的高温流变性能,基于TSP-Comb构建的无固相钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力等流变参数在90~180℃较宽温度范围内的变化率小于25%,TSP-Comb显著提高了无固相钻井液的高温流变稳定性,为无固相水基钻井液高温流变性能调控提供了一种新方法。

关键词：梳型聚合物温敏聚合物高温增稠高温流变性无固相钻井液

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电脉冲破岩钻井地层主要参数敏感性分析

石油机械 2024年第1期52卷 20-28页

作者：程晋乔汉李星月韩飞王宏伟中国石油集团工程技术研究院有限公司

岩石的硬度、耐磨性等严重限制了深层超深层油气资源的高效开采,而电脉冲破岩钻井技术在破碎硬岩方面具有独特优势。为探究地层特性对电脉冲破岩效果的影响,根据电脉冲破岩的基本原理,并基于基本破岩单元建立了动态电损伤模型。基于动... 详细信息

岩石的硬度、耐磨性等严重限制了深层超深层油气资源的高效开采,而电脉冲破岩钻井技术在破碎硬岩方面具有独特优势。为探究地层特性对电脉冲破岩效果的影响,根据电脉冲破岩的基本原理,并基于基本破岩单元建立了动态电损伤模型。基于动态电损伤模型,讨论了特定高压脉冲电源参数下,岩石特性对电脉冲破岩效果的影响。通过讨论分析可知,相对介电常数越大,岩石内部发生电击穿的时间成本越低,破坏深度与损伤总量也会越大;电击穿时间、破坏深度会随泊松比和弹性模量的变化出现小幅波动,但不具有规律性;岩石的密度不会对电脉冲破岩造成影响。相关结论可为电脉冲破岩钻井技术的进一步工业化应用提供一定参考。

关键词：电脉冲破岩钻井岩石特性电击穿破岩地层参数敏感性

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高压集输气井井筒积液量与流压计算方法

西安石油大学学报（自然科学版） 2024年第3期39卷 50-57页

作者：王锦昌赵润冬中石化华北油气分公司石油工程技术研究院河南郑州450006

针对采用高压集输工艺气水同出的天然气井,为准确计算其井筒积液量及井底流压,以指导泡排工艺的实施,建立了一种井筒积液量与流压计算方法。通过简化油管与环空内气水两相分布,并以套压折算流压等于油压折算流压为基本原则,推导出包含... 详细信息

针对采用高压集输工艺气水同出的天然气井,为准确计算其井筒积液量及井底流压,以指导泡排工艺的实施,建立了一种井筒积液量与流压计算方法。通过简化油管与环空内气水两相分布,并以套压折算流压等于油压折算流压为基本原则,推导出包含油管等效液面处压力p_(1)、环空等效液面处压力p_(2)、环空与油管等效液柱高度比值k等3个关键参数的计算方程,并结合动态监测数据,给出了3个关键参数的求解方法,从而通过迭代方式计算得出井筒积液量与井底流压。经45口气井实测数据验证,流压计算平均误差4.4%,积液量计算平均误差14.8%。同时,该方法主要利用生产数据和少量流压测试数据进行并行迭代计算,具有成本低、计算速度快的优点。

关键词：高压集输气井井筒积液量井底流压

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精细控压钻井技术及装备研究进展

钻采工艺 2024年第4期47卷 94-104页

作者：周英操郭庆丰蔡骁王正旭中国石油集团工程技术研究院有限公司

精细控压钻井技术可使复杂地层普遍存在的井涌、漏失、坍塌、卡钻等井下复杂,特别是“溢漏同存”的窄密度窗口钻井难题得到有效解决,并提高复杂地层钻井成功率,实现安全、高效、快速钻井作业。实践证明,精细控压钻井技术越来越多地体现... 详细信息

精细控压钻井技术可使复杂地层普遍存在的井涌、漏失、坍塌、卡钻等井下复杂,特别是“溢漏同存”的窄密度窗口钻井难题得到有效解决,并提高复杂地层钻井成功率,实现安全、高效、快速钻井作业。实践证明,精细控压钻井技术越来越多地体现出常规钻井技术无法比拟的技术优势。文章介绍了精细控压钻井技术及装备的发展过程,重点介绍了笔者研究团队研发的控压钻井工况模拟装置及评价方法、精细控压钻井成套装备、集“钻、录、测”于一体的控压钻井方法以及欠平衡精细控压钻井工艺技术等核心技术,分析了精细控压钻井技术现场应用效果与适用性,提出了下步发展方向。精细控压钻井技术作为一项先进钻井技术,将是未来闭环钻井技术发展的重要基础。

关键词：精细控压钻井控压钻井钻井装备复杂地层窄密度窗口井筒安全

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钢板夹心混凝土组合剪力墙的变形能力研究

工程力学 2024年第4期41卷 39-46页

作者：程卫红田春雨王翠坤中国建筑科学研究院有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

为研究钢板夹心混凝土组合剪力墙的变形能力,该文基于平截面假定推导了钢板夹心混凝土组合剪力墙的截面曲率延性系数,并利用等效塑性铰假定进一步得到其位移延性系数,通过已有试验结果验证了该计算方法的可靠性。利用该计算方法研究了... 详细信息

为研究钢板夹心混凝土组合剪力墙的变形能力,该文基于平截面假定推导了钢板夹心混凝土组合剪力墙的截面曲率延性系数,并利用等效塑性铰假定进一步得到其位移延性系数,通过已有试验结果验证了该计算方法的可靠性。利用该计算方法研究了轴压比、端柱套箍指标、剪力墙高宽比、钢板强度、混凝土强度等参数对钢板夹心混凝土组合剪力墙位移延性系数的影响。研究表明:通过控制剪力墙轴压比,适当提高端柱套箍指标,使用低强度钢材以及设置有效构造隔板可有效保证剪力墙的变形能力。

关键词：钢板夹心混凝土组合剪力墙变形能力曲率延性系数位移延性系数轴压比套箍指标

U-T坡面变摩擦阻尼器力学性能及减震效果研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 97-106页

作者：李澈张健豪王兵薛彦涛国家建筑工程技术研究中心北京100013 中国建筑科学研究院有限公司北京100013

为了解决摩擦阻尼器出力单一,无法适应各个水准地震的问题,提出了一种U-T坡面原型机构,当其发生远离完全咬合点的错动时,由于坡面作用,能够在法向产生增量变形,且在此过程中坡面保持连续接触。应用此原型机构,设计并制作了能够产生狗骨... 详细信息

为了解决摩擦阻尼器出力单一,无法适应各个水准地震的问题,提出了一种U-T坡面原型机构,当其发生远离完全咬合点的错动时,由于坡面作用,能够在法向产生增量变形,且在此过程中坡面保持连续接触。应用此原型机构,设计并制作了能够产生狗骨形滞回曲线的U-T变摩擦阻尼器,试验结果表明:阻尼器的阻尼力与设计值基本一致;阻尼器表现出良好的耐疲劳性能,满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》中对摩擦消能器力学性能要求。针对阻尼器开展有限元分析,验证U-T变摩擦阻尼器工作机理及各部件受力工作状态;并采用ABAQUS的自定义材料接口UMAT,编写用于模拟狗骨形滞回曲线阻尼器的子程序进行数值模拟分析,以一设置该阻尼器的钢框架结构为例,对比分析狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器、普通摩擦阻尼器的减震效果。分析结果表明,狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器具有更好的减震效果,且对预紧力损失不敏感。

关键词：变摩擦阻尼器 U-T坡面消能减震被动控制滞回曲线附加阻尼比

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低硅铝比X型分子筛制备技术的开发

石油化工 2024年第1期53卷 18-25页

作者：崔凯吕芳芳李柯志石勤智杨柳杨振钰中国石化催化剂有限公司工程技术研究院北京101100

研究了低硅铝比X型(LSX)分子筛的合成体系和控制方法,探究了引入功能性物质制备高纯度、可调晶簇尺寸的LSX分子筛的可行性,通过优化分子筛水热反应配方和条件确定了制备LSX分子筛的技术方案并初步考察了晶簇尺寸与活性的关联性,进而采... 详细信息

研究了低硅铝比X型(LSX)分子筛的合成体系和控制方法,探究了引入功能性物质制备高纯度、可调晶簇尺寸的LSX分子筛的可行性,通过优化分子筛水热反应配方和条件确定了制备LSX分子筛的技术方案并初步考察了晶簇尺寸与活性的关联性,进而采用工业原料实现了高品质LSX分子筛的合成。实验结果表明,在钾-钠双元体系中借助低温老化—高温晶化两段法可制备LSX分子筛;老化温度/时间、晶化温度/时间、硅铝比、碱硅比、水碱比及钠钾比能显著影响分子筛的合成过程;向反应体系中引入适当功能性物质可制备出结晶度高、含杂晶量少、活性佳、平均晶簇尺寸在1~4μm可调的LSX分子筛;由此能优化得到适合分子筛生产的长、短流程两套技术方案,进一步明确了上述手段具有保证本征活性不变,通过减小晶簇尺寸改善吸附剂传质系数的操作可能性;使用工业原料制备出了合格的LSX分子筛,放大合成的产品仍满足制氧吸附剂要求。

关键词：低硅铝比 X型分子筛制氧制备技术

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深层超深层钻井液技术研究进展与展望

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 889-898页

作者：孙金声杨景斌白英睿吕开河刘锋报中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水... 详细信息

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水基钻井液技术、抗高温油基/合成基钻井液技术、储层保护钻井液技术以及钻井液防漏堵漏技术,但仍存在抗高温高压和高应力能力不足、井壁易失稳以及钻井液漏失严重等关键问题。由此提出未来深层超深层钻井液技术的发展方向:(1)抗高温高盐水基钻井液技术需致力于提升高温稳定性,改进流变性能,强化滤失量控制,提高与地层的相容性。(2)抗高温油基/合成基钻井液技术需在高温稳定剂、流型调节剂等低毒易降解的环保型添加剂和相关配套技术方面进一步攻关。(3)储层保护钻井液技术应致力于新型高性能添加剂和材料的研究,通过引入先进的传感器网络和人工智能算法,完善实时监测技术。(4)钻井液防漏堵漏技术应更加注重智能化技术的集成与应用、高性能堵漏材料的研发与应用、多元化堵漏技术与方法的探索以及环境保护与安全生产意识的提高。

关键词：深层超深层钻井抗高温钻井液储层保护钻井液防漏堵漏安全环保技术展望

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