基于水合物层骨架重构的低温早强胶凝材料

针对于天然气水合物能源试采过程中出砂导致试采作业被迫终止的问题,在水合物第2次试采工作经验和层内加固、防砂理论的基础上,进行了水合物层骨架重构的低温早强胶凝材料体系构建研究。该研究对比了嘉华G级、超细水泥和早强水泥的低温早期强度和长期长度、粒径分布,基于满足层内加固骨架重构孔隙尺寸,进行了低温早强胶凝材料组分设计,以水泥浆流动度、早强性及成本为目标,尽可能提高固结体的早期强度,为后续增渗提供更多强度下降空间。通过研究超细油井水泥与嘉华G级水泥的配比、早强剂优选及加量优化,构建出了低温早强胶凝材料体系,该体系在15℃水浴下24 h抗压强度可达到12.86 MPa,具有良好的流动性、稠化时间和失水可控性,相较于文献的低温早强水泥浆体系具有更好的增渗高强特性。该研究为后续研究水合物层内骨架重构高渗透、高强度的工作液体系奠定了材料基础。

水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术

水玻璃-氯化钙体系是常用的油井堵漏材料,但是水玻璃和氯化钙一接触即快速反应,只能采用双液法进行施工,工序复杂。因此拟对氯化钙进行控释,以期能够将水玻璃-氯化钙混合同时泵注,简化施工。该研究通过使用树脂体系对氯化钙进行包裹完成氯化钙的控释。通过改变体系中氯化钙的加量、交联剂的加量以及单体的种类及配比,考察以上3种因素对控释效果的影响。研究发现,通过树脂对氯化钙进行包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶4、交联剂加量为6%,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至105 min。将已包裹氯化钙的树脂粉末进行二次包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶2、一次包裹二次包裹交联剂加量均为6%时,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至110 min。在二次包裹的树脂体系中加入氯化钠,可将体系失去流动性时间延长至180 min。通过红外光谱和SEM谱图分析发现,吸水树脂通过减少氯化钙与水玻璃的接触面积来减缓反应的进行,树脂本身不参与水玻璃与氯化钙的反应进程。

水合物储层层内加固改造模拟试验装置研制及可行性验证

为开展水合物钻采过程中储层稳定性研究,研制水合物储层层内加固改造模拟试验装置,包括储层模拟系统、拔管系统、压裂注浆模拟系统、固化改造评价系统以及试验气体回收系统。为验证试验系统性能,利用石英砂和甲烷气模拟水合物储层,开展水合物储层层内加固改造模拟试验。结果表明:试验系统能够稳定地模拟水合物储层,层内加固改造试验验证了水合物储层压裂-注浆固化改造的可行性;利用该设备可以开展水合物开发过程中的压裂、层内加固改造、不同温压条件下的水合物试采或钻遇性水合物层固井过程中的水合物稳定性等模拟研究。

水泥水化影响水合物层稳定性定量评价装置及影响程度的评测

针对海洋深水水合物层在固井过程水泥水化放热对水合物分解量的影响缺乏量化评价装置及方法的问题,充分考虑固井过程中水泥浆体系与水合物层的接触方式,建立了一套模拟水合物层固井的水合物稳定性评价实验装置,该装置实现了低温高压下水合物的生成、带压条件下水泥浆与水合物层接触的流动泵入,直观地测试了与水合物层直接接触下的水泥浆水化放热对地层温度、压力的影响。根据设计的实验装置,通过对水合物饱和度、水合物分解气量的推导计算,建立了一套水合物模拟地层的制作方法,并建立了水泥浆水化影响水合物层稳定性评价方法。根据南海地区浅层地质条件建立了模拟水合物地层,泵入G级油井水泥净浆、低密水泥浆体系和低热水泥浆体系等3组水泥浆体系,得出单位体积油井水泥候凝过程中分解水合物的气体的量分别为0.7356、0.1091和0.0649 mol/L,且评测表明,低热水泥浆体系能够大幅度缩短固井候凝的等待时间。该研究为油气固井过程中对浅层水合物的影响提供了直观测试方法,也证明了海洋深水水合物地层中使用低热水泥浆体系的必要性。

偏高岭土活性影响因素及其碱激发反应研究进展

偏高岭土具有能耗少、钙含量较低、可耐二氧化碳腐蚀等优点,有取代普通硅酸盐水泥的潜力。通过总结偏高岭土活性影响因素、碱激发反应的研究进展,分析了将偏高岭土应用于固井行业的可行性。总结了目前研究的偏高岭土活性影响因素,包括煅烧温度、煅烧时间和偏高岭土中氧化铝、二氧化硅含量等。煅烧温度过高或过低、煅烧时间过长或过短,偏高岭土的活性都较低。同时,介绍了碱激发反应影响因素及碱激发反应产物的组成。并针对目前研究中存在的不足,讨论了未来研究方向为在固井领域推广应用偏高岭土体系,今后研究应注重揭示各实验因素对偏高岭土体系稠化时间的影响规律,及如何在不引入含钙量较高的物质的基础上,提高偏高岭土体系的抗压强度。

盐岩地层矿物离子对水泥浆性能的影响规律

盐岩地层,特别是大段盐岩地层,富含的Na^(+)、Ca^(2+)、Mg 2+等无机盐离子,固井期间通过溶解、扩散进入水泥浆,会诱发水泥浆API性能改变,不利于固井安全和固井质量。以某储气库钻遇的盐岩地层为对象,通过能谱分析盐岩地层的矿物离子类型及含量,明确盐岩地层主要的无机盐种类;试验评价单一无机盐、复合无机盐对固井水泥浆API性能的影响规律。结果表明:单一无机盐会诱发水泥浆的某一项或几项API性能指标不符合标准要求,而复合无机盐对水泥浆各项性能指标均产生不利影响;加入NaCl∶CaSO_(4)∶MgCl_(2)=42∶50∶8(质量比)的复合无机盐,水泥浆稠化时间、流变性能变化最突出,稠化时间降幅达55.0%,稠度系数增加1260.5%;加入NaCl∶CaSO_(4)∶MgCl_(2)=88∶10∶2的复合无机盐,水泥浆滤失量、抗压强度变化最显著,滤失量增加58.2 mL,增幅158.2%,抗压强度损失9.0 MPa,降幅达38.3%;含有一定比例MgCl_(2)的盐岩地层固井,应注重水泥浆稠化时间、流变参数、抗压强度性能的优化;含有一定比例CaSO_(4)的盐岩地层固井,应强化水泥浆滤失量的优化。

基于一种新型触变剂的堵漏水泥浆体系

天然大缝洞、薄弱泥页岩、窄安全密度窗口等复杂地层造成恶性井漏问题突出,堵漏成功率低,已成为制约钻井工程提质增效的重要技术难题之一。基于触变剂作用机理,利用纳米二氧化硅与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)3种单体进行接枝共聚,开发出了一种有机与无机相结合的新型低黏触变剂XZ-CBL,并配套优选了降失水剂和缓凝剂,形成了触变堵漏水泥浆体系。测试结果表明,触变堵漏水泥浆体系流动性好,初始稠度可低至10Pa·s,静置10min后表现出较强的触变性,停机稠度增值大于20 Pa·s,再次剪切稠度迅速恢复至停机前稠度,具有可泵性好、滞留性强的特性。

一种适用于油基钻井液堵漏水泥浆体系研发

水泥浆堵漏是解决恶性漏失的有效措施之一,但是水泥浆在油基钻井液中难以凝结固化,致使其使用受限。从油基钻井液污染水泥浆机理出发,开发油水置换剂,并对胶凝体系和配套降失水剂和缓凝剂进行研选,开发油基钻井液堵漏水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。研究表明:通过微乳液共聚法(即油相和水相同时引发聚合)制备了油水置换剂,在油井水泥中加入油水置换剂后,钻井液与水泥浆的相容性良好,水泥浆与油基钻井液体积比为50∶50的混浆体系在50℃条件下养护时间24 h,强度可达2 MPa左右,且油水置换剂具有很好的广谱性能,现场不同区域取的不同类型的油基钻井液,均发展强度;研选了配套降失水剂BXF-200LL和缓凝剂GH-9,开发出了适用于油基钻井液堵漏的水泥浆体系,油水置换剂对水泥浆稠化没有不良影响,且抗温达120℃。

一种固井前置液冲洗效率的评价方法

固井前置液的冲洗效率是影响固井质量的关键因素之一,合理的前置液冲洗效率评价方法及实验对象是优选前置液配方及用量的关键。针对目前前置液评价方法无法客观、真实反应实钻井壁的冲洗效果这一问题,以制作的含有不同深度孔洞的岩心作为改进后的实验对象,模拟实钻凹凸不平的井壁,借助磁力搅拌器模拟前置液冲洗井壁的全过程,构建了一种前置液冲洗效率的评价方法,并验证了该评价方法的合理性。结果表明:该前置液冲洗效率评价方法模拟了实钻井壁凹凸不平的真实情况,考虑了钻井液、隔离液中重晶石粉在实钻井壁孔洞内、表面的滞留、吸附对冲洗效率的影响,评价结果更客观,能够更真实地反应前置液的冲洗效果,可为前置液配方优化及用量设计提供技术参考和依据。利用该评价方法,评价了不同密度、不同接触时间条件下冲洗隔离液的冲洗效率,实验结果可重复性强,可以客观、真实地反应冲洗剂的性能。借助该评价方法,对东海某气田固井前置液配方及用量进行了优化改进,优化后前置液冲洗效率可达97%,固井质量较应用前提升10.3%。

甲基氯化物精馏提纯过程的Aspen模拟

针对三氯硫磷液碱两步法产生的甲基氯化物,结合各组分物性特点及分离要求,建立了甲基氯化物负压双塔精馏提纯工艺,并采用Aspen软件完成工艺模拟。以理论板数、进料位置、回流比、塔顶采出量为自变量,以脱轻塔塔底甲基二氯化物质量流量、脱重塔塔顶各组分质量分数为因变量,完成脱轻塔和脱重塔的灵敏度分析,优化了工艺设计运行参数。优化后的精馏提纯工艺能够很好地实现提纯要求,甲基氯化物、硫代三甲酯、甲基二氯化物质量分数分别为99.04%、0.67%、0.29%,且甲基氯化物收率达到97%。

资本市场开放能够抑制企业杠杆操纵吗?——来自“沪深港通”的准自然实验

资本市场开放作为金融市场改革的核心要义,是构建“双循环”新发展格局的重要体现。党的二十大报告提出“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务”,而高质量发展离不开高质量的金融体系支撑。在“去杠杆”背景下,资本市场开放能否助力企业“健康”去杠杆尚缺乏针对性研究。以分批实施的“沪港通”和“深港通”制度作为政策冲击,通过多期双重差分法实证检验资本市场开放如何影响企业杠杆操纵。研究发现:资本市场开放能显著抑制企业杠杆操纵,这一结论在经过安慰剂等稳健性检验后依然成立。进一步地,资本市场开放可通过缓解融资约束、提高信息披露质量和促进投资者结构多元化来抑制企业杠杆操纵。资本市场开放对企业杠杆操纵的抑制效应会因行业或企业特征的不同而出现差异。

提升油气井长效生产寿命的穿越型水合物层固井理念及可行性

穿越型天然气水合物层进行深层油气生产作业时,由于井筒散热导致井周水合物受热分解,对水泥环与套管界面胶结处造成损坏,严重时会造成油气井的报废。针对这一技术难题,提出一种可以提升油气井长效生产寿命的穿越型水合物层固井理念,提出采用低水化热早强保温隔热水泥浆体系进行水合物层段的封固方法。同时对保温隔热材料提高水泥浆保温隔热性能的可行性进行研究。结果表明:在水泥浆中添加合理的中空微球材料可以使水泥浆在保持合理的水泥石强度的同时具有较低的水泥石热导性,复配材料加量为10%时水泥石的导热系数从0.8 W/(m·K)降低至0.32 W/(m·K),为解决当前深水油气井长效生产提供了新的解决思路。

环空扰动固井二界面胶结性能评价装置及方法

为了评价扰动条件下固井胶结性能,设计并制造了一套扰动条件下固井二界面胶结性能评价装置,建立了实验方法,实现了不同地层、泥饼是否存在、井下水泥浆是否受压差影响、不同井下温度及地层水流动状态等对二界面胶结影响的模拟,较好地还原了水泥浆体系在井下候凝状态受到流动地层水冲刷和侵蚀的过程;同时,实现了对固井二界面水力胶结强度的测试,丰富了固井质量的评价手段,为研究各因素对固井二界面胶结性能影响程度,以及提高固井二界面质量措施提供参考。

基于学科竞赛的《化学反应工程》的案例教学法

科教融合的教学理念,是目前培养大学生深度学习模式、提升本科生专业学习兴趣和科学研究素养的有力保证。本文在新工科建设和工程专业认证背景下,将学科竞赛和课程教学相结合,培养和提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。以《化学反应工程》为例,用全国大学生化工设计竞赛的案例对教学过程进行了研究、设计与实践。

中国绘画中的生命与自然——“盛世修典:中国历代绘画大系成果展”的跨学科对话

文运同国运相牵,文脉同国脉相连。由浙江大学、浙江省文物局编纂出版的“中国历代绘画大系”共收录海内外263家文博机构的纸,绢(含帛、绫),麻等材质的中国绘画藏品12405件(套),涵盖绝大部分传世的国宝级绘画珍品,包括《先秦汉唐画全集》《宋画全集》《元画全集》《明画全集》《清画全集》,共计60卷226册,是迄今为止同类出版物中藏品收录最全、出版规模最大的中国绘画图像文献集成。“大系”是习近平总书记亲自批准、高度重视、持续关注.

深水弱胶结地层固井强度梯度层理论与固化材料性能

提出固井强度层理论与梯度强化固井液的概念,通过研发一种固井液,采用固井施工工艺将固井液注入环空的同时注入地层,使井筒附近由环空到地层形成强度渐变的过渡带,改善固井质量。研究水泥、树脂、氢氧化钠激发矿渣、氧化镁激发矿渣和偏高岭土基地质聚合物等5种固化材料的性能。结果表明:环氧树脂体系具有优异的力学性能,矿渣次之;注浆条件下矿渣体系与树脂体系对模拟岩心强度有较大幅度提升,可将岩心整体抗压强度提高5~6倍,矿渣与树脂体系的固结体与模拟岩心的界面剪切胶结强度均高于其他配方。

化学反应动力学方程单位换算的案例学与逻辑演绎

化学反应动力学方程单位换算是反应工程这门课程教学的一个难点。本文针对该知识点,选取大学生化工设计竞赛的案例,将案例教学法与逻辑演绎法相结合进行了教学设计。这种方法提高了学生的学习兴趣,加深了学生对理论知识的理解,是一次化学反应工程教学改革行之有效的实践。

深水气井测试条件下井筒水合物生成及浅层水合物分解的环空保护液导热系数

针对南海海域可能钻遇浅层水合物,且在深水井测试过程中井筒生成天然气水合物造成井筒堵塞的难题,从环空保护液的角度出发,以南海某深水气井为例,采用数值模拟方法,研究深水气井测试时不同产量下不同环空保护液导热系数对井筒生成水合物和浅层水合物分解的影响。结果表明:环空保护液导热系数越低,井筒生成水合物的临界测试产量越低,当环空保护液导热系数低至0.10 W/(m·℃)时,可满足产量5×10^(4)m^(3)/d,井筒内不生成水合物;随着环空保护液导热系数降低,井筒外缘温度随之降低,浅层水合物越不容易发生分解;现场测试产量下的井口温度与模拟结果误差均小于5%,验证了计算模型的可行性。

框架核酸在生化检测中的应用

核酸是传统意义上的遗传信息载体,也是构建新型微观和宏观材料的生物材料.框架核酸是核酸通过自组装合成的,在纳米级精度上可设计和可修饰的新型纳米结构,已被广泛应用于化学、材料科学、生物医学、辐射生物化学等领域.成像技术为直观可视化地研究框架核酸的结构和功能提供了不可替代的技术手段.本文综述了框架核酸的构建及常用成像表征技术,介绍了其在生化检测,包括离子分子检测、基因检测、细胞检测及辐射检测中的应用,并展望了框架核酸的发展前景.

浅部地层自由套管外二次置换固井水泥浆体系研究

胜利油田经过了二十多年的开发,早期的开发井油层套管水泥面以上的套管腐蚀破坏严重,严重干扰正常生产。为此,拟对浅部地层自由套管段进行二次固井,可在修复套管密封失效的同时防止套管进一步腐蚀。针对环空二次固井注浆施工工艺特点,结合浅部地层松软的特点,在明确浅部地层自由套管外二次固井性能需求的基础上,对水泥浆体系进行开发。通过对胶凝材料体系、低黏触变剂、降失水剂和缓凝剂的研选,构建出一种低密度-低黏度-强触变-长稠化时间的固井水泥浆体系,其配方为:40%G级油井水泥+30%粉煤灰+30%矿渣+(20%~25%)低黏触变剂L-TA+2.5%聚乙烯醇降失水剂+(0.16%~0.32%)氧化锌+1%分散剂+0.5%消泡剂,水固比为0.56,水泥浆密度低至1.5~1.6 g/cm^(3),黏度小于50 mPa·s,稠化时间大于15 h,平均静切力差值为17.885 N/m2、且触变具有可重复性,满足东部老区浅部地层自由套管外二次固井作业的要求。