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地下煤气化合成气的脱碳提氢耦合工艺探讨

低碳化学与化工 2024年第1期49卷 125-132页

作者：王涛史世杰曾丽瑶罗珊周振华丁锋王召民高继峰中石化中原石油工程设计有限公司河南郑州451000 中石化石油工程建设有限公司北京100020

针对煤炭地下气化(UCG)技术制备的合成气具有温度高(>200℃)、压力大(3.35 MPa)、饱和含水量大及组分复杂(含CH_(4)、H_(2)、CO_(2)和CO等)的特点,设计并采用膜分离+溶剂吸收耦合的处理方法以实现地下煤合成气中CO_(2)的脱除和H_(2)的... 详细信息

针对煤炭地下气化(UCG)技术制备的合成气具有温度高(>200℃)、压力大(3.35 MPa)、饱和含水量大及组分复杂(含CH_(4)、H_(2)、CO_(2)和CO等)的特点,设计并采用膜分离+溶剂吸收耦合的处理方法以实现地下煤合成气中CO_(2)的脱除和H_(2)的提纯。地下煤合成气经过二级膜分离单元的处理,实现了CO_(2)/H_(2)与CH_(4)的分离并得到了脱碳净化气,其中CO_(2)含量(物质的量分数)≤3%,该膜分离工艺所需能耗为0.297 k W·h/m^(3)。使用醇胺吸收法处理CO_(2)/H_(2)混合气,并通过配方溶液筛选、工艺流程优化和校验分析等方法开展了研究,最终得到了H_(2)纯度(物质的量分数)≥99%的产品,该醇胺吸收法的能耗为0.341 k W·h/m^(3)。使用膜分离+溶剂吸收耦合处理复杂工况的地下煤合成气,可得到脱碳净化气、纯CO_(2)和工业级H_(2),提高了项目的经济价值,具有较大的应用潜力。

关键词：地下煤气化膜分离溶液吸收法脱碳提氢

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干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用

钻井液与完井液 2024年第1期41卷 92-97页

作者：肖京男李小江周仕明魏浩光杨红歧中石化石油工程技术研究院有限公司北京102200

干热岩长期高温导致水泥石强度衰退,易造成套管挤毁或窜流,严重影响钻井的安全。针对200℃以上常规加砂水泥石强度衰退难题,基于硅铝键结合增强效应,通过优化水泥物相组成,开发了超高温增强材料SCKL,可以满足210~300℃下固井要求,不仅... 详细信息

干热岩长期高温导致水泥石强度衰退,易造成套管挤毁或窜流,严重影响钻井的安全。针对200℃以上常规加砂水泥石强度衰退难题,基于硅铝键结合增强效应,通过优化水泥物相组成,开发了超高温增强材料SCKL,可以满足210~300℃下固井要求,不仅抑制了水泥石强度衰退,且促进了水泥石强度长期发育,300℃、48 h的抗压强度为18.2 MPa,30 d抗压强度高达23.2 MPa,探索了超高温增强材料对水泥石微观结构的影响,揭示了超高温水泥石微观作用机制。研选了温度广谱型缓凝剂,开发了大温差防衰退水泥浆体系,可以满足干热岩100℃温差下安全固井需求,并在青海共和盆地成功应用5口井,固井质量均为优质,为干热岩井筒水泥环密封完整性提供了安全保障。

关键词：干热岩固井强度衰退超高温

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机器学习在钻柱振动识别与预测中的研究进展

天然气工业 2024年第1期44卷 149-158页

作者：汪海阁高博郑有成赵飞崔猛丁燕邢世旺中国石油工程技术研究院有限公司中国石油大学(北京) 中国石油西南油气田公司

钻柱振动是影响钻井效率、钻柱失效、井眼稳定和钻井安全的主要因素,复杂振动的早期识别对于缓解井下工具受损、提高生产时间至关重要。为此,充分调研国内外机器学习在钻柱振动识别方法方面的研究成果,从数据获取角度对钻柱振动识别与... 详细信息

钻柱振动是影响钻井效率、钻柱失效、井眼稳定和钻井安全的主要因素,复杂振动的早期识别对于缓解井下工具受损、提高生产时间至关重要。为此,充分调研国内外机器学习在钻柱振动识别方法方面的研究成果,从数据获取角度对钻柱振动识别与预测方法进行了全面分析,对比研究了各算法模型的框架、特征参数和测试效果,系统评估了各算法模型的优缺点,并对未来振动识别与预测的发展方向提出思考。研究结果表明:①机器学习算法可以从大量振动数据中学习和提取特征来建立模型,对振动进行分类和预测,通过不断优化算法和模型,提高钻柱振动识别与预测的准确性和可靠性;②随着数据采集和处理技术的不断进步,地面与井下多源数据融合方法将多种数据共同分析处理,可以最大程度地发掘地面和井下数据特征,有望成为解决井下问题的重要途径;③随着钻井工程与人工智能技术的不断融合与发展,振动缓解与钻井提速联合优化,将为钻井工程提供更为可靠的指导和决策。结论认为,机器学习在钻柱振动识别与预测方面的应用和发展进一步缓解了超深井井下钻柱振动这一复杂问题,提高了钻井工程的效率和安全性,推进了钻井过程的高效化和智能化发展步伐。

关键词：钻柱振动深层油气钻井机器学习分类算法识别预测

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长裸眼恶性漏失井双重防漏固井技术

钻井液与完井液 2024年第3期41卷 390-395页

作者：高元中石化石油工程技术研究院有限公司北京102200

针对长裸眼恶性漏失固井难题,研制了温敏形状记忆防漏隔离液和泡沫防漏水泥浆,两者协同增效降低长裸眼恶性漏失井固井漏失风险。研发的温敏形状记忆材料耐温150℃,形变记忆温度80~110℃,制备的温敏形状记忆变形网颗粒形变后长度为常温... 详细信息

针对长裸眼恶性漏失固井难题,研制了温敏形状记忆防漏隔离液和泡沫防漏水泥浆,两者协同增效降低长裸眼恶性漏失井固井漏失风险。研发的温敏形状记忆材料耐温150℃,形变记忆温度80~110℃,制备的温敏形状记忆变形网颗粒形变后长度为常温状态的10倍,制备的温敏形状记忆膨胀球膨胀后粒径为常温状态的3倍,研制的温敏防漏隔离液综合性能良好,3 mm裂缝承压堵漏达8.5 MPa。研选了高性能发泡剂和稳泡剂,研制的泡沫水泥浆密度1.12~1.31 g/cm^(3)可调,上下密度差小于0.01 g/cm^(3),1.12 g/cm^(3)泡沫水泥石30℃下养护72 h后抗压强度可达6.4 MPa,水泥石中气泡均匀分散。形成了考虑等效堵漏时间和冲洗效率的堵漏隔离液段长的设计方法,制定了泡沫水泥浆分段恒气量注气方式。基于温敏防漏隔离液和泡沫水泥浆双重防漏的固井技术现场应用2井次,一次性封固段长超4000 m,隔离液和水泥浆均成功返到地面,固井质量良好。

关键词：泡沫水泥浆温敏形状记忆材料防漏隔离液固井

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冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

石油机械 2024年第4期52卷 49-55页

作者：姜华李军张鹏翔汪伟查春青中国石油大学(北京)石油工程学院中石化华东石油工程有限公司中石油西部钻探吐哈钻井公司北京工业大学材料与制造学部

为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用... 详细信息

为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用率为评价指标,采用正交试验方法对主要工具结构参数进行了优化研究。研究结果表明:冲锤往复运动过程为加速度逐渐减小的非线性加速运动,节流喷嘴直径和冲锤运动行程是影响冲击功的主要因素,而冲锤质量、承压面积和腔体通孔面积是次要因素。节流喷嘴直径和冲锤承压面积是影响最大能量利用率的主要因素;而冲锤运动行程、冲锤质量和腔体通孔面积是次要因素。所得结论可为对冲击螺杆钻具的进一步优化设计和现场应用提供参考。

关键词：冲击螺杆钻具运动特性正交试验冲击功最大能量利用率

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计算注水开发不同阶段体积波及系数的新方法

油气地质与采收率 2024年第1期31卷 145-152页

作者：王翔张贵才蒋平裴海华冯可心中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

体积波及系数是油田评价开发效果、制定开发调整方案的重要依据。为了研究注水开发不同阶段体积波及系数的变化规律,从注入孔隙体积倍数角度出发,根据油水相对渗流理论与油藏工程原理,提出了驱油效率与注入孔隙体积倍数的计算模型,建立... 详细信息

体积波及系数是油田评价开发效果、制定开发调整方案的重要依据。为了研究注水开发不同阶段体积波及系数的变化规律,从注入孔隙体积倍数角度出发,根据油水相对渗流理论与油藏工程原理,提出了驱油效率与注入孔隙体积倍数的计算模型,建立了体积波及系数计算方法,并以胜利油田3个试验区为例进行了计算与分析。结果表明:驱油效率与注入孔隙体积倍数之间满足指数方程,二者关系曲线呈上凸型;随着注入孔隙体积倍数的增大,驱油效率由最小驱油效率逐渐增大,并趋近于最大驱油效率;对驱油效率计算模型进行验证,预测值与实测值的平均相对误差仅为1.90%;水驱开发过程中体积波及系数与注入孔隙体积倍数关系曲线整体呈快升-缓升-近平台状演变趋势,计算结果能够指导开发调整措施的效果评价;3个试验区目前体积波及系数接近90%,波及区内存在大量剩余油,亟需开展波及区内主体剩余油的描述与启动方法研究。

关键词：水驱注入孔隙体积倍数驱油效率体积波及系数开发效果

离心超重力油水分离器流场特性的数值模拟研究

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石油机械 2024年第2期52卷 107-114页

作者：栾智勇安申法高生伟王阳朱秀娟于春辉于滨中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院中国石化胜利油田分公司孤岛采油厂

随着油田开采逐渐进入高含水期,对油水分离器的性能要求也愈发严格,现有油水分离器已很难达到分离要求,油水分离领域亟需新的研究进展。通过数值模拟的方法对一种新型离心超重力油水分离器流场特性进行了研究。从流动参数、结构参数以... 详细信息

随着油田开采逐渐进入高含水期,对油水分离器的性能要求也愈发严格,现有油水分离器已很难达到分离要求,油水分离领域亟需新的研究进展。通过数值模拟的方法对一种新型离心超重力油水分离器流场特性进行了研究。从流动参数、结构参数以及物性参数3个方面探究不同参数对分离器分离性能及流场特性的影响规律。研究结果表明:各含水体积分数情况下该分离器分离效果都较好,油出口分离效率随着含水体积分数上升而减小,且含水体积分数较高时水出口的含油量较低;随着入口流量的增大,水出口含油量不断增大,油出口分离效率先减小后基本不变;随着电机转速的增大油出口分离效率先增大后基本不变,电机转速为500 r/min时,油出口分离效率为82%,电机转速为1500 r/min时,油出口分离效率增大至97%;在模拟范围内叶片数量与分离效果呈正相关;油密度和油黏度与分离器分离效果均呈负相关,其值越大分离效果越差。研究结果可为离心超重力油水分离器的实际应用提供理论指导。

关键词：油水分离器离心超重力流场特性分离性能含水体积分数电机转速

CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028点蚀敏感性及点蚀生长动力学的影响

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表面技术 2024年第16期53卷 78-88,102页

作者：席文强孙冲樊学华林学强孙建波中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580 中国石油工程建设有限公司北京设计分公司北京100085

目的探明CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028钝化膜性能和点蚀敏感性的影响。方法采用循环动电位极化(CPP)、电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(M-S)等测试方法,研究Cl-环境、CO_(2)-Cl-环境和H_(2)S-Cl-环境中镍基合金028的钝化膜性能。通过制... 详细信息

目的探明CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028钝化膜性能和点蚀敏感性的影响。方法采用循环动电位极化(CPP)、电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(M-S)等测试方法,研究Cl-环境、CO_(2)-Cl-环境和H_(2)S-Cl-环境中镍基合金028的钝化膜性能。通过制备一维人工凹坑电极模拟点蚀坑的稳态生长,采用向负向电位扫描法,研究镍基合金028在局部点蚀环境中的金属溶解动力学,明确CO_(2)和H_(2)S对点蚀生长动力学的影响。结果CO_(2)和H_(2)S都会使镍基合金028钝化膜性能变差,而H_(2)S的影响更为显著,具体表现为:在H_(2)S-Cl-环境中具有更高的钝化电流密度jp、更低的点蚀电位Eb和再钝化电位Erp。H_(2)S-Cl-环境中的钝化膜电阻Rf、电荷转移电阻Rt和钝化膜厚度均低于CO_(2)-Cl-环境中的,此外,钝化膜在H_(2)S-Cl-环境中具有更高的点缺陷密度。在最大点蚀坑溶解电流密度jdiss,max相同的条件下,H_(2)S-Cl-环境中点蚀稳态生长所需的驱动力Emax明显低于CO_(2)-Cl-环境中的;在相同Emax下,H_(2)S-Cl-环境中的jdiss,max高于CO_(2)-Cl-环境中的。结论CO_(2)和H_(2)S通过增加钝化膜溶解速率、降低钝化膜电阻和增加点缺陷密度,不同程度地增加了镍基合金028的点蚀敏感性,而H_(2)S更容易造成钝化膜损伤。在点蚀稳态生长阶段,镍基合金028点蚀的稳态生长遵循塔菲尔规律,相比于CO_(2),H_(2)S更容易促进点蚀从亚稳态向稳态发展,并且在H_(2)S环境中具有更高的点蚀生长稳定性。

关键词：镍基合金 CO_(2) H_(2)S 点蚀敏感性一维人工凹坑电极点蚀生长动力学

割理结构对WW盆地煤层气井井壁稳定性影响研究

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钻采工艺 2024年第5期47卷 100-106页

作者：幸雪松庞照宇刘岳龙周长所高斐中海石油(中国)有限公司北京研究中心中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院长江大学石油工程学院

煤层气作为清洁的非常规能源在我国储量丰富,成为增储上产的重要补充来源,且煤层气的开采能有效防止瓦斯泄露爆炸,但煤岩弹性模量和强度低,割理结构发育,煤层气井井壁常发生掉块卡钻,制约了煤层气的高效开发。文章首先研究了煤岩微观结... 详细信息

煤层气作为清洁的非常规能源在我国储量丰富,成为增储上产的重要补充来源,且煤层气的开采能有效防止瓦斯泄露爆炸,但煤岩弹性模量和强度低,割理结构发育,煤层气井井壁常发生掉块卡钻,制约了煤层气的高效开发。文章首先研究了煤岩微观结构,建立了同时考虑面割理和端割理影响的煤岩强度准则,结合双孔双渗井周应力模型,研究了割理结构对WW盆地井壁稳定性的影响。结果表明:该区块煤岩黏土矿物含量较少,水化作用较弱;面割理端割理与面割理相互垂直交错切割煤岩,严重削弱了煤岩强度;割理结构对煤岩井壁坍塌压力具有显著影响,若不考虑割理影响,将得到错误的坍塌压力随井眼轨迹的变化规律。割理产状对三种井型坍塌压力影响研究表明,直井坍塌压力不随割理倾角的变化而变化,受割理倾向的影响较大;当割理倾角较大时,沿水平最小地应力方向的水平井稳定性较好;在特定的割理方位情况下,沿水平最大地应力方向的水平井不会沿割理发生剪切滑移破坏。

关键词：煤层气面割理端割理井壁稳定

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