铜锌双金属催化剂在电化学还原CO_(2)领域的研究进展

电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点丰富及电子结构可调等特性备受关注,这些优点使其在C—C偶联形成多碳(C2+)产物的过程中具有显著优势。综述了Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER领域的研究进展,归纳了界面协同效应、表面吸脱附和界面缺陷等因素影响CO_(2)ER过程中的电子转移或电子-质子耦合机制,进而揭示其催化生成不同还原产物的反应机理。此外,针对Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER生成特定产物过程中的性能进行分类讨论,重点探讨催化剂的制备方法以及电解池的类型对催化剂性能的影响。最后,就CO_(2)ER领域催化剂在活性、稳定性及产物选择性等方面所面临的挑战进行展望。

牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩成分与纹层结构的关系

湖相细粒沉积岩的纹层发育,但纹层的厚度、密度、连续度等结构特征变化很大,这些变化与细粒沉积岩的沉积环境密切相关。利用图像分析的手段,对牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩纹层的厚度、密度、侧向连续性进行定量表征,并与细粒沉积岩的各种物质成分对比研究。结果表明:牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩的纹层厚度、密度、侧向连续性与长英质、黏土、碳酸盐等矿物质量分数基本没有相关性,纹层密度与有机碳含量具有一定的正相关性,长英质矿物与黏土矿物质量分数具有明显的正相关性;牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩的沉积速率越低,越有利于有机碳含量的提高;长英质矿物与黏土矿物主要是洪水以表层流、层间流的形式一起搬运到深湖环境沉积下来的;湖泊表层碳酸盐矿物的产生与沉淀,与水体深度、沉积速率没有关系,也不存在湖相碳酸盐补偿界面(CCD)。

西非Termit盆地石油地质特征及成藏主控因素

西非Termit盆地是中国石油在非洲极为重要的勘探开发区块。在充分利用钻井、分析化验和地震资料基础上,开展了Termit盆地石油地质特征和成藏主控因素研究,研究表明:①Ter-mit盆地历经前裂谷期、同裂谷期、后裂谷期三大构造演化阶段,同裂谷期发育早晚两期裂谷作用形成中生代—新生代叠置裂谷盆地,宏观具有“东西分带、南北分块”的构造结构特征,控制圈闭的形成与分布。②发育上白垩统Yogou组分布广(18000 km^(2))、厚度大(600~1400 m)、成熟度适中(Ro值为0.7%~1.3%)的海相烃源岩,配置上白垩统Yogou组顶部发育的海相三角洲、古近系Sokor1组辫状河三角洲砂体,及古近系Sokor2组区域性分布的泥岩盖层,形成了上、下两套成藏组合;③明确古近系、白垩系成藏主控因素,古近系为“下生上储”的次生油气藏,油气平面和垂向分布受生烃灶、区域盖层、油源断层和优势沉积相控制,白垩系为“自生自储”原生油藏,油气富集受区域构造活动强度和白垩系内幕构造控制。④构建了基于海相广覆式烃源岩的跨世代油气成藏模式,明确Dinga断阶带、Fana凸起和Araga地堑是古近系油气勘探的有利区带,造活动相对较弱的Moul凹陷及Dinga断阶带南部是白垩系油气勘探的有利区带。地质认识指导勘探部署,在尼日尔Termit盆地获得了重大勘探突破,累计探明石油地质储量超7亿t,为中国石油海外油气增储上产奠定了坚实的基础。

库车坳陷阿瓦特地区巴西改组构造变形与油气成藏特征

库车坳陷前陆冲断带构造变形主要发生在喜马拉雅运动中—晚期,前人确定了盐上浅层褶皱构造变形的启动时间,但对盐下冲断构造变形与油气成藏时间的研究缺少绝对定年的约束。以库车坳陷阿瓦特地区为例,利用岩相学观察、方解石U-Pb定年、流体包裹体分析等资料,分析阿瓦特地区下白垩统巴西改组储集层成岩作用、方解石脉体形成时间及油气成藏过程,确定了阿瓦特地区巴西改组构造变形和油气成藏时间。结果表明:阿瓦特地区巴西改组储集层发育2期方解石,早期方解石胶结物形成年龄为(98.0±14.0)Ma,晚期方解石脉体形成年龄为(3.7±1.0)Ma,代表了盐下冲断构造变形时间;方解石脉体中发育1期油包裹体和1期气包裹体,通过流体包裹体均一温度、埋藏史和热史,推断油充注时间为4.0—3.0 Ma,天然气充注时间为3.0—1.0 Ma,早期油藏经历了上新世晚期气洗改造,形成现今的凝析气藏。

松辽盆地古龙页岩油富集耦合机制

大庆油田生产实践证实松辽盆地青山口组古龙页岩油具有巨大的勘探开发潜力,但页岩油富集的耦合机制仍不明确,制约了页岩油成藏理论及油气富集区的认识。通过岩心精描、古地温恢复、常微量元素分析、场发射环境扫描电镜分析、二维核磁分析等技术,明确了古龙页岩油富集的耦合机制。松辽盆地古龙页岩油富集受宏、微观多因素耦合控制:宏观上,古龙页岩油富集受控于43.99~77.28℃/km古地温梯度的高温热盆、大规模发育的富氢高有机质页岩、温湿淡水-微咸水还原水体环境及较强的顶底板封存能力4个地质因素;微观上,古龙页岩油富集受控于以有机质成熟度为主线的生烃与成储同步演化耦合,随着页岩成熟度不断增高,干酪根不断裂解,生烃量增加,有机缝孔的占比逐渐增大,无机孔占比逐渐减少,生成的油气由重质向轻质转化,吸附油占比减小,游离油占比增大。当Ro大于1.3%时,孔壁表面润湿性由亲水性向亲油性转变,原油不断从小尺度孔隙向大尺度孔隙渗流。研究成果可为古龙页岩油成藏理论认识的深化及富集区优选提供重要依据。

基于弹塑性井周的井筒-射孔地层破裂压力预测模型

深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩石的塑性破坏特征。建立了深部储层岩石的塑性硬化本构模型,推导了井周的弹塑性应力场分布。结合断裂力学理论,建立了考虑井周塑性区的射孔尖端应力强度因子计算模型,并提出相应的迭代求解方法。采用模型预测室内实验与新疆某油田实际条件下的水力压裂裂缝起裂压力,模型预测结果与实测结果对比表明,考虑弹塑性井周应力场的破裂压力预测值比实际压裂预测值高,储层塑性特征不利于水力裂缝的起裂。模型预测值与油田实测结果的误差为6.6%,验证了模型的可靠性。考虑弹塑性井周的破裂压力预测模型可保证压裂设计的安全性,为深部储层的压裂方案设计提供有效指导。

基于相场裂缝模型的酸化压裂孔洞沟通类型研究

塔河油田深层碳酸盐岩储层油气分布具有不均匀性,大量油气资源储存在天然溶洞内部。通过酸压裂缝沟通尽可能多的孔洞结构,建立孔洞与井筒之间的流通通道,有利于提高深层碳酸盐岩储层开发改造效果。本文根据拉伸—剪切复合型裂缝扩展准则对传统相场裂缝模型能量方程进行修正,开发了扩展自适应网格技术。基于相场法建立流—固—热—化多场耦合酸压裂缝扩展数值模型,分析了地应力、孔洞结构与酸岩反应对酸压裂缝扩展路径的影响。根据模拟结果发现:(1)根据相场法建立的酸压裂缝模型基于能量最小化原理求解裂缝扩展路径,能够实现流—固—热—化多场耦合条件下酸压裂缝起裂与扩展模拟。(2)地应力对酸压裂缝扩展起主导作用,孔洞结构对酸压裂缝扩展起诱导作用,酸岩反应对酸压裂缝扩展起辅助作用。(3)酸压裂缝周边的孔洞可在酸液的扩散与酸蚀作用下与裂缝达成间接沟通,孔洞内的油气资源可通过酸蚀后的基质进入酸压裂缝。有效识别孔洞结构分布位置是提升缝洞型储层酸压开发效果的基础。本文研究结果可为深层碳酸盐岩储层酸化压裂缝洞沟通行为提供理论依据。

东非鲁武马盆地气藏分布规律及主控因素

深水是全球油气来源的重要组成部分,快速寻找深水油气富集区可以大幅促进油气勘探开发进程。通过分析和解剖东非鲁武马盆地已发现气藏的分布特征,总结气藏类型及分布规律,进一步探讨气藏分布的主控因素。研究认为,鲁武马盆地古新世—渐新世主力含气层系的沉积类型与气藏类型具有一定的相关性,发育构造–断层气藏、岩性–构造气藏以及岩性气藏这3种主要气藏类型。气藏平面局部聚集、垂向多层叠置,表现出前渊缓坡汇聚、中–中高孔隙度浊积砂富集、高位体系域封盖的特征。控制盆地油气的富集有5个主要因素:①独特的三角洲改造型盆地的两期裂谷烃源岩为盆地提供了充足的油气来源;②充足的物源、窄陡的陆架边缘地貌以及底流作用,促成了厚层、粗粒、洁净的深水沉积储层的发育;③多期海侵形成的区域盖层及重力流沉积的细粒组成,构成了多个独立气藏的有效盖层;④东非沿海盆地陆上抬升作用间接促进大气田圈闭的形成;⑤断层的性质、活动期次等对天然气的输导发挥了重要作用。

渤海湾盆地烃源岩有机-无机相互作用对生烃的影响

以渤中19-6气田为例,以烃源岩为研究对象,开展有机-无机相互关系研究,厘清渤中19-6构造带烃源岩特征及有机-无机相互作用对生烃成气的影响。30余口井泥岩样的有机地球化学、无机地球化学、古生物等分析结果表明,渤中19-6构造带及周缘次洼古生物以被子类和裸子类高等植物为主,形成了以腐殖型无定形体占绝对优势的Ⅱ2型烃源岩;渤中19-6构造带黏土矿中伊利石占绝对优势,在黏土矿表面通过物理吸附和化学键作用富集了大量腐殖型无定形体并经加氢改造,后期在伊利石的影响下,烃源岩主要发生脱羧反应,热裂解形成大量短链烃类,产烃量大大增加,进而富集形成现今凝析油气广泛分布的特征。

双碳背景下中国天然气供需形势预测

引入能源综合利用效率及终端有效能源消费量等新参数对LEAP(Long-range Energy Alternatives Planning System)模型进行了改进,并提出BP(Back Propagation)神经网络-LEAP组合模型对未来中国一次能源消费总量、能源消费结构、能源消费碳排放量、天然气消费量等关键数据进行了预测,同时应用产量构成法对中国天然气产量进行了预测,并基于天然气供需预测结果,对“双碳”背景下中国天然气行业发展提出了建议。研究表明,“双碳”背景下中国一次能源消费总量将于2035年前后达峰,峰值约为59.4×10^(8)t标准煤;能源消费碳排放量将于2025年达峰,峰值约为103.4×10^(8)t;天然气消费量将于2040年前后达峰,峰值约为6100×10^(8)m^(3),天然气消费增幅最大的部门为电力生产部门与工业部门。中国天然气产量峰值为(2800~3400)×10^(8)m^(3),其中常规气(含致密气)产量峰值为(2100~2300)×10^(8)m^(3),页岩气产量峰值为(600~1050)×10^(8)m^(3),煤层气产量峰值为(150~220)×10^(8)m^(3)。“双碳”背景下中国天然气消费量与产量均将进一步增长,天然气行业发展前景广阔。

用于超高温延迟交联的有机锆交联剂的制备及性能

以三乙醇胺和多烯多胺为复配螯合剂,制备了用于超高温油藏压裂作业中延迟交联的有机锆交联剂(简称改进有机锆交联剂),考察了制备条件对交联时间的影响以及改进有机锆交联剂-羧甲基羟丙基瓜胶(CMHPG)-延迟调节剂冻胶系统的耐温耐剪切性能,并对传统的三乙醇胺有机锆交联剂交联形成的冻胶热稳定性不足的原因进行了分析。实验结果表明,制备改进有机锆交联剂的适宜反应条件为130℃,复配螯合剂与正丙醇锆酸酯质量比为5∶2,三乙醇胺与多烯多胺质量比为1∶4;所制备的改进有机锆交联剂与CMHPG形成的冻胶体系具有低交联剂用量和低增稠剂用量特性,在CMHPG用量0.36%(w)、改进有机锆交联剂用量0.2%(φ)的条件下,交联时间为235 s,且可通过延迟调节剂调整交联时间。在剪切速率170 s^(-1)、温度180℃下,经过120 min剪切,冻胶黏度保持在90 mPa·s以上,表明该改进有机锆交联剂适用于超高温地层压裂作业。

超音速喷管雾化实验研究与雾化模型回归预测分析

为解决低压低产气井积液问题以及提高排水采气井筒携液效率,建立新型超音速喷管模型,自行搭建的实验平台探究气相流量、液相流量、液相入口直径对雾化效果的影响,对25组实验结果进行相关性分析,结果表明气相流量在3000~5000 m^(3)/d范围内,随着气相流量增加,雾化效果增强。液相流量在0.6~2.2 m^(3)/d,液相喷孔直径在6.0~8.4 mm范围内,随着流量与直径增加,雾化效果减弱。并得出对雾化角和雾滴粒径影响因素的强弱为气相流量>液相流量>液相入口直径。根据实验数据和相关性分析建立多元非线性回归雾化模型,雾化模型决定系数R^(2)为0.971,通过雾化液滴模型预测得到雾滴预测值与实验值进行误差分析,平均误差为14.02%,雾化模型良好。

苏里格气田苏南国际合作区开发效果、关键技术及重要启示

苏里格气田勘探发现以后效益开发面临极大挑战,为吸收借鉴国际先进的开发技术和管理经验实现开发突破,确立了与法国道达尔公司共同开发、中方担任作业者的国际合作开发模式。10余年的合作开发实践表明,在相同的储层地质条件下国际合作区单井开发指标明显高于自主开发区,系统梳理关键开发技术并进行系统总结对提升自主开发区开发效果具有重要意义。与自主开发区追求规模效益与低成本控制的开发理念不同,国际合作区以经济效益、正现金流策略为目标,以风险控制为核心。经过多年集中攻关与实践检验,形成了三维地震—地质融合储层评价、网格分区棋盘丛式标准化井网部署、批量实施工厂化钻完井作业、TAP Lite分层压裂储层改造、适度放压间歇生产气井管理、速度管柱主导的措施增产6项关键核心特色开发技术,通过与自主开发区技术对比,落实了5项可供借鉴的特色开发技术,并总结了3条重要启示:(1)持续深化地质研究支撑高质量部署;(2)加强顶层优化设计支撑科学有序实施;(3)强化全过程管理与质量控制助推开发效果提升。国际合作区关键核心开发技术与重要经验的吸收借鉴可对致密气新区开发效果的提升提供有力支撑。

基于雾化效果评价的超音速喷管性能研究

为提高低压低产井排水采气中井筒携液效率和排采工艺质量,对新型喷管内部超音速流动和雾化进行数值模拟和正交雾化实验,分析气相流量、液相流量、液相喷孔直径对雾化效果的影响。结果表明:气相流量为3 000~4 500 m^(3)/d时,随着流量的增加,雾化效果增强;液相流量为0.6~1.8 m^(3)/d、液相喷孔直径为6.0~7.8 mm时,随着流量与直径的增加,雾化效果减弱。雾化实验极差和相关系数分析结果表明:影响雾化效果的主次顺序为气相流量、液相流量、液相喷孔直径,对雾滴粒径影响的相关系数分别为-0.91、0.30、0.17。

多组分碳同位素录井在天然气勘探中的应用——以琼东南盆地BD21地区为例

为了了解琼东南盆地深海油气田天然气的成藏特征,对琼东南盆地天然气井进行了连续多组分碳同位素测量。通过对一口重点井连续碳同位素剖面测量及与周边井重点层段碳同位素值对比分析,探讨了该井天然气的成因类型与气源。结果表明:研究区三亚组一段以上为干气,以生物气和亚生物气为主,三亚组二段之下为湿气,为热成因气,主要是伴生气;BD21-1区块天然气存在两种来源,即始新统高熟油型气和特殊成因的低熟崖城组来源气。研究表明,多组分碳同位素录井技术可用于研究天然气的成因类型、气源及成熟度。

滑动弧放电转化CO_(2)的影响因素

滑动弧放电装置结构简易、便于组装和拆卸,启停灵活,在CO_(2)转化领域被广泛关注,提升CO_(2)转化率是目前研究的重要方向。搭建了平面刀片式滑动弧反应装置,利用调制脉冲电源驱动滑动弧放电,研究反应器结构参数和气相参数对CO_(2)转化的影响。结果表明:延长电极长度、减小喷嘴直径和反应罩侧部出气能够促进CO_(2)转化;在电极长10 cm、喷嘴直径和电极间距均为2.5 mm、反应罩侧部出口条件下,CO_(2)转化能量效率达到52.8%;Ar和N_(2)能够与放电等离子体中高能电子碰撞产生亚稳态粒子,CO_(2)分子与亚稳态粒子碰撞发生解离提升CO_(2)转化率。研究了反应体系中分别添加Ar和N_(2)时CO_(2)的转化效果。结果表明,分别添加Ar和N_(2)体积分数达到90%时,CO_(2)转化率分别是单一CO_(2)转化率的2.55倍和3.05倍。

考虑毛管力的全张量裂缝性介质两相流拟有限差分模拟

拟有限差分方法因具有良好的局部守恒性且适用于任意复杂网格系统,在流体力学等领域得到应用。建立基于拟有限差分法的裂缝性介质两相流模型,详细阐述拟有限差分方法的基本原理,并与离散裂缝技术相结合推导得到考虑毛管力的裂缝性油水两相渗流问题拟有限差分计算格式;采用全隐式方法对其两相流问题进行求解,克服传统求解方法不能有效处理全张量渗透率的缺陷。为了验证方法的正确性,对比不同湿润状态下的离散裂缝全隐式拟有限差分方法准确性和收敛性,并将该方法应用于油田现场实例。结果表明:当考虑毛管力时水驱替前缘缓慢穿过基质和裂缝,然后到达生产井;忽略毛管力时水在基质中的流动相对缓慢,流体在裂缝中流动迅速,快速到达生产井;该方法能够正确地模拟不同润湿状态和不同裂缝位置下的毛管力和重力情况。

琼东南盆地潜山发育特征与成藏主控因素

为厘清琼东南盆地的潜山构造发育特征及油气成藏的主控因素,用地震、已钻井等资料落实全盆地潜山构造及岩性特征,结合锆石定年及区域应力演化及断裂构造特征,研究潜山分布规律及构造活动演化,依据潜山储层发育特点、盆山耦合情况,分析潜山成山成储成藏特征。结果表明,琼东南盆地总共有近200座基岩潜山,主要为花岗岩潜山,有崖城、陵南、松南、松涛等4个潜山群带和个别零散的盆缘和凹中隆潜山。结合近年潜山的油气发现,讨论琼东南潜山的成藏主控因素,结论认为:(1)琼东南盆地主要发育两期花岗岩潜山,NW向分布的印支期潜山,主要分布在松南、陵南潜山群和崖城潜山群的崖13-1低凸起区,暴露时间长;另一期为走向NE向的燕山期潜山,分布在松涛、崖城潜山群。(2)崖城潜山的保存条件、陵南潜山的运移条件、松南潜山的烃源条件、松涛潜山的储层条件等为各区的成藏主控因素。近烃源、大供烃窗口、孔缝发育的陵南、松南、崖城区潜山是勘探突破的有利方向。

新能源在碳中和中的地位与作用

二氧化碳是全球碳循环的重要介质,具有实现生态系统有机物的转换和造成温室效应的双重属性。将大气圈中被固定或可利用的二氧化碳定义为"灰碳";无法被固定或利用,并留存在大气圈中的二氧化碳定义为"黑碳"。碳中和是人类发展的共识,但在实施过程中面临着政治、资源、技术、市场、能源结构等诸多挑战。提出碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现碳中和的4种主要途径,其中碳替代将是碳中和的中坚力量。新能源已经成为第3次能源转换的主角,未来将成为碳中和的主导。目前,太阳能、风能、水能、核能、氢能等是新能源的主力军,助力电力部门实现低碳排放;"绿氢"是新能源的后备军,助力工业与交通等领域进一步降低碳排放;人工碳转化技术是连接新能源与化石能源的桥梁,有效降低化石能源的碳排放。预测2030年中国碳达峰的峰值约110×10^(8) t。按照高、中、低3种情景预测2060年中国碳排放将分别降至22×10^(8),33×10^(8),44×10^(8)t。针对中国实现碳中和提出7项实施建议。构建中国新的"三小一大"能源结构,推动实现中国能源"独立自主"战略。

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系大型气藏特征与聚集模式

四川盆地震旦系—寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,大型气田勘探难度增大。自1964年发现威远震旦系大型气田后,历经49年的艰苦探索,于2013年在磨溪地区寒武系龙王庙组发现了中国迄今为止单个规模最大的整装特大型气田——安岳气田,探明天然气地质储量4 404×108 m^3,且高石梯—磨溪地区震旦系灯影组和寒武系龙王庙组气藏的三级储量之和超过万亿立方米。天然气组分、轻烃、储层沥青丰度等证据均表明这些天然气主要为原油裂解型干气,甲烷含量为82.65%-97.35%,乙烷含量为0.01%-0.29%;低氮（0.44%-6.13%）、低氦（0.01%-0.06%）,中—低含硫化氢为主（0.62-61.11g/m^3）。气藏压力由震旦系的常压（压力系数为1.07-1.13）逐渐增高至寒武系龙王庙组的高压（压力系数为1.53-1.70）,气藏温度137.5-163.0℃;气藏圈闭类型包括构造型、构造-地层和构造-岩性复合型。桐湾期大型继承性稳定古隆起、大面积分布的古老烃源岩、大面积孔洞型优质储层、大型古油藏裂解及良好保存条件的有效配置造就了震旦系—寒武系天然气的规模富集。根据古油藏原油裂解之前的古构造格局、沥青丰度及现今气藏分布特点,将裂解气藏聚集类型划分为聚集型、半聚半散型和分散型3类。上述认识对四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。