一种高压内封堵井口增注保护装置的研制与应用

随着油田开发进入中后期,常规的注水补充能量已无法满足“补能、增油”的动态开采要求,尤其是针对部分高压低孔低渗油藏缺少有效开发手段,普遍面临“压力高、注不进、采不出、动用程度低、生产成本高”的困境,在经济极限井距下难以实现有效驱替。目前大港油田主要采用增能注水增注工艺,利用压裂车组对目标井组进行“超高压、大排量”增强注水,在短期内补充老区地层亏空,能够达到提高采收率目的。但是增能注水工艺主要应用于高压低孔低渗油藏埋藏深、温度高,且施工压力高(70MPa)、压力波动频繁、排量大,需要配套高承压级别井口,为解决常规注水井口即可满足增能注水需要的问题,研制了一种高压内封堵井口增注保护装置,可以在不进行作业更换高压井口的情况下实现高压增能注入,减少作业成本和施工时间,已实施2口井增注,实现日增注69m^(3),累计增注11752m^(3),井组增油1358.7t,效果显著,具备推广应用价值。

胜利油田低渗透油藏压驱开发技术实践与认识

胜利油田低渗透油藏资源量丰富,已动用地质储量9.4×10^(8)t,采出程度为13.3%,未动用储量2.1×10^(8)t,提高采收率及效益动用面临注不进、驱不动、波及差等诸多难题。为了提高低渗透油藏开发效果,胜利油田攻关创新压驱技术。综合运用地质学、渗流力学和油藏工程等理论和方法,采用物理模拟和数值模拟相结合的技术手段,形成了压驱油藏适应性评价标准、室内实验技术体系、油藏工程方案优化设计方法等技术系列,配套了分层压驱、组合缝网体积压裂、调驱等工艺技术。矿场试验表明,压驱能够快速补充地层能量,大幅度提高油井产能及采收率,2020年3月以来,低渗透油藏累积实施450个井组,累积注水量为1384×10^(4)m^(3),累积增油量为55.7×10^(4)t,压驱开发技术正逐步成为低渗透油藏主导开发新技术。

胜利油田压驱开发技术实践与认识

低渗透油藏普遍存在注水井注入能力低或注不进,油井见效困难或不见效且产液量、产油量低,导致油藏开发效果差。为解决低渗透油藏能量补充问题,中国各大油田均开展了攻关研究,形成了包括增压注水、活性剂注水等技术系列,较好地解决了部分渗透率较高、非均质性较弱油藏的能量补充问题,但面对渗透率极低的致密砂岩油藏,仍不能满足开发需求。为攻克低渗透油藏注水难题,大幅度提高水井注入能力,近年来在胜利油田开展了压驱开发技术攻关与实践,从压驱机理、数值模拟、优化设计3方面开展研究,明晰了超压破裂微缝增渗作用机理,建立渗流场-应力场耦合数值模拟方法,形成了不同油藏类型开发技术模式和技术政策。

航天固体推进剂对煤储层致裂增透试验研究

高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效生产,必须对煤储层进行致裂增透。航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层,可以达到致裂增透煤储层的目的。为研究航天固体推进剂致裂煤体特性,首先以民用航天固体推进剂配方为基底,研发了一种用于煤储层致裂增透的固体推进剂,并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试,然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验,并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测,最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏特征。结果表明:航天固体推进剂性能良好,具备防水、耐压和不产生CO等优点,能够适应煤矿井下的环境。试验过程中孔壁压力时程曲线呈现急速升压阶段、缓慢升压阶段和非线性降压阶段,孔壁压力上升时间约为18 ms;孔内压力峰值较低且分布不均匀,孔中压力峰值为118.1 MPa,孔底压力峰值为85.3 MPa。航天固体推进剂致裂过程中,模拟煤样内产生的应力波由压缩相和拉伸相组成,应力波强度较低、持续时间长并且随距离的增大衰减缓慢。航天固体推进剂致裂煤储层以高能气体的准静态作用为主,应力波能量的利用率较高。研究结果为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供了参考。

双药室高低压变初速发射内弹道与卸压膜片分析

为实现非致命武器变初速功能,降低非致命武器结构的设计难度,提高使用可靠性,设计一种双药室膜片控制式发射装药结构。利用数值计算的方法对双药室高低压变初速内弹道进行分析,得到高、低压药室单独击发和高、低压药室同时击发、高压药室延时击发和低压药室延时击发时最大膛压和初速,建立膛压变化曲线和初速变化曲线。根据数值分析结果设计装有防窜火弧形卸压膜片的双药室结构。利用显示动力学仿真对弧形防窜火膜片结构进行验证,证明所设计结构的可行性。

GAP/PET/RDX基推进剂的动态冲击及点火响应行为

针对含不同粒度环三亚甲基三硝胺(RDX)的叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)推进剂,利用分离式霍普金森压杆装置开展高应变率(1000~6000s^(-1))动态冲击实验,同时结合高速摄影和数字全息光学测量技术,采用3台高速摄像机同步观测推进剂在撞击条件下损伤演化、点火响应和能量增长过程。结果表明,GAP基推进剂在高应变率压缩下的强度极限较PET基推进剂最大提升了一倍,弹性模量在不同应变率下均提升了一倍以上;中等粒度RDX较粗粒度RDX推进剂的强度极限最大提升了80%,弹性模量最大提升了148%;此外,GAP基推进剂较PET基推进剂、粗粒度较中粒度推进剂在高应变率压缩条件下更易点火,但中粒度推进剂的燃烧反应较粗粒度更加剧烈和完全。

储氢技术的研究现状及进展

全球人口增长、能源危机和环境恶化对清洁能源的需求日益增加,各国都在致力于发展新型清洁能源,氢能已上升到了战略高度,储氢技术是发展氢能全产业链的关键环节,对氢能的发展具有重要意义。基于此,研究总结了氢能的发展现状,并归纳出固态储氢、低温液态储氢、高压气态储氢和有机液体储氢等储氢技术国内外的研究进展,并分析了各自的特点和优势。分析得出:固态储氢的储氢容量高,是非常理想的储氢技术;低温液态储氢目前是中国能源发展重点研究方向,具有巨大的潜在市场;高压气态储氢是中国目前应用最广泛的储氢技术;有机液体储氢的发展潜力巨大,方便安全,可以实现大规模存储。未来以氢能为代表的新能源将占据市场主体,助推中国实现“双碳”目标。

高低温循环保存下片状变燃速发射药的燃烧稳定性

为了研究片状变燃速发射药在高低温循环保存下的燃烧稳定性,将样品形貌及燃烧性能变化作为考察依据,以70℃高温10 h,-50℃低温10 h为一个循环周期,对片状变燃速发射药样品进行了20次高低温循环保存。通过光学显微镜观察了高低温循环前后片状变燃速发射药的表面形貌,利用密闭爆发器测试了高温50℃、常温20℃、低温-40℃下高低温循环前后片状变燃速发射药的燃烧性能。显微观测发现经高低温循环后,片状变燃速发射药表层气泡扩大增多,发射药断面出现塑性形变现象,内外层界面结合保持紧密,没有开裂与脱黏。密闭爆发器试验反映了该类型发射药经过高低温循环后,高温、常温、低温下动态活度曲线与高低温循环前都基本重合,动态活度变化值ΔL最大值出现在低温条件下,为2.57%,能量渐增性释放规律基本不变。高低温循环下,片状变燃速发射药在高压常温‑低温阶段的燃速温度系数对比原样在相同条件下显著降低,高温与低温下片状变燃速发射药的压力指数差距对比原样在相同条件下减小。结果表明,片状变燃速发射药在高低温循环条件下界面和燃烧性能稳定,具有较好的变温贮存稳定性。

油压调控系统在挖机瞬变工况下的适应性研究

针对挖机机油滤清器异常受载问题,借助自主高频压力测试系统采集典型路谱并利用频域分析解读了低频高能脉动现象。根据主油道压力和低频脉动的强相关性浅析论证了低频波的产生机理,其来源于信号调节需求下的阀芯受迫位移变化引起的泄流不均衡,且阀芯的轴向振动频率由弹簧刚度与液动力刚度共同决定。在对比分析几种典型调压控制方式的基础上,验证了不同优化方案及竞品的油压脉动情况,结果表明:减小机油泵流量及采用主油道直泄调压等方式可有效消除低频脉动,相对而言,主油道直泄调压因其对机油泵流量不敏感而具有更强的适应性。

旁路系统在供热调峰下的综合应用

自东北电力辅助服务市场启动以来,对东北电网现役热电机组提出了严峻的挑战,同时随着城市规模不断扩大,供热面积逐年增加,火电企业尤其是热电企业在保民生、保稳定和保盈利、保生存之间必须寻求合理方向。各火电机组根据自身实际情况既要进行供热能力扩容,又要进行深度调峰灵活性改造。本研究介绍了京能(赤峰)能源发展有限公司(以下简称赤峰能源)#1机组高背压循环水供热及#1、#2机组高、低压旁路系统改造后联合供热进行深度调峰改造。改造分3个阶段进行,分别为高背压改造、旁路供工业抽汽改造、多级旁路联合供热改造。改造结果在供热期既保证了供热稳定(工业抽汽供应+居民采暖供应),又达到了调峰的目的。介绍了3个阶段的改造过程,并针对改造后的安全经济调整进行了数据分析和经济分析,以该公司的机组改造为例,最终阐述150 MW汽轮机灵活性增容改造在深度调峰中的多级旁路在复杂供热工况下的技术路线。

GAP高能低特征信号推进剂的燃烧性能调节

研究了硝胺种类、固体组分含量和粒度、增塑剂与GAP的增塑比及燃速催化剂对GAP高能低特征信号推进剂在11~19MPa下燃烧性能的影响。结果表明,当HMX取代推进剂样品中的RDX时,推进剂的燃速较高,压强指数从0.72降至0.63;在AP和HMX总质量分数为67.5%的条件下,随着AP质量分数由5%增至30%,推进剂燃速逐渐增大,压强指数由0.82降至0.45;减小AP粒度以及在配方中添加燃速催化剂或调节过渡金属化合物J1/J2的配比,可较大幅度地增加推进剂燃速和降低压强指数,其中,J1与J2总质量分数为3%,二者质量比为2∶1和1∶1时,推进剂的压强指数较小,分别为0.50和0.48;随着HMX粒度减小及增塑剂与GAP黏合剂的增塑比的降低,推进剂的燃速和压强指数降低。

NEPE推进剂的高压燃烧特性研究

应用高压燃速测试、微热电偶测温及燃烧火焰单幅摄影等技术,研究了NEPE推进剂的高压燃烧特性与燃烧机理。实验结果表明:NEPE推进剂高压压强指数出现拐点;且随压强以及AP含量升高,燃烧波由硝胺-CMDB向AP-CMDB推进剂转变。分析认为硝酸酯基的含量及AP单元推进剂的扩散火焰是控制NEPE推进剂燃速及压强指数的主要因素。

高海拔因素对绝缘子污闪特性的影响

我国西电东送、西藏联网等工程对高海拔条件下的外绝缘特性研究提出迫切需求。为此,首先总结了国内外关于高海拔、低气压条件下绝缘子污闪特性的研究,重点介绍了我国近年来在该领域问题研究上取得的成果,总结发现气压对污闪电压的影响可以用气压下降指数n来衡量,统计分析表明,交流悬式的n值平均值为0.49,交流支柱为0.48;直流悬式的n值平均值为0.27,直流支柱为0.42。然后对低气压下污闪电压下降机理的问题进行了深入讨论,认为低气压下电弧的伏安特性下降和伞裙间电弧桥接是导致污闪电压下降的2个原因。同时分析了表征气压和海拔高度对污闪电压影响的气压下降指数n和海拔修正系数K的物理意义,认为K有明确的物理意义。最后比较了海拔高度对电晕起始电压、空气间隙击穿电压和污闪电压影响的严酷程度,结果表明,在合理伞形的前提下,高海拔条件下污闪电压的下降幅度不是最严重。

GAP/CL-20高能固体推进剂燃烧性能影响因素

采用水下声发射法测试了推进剂静态燃速,用线性回归法计算了推进剂燃速压强指数;研究了GAP/CL-20高能固体推进剂中增塑比及固体组分AP、CL-20、Al粉粒度等配方组成因素对燃烧性能的影响。研究结果表明,增塑比一定范围内的变化不会对推进剂燃烧性能产生显著影响,其燃速和燃速压强指数基本不变;CL-20粒度减小或AP粒度增加均会导致燃速不同程度的降低,Al粒度减小也会使燃速减小,但在达到一定程度后,燃速又增加;推进剂燃速压强指数随CL-20、Al粉粒度减小和AP粒度增加而减小,并对其燃烧性能的影响机制进行了简单分析。

固体组分含量对GAP/CL-20推进剂燃烧性能的影响

利用水下声发射法测试静态燃速、线性回归法计算燃速压强指数,研究了GAP/CL-20高能固体推进剂中的固含量,固体组分AP/CL-20、CL-20/Al、Al/AP相对含量等配方组成因素对其燃烧性能的影响。结果表明,固含量在一定范围内升高,使燃速和燃速压强指数均升高;AP/CL-20中AP、CL-20/Al中CL-20含量的增加,均使燃速升高,而燃速压强指数下降;Al/AP中Al含量的增加,使推进剂的燃速下降,而燃速压强指数升高。最后,对GAP/CL-20高能固体推进剂燃速的主导机制进行了简单分析。

高能低燃速NEPE推进剂的研究

采用调节 NEPE推进剂的配方组分、添加降速剂等手段进行了一系列降低燃速的研究。研究结果表明 ,增大 AP粒径、降低 NG/DEGDN的比例、适当降低 AP含量、添加少量降速剂 ,可达到降低燃速的目的。通过对 NEPE推进剂配方组分的调节 ,在没有添加降速剂时 ,其 4.0 MPa下燃速可达到 4.7mm/ s,并且实测标准比冲可达到 2 2 39.3N·s/ kg。

NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度

为研究NC基高能低敏感发射药的低温力学性能,通过改变配方中硝化棉(NC)的种类、增塑剂ZSJ-X的含量、FOX-7的含量以及RDX和FOX-7的粒度,制备了4种NC基高能低敏感发射药,采用电子万能材料试验机测试了其低温抗冲击强度。结果表明,降低黏结剂的含氮量,增加增塑剂ZSJ-X的含量,用FOX-7替代部分RDX,降低RDX和FOX-7的粒度,能够提高NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度。当NC基高能低敏感发射药的配方(质量分数)为:NC(含氮量12.6%)37%、ZSJ-X 25%、FOX-7(粒径19μm)13%、RDX(粒径5μm)33%时,低温抗冲击强度最佳,达到7.75kJ/m2。

HMX/RDX粒度对硝胺推进剂高低压燃烧特性的影响

采用水下声发射法测试推进剂药条不同压强下的燃速,按维也里公式r=bpn计算某压强段的压强指数n,研究了含不同粒度HMX、RDX的硝胺推进剂高低压燃烧性能。结果表明,在低压段（3~9 MPa）,无论粒度大小,相对无硝胺推进剂配方,n值均降低;在高压段（15~20 MPa）,推进剂n值与硝胺粒度呈指数关系,粒度越小,n值越低;含硝胺的推进剂存在一个压强点,其与硝胺粒度有关,低于该压强点时推进剂燃速是细粒度硝胺高于粗粒度硝胺的,高于该压强点则反之;对20 MPa下,推进剂燃速与硝胺粒度呈非线性二项式关系,粒度越大,燃速越大。

颗粒密实模块药的弹道性能

采用含能材料对高能硝胺发射药药粒进行表面处理并模压,得到一种新型颗粒密实模块药。利用30mm高压模拟试验火炮,研究其弹道性能。结果表明,不同密度颗粒密实模块药弹道试验稳定性均较好,与散粒药相比相同膛压下初速提高4.1%。另外,该颗粒密实模块药还具有明显的低温度系数效果,低温(-40℃)初速降为-0.13%,高温(50℃)膛压升为0.37%,而散粒药低温(-40℃)初速降为0.26%,高温(50℃)膛压升为9.04%。因此,将散粒药制成颗粒密实模块药,在保持最大膛压不变的条件下可以实现增加装药量,降低温度系数,达到大幅度提高炮口初速的目的。

含RDX高能硝胺发射药的热分解动力学补偿效应

为了解高能硝胺发射药的热分解特性和动力学补偿效应,用高压DSC测试了含5组16种发射药的热分解行为,通过Kissinger方程获得了双基药和含RDX高能硝胺发射药的热活化能(Ea)和指前因子(A),讨论了其动力学参数的补偿效应。结果表明,含RDX高能硝胺发射药配方中的NC/NG和RDX的热分解反应动力学参数间存在动力学补偿效应,说明NC/NG和RDX的热分解反应分别有各自不同的反应过程或者由各自不同的速度决定步骤,不受配方中其他组分的影响。