单原子催化剂在类芬顿水处理领域的研究进展

单原子催化剂(SACs)以其独特的结构和特性,特别是在最大限度地利用原子和提高内在催化活性方面受到了广泛的关注。近年来,基于SACs的高级氧化技术(AOPs)已成为水污染控制研究中的一个新兴领域,广泛应用于去除各种难降解有机污染物。本文分析了SACs的合成及表征方法,着重介绍了SACs在不同类芬顿催化反应中的性能及其作用机理。此外,还介绍了将SACs固定在膜状或柱状过滤器上连续流的测试,以探究SACs在类芬顿反应中实际应用的潜力。最后,对合理的SACs设计、类芬顿反应机理探索等方向进行了展望,旨在提高SACs应用于类芬顿反应在实际废水处理中的应用潜力。

四川高含硫气田产出水提锂工艺技术探索

四川某气田具有高含硫、局部存在底水的特征,气田伴生水日产1000 m^(3)左右,均属于高矿化度型卤水。地层水经过气田低温蒸馏站处理,产生的母液中锂元素含量约为0.25 g/L,远高于单独开采锂的工业品位,具有一定的经济价值。本文针对气田低温蒸馏站母液,围绕电化学脱嵌提锂法,实验配套了产出水除硫、除杂等预处理工艺,研究开发了高含硫气田产出水电化学脱嵌法提锂工艺技术,形成了提锂、沉锂、碳酸锂制备一整套工艺技术路线。根据实验结果,本文的提锂方法具有极佳的选择性提锂效果,地层水锂浓度可降至0.05 g/L以下,锂的直收率均在80%以上。电解材料的吸附容量单周期可以将富锂液的锂浓度浓缩到5 g/L,杂质离子截留率均在98%以上。该方法所得富锂液Li^(+)浓度高、杂质含量低,后续处理方便、成本低,该工艺完全能够满足气田低温蒸馏站母液提锂的需求。本文所形成的提锂方法为该类气井锂资源经济开发作出了有益的尝试,对促进气田开发成本有效降低具有重要示范意义。

元素硫在溶硫剂中扩散溶解行为的分子动力学模拟

溶硫解堵是高含硫气藏开发中处理硫沉积堵塞的常用方法。建立硫分子晶体形貌,采取分子动力学方法计算了溶硫主剂(二甲基二硫醚DMDS、CS_(2)、二甲亚砜DMSO、环己胺CHA)与硫晶体界面的吸附能,以及S8分子在扩散溶解过程中的径向分布函数、均方位移及扩散系数,研究了溶硫主剂的扩散溶硫行为。结果表明:晶体直接生长方法(AE)得到的S8分子晶体形貌接近实际沉积的元素硫颗粒,硫与溶硫主剂的吸附能在-612~-1 479 kJ·mol^(-1),产生较强的相互作用;溶硫主剂分子与硫分子构成的溶硫盒子中,溶硫主剂分子与S_(8)分子产生强烈的范德华力,促进扩散溶硫,其中CS_(2)与S_(8)分子间在距离0.26 nm处相互作用最强,产生物理溶硫;DMDS、DMSO、CHA在距离0.23 nm处产生氢键作用,化学与物理作用协同溶硫。

元坝高含硫气田地面系统腐蚀主控因素研究

元坝气田天然气中高含H2S、CO2,随着气田出水量增大、矿化度升高,地面系统腐蚀环境越来越复杂。为找出影响元坝气田地面系统腐蚀的主控因素,建立了以CO2分压、H2S分压、液气比、pH值、矿化度、Cl-含量、缓蚀剂残余浓度为自变量,腐蚀速率为因变量的灰关联分析方法。通过数据挖掘,分析了各种因素对腐蚀的影响程度。结果表明,当前元坝气田地面系统腐蚀的主控因素为H2S分压、液气比和CO2分压,故可适当优化缓蚀剂添加方案,调整批作业清管周期,合理降低缓蚀剂清管作业成本。研究成果为元坝气田地面系统的完整性管理提供了技术依据。

元坝大安寨灰岩-砂岩-页岩储集模式及开发对策

为探究川东北地区元坝区块大安寨段致密介屑灰岩-砂岩-页岩混合沉积储集体的分布特征与组合模式,利用岩心分析、测井解释、地质综合研究与编图等手段,分析目标区混合沉积体系下发育的各类储集体类型与测井响应特征,建立表征储集体分布特征的纵横向组合模式与平面叠合模式,探讨研究区天然气的开发潜力与开发策略。研究结果表明:元坝区块大安寨段为一套包括介壳滩、浅湖泥、坝砂和滩砂的混合沉积体系,同时发育测井响应特征明显、数量不等、强非均质分布的致密灰岩、砂岩和页岩储集体;在纵横向与平面上分别识别出5类灰岩-砂岩-页岩储集体组合模式与叠合模式,不同类别的储集体组合具备不同的天然气资源潜力;优化水平井钻井和水平井分段压裂技术组合与工艺流程是川东北地区元坝区块大安寨段灰岩-砂岩-页岩储集模式得以成功开发的关键。该研究结果对同类地区的开发具有一定的借鉴意义。

电磁涡流内检测技术在含硫双金属复合管道的应用研究

含硫气田集输管道因输送天然气成分及输送成分复杂,管道内壁可能会发生电化学腐蚀,因此对酸气管道开展腐蚀检测十分重要。常规的漏磁检测技术因无法磁化双金属复合管的非铁磁性内衬管而不适用,电磁涡流检测技术利用电磁感应原理及趋附效应对管道内表面缺陷检测敏感性强、检出率高,涡流内检测器在管道中通过性好,可用于多种运行管控。本文结合电磁涡流内检测技术在某含硫气田双金属复合管的首次应用,阐述涡流内检测技术的基本原理,总结其优势和局限性,验证其在现场的适应性,为其今后在含硫气田双金属复合管道内检测中推广应用提供借鉴。

基于格子Boltzmann法的碳酸盐岩气藏多层合采模拟

多层合采是纵向发育多个层系储层的常用开发手段,碳酸盐岩气藏孔-缝-洞发育复杂,导致其合采机理不明确、常规手段评价合采效果难度大。因此,采用新方法评价其多层合采机理及潜在干扰因素具有重要的理论与现实意义。文中基于多松弛格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM),通过追踪合采过程的流线分布,量化评价了不同孔-缝-洞配置储层的合采效果。研究结果表明:裂缝-孔洞合采的层间非均质性最大,裂缝层对产量贡献很小,裂缝-缝洞合采与缝洞-孔洞合采的层间非均质性相对更小,两层基本可以实现均衡开发;增加生产压差,合采气层的产量比降低,一定程度有助于低渗产层的气体产出,且生产压差对非均质性强的合采组合敏感性更强;当合采层间的压力梯度差值为0.02 MPa/m时,低压层的稳定倒灌量可能达到高压层的1/8;如果层间非均质大且低渗层初始压力更低时,发生倒灌的可能性更大。研究成果可以为不同孔-缝-洞发育的碳酸盐岩气藏多层合采提供理论支撑。

川东北地区高温高压高产气井开井方式优化

高温、高压、高产气井的开采存在着比常规气井更大难度和风险。川东北地区河坝1井是国内罕见的"三高"气井,也是目前国内投入开发的井口压力最高的气井之一。针对"三高"气井的开井问题,通过河坝1井的开采实践,结果表明,直接开井方式不仅是可行的,而且可以提高开井效率、降低生产成本。

酸性气田CO_(2)二级射流泵排水采气工艺模拟研究

川渝地区酸性气田众多,由于气井腐蚀及油套不连通限制了部分工艺的应用。对于产水气井,射流泵是常用的排水采气工艺措施之一。采用射流泵排水采气具有排液周期短、施工工序少、井下无运动部件等优点。但是,一级射流泵吸入压力低,容易出现气蚀现象。设计了二级射流泵,通过模拟表明:二级射流泵能增大吸入压力,有利于降低气蚀的发生;考虑到水、天然气或氮气等常规“动力液”的不足,提出采用二氧化碳代替常规动力液。通过Fluent对一级射流泵和二级射流泵排液采气工艺进行数值模拟,对混合比、压力、速度参数进行分析,优化设计具有最佳参数的二级射流泵。为酸性气田排水采气提供了新的工艺方案。

复杂山区集输管道内检测卡球处置措施及应用

集输管道的定期内检测作为管道完整性管理的重要组成部分,可以全面评价和掌握管道内腐蚀状况,但在实际应用过程中,因检测器自身的特殊性导致在复杂山区集输管道内检测作业时,易发生卡球现象。在某复杂山区酸气管道的内检测作业过程中出现卡滞的情况,通过运行过程数据分析及“探管仪+跟踪仪+地面标记盒”联合定位的方式取得了良好效果;同时在漏磁检测器出现漏失的情况下发射救援球,采取单一正向增压推球的方式效果不佳,而采取“正向增压+反向泄压+正向推球”的方式成功解除卡堵(解卡)。

川东北地区“三高”气井开采关键技术

川东北地区河坝1井属一口高温、高压、高产气井,也是目前国内投入开发的井口压力最高的气井之一。针对河坝1井在投产中遇到的主要问题,分析了"三高"气井开采的关键技术,提出了采用可靠的井口装置和远程控制系统,合理选择高压平板闸阀,采用固定节流方式,合理分配节流压差,对油嘴进行硬化处理,采用法兰连接方式,以及直接开井等关键技术,确保了"三高"气井的安全平稳生产。

基于遗传算法的低渗透气藏水平井压裂参数优化

采用传统的正交设计方法对低渗透气藏水平井压裂进行优化设计,难以涵盖整个最优解搜索空间,优化对象数目的增加也会导致方案数量大幅增加。为了突破这一限制,基于遗传算法建立了新的水平井压裂智能优化设计方法,并编程实现了优化设计的全程自动化。计算结果表明:遗传算法在优化过程中不需要人为干预,大大降低了工作量,采用二进制编码形式替代水平井参数和裂缝参数极大地拓展了最优解搜索空间,算法复杂程度受优化对象数目的影响较小。与传统方法相比,该方法具有很大的优越性和实用价值,值得推广。

低渗透气藏纵向缝压裂水平气井稳态产能计算方法

应用保角变换原理,将求解纵向缝压裂水平气井产能的问题转化成相对简单的单向渗流问题,以便于研究裂缝内流动和非裂缝区域拟径向流动对压裂气井产能的影响。在此基础上,综合应用渗流力学理论、质量守衡定律和压力耦合原理,推导出了纵向裂缝内变质量流动时压裂水平气井的产能公式。将计算结果与现场某气井压裂后产量相比,两者吻合程度较好。该方法的计算结果准确性较高,且简单易行,具有一定的推广价值。

关于注烃气非混相驱油藏筛选准则的探讨

一般来讲,混相驱驱油效果优于非混相驱,但混相驱要求的混相压力极高,这在油藏注气工程中有时是不可能达到的,因此只能采用非混相驱。非混相驱同样可以提高原油采收率。由于气源限制,目前我国很多油田采用注伴生气的方式来提高原油采收率。目前为止还没有一个适合注烃气非混相驱油藏的筛选准则,在充分调研国内外注烃混相驱现行项目的基础上,提出了一个新的注烃类非混相驱油藏的筛选准则,希望能够给各大油田的注气现场实践提供借鉴。

大牛地气田DK27井水合物预测与防治研究

在天然气开采及储运过程中,水合物会导致井筒堵塞、气井停产、管道停输等严重事故。针对大牛地气田DK27井在水合物防治方面存在的问题,结合实际注醇量和水合物生成条件模型,分析了地面环境温度为12℃和-25℃两种情况下井筒中水合物的生成情况。分析发现DK27井所在地区气温较高时,甲醇大量浪费;但温度较低时注醇量又不够,从而导致了水合物堵塞情况的发生。认为一年四季采用相同的注醇量是不科学的,应结合四季和昼夜气温变化来调整甲醇的加入量。进而对一年中各个月份防治水合物所需注醇量进行了相应计算和改进,为现场实践提供技术指导。

元坝气田采出水电化学氧化法除氨氮工艺研究

针对元坝气田低温蒸馏站现有处理工艺环节多、产泥量大等问题,拟引入电化学氧化法对采出水进行预处理,以除氨氮和降低有机物含量。通过小试优化了电化学氧化反应中电流强度、电解时间。结果表明,采出水脱除硬度之后,当电解电流为1200 A、反应时间为30 min时,氨氮去除率可达100%,同时有效降低废水有机物含量,此时吨水处理成本为7.56元。结合低温蒸馏站实际情况,中试采用“澄清软化+电解脱氨氮+反渗透+MVR蒸发”工艺,缩短处理流程,可有效降低药剂及污泥处置成本,为后续新建资源化站提供了理论和工艺设计支撑。

不同孔-缝-洞组合碳酸盐岩储层气水两相孔隙尺度流动模拟

碳酸盐岩储层孔缝洞组合类型多样,从孔隙尺度刻画和认识气水两相在不同类型储层中的流动规律具有重要的科学意义。建立了适用于深层碳酸盐岩储层气水两相流动的多松弛颜色梯度格子玻尔兹曼模型(LBM),实现了气水两相在多孔介质中的可视化模拟,揭示了成藏过程(气驱水)和水侵过程(水驱气)不同孔缝洞组合流动通道中的气水两相动态流动行为。研究表明,碳酸盐岩气藏成藏过程中主要存在的残余水类型有盲端孔隙水、洞穴边部残余水、水膜水、“H型”残余水和网状残余水;水侵过程中,主要存在的封闭气类型有盲端孔隙封闭气、变径卡断气、绕流封闭气、“H型”封闭气和网状封闭气;由于洞穴体积较大,成藏和水侵过程中缝洞型储层残余水饱和度和封闭气饱和度均最大;裂缝型和缝洞型储层的气相渗流能力随含水饱和度变化波动明显,呈非线性变化规律。研究成果可为深层碳酸盐岩气藏微观渗流、水侵动态预测等提供理论支撑。

高含硫气井井筒硫液滴动力学特征及携带规律模拟

高含硫气井井筒中硫沉积会堵塞气流通道,严重影响气井产能,加速生产管柱的腐蚀。准确弄清井筒硫液滴的动力学特征及其携带规律,对于优化气井工作制度、预防井筒中硫沉积具有重要意义。由于硫液滴与水液滴相比,黏度更高、密度更大,因此不能将水液滴动力学特征直接用于硫液滴携带规律的研究。现有Turner圆球模型、Coleman圆球模型、李闽椭球模型、王毅忠球帽模型等用于气井液滴携带的临界气流速预测方法,不能用来准确预测含硫气井硫液滴的携带临界气流速。文中首先建立了描述气井井筒湍流场中硫液滴的动力学模型及求解方法,模型中采用流体体积函数法(VOF)模拟液滴表面结构,利用直接数值模拟方法模拟硫液滴周围气流场,研发了液滴动力学特征模拟器,对硫液滴的形状特征、破碎条件及曳力系数进行了模拟;在此基础之上,对硫液滴进行受力分析,建立了气井硫液滴携带数学模型。最后,以四川某含硫气田的现场数据对模型的准确性进行验证,结果表明,该模型具有良好的适用性。

国产场指纹腐蚀监测系统的应用

为了完善元坝气田集输系统防腐蚀监测手段,在现场使用了两套国产场指纹监测系统(iEMMCA-1),两套系统均和进口系统相邻且安装在具有环向焊缝的管道上。对两套国产场指纹系统的监测数据进行分析,并与相邻的超声波探针测得的均匀腐蚀速率进行对比。近8个月的监测结果表明:国产场指纹腐蚀监测系统具有良好的精度和可靠性。

元坝气田埋地柔性钢骨架复合管非开挖检测分析

目的为评估元坝气田污水输送复合管的完整性,提出了一种针对埋地柔性钢骨架复合管的非开挖检测方法。方法该方法依据电位梯度值判定管道的完整性,首先使用交流电位差测量仪检测管线上方电位梯度值,判断管线防护层是否存在破损并确定破损点位置;然后对破损处电位梯度值进行分级,并确定防腐层破损程度;最后利用GPS定位测量仪对破损点进行精确定位。结果利用该技术对元坝气田污水管线进行无损检测,共检测出5处防腐层破损点,开挖验证后发现各处防腐层均有不同程度的损伤,破损情况与检测结果吻合。结论提出的非开挖检测方法可以实现埋地柔性钢骨架复合管的无损检测,可精确定位出柔性钢骨架复合管的防腐层破损点,检测结果准确可靠。