Pilot Test for Nitrogen Foam Flooding in Low Permeability Reservoir

Due to the characteristics of reservoir formation,the producing level of low permeability reservoir is relatively very low.It is hard to obtain high recovery through conventional development schemes.Considering the tight matrix,complex fracture system,low production level of producers,and low recovery factor ofMblock in Xinjiang oilfield,it is selected for on-site pilot test of nitrogen foam flooding.Detailed flooding scheme is made and the test results are evaluated respectively both for producers and injectors.The pressure index,filling degree,and fluid injection profile are found to be all improved in injectors after injection of nitrogen foam.The oil production,water cut and liquid production file are also improved in most of the producers,with the natural decline rate in the test area become slow.Results show that nitrogen foam flooding technology can be good technical storage for enhanced oil recovery in low permeability reservoir.

SK扰流器液氮泡沫发生装置混合换热性能研究

为提高液氮泡沫发生装置混合发泡性能、缓解冰堵,探究SK扰流器混合换热特性,开展数值模拟并进行实验验证。通过锥形、SK扰流器对不同液氮流速、间距、形状参数的数值仿真对比分析出口氮气体积分数、变异系数以及沿程温度,并通过因子效应极差分析对比长径比、单元数、间距对混合均匀性的影响效应。研究结果表明:SK扰流器相比于锥形扰流器,通过引入旋流破坏流动分层,变异系数下降83%,气液混合和换热性能大幅提高。此外,随着液氮流量增大,管内局部低于冰点容易形成冰堵,建议最大流量比位于1∶33~1∶50之间。随着液氮射流与扰流器间距增大,液氮汽化率下降,出口氮气体积分数和速度相应降低,10 mm间距效果更优。在300 mm扰流器长度下,随着扰流器长径比减小,混合均匀性先提高后下降,压力损失逐渐增大;综合考虑压力损失和混合均匀度,最优长径比约为0.75;长径比因子对变异系数影响较大。研究结果可为液氮泡沫发生装置设计提供指导,提高泡沫发泡性能。

吡咯氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫活化过二硫酸钠去除双酚A

以吡咯为氮源,通过水热-冷冻干燥法制备易回收的氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫(nitrogen doped reduced graphene oxide foam,N-RGF),并用于活化过二硫酸盐(peroxodisulfate,PDS)去除双酚A(bisphenol A,BPA)。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、BET比表面积和热重分析等技术对材料的结构进行表征和分析,探究溶解性有机质和无机离子对材料性能的影响。结果表明,以吡咯为氮源制备的N-RGF材料具有孔道较小且分布均匀(2~3.5μm)、比表面积大(90.029 m^(2)/g)、孔体积大(0.5417 cm^(3)/g)、石墨相氮含量高(4.3%)和弹性好等优点。N-RGF活化PDS降解BPA的动力学速率常数(0.00835 min^(-1))是RGF(0.00142 min^(-1))的5.88倍,且水中溶解性有机质和无机离子对N-RGF活化PDS降解BPA基本没有影响。活性物种捕获实验和电子顺磁共振检测结果显示单线态氧(^(1)O_(2))是N-RGF活化PDS降解BPA的主要活性物种。SPE-UHPLC-MS(solid phase extraction combined with ultra-high-performance liquid chromatography-mass spectrometry)中间体检测结果显示有10个中间体,提出了可能的降解途径,且通过MCF-7细胞活力测试发现降解过程产物的雌激素活性基本消除。

Ni foam/Cu电极电催化还原硝酸盐氮

采用恒流电沉积法制备了泡沫镍/铜(Ni foam/Cu)电极.以Ni foam/Cu电极为阴极、Ti/RuO_(2)-Ir_(2)O_(3)电极为阳极构建电解体系,对水中硝酸盐氮进行电催化还原处理.并研究了电解质对总氮和氨氮去除率的影响和电极的稳定性.在一定范围内,增大电解质NaCl的浓度可以提高总氮和氨氮去除率.当NaCl浓度为0.5 g·L^(-1)时,在电解电流密度为8 mA·cm^(-2)的条件下对100 mg·L^(-1) NO_(3)^(-)-N溶液进行6次重复电解实验,2.5 h后硝酸盐氮去除率均可以达到94.5%以上.当NaCl浓度为1.25 g·L^(-1)时,在电解电流密度为8 mA·cm^(-2)的条件下对100 mg·L^(-1) NO_(3)^(-)-N溶液电解2.5 h,出水中氨氮浓度只有2.90 mg·L^(-1),总氮去除率达到79.47%.实验结果表明,Nifoam/Cu阴极具有较高的电催化还原活性和良好的稳定性.

元坝水淹井复产“伴水注氮+泡排”工艺研究

针对元坝气田井深、天然气中H 2S含量高、永久封隔器管柱完成井水淹后复产困难等问题,在排水采气工艺适用条件调研分析的基础上,提出了水淹井复产“伴水注氮+泡排”工艺,并优选了注气压力计算模型,绘制了工艺设计用充满井筒所需氮量与泵压关系及注氮量与氮气柱高度关系速查图版;配套研制了与气田常用缓蚀剂和消泡剂配伍性好的新型高温抗硫泡排剂。YB29-1井、YB121H井现场应用表明,新工艺能有效排空井筒积液,恢复水淹气井生产,在同类高含硫永久封隔器管柱完成井中有推广价值。

边水稠油油藏蒸汽吞吐泡沫堵水研究与应用

蒸汽吞吐是开发稠油油藏一项重要的热采技术,然而由于边水侵入导致吞吐井含水率急剧增加,边水稠油油藏蒸汽吞吐井的开发效果受到严重影响。本文在蒸汽驱装置的基础上,设计了模拟边水稠油油藏进行蒸汽吞吐的实验装置,对氮气泡沫堵水技术进行了研究。通过一维双填砂管实验研究了该技术的影响因素和应用条件,实验结果表明:储层水侵程度、边水能量大小和原油黏度对该技术的效果有显著影响。注入时机越晚,堵水效果越明显;堵水效果会随着边水能量增强呈现先增加后减小的趋势;原油黏度越大水侵时间越早,堵水效果越差。通过一维双填砂管实验研究了该技术的注入方式,实验结果表明:最佳注入方式为氮气段塞+氮气泡沫段塞+蒸汽段塞。通过实验研究表明该技术更适用于蒸汽吞吐井周期吞吐含水率不小于80%的边水水侵油藏、储层边水能量中等和油藏条件下稠油黏度小于10000 mPa·s。目标稠油油藏的水体倍数为5~10倍,油藏条件下原油黏度小于5000 mPa·s,满足矿场试验的条件。根据研究结果在海上W油田P8H和P9H井进行了矿场试验,作业成功率100%,油井周期吞吐含水率平均降低22.5%,周期增油量平均提高4914 m^(3)。试验结果表明,该技术能够有效地封堵边水水侵、提高蒸汽吞吐井的采收率。该项技术对海上类似稠油油田提高采收率具有很好的指导作用。

用于提升氮气驱效果的耐温泡沫剂性能研究

针对大庆油田致密油藏开发存在的气窜问题,运用高温高压反应釜、FT-IR傅立叶变换红外光谱仪、环境扫描电子显微镜、X射线能谱仪等对自主研发的DQ-1泡沫剂开展泡沫剂耐温性、发泡性、稳定性、微观形貌结构以及封堵性能评价。结果表明:高温热处理后泡沫剂结构未发生变化,泡沫的吸附膜整体性较好,且吸附膜较厚,空间分布不均匀,结构立体感变得稍差。泡沫剂主要成分为S、C、Na和O元素,泡沫剂中各元素成份基本无变化,泡沫剂分子结构未受到破坏,DQ-1泡沫剂具有良好的耐温性能及泡沫稳定性。

下行定向钻孔氮气泡沫幂律多相流携渣解堵技术

为了解决下行定向钻孔煤屑堵塞、瓦斯抽采有浓度无流量技术瓶颈难题,提出下行定向钻孔氮气泡沫幂律多相流携渣、解堵技术,采用理论分析、数值模拟、现场工业试验等方法,对煤矿井下下行定向钻孔瓦斯抽采引起煤屑堵塞的原因、下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣理论及实践应用进行了研究。通过含壁函数的湍流模型数值模拟耦合瓦斯流动和煤体变形,钻孔抽采后流体压力变化引起的孔壁弹性位移。通过三维库仑失效准则模型数值模拟求解抽采引起的压力变化以及压力变化引发的应力、应变、位移变化及下行定向钻孔塌孔风险。通过幂律多相流理论分析氮气泡沫的稳定性、泡沫在钻杆内、钻头处、环空间隙的流动性、泡沫中煤粉悬浮性能、环空间隙泡沫排渣的压力损失、泡沫向上排渣受力情况。在下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣理论分析的基础上,设计了稳定氮气泡沫发生器、泡沫发生灌注系统、下行定向钻孔氮气泡沫钻进工艺、瓦斯抽采钻孔氮气泡沫二次解堵工艺,并进行下行定向钻孔氮气泡沫排渣现场工业试验。研究结果表明:钻孔壁摩擦曳力和弯曲处的离心力会造成煤屑颗粒聚集及孔壁坍塌风险增大,瓦斯携带的煤粉颗粒会撞击孔壁使孔壁变形或剥离,进而导致抽采钻孔塌孔堵塞;建立的涵括氮气泡沫稳定性、流动性、煤粉悬浮性能、环空间隙泡沫压力损失、排渣受力分析的下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣、解堵技术理论体系能很好的为下行定向钻孔氮气泡沫排渣提供理论支撑;现场工业试验中氮气泡沫排渣钻孔相比水排钻孔,初始混合量和纯量分别提高了6.5倍和6.4倍,40 d混合量和纯量分别提高了10倍左右,说明氮气泡沫携渣、解赌技术可显著提高下行定向钻孔的瓦斯抽采效率。

氮气泡沫辅助蒸汽吞吐提高采收率机理研究

边底水稠油油藏注蒸汽热采开发中,水体和蒸汽容易沿大孔道发生窜流,引起含水上升,热采开发效果变差。通过开展注蒸汽后氮气泡沫封堵实验,研究泡沫封堵机理,分析氮气泡沫的增产效果。结果表明:注入氮气泡沫后,改变了底水水侵流动方向,促使底水向水平段两端运移,扩大了水驱波及范围,有效抑制了水淹。注入氮气泡沫能够实现增压、降水、增油的效果,实验生产压差从350 kPa增至390 kPa,含水率从90%降至80%,产油量从0.02 mL·min^(-1)增至0.05 mL·min^(-1),最终采出程度接近60.0%,比单纯蒸汽驱提高11.5%。此研究成果对于边底水热采稠油油藏水平井开发过程中实现抑水增油,具有参考价值和指导意义。

超低渗油藏氮气泡沫驱合理交替周期研究

通过开展岩心驱替实验,对超低渗油藏氮气泡沫驱合理气液比和段塞尺寸进行了优选研究,以确定合理交替周期。结果表明,气液比1∶5和5∶1时提采幅度最高,在现场应用中,根据流体资源情况,可以选择注入较长的水段塞、较短的注气段塞或者较长的注气段塞、较短的注液段塞;优选了最佳段塞尺寸为0.2 PV,即井间注入量达到1PV时的合理交替周期数为5个。

氮气泡沫冲砂工艺优化研究与应用

柴达木盆地涩北气田为典型的多层疏松砂岩气田,气田具有埋深浅、成岩作用弱、储层敏感性强、易出砂等特点。随着涩北气田开发深入,气田普遍存在着出砂、出水加剧和地层压力下降明显等问题。常规冲砂存在冲砂效率低、遇阻频繁、冲砂液漏失、易产生储层污染等问题。通过冲砂液配方优化、地面泡沫发生筒和冲砂工艺方案的优化等措施,提升连续油管氮气泡沫冲砂工艺在涩北气田的适应性。现场应用表明:该工艺优化后提高了冲砂效率,成功解决了冲砂时易井漏、冲砂遇阻、储层污染的技术难题,平均每口井缩短工期84 h,节约50%的作业费用。该工艺对涩北气田稳产具有积极作用,同时也为疏松砂岩气田的开采提供了技术借鉴。

三维多孔泡沫炭电极电催化氧化高氨氮废水的试验研究

采用熔化-起泡-沉降-碳化的方法制备了三维多孔泡沫炭,该材料开孔率高、水体透过性好、导电性优越,相比相同反应条件下的二维传统Ti/IrO_(2)-RuO_(2)电极,该材料对氨氮的去除率更高,能耗更低;以三维多孔泡沫炭为阳极电催化氧化去除高氨氮制碱废水,考察了电流密度、强制搅拌和极板间距对氨氮去除率的影响,结果表明提高电流密度、强制搅拌和减少极板间距均有利于提升电催化氧化氨氮的去除率。综合考虑废水处理效果和能耗确定适宜条件为:极板间距为1 cm,强制搅拌,电流密度为20 mA/cm^(2),电解时间为6 h,此时氨氮的去除率为96%,能耗为31.25 kW·h/m^(3),三维多孔泡沫炭电极能有效实现电催化氧化高氨氮制碱废水的氨氮去除。

超低渗油藏低含水阶段氮气泡沫驱注入参数设计

针对延长油田SJH区块大部分低含水井地层压力低、能量供给不足等特点,针对性提出了氮气泡沫驱注入参数设计方法。当水源充足时,设计每个注入周期注水段塞0.05HCPV、注气段塞0.01PV,充分发挥注入水对补充地层能量的作用,注入气段塞对水窜具有抑制作用;当水源不足时,每个注入周期推荐注气段塞0.05HCPV、注水段塞0.01HCPV,充分发挥注入气对补充地层能量的作用,注入水段塞对气窜具有抑制作用;当水源不足、且注入井注入压力较高时,每个注入周期推荐注气段塞0.05HCPV、注泡沫液段塞0.01HCPV。根据上述方法及油藏实际参数,对SJH区块低含水区进行了泡沫驱方案设计,预测实施泡沫驱效果良好。

氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫吸附/活化过硫酸盐协同去除双酚A的研究

利用氧化石墨烯和氨水为原料,采用水热法-冷冻干燥技术制备了易回收氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫(N-RGF)催化剂,通过SEM,XRD,XPS,FT-IR,BET和TG等手段对催化剂结构和表面物理化学性质进行表征和分析.利用N-RGF通过吸附/活化过二硫酸盐(PDS)降解协同去除双酚A(BPA),优化了其制备条件,并探讨去除机理.结果表明,N-RGF为网状三维结构,孔径约为1~5μm,最优条件为180℃水热反应20h,氮掺杂量为6%.制备的N-RGF降解BPA速率是RGF的4.88倍.活性物种捕获实验和电子顺磁共振(EPR)研究结果显示单线态氧(^(1)O_(2))是N-RGF活化PDS降解BPA的主要活性物种.HPLC-MS检测了降解过程的中间体,并提出了可能的降解途径.MCF-7雌激素活性测试结果显示N-RGF通过吸附/活化PDS可有效消除母体的雌激素活性而不产生雌激素活性更强的中间体.

泡沫碳复合材料的制备及其污染治理降解效果研究

为了实现水中和土壤中污染物的协同治理效果,采用高温碳还原反应制备了泡沫碳负载纳米粒子的纳米零价铁@掺氮泡沫碳复合材料(nZVI@NCF),对比分析了胺化松果粉(N-PP)、四氧化三铁纳米颗粒(Fe_3O_4 NPS)、nZVI@NCF和掺氮泡沫碳(NCF)的显微形貌、物相组成,以及对环境污染物的降解效果。结果表明,经过煅烧处理的nZVI@NCF复合材料,表面整体呈现蜂窝状,且局部可以观察到纳米颗粒在表面和微孔中富集;nZVI@NCF复合材料的饱和磁化值约为42.98emu/g,表明经过煅烧处理的nZVI@NCF复合材料具有超顺磁性,Fe_3O_4 NPS已经完全还原且被包覆在NCF中,金属纳米粒子已成功负载。从环保、成本控制和降解效果角度出发,nZVI@NCF去除Cd(Ⅱ)和萘(NAP)适宜的反应条件是:pH值为7、PMS浓度为0.3 mol/L,nZVI@NCF浓度为100 mg/L。nZVI@NCF复合材料对土壤和环境的污染修复具有良好效果,可以有效降低土壤和植物中有效态Cd,并形成促进植物生长的有效态Fe。

基于固废微波快速制备泡沫碳负载CoO_(x)纳米片及电催化析氧性能

开发性能稳定、成本低廉的电催化剂对于电催化水分解实现大规模制氢至关重要。以固体废弃物三聚氰胺泡沫为原料,采用微波选择性加热的方法在碳化后的三维氮掺杂碳骨架上快速生长均匀分布的CoO_(x)纳米片多孔包覆层(CoO_(x)/N-C)。微波反应过程仅需45 s,反应速率比传统化学沉淀—热解法(制备时间6-8 h)提高了两个数量级。电化学测试结果表明,当电流密度为10 mA cm^(-2)时,CoO_(x)/N-C电极在1M KOH电解液中过电位仅为340 mV;经过10 h循环测试,其电催化性能保持率高达97%。这主要归因于三维氮掺杂碳作为电子传输通道有效地提高了CoO_(x)的导电性,且CoO_(x)纳米片多孔层为电催化析氧反应(OER)提供了足够多的活性位点。研究为快速制备高性能OER电催化材料提供了一种新方法,为固体废弃物高价值再利用提供了一种有效途径。

氮气泡沫与压缩空气泡沫在模拟油品储罐多工况下灭火能力对比分析

通过试验模拟油品储罐在不同液位下,由于爆炸导致储罐罐顶不同开口程度下的火灾情形,对比氮气泡沫与压缩空气泡沫对柴油、120#溶剂油火灾的灭火性能。试验证明:泡沫系统的气源、储罐罐顶开口程度、存储介质及液位高度对灭火难度均有影响,油品挥发性越强灭火难度越大,低液位较高液位更难灭火,罐顶开口程度越小挥发性强的油品灭火难度越大,挥发性差的油品灭火难度越小;在罐顶25%开口、低液位情况下,120#溶剂油灭火难度大幅度提升,由于液位低,且开口小,罐内热积聚严重,对泡沫的热稳定性要求更高,灭火强度要求更高,灭火时间更长,氮气泡沫灭火时间较压缩空气泡沫减少15.3%,证明氮气泡沫热稳定性更强,且破裂后释放氮气的局部窒息作用有所体现。建议针对挥发性强的轻质油品储罐,应增加泡沫供给强度,优选氮气泡沫系统。

耐温抗盐泡沫调驱体系发展现状

泡沫因其贾敏效应突出、油水选择性强等优点,是一种有一定封堵能力,改善吸水剖面的调驱化学剂。但塔河油田具有高温高盐的特性,泡沫结构在高温高盐条件下容易丧失自身的优良特性,发生性质和形态上的改变,本研究根据泡沫的这一现象剖析高盐、高温地层条件影响泡沫性质、形态的深层原因,为提升泡沫稳定性做了必要的理论准备,并叙述了耐温抗盐两相泡沫体系、3种三相泡沫体系及相关实例,目前固—液—气三相泡沫的耐温抗盐性能较好,有利于相关研究人员深耕泡沫调驱技术市场,深入探讨塔河油田缝洞型油藏氮气泡沫调驱技术的发展方向。

瓦斯抽采排采效果研究分析

通过对某矿25口瓦斯抽放井进行抽放数据分析,可以看出,该瓦斯抽放井群的成功布设有效降低了区域内煤层瓦斯含量,基本确保了2.8 m~3/t的瓦斯含量值的下降,同时析出大量水分,有助于后期综采工作面的顺利推进以及巷道的快速掘进,确保了井下工人的安全作业,为同地区进行地面瓦斯预抽放及煤层气开采提供了宝贵经验。

氮系无卤阻燃剂对液体硅橡胶阻燃泡沫材料性能的影响

以2种不同黏度的乙烯基硅油复配物为基料、羟基硅油为发泡助剂、含氢硅油为交联剂、气相法二氧化硅为补强填料,添加铂催化剂、氮系无卤阻燃剂等制得液体硅橡胶阻燃泡沫材料,探讨了氮系无卤阻燃剂用量对硅橡胶泡沫材料物理性能、阻燃性能、泡孔形貌、热稳定性等的影响。结果表明,氮系无卤阻燃剂在硅橡胶泡沫材料体系中可充当抑制剂的作用,为制备样品提供更多的可操作时间;在用量相同的条件下,与氢氧化铝相比,采用氮系无卤阻燃剂更有利于制备密度低、压缩永久变形低、泡孔致密均匀的液体硅橡胶泡沫材料;随着氮系无卤阻燃剂用量从0增加到70份,硅橡胶泡沫材料的表观密度从0.240 g/cm^(3)升至0.545 g/cm^(3),微孔材料硬度从6.9度升至50.5度后有所回落,拉伸强度从115.6 kPa升至576.0 kPa后有所回落;随着氮系无卤阻燃剂用量从10份增加到70份,氧指数从24.4%升高到31.0%,垂直燃烧等级由V-2级提升到V-1级并最终达到V-0级;随着氮系无卤阻燃剂用量的增加,硅橡胶泡沫材料的泡孔均匀性和热稳定性降低,600℃时残余质量分数降低,添加10份、30份和50份氮系无卤阻燃剂的硅橡胶泡沫材料在600℃时残余质量分数分别为77.5%、65.4%和56.0%;氮系无卤阻燃剂的较佳用量为50份,此时硅橡胶泡沫材料的压缩永久变形为1.6%,25%压缩应力为66.3 kPa,拉伸强度为576.0 kPa,拉断伸长率为94.2%,氧指数为28.2%,垂直燃烧等级为V-0级。