CO_(2)分压对S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响

为了给井下油气管材的选择和腐蚀预测模型的建立提供理论依据,利用高温高压反应釜进行S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中的腐蚀模拟试验,采用失重法、恒载荷法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、三维轮廓扫描仪等手段研究了CO_(2)分压对S135钢在温度100℃、CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响及规律。结果表明,随CO_(2)分压升高,S135钢的腐蚀速率增大,屈服强度损伤加剧,CO_(2)分压为5,10,15,20 MPa时,其屈服强度(σs)损伤率分别为1.4%、3.6%、4.5%和15.9%;抗拉强度(σb)损伤率分别为1.2%、3.4%、5.2%和15.4%。S135钢在低CO_(2)分压下发生全面腐蚀,随CO_(2)分压增大发展为以全面腐蚀为主,辅以局部腐蚀。应力腐蚀裂纹在萌生阶段以局部阳极溶解作用(点蚀)为主,随CO_(2)分压增大应力腐蚀裂纹更易生长,应力腐蚀敏感性增加,加剧了基体的腐蚀进程。

超临界CO_(2)压裂液对页岩储层支撑剂悬浮性能的影响因素分析

超临界CO_(2)压裂液的极低表观黏度导致了低携砂悬砂、漏失严重和压裂效果弱等诸多缺陷。针对超临界CO_(2)的上述缺陷,设计并合成了一种能显著提高CO_(2)压裂液黏度的增稠剂,并探索了不同地质条件(储层温度和储层压力)和化学剂等因素对CO_(2)悬砂性能的影响,同时揭示了超临界CO_(2)压裂液的悬砂机理。研究结果表明:较高含量的增稠剂不仅能够增加压裂液黏度,同时也能改善CO_(2)压裂液对颗粒的悬砂能力,0.5%(质量分数)的增稠剂可使CO_(2)压裂液黏度增大至3.2mPa·s,静置20 s的砂砾沉降量为0.5 g,沉降量低于纯CO_(2)压裂液(其表观黏度为0.04 mPa·s)时的1.7 g。此外,储层压力的升高也有助于提升超临界CO_(2)对颗粒的悬砂性能,而升高储层温度会降低超临界CO_(2)压裂液黏度和悬砂能力,此现象主要归因于超临界CO_(2)压裂液体系中微观网格密度的变化。通过以上研究,可为页岩储层的高效开采和超临界CO_(2)的应用提供切实有效的途径和方案。

裂缝内CO_(2)压裂液相态分布特征的数值模拟研究

CO_(2)干法压裂工艺利用纯液态CO_(2)进行携砂压裂施工,对储层进行改造,该技术已实现大量现场应用。但是,CO_(2)压裂液在裂缝内的相态分布尚未进行系统的研究。运用流体模拟软件,建立二维裂缝的物理模型,分析CO_(2)压裂液在造缝过程中的相态分布。研究结果表明,在造缝过程中,CO_(2)压裂液以液态CO_(2)和超临界CO_(2)两种相态存在,并且以超临界CO_(2)的分布为主;CO_(2)压裂液充满裂缝时,随着测点与井口距离的增加,CO_(2)温度先增加,然后趋于稳定;CO_(2)压裂液进入裂缝内,压裂施工完成20 min时,裂缝内CO_(2)的温度达到地层温度;地层温度越低,液态CO_(2)吸热越慢,达到超临界相态所需时间越长,超临界CO_(2)分布区距离缝口越远。

一种新型材料固井水泥石的抗高CO_(2)分压腐蚀性能评价

井下高温、高CO_(2)含量条件使水泥环长效封固周期寿命缩短,水泥环完整性保障难度增大,由于在较高的压力环境下CO_(2)呈现低黏度、高扩散性和高压缩性的超临界特性,会加剧水泥石的腐蚀。本文与常见的6种防腐材料进行防腐性能对比测试,研发了可用于井下高温、高CO_(2)分压环境中的一种新型防腐材料。室内实验结果表明,新型火山灰混合材料由于二次水化反应消耗Ca(OH)_(2)提高水泥石长期强度,且电镜下微观观察分析,新型火山灰混合材料水泥石渗透率更低,CO_(2)环境中养护30 d后水泥石表面仍存在CaSiO_(3),表明侵蚀仍在表层进行。新型火山灰混合材料的水泥石具有30 d腐蚀深度1.17 mm、抗压强度衰退率2.6%、渗透率变化率2.1%更好的抗CO_(2)腐蚀能力,且具有良好的综合施工性能。

变压吸附捕集CO_(2)技术研究进展及其在石化行业应用案例分析

[目的]作为CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)中重要的碳捕集手段,变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)捕集CO_(2)技术受到广泛应用。但过高的捕集能耗和运行成本制约了技术的推广和落地,如何精准地依据实际情况选择合适的捕集技术并降低捕集能耗尤为重要。[方法]针对国内外变压吸附技术的基础研究与技术应用进行了讨论,并以某石化企业采用PSA技术捕集CO_(2)的实际应用案例,分析了该技术在石化行业应用的经济性和前景。[结果]在文章案例中,采用PSA吸附捕集CO_(2)技术的项目对煤制氢装置净化单元、低温甲醇洗单元产出的约80万t中浓度碳源进行捕集封存,针对73.9%浓度的CO_(2)原料气,装置实现了96%的CO_(2)回收率以及98%的捕集纯度,在杂质气体方面,H_(2)S、CH_(4)及CH3OH均控制在0.015%以下,可实现约56 kWh/t CO_(2)的捕集电耗。研究发现,变压吸附技术具备吸附剂再生能耗低、压阻低、工艺连续及吸附剂稳定性强的优势,表现出技术与经济可行性。由于变压吸附以物理吸附为主,因此PSA对于低浓度的原料气CO_(2)处理可能会面临能耗较高且富集浓度不足的问题。[结论]综上,PSA捕集CO_(2)技术适宜用于中浓度碳源的处理,在未来石化、水泥等行业中排放的尾气处理上具有潜力。

CO_(2)分注井气嘴节流特性及矿场应用

为了解决CO_(2)分注井节流压差建立困难,气嘴易冲蚀的技术难题,通过构建CO_(2)物性变化的流动-传热耦合模型,揭示2级和3级节流气嘴的流场演化机制,优化设计气嘴结构、建立了绕流气嘴节流图版并开展现场应用。结果表明:流量为10 m3/d时,2级嘴径1.4 mm和3级嘴径1.6 mm的绕流气嘴分别能产生将近6 MPa和8 MPa的节流压差,证明绕流气嘴结构合理、性能可靠、能够达到调整层间压差的技术要求;参照气嘴图版优选的节流气嘴,现场应用20口井,节流压差可达4 MPa左右,调整后注入压力上升2.4 MPa,加强层相对吸气比例由9.7%上升至50.7%,有效调整了层间差异,解决了分注井小层吸气不均的问题。研究结果指导现场测调,为CO_(2)分注规模化应用提供技术支撑。

不同CO_(2)气腹压对胆囊结石腹腔镜胆囊切除术患者的影响分析

目的:探究不同CO_(2)气腹压对胆囊结石腹腔镜胆囊切除术患者的影响。方法:选取2021年3月—2023年9月于盐城市亭湖区人民医院行腹腔镜胆囊切除术的86例胆囊结石患者作为研究对象,按照随机数字表法分为常规组和低压组,各43例。术中,常规组予以常规压力(12~15 mmHg),低压组予以低压力(9 mmHg)。比较两组肠道功能恢复情况、并发症发生情况、生命体征、疼痛程度。结果:低压组术后首次排气时间、术后首次排便时间、术后首次进食时间均早于常规组(P<0.001)。低压组并发症总发生率低于常规组(P=0.024)。术前,两组心率、平均动脉压比较,差异无统计学意义(P>0.05);术后即刻,两组心率、平均动脉压高于术前,但低压组低于常规组(P<0.05)。术后即刻,两组疼痛评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);术后3 d,两组疼痛评分低于术后即刻,且低压组低于常规组(P<0.05)。结论:相较于常规CO_(2)气腹压,低CO_(2)气腹压在腹腔镜胆囊切除术患者中的应用效果更优,可促进患者术后肠道功能恢复,稳定生命体征,减轻术后疼痛,降低并发症发生率。

CO_(2)气相压裂煤层瓦斯参数测试及数值模拟分析

五虎山煤矿所开采的山西组9#煤层为高瓦斯难抽采煤层,回采期间瓦斯抽采效率低下,严重制约了煤矿的安全高效生产。为探究适配的CO_(2)气相压裂瓦斯治理技术方案,在瓦斯治理巷开展CO_(2)气相压裂瓦斯参数测试。测试结果表明,气相压裂过后,平均瓦斯含量从8.26 m^(3)/t降低到7.67 m^(3)/t,降低了7%;Langmuir吸附体积由19.0969 cm^(3)/g提高到20.2657 cm^(3)/g,提高了6.12%;煤层透气性系数从0.022~0.027提高到0.780~0.791,提高了28~35倍。基于瓦斯参数测试结果,建立COMSOL Multiphysics流固耦合模型,模拟气相压裂前后瓦斯抽采半径。模拟结果表明,气相压裂后煤层瓦斯抽采半径大幅度提高,抽采180 d后抽采半径从0.63 m提高到4.13 m,提高5.56倍。在抽采时间为6个月时,可按照8 m的孔间距布置气相压裂钻孔,即可获得良好的瓦斯抽采效果。该研究成果可为类似条件煤矿的瓦斯治理提供借鉴。

不同流向上小流道加热管内超临界CO_(2)的压降特性

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而,在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大,但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,不同流动方向上超临界CO_(2)流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大,而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知,超临界CO_(2)流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致,并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降,从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。

南川常压海相页岩气注CO_(2)吞吐提高采收率工程实践

当前研究实验和模拟论证了注CO_(2)吞吐提高页岩气采收率的理论可行性,然而其实际工程效果尚未得到现场试验的验证。为此,基于四川盆地南川常压海相页岩气藏地质赋存及生产特征,开展了页岩等温吸附和CO_(2)—CH_(4)竞争吸附机理研究,实施了国内首次常压海相页岩气衰减井CO_(2)吞吐现场试验,并提出了构建成套技术体系的攻关方向。研究结果表明:①气井生产到后期进入低压低产阶段,表现出地层能量不足的特征,是提高气井采出程度的重要阶段;②常压页岩的CH_(4)和CO_(2)吸附能力明显高于低压或高压页岩,采用CO_(2)提采更具可行性和必要性;③相同条件下的常压、高压和低压3组页岩样品均表现出对CO_(2)的吸附量大于对CH_(4)的吸附量,且对气体的吸附能力依次为南川(常压海相)页岩>长宁(高压海相)页岩>延长(低压陆相)页岩;④试验井注CO_(2)吞吐增产效果明显,页岩气单井预测最终可采储量(EUR)从0.75×10^(8) m^(3)上升到0.90×10^(8) m^(3),单井控制储量5.186×10^(8) m^(3),预计采收率提高了2.9%。结论认为:①实施的国内首次常压海相页岩气衰减井注CO_(2)吞吐试验取得突破性进展,为我国页岩气井提高采收率技术研发与应用提供了重要借鉴与参考;②亟需开展页岩气衰减井CO_(2)提采资源潜力与时机评估、提采效果定量评价与工艺优化等研究,并形成页岩气衰减井注CO_(2)吞吐提高采收率成套关键技术及标准体系。

低CO_(2)气腹压力动态域值预设管理策略在普通外科腹腔镜手术中的应用

目的探讨低CO_(2)气腹压力动态域值设定对普通外科腹腔镜手术中血流动力学及术后气腹并发症的影响,评价其应用效果。方法普通外科手术病人263例为研究对象。按照符合组间匹配原则分为观察组124例和对照组139例。对照组按传统预设压力域值,观察组按个体实际情况实施低CO_(2)气腹压力动态域值预设管理策略。术中根据手术时长(≤1.5 h、>1.5~2.0 h、>2.0~2.5 h、>2.5 h)分别记录两组患者在气管插管后5 min(T_(0))、手术开始(T_(1))、手术开始0.5 h(T_(2))、手术结束(T_(3))四个时点的血流动力学指标[收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、心率(HR))]及呼气末二氧化碳分压(ETCO_(2))变化值,术后随访两组患者不良反应发生情况。结果术中SBP、DBP、HR、ETCO_(2)呈不同程度升高,两组患者ETCO_(2)自气管插管(T_(0))至手术结束(T_(3))呈持续上升,各组间两两比较差异有统计学意义(P<0.05);观察组患者术后头晕头痛、腹胀、恶心呕吐、肩膀酸痛、腰痛及血压升高的发生率较对照组低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论低气腹压力动态域值预设管理策略满足术中视野需求,减少CO_(2)注入量及血中CO_(2)的潴留及蓄积,降低术后并发症的发生,临床应用后保障安全。

超临界CO_(2)压裂物理模拟实验研究进展

超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂技术是一种极具潜力的新兴非常规油气储层增产技术,该技术不仅可有效避免传统水力压裂引发的地层损害、环境污染、水资源浪费等问题,还具有起裂压力低、成缝复杂等优势。SC-CO_(2)压裂实验是在室内开展SC-CO_(2)压裂工艺研究、压裂增产机理认识和总结的重要技术手段。综述SC-CO_(2)压裂实验研究进展,以指导SC-CO_(2)压裂技术的发展。首先,介绍室内SC-CO_(2)压裂实验系统的组成及功能,针对实验装置存在的不足提出建议。然后,归纳分析SC-CO_(2)压裂实验研究成果,认为SC-CO_(2)渗透性强,因此相较于水力压裂其起裂压力低,同时SC-CO_(2)能够沟通岩石内部的微裂缝和微孔隙,促进复杂裂缝网络的形成。最后,总结各项实验研究所得的裂缝内SC-CO_(2)携支撑剂运移规律。研究表明,SC-CO_(2)携支撑剂的运移规律与水基压裂液相似,但运移效果稍差之。目前,需加强SC-CO_(2)携支撑剂运移室内实验研究,以进一步优化SC-CO_(2)压裂的工艺参数。

基于CO_(2)水基压裂液的煤体软化及降尘技术应用

为解决坚硬煤层条件下,常规煤体注水方式效果不好,回采过程中顶煤可放性差、工作面截煤和放煤过程中粉尘大的难题,根据金川煤矿煤层的具体情况,基于煤体压裂软化-润渗除尘理论,利用CO_(2)活性水耦合液、液相与气相耦合液,代替传统注水和注气技术,在金川煤矿开展了煤体软化及降尘技术应用研究。CO_(2)活性水压裂软化润渗技术,能够使煤体中裂隙和孔隙的容积以及结构发生变化,造成煤体的破裂和松动,降低了煤炭强度,达到对硬煤最佳的软化效果。试验表明:煤层CO_(2)水基压裂后,放煤循环速度提高了5.6%,顶煤破碎块度均衡,顶煤平均采出率提高了3.2%;截割浮尘浓度降低45%,工作面能见度提高,工作面转载运输点煤尘降低23%,润渗作用有效降低了煤体产生浮尘的能力。

H_2S分压对油管钢CO_2/H_2S腐蚀的影响

采用高温高压釜 ,辅以失重法和扫描电镜 ,对不同H2 S分压下 (1 4kPa,2 0kPa ,6 0kPa ,12 0kPa)油管钢N80、P110的CO2 /H2 S腐蚀进行了研究 .结果表明 ,在试验H2 S分压范围内 ,随着H2 S分压的升高 ,两种钢的腐蚀速率先增后降 ,且都在H2 S分压为 2 0kPa时取得最大值 .

CO_2分压对油管钢CO_2/H_2S腐蚀的影响

采用高温高压釜、失重法和扫描电镜,对不同CO2分压(310 2642、930 7926、1551 3210、2171 8494kPa)条件下油管钢N80和P110的CO2/H2S腐蚀进行了研究。结果表明,随着CO2分压的升高,两种钢的CO2/H2S腐蚀速率均单调增加;除了CO2分压极低的情况以外,P110钢的腐蚀速率总是大于N80钢。

温度和CO_2/H_2S分压比对BG90SS钢管腐蚀行为的影响

利用高温高压H2S/CO2腐蚀模拟实验及SEM,XRD等分析技术研究了H2S和CO2共存环境下温度和CO2/H2S分压比对BG90SS抗硫钢管腐蚀行为的影响。结果表明:在60~120℃的范围内,温度的变化对BG90SS油管钢的腐蚀速率的影响并不明显。在60℃和90℃条件下腐蚀由H2S控制,在120℃条件下腐蚀由H2S和CO2共同控制。CO2/H2S分压比低于14时,BG90SS的腐蚀速率变化不明显,分压比在14~28的范围内,腐蚀速率迅速升高,分压比高于28以后,腐蚀速率缓慢增加。随着CO2/H2S分压比的提高,腐蚀由H2S控制转变为H2S和CO2共同控制。

白云岩洞穴系统中水-气CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响:以贵州双河洞为例

为揭示白云岩岩层中所发育洞穴系统中的中的洞穴水与空气中CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响及其动态变化特征和控制因素。从2015年4月至9月对绥阳双河洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测,结果表明:(1)双河洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3^--SO_^(2-)-Ca^(2+)-Mg^(2+)和SO_4^(2-)-HCO_3^--Ca^(2+)-Mg^(2+)型水,在受到上覆石膏岩层的影响时,SO_4^(2-)成为优势离子且可以极大提高溶液中Ca^(2+)离子含量;(2)洞穴滴水的水-气间CO_2分压差值(△PCO_2)与SI之间存在良好的负相关关系的同时,2种重要的矿物饱和指数SI_c,SI_d之间存在着良好的正相关关系;(3)实测数据分析证明"表观饱和指数"现象的客观存在;(4)洞穴水中的液相CO_2(PCO_2_(water))与溶液的pH值呈现出显著的负相关关系,且在未开发的天然封闭洞腔中洞穴空气CO_2分压对洞穴水水文地球化学过程影响较小。

CO_2分压对N80钢腐蚀产物膜保护性能的影响

利用高温高压釜对N80钢进行了两种温度、不同CO2分压下的腐蚀实验.测量了腐蚀速率,观察了腐蚀产物膜的宏观形貌及去除腐蚀产物膜后金属基体的表面状态,用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物膜的微观形貌并测量了膜的厚度,对在不同条件下成膜的N80钢进行了电化学极化曲线与交流阻抗谱(EIS)分析.结果表明CO2分压升高,腐蚀产物膜保护性能提高,但由于介质的腐蚀性增强,腐蚀速率上升;膜局部缺陷是导致金属基体表面点蚀的主要诱因,CO2分压升高有利于减少65℃时膜表面的局部缺陷;在90℃下腐蚀产物膜的保护性能比65℃下对CO2分压的变化更为敏感.

冲蚀作用下CO_2分压对集输气管线内腐蚀的影响规律——以大庆油田徐深6集气站集输管线为例

我国部分油气田集输管线中CO2与水含量较高,同时由于提高输运流速,集输管道CO2腐蚀日趋严重,掌握流场诱导下CO2腐蚀速率的变化规律对腐蚀防护与定期检测具有重要意义。为此,以大庆油田徐深6集气站一集输天然气管线为分析对象,首先基于Norsok腐蚀模型预测CO2分压对其内腐蚀速率的影响,再应用计算流体动力学方法(CFD)对管道内流场进行分析,并结合现场的内腐蚀测厚数据,得出冲蚀作用下CO2分压对集输天然气管线内腐蚀的影响规律:集输天然气管线内,湍流作用在内流道剧烈变化区域(弯头、T形管处),湍动能升至最大75m2/s2,对CO2局部腐蚀具有明显的促进作用;流体介质的流型与流速会对管道内壁的CO2均匀腐蚀产生较强促进作用;管道内壁在CO2分压重腐蚀区间内(0.02～0.20 MPa),CO2的腐蚀程度随CO2分压的增大呈线性加剧,随后其最大腐蚀速率保持在0.75mm/a,并趋于平缓,而最小腐蚀速率保持在0.62mm/a,稳中有升。研究结果可作为预测集输管线重点部位运行寿命的参考依据,使得管道腐蚀防护与定期检测更为精确省时。

CO_2分压对N80油管钢CO_2腐蚀行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟试验。采用失重法、SEM和XRD等手段研究了CO2分压对N80油管钢在100℃下CO2腐蚀行为的影响。结果表明,N80钢的腐蚀速率随CO2分压升高而上升。不同CO2分压下腐蚀类型与腐蚀产物膜宏观形貌的变化相对应,在低CO2分压下腐蚀产物膜完整覆盖。随着CO2分压的进一步升高,腐蚀产物膜由局部覆盖转而重新完整覆盖。相应地,N80钢在低CO2分压下发生全面腐蚀,然后随CO2分压的进一步升高,腐蚀类型由局部腐蚀向全面腐蚀过渡。