考虑硫沉积影响的水平井稳产能力预测

水平井是高效开发高含硫气藏的主要井型。高含硫气藏在开发过程中,井筒附近压力下降,导致水平井井筒周围形成不规则的硫沉积区,严重的可能导致部分井筒单元没有气体流入。为了更好地对该类气藏进行气井稳产能力预测,构建了水平井分段渗流双区复合物理模型,建立了不稳定渗流数学模型,并采用Laplace积分变换、边界元和压降叠加对井底压力进行了求解。结合不稳定渗流数学模型与高含硫气藏物质平衡方程,构建气井稳产能力预测模型,分析了不同参数对稳产时间和井底压力的影响。研究结果表明:含硫饱和度、堵塞段与渗流段长度比值和水平段长度等对稳产时间和井底压力有着非常明显的影响,含硫饱和度和水平段长度与气井稳产时间呈指数变化关系。通过对元坝气藏某水平井进行实例分析,验证了该方法的准确性,该模型和方法的建立为高含硫气藏水平井稳产能力预测提供了理论依据。

换热管表面的分形表征及积灰特性数值模拟

【目的】模拟换热器管束的实际工况,研究不同粒径飞灰颗粒在粗糙管束表面的沉积特性。【方法】基于分形理论,通过改进的Weierstrass-Mandelbrot函数建立不同粗糙程度的管束表面模型,使用Fluent软件,结合用户自定义函数,分析表面形貌对流体流动的影响以及不同粒径下的颗粒沉积与碰撞特性。【结果】换热器管束表面粗糙度对壁面附近流速和湍流强度影响显著,粗糙表面会使湍流强度增大、流体速度降低,进一步加快颗粒沉积;流体压降随着管束表面粗糙度的增大而增大;相对于光滑管束表面,粗糙表面通过涡流卷吸作用增强对颗粒的捕获效果,导致颗粒具有更高的沉积率和壁面碰撞概率。【结论】飞灰颗粒的沉积与管束粗糙表面的形成具有正反馈效应,揭示表面粗糙度与颗粒沉积特性之间的内在关联。

铈改性磁性核壳HZSM-5催化富油煤热解研究

【目的】富油煤是集煤、油气属性为一体的宝贵煤炭资源,催化热解是实现其绿色低碳开发的重要途径。然而,高效可回收催化剂的研发仍面临着极大的挑战。【方法】以HZSM-5@SiO_(2)@MgFe_(2)O_(4)(HSMF)为原料,采用水热法与碱改性制备具有多级孔结构的HZSM-5@SiO_(2)@MgFe_(2)O_(4)(mHSMF),再通过沉淀法制备铈改性mHSMF(5-CeO_(2)/mHSMF);并利用固定床反应器考察了5-CeO_(2)/mHSMF对神府富油煤热解产物的调控作用及其抗积炭性能。【结果和结论】结果表明,CeO_(2)改性有助于在HSMF表面形成微−介孔多级孔道结构;在5-CeO_(2)/mHSMF催化剂上,650℃、N_(2)气氛、反应1 h的条件下,神府富油煤焦油产率达到13.38%,是格金试验焦油产率的176%;相较于原煤热解,催化热解得到的焦油中脂肪烃类及苯类化合物含量分别增加了3.04%和3.07%,煤气中H_(2)和CH_(4)含量提高了10.49%;经CeO_(2)改性后,催化剂的抗积炭性能增幅达86.1%,积炭量仅为11.60 mg/g,且积炭趋于稳定的石墨化结构。5-CeO_(2)/mHSMF对神府富油煤催化热解产物的分布及组成具有明显调控作用,并表现出良好的抗积炭效果和磁性可回收性能。

琼东南盆地块体搬运体系沉积特征及其对下伏水合物藏的影响

块体搬运沉积(mass transport deposits,MTDs)作为深水沉积体系的重要组成在资源勘探和地质灾害等方面具有重要意义。琼东南盆地深水区水合物钻探发现水合物层之上发育三套MTDs,目前对其沉积特征以及控制因素等研究不足,进而限制了其对下伏水合物藏影响的认识。本研究以紧邻水合物层的第三套块体搬运沉积(MTD3)为重点研究对象,综合利用2D/3D地震数据、测井及岩芯资料对MTD3的沉积特征进行研究,并探讨了MTD3的物质来源、控制因素以及对下伏水合物藏的影响。研究表明,MTD3的岩性主要为具有明显的变形特征的泥质沉积,在测井上表现为低伽马值和低电阻率以及不规则成像特征,在地震剖面上表现为与顶底连续性较好的强振幅反射有明显的差别低幅杂乱或空白反射;MTD3在琼东南盆地发育体部滑移区和趾部挤压区,未见头部拉张区,平面上呈条带状展布,面积约3600 km2。MTD3的沉积物质可能来源于琼东南盆地西北部陆坡,然后沿中央坳陷带自SW向NE运移。MTD3的发育受海底地形地貌、构造和地震活动、沉积速率以及海平面变化等因素的综合控制。位于趾部挤压区的MTD3与半远洋沉积共同构成下伏水合物的盖层,其致密岩性以及浅层超压共同促使水合物的富集成藏。本研究加深了对琼东南盆地第四纪浅层事件性沉积的认识,并为与块体搬运沉积相关的水合物资源预测提供地质理论指导。

烃源岩作为铀源岩的可能性:研究现状与展望

烃源岩与砂岩型铀矿通常同盆共生,除了提供矿化剂之外,烃源岩能否成为铀源岩对砂岩型铀矿的勘探范围向盆地纵深部位拓展具有重要意义。研究针对烃源岩能否成为铀源岩所涉及的三个关键问题,即“铀从烃源岩中迁出的比例、如何随地层流体运移、在何种条件下沉淀和聚集”,梳理了国内外相关研究进展,指出了有必要加强研究的薄弱环节。结果表明:热模拟实验证实烃源岩中的铀能够迁出,迁出的铀很可能以U(IV)/U(VI)混合的形式随含烃地层水和石油运移,温度、压力的降低以及pH、Eh变化会导致铀溶解度的下降和铀运移载体的分解而发生铀沉淀,沉淀物也可能重新被含氧的地层水溶解。问题与建议包括:(1)铀从烃源岩中迁出的比例存在不确定性,迁出的机制以及地质规律尚不清楚,需要开展进一步的生烃排铀模拟实验及排铀动力学表征研究;(2)铀在低温、含烃、还原性热液中的赋存状态是研究其迁移机制的基础,目前对与铀结合的优势配体的类型、产物热力学性质、铀在含烃地下水与石油中的分布比例所知甚少,有必要开展基于热模拟实验的原位测试研究;(3)携铀流体向浅部运移的过程中温度、压力、pH、Eh、有机无机组分的变化控制铀的迁移/沉淀,不同组合条件下铀赋存形式的转化规律、主控因素尚不清楚,有待开展多因素、多变量的烃铀运移模拟实验进行揭示。

场地土壤镉污染排放清单与溯源——以铜冶炼厂为例

以华东地区某铜冶炼厂为例,采用“四大排放途径”函数定量描述Cd通过“废气沉降、废水排放、固废淋滤、跑冒滴漏”进入土壤的通量.结合AERMOD废气沉降模型,计算废气携带的Cd沉降于场地边界内部和外部的分布,明确各途径对场地内土壤Cd污染的贡献.结果表明,企业在2000~2002年在产期间主要通过废气(1411kg,50.05%)和固废淋滤(1327kg,47.05%)排放Cd,而废水及跑冒滴漏途径影响很小(共81.74kg,2.90%).但所排废气中的Cd沉降于场地内的仅0.68kg(0.05%),场地内土壤Cd主要由固废淋滤途径贡献.空间排放清单显示其主要分布于堆料区和废气处理区等生产区域.研究结果对加强冶炼行业的精细化源头管控有重要指导作用,且本文提出的方法可拓展至其他行业和多种污染物的排放量溯源.

气体地球化学勘查在巴—麦地区砂岩型铀矿找矿中的应用

塔里木盆地内部砂岩型铀矿找矿十分迫切。针对该盆地地质构造相对复杂、沉积地层厚度大、勘查手段受到沙漠-荒漠地貌的限制、勘查程度较低和地表成矿信息弱的特点,在巴楚隆起—麦盖提斜坡带地区(巴—麦地区)开展能指示深部地层环境的H_(2)S、CH_(4)、H_(2)、CO_(2)和4He气体地球化学区域测量研究。结果表明,几种土壤气体浓度能够较为清晰地显示各自异常分布范围,并指示盆地地层中可能的铀异常信息,气体地球化学测量方法是一种相对高效的盆地区域地表勘查方法。在综合测区断裂分布、油气藏、水文等地质条件和气体化学反应性质的基础上,分析气体浓度异常成因及分布综合特征,测区东北部、东南部及色力布亚断裂和巴什托断裂所夹持部分地段具有几种气体组份浓度异常叠加,地层中可能发育氧化-还原地球化学障,是有利的找矿预测区,为该地区砂岩型铀矿勘查提供参考依据。

基于分子束外延技术可控制备Ga原子团簇的研究

本研究基于分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术在Si(100)衬底表面成功制备金属Ga原子团簇.通过控制变量法,研究其尺寸形貌与工艺参数之间的关系.第一组对照实验分别在940℃、970℃、1000℃的Ga源温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,Ga源温度的升高导致Ga的蒸发量增加,进而沉积在Si衬底表面的Ga原子增多,Ga原子自组装成团簇,最终表现为Ga原子团簇的高度升高.第二组对照实验分别在3 s、6 s、10 s、40 s、50 s、60 s的沉积时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,沉积时长增加导致团簇的高度逐渐增加,主要由新吸附原子和竞争效应驱动.第三组对照实验分别在0 s、60 s、300 s的退火时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,退火时长的增加导致团簇的高度下降和团簇内的原子重新排列和分布有关.第四组对照实验分别在420℃、500℃的退火温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,升温至500℃退火会促进Ga原子团簇呈现有序排列,是表面原子的热运动和Ga原子团簇与Si(100)的晶格匹配度的共同作用的结果.

内波、内潮汐沉积及其沉积矿产意义研究综述

深水环境中内波、内潮汐沉积研究至今已有30多年的研究历史,且在地层记录中发现了较多的研究实例,较系统地总结了该类型沉积的鉴别标志,为其在沉积矿产方面的应用奠定了基础。笔者在已有的内波、内潮汐沉积研究成果的基础上,从沉积流体演化的角度对已总结的沉积鉴别标志进行了梳理,对特征性的沉积构造和垂向序列的应用范围进行了限定,强调特征性鉴别标志与内波、内潮汐沉积一般特征的结合使用。依据内波、内潮汐在沉积过程中的作用,将内波、内潮汐在海底的作用区域划分为改造海底已有沉积物的改造作用带、与深水其它流体发生交互作用的交互作用带和静水效应带,分别探讨了三个作用带与常规油气和页岩气勘探的关系。同时认为:①内波、内潮汐作用在沉积型磷矿成因中可能成为联系“上升洋流”学说和“生物成磷”学说之间的纽带,并有可能形成再沉积型磷矿;②目前已发现的地层记录中的内波、内潮汐沉积基本上发育在改造作用带内;③内波、内潮汐不直接作用于海底的交互作用带和静水效应带的研究非常薄弱,可能成为今后急需加强的研究方向,其重点在于探讨和总结内波、内潮汐沉积的微观和地球化学鉴别标志。

采动裂隙缩径后端抽采气流中煤岩颗粒沉积规律研究

井孔瓦斯抽采过程中抽采气流所携带的煤岩颗粒易在采动裂隙内沉积,严重降低了井孔瓦斯抽采流量,掌握裂隙内颗粒沉积特性是提高井孔瓦斯抽采流量的重要基础。开展了含缩径的裂隙内颗粒运移沉积实验,研究了抽采气流影响下颗粒在越过缩径后的颗粒沉积床演化规律,分析了抽采气速和缩径特征参数对采动裂隙缩径后端颗粒沉积规律和抽采局部阻力的影响。结果表明:裂隙缩径后端颗粒沉积床呈现2种演化规律;当颗粒沉积床沿气流方向呈“V”形分布时,颗粒沉积床沉积高度呈现先快速增大后缓慢减小的演化规律;当颗粒沉积床沿气流方向呈“?”形的颗粒沉积床时,沉积高度呈现先缓慢增大后缓慢减小的演化规律;此外,随着裂隙内颗粒床的发展,裂隙缩径后端的局部阻力变化可分为初期稳定阶段、快速发展阶段和最终稳定阶段;初期稳定阶段演化时间随抽采气速的增大或缩径比减小而缩短;快速发展阶段演化时间随抽采气速的增大或缩径比增大而缩短。

石油沥青质结构及其对蜡分子结晶和沉积行为影响研究进展

深水油气资源将是21世纪全球油气资源开发的战略性接替区域。高沥青质含量作为深水油气资源的一个重要特征,对油气开采、储存运输和炼化过程都具有重要影响,尤其是沥青质与蜡在深水油气开发过程中的相互作用至关重要。以深水油气资源开采为契机,从沥青质结构角度,对沥青质结构表征、沥青质在油水界面的分布、沥青质对蜡结晶和原油胶凝及沉积过程影响等进行了系统论述。结果表明:沥青质结构特征可以采用原子力显微镜等进行表征,且多以多环芳烃为核心,直链或支烃基作为其支链;沥青质结构中表面官能团(亚砜基官能团、吡啶官能团等)对油水界面的稳定性影响不一;沥青质对蜡分子结晶和沉积行为影响,目前研究多集中在定性层面,微观机理分析有待深入。但分析沥青质与蜡的作用关系、作用过程及机理,将是未来主要的研究方向,能够为深水油气资源开采与输送提供理论参考和技术支持。

注入气类型对沥青质沉积影响实验研究

为明确不同注气介质下的沥青质沉积特征,通过高温高压可视化沥青质沉积量测定装置,分别开展了注N_(2)、CH_(4)和CO_(2)作用下的沥青质沉积量测定实验,定量评价了气体类型及注气压力对沥青质沉积量、沉积速率及沉积颗粒粒径的影响。研究结果表明,在相同注气压力9 MPa和注入介质摩尔分数10%下,注CO_(2)后原油中沉积的沥青质质量分数最大,为0.086%,其次为CH_(4),质量分数为0.067%,而注N_(2)和无注气的沉积量相近,质量分数分别0.04%和0.035%,为最小。沥青质沉积速率则随油气接触时间的增加先增大后降低。CH_(4)和CO_(2)作用下的沥青质聚集体平均粒径为4.4μm和7.3μm,而无注气和注N_(2)的平均粒径分别为1.7μm和2.2μm。N_(2)对沥青质沉积影响很小,而CO_(2)对沥青质沉积影响很大,CH_(4)的影响介于两者之间。沥青质热力学模型能够准确预测3种注气介质下的沥青质沉积量,与实验结果误差小于18.2%。

库车坳陷中-新生代构造-流体演化与铀成矿关系

在剖析系列剖面的构造变形特征基础上,采用盆地建模方法构建中-新生代各层的构造形态;利用磷灰石裂变径迹、磷灰石(U-Th)/He以及平衡剖面恢复等技术精细恢复库车坳陷中-新生代构造演化过程;在此基础上,采用盆地模拟法模拟重点层位的流体演化过程并探讨构造-流体演化与砂岩型铀成矿的关系。结果表明:库车坳陷构造变形强度表现为“西强东弱”的特征,中-新生代存在晚侏罗世-早白垩世、古近纪-中新世和上新世-第四纪三期构造隆升事件,分别是拉萨地体与欧亚板块碰撞拼贴、Kohistan-Dras岛弧增生以及印度板块与欧亚板块递进式碰撞造成的。库车坳陷新近系油气逸散现象明显,主要沿克拉苏、依奇克里克以及秋里塔格构造带分布,油气主要来源于深部三叠系-侏罗系烃源岩,存在23~5 Ma和5 Ma至今两期油气逸散过程。库车坳陷库车组的含氧含铀水主要由南天山供给,部分由秋里塔格构造带补给。渗出流体从拜城凹陷以“汇聚流+面流”的方式运移至直线褶皱带,向南以“面流”的方式运移至秋里塔格构造带,并在隆起区汇聚。中-新生代构造-流体演化控制库车坳陷砂岩型铀成矿作用,总体表现为“早期层间氧化-晚期渗出接力成矿”的特征。

矿热炉烟道中颗粒沉积特性的数值研究

为了精确揭示烟道中颗粒沉积特性,基于计算流体力学(CFD)和JKR理论,结合多物理场耦合多相流条件下,建立了烟道中炉气-颗粒气固两相的多尺度的颗粒沉积模型,用于精确预测烟道中颗粒的沉积位置和沉积质量,并探究烟道内的颗粒沉积率与烟气温度和烟气流速的关系。

土壤氡气和分量化探技术在西岩地区铀矿勘查中联合应用研究

西岩地区位于修水-宁国碳硅泥岩型铀成矿带中段,为更好预测研究区深部铀成矿潜力,探索土壤氡气和分量化探技术在碳硅泥岩型铀矿勘查工作中的联合应用效果,研究采用土壤氡气和分量化探联合测量的工作方法,通过圈定氡浓度异常,铀分量异常,同时对分量元素进行相关性分析、R型聚类分析等,提取与铀成矿相关信息,结合伽马能谱测量结果预测深部铀成矿潜力,并进行钻探揭露验证。结果显示,氡浓度异常与铀分量异常复合区深部存在工业铀矿化,经分量化探元素R型聚类、异常特征分析,揭示U-Mo-Se-V-Ag-P分量异常组合可以作为研究区铀矿勘查的地球化学标志。表明土壤氡气和分量化探联合测量对于碳硅泥岩型铀矿深部预测具有有效性和可行性,为今后碳硅泥岩型铀矿勘查提供新的方法组合。

等离子体渗硼对硬质合金表面金刚石涂层的影响

采用热丝化学气相沉积法在等离子体渗硼预处理后的硬质合金表面沉积金刚石涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪及洛氏硬度计探究预处理过程对金刚石涂层生长质量和结合性能的影响。结果表明:随等离子体渗硼温度升高,基体表面生成的CoWB含量增加,且WC脱碳还原为W。等离子体轰击使基体表面缺陷密度增大,能提高金刚石的形核速率,CoWB钝化层和W过渡层可抑制Co原子扩散,提高金刚石的生长质量。相较于酸碱两步法处理,经过等离子体渗硼处理的硬质合金表面金刚石涂层中石墨相含量明显减少,残余应力随等离子体渗硼温度升高而降低。石墨相含量的减少和残余应力的降低提高了金刚石涂层与硬质合金基体之间的结合性能,1000℃预处理的硬质合金表面金刚石涂层的结合力等级可达HF1水平。

余热锅炉入口管箱底面沉积特性

采用计算流体力学软件,基于Euler-Lagrange方法,对一种余热锅炉入口管箱底面沉积特性进行数值模拟,详细研究了质量流量(0.002~0.010 kg·s^(-1))、入口速度(1.5~3.5 m·s^(-1))以及颗粒直径(20~60μm)对底面沉积特性的影响规律。模拟的气固两相速度与实验数据吻合较好,验证了模型的适用性。模拟结果表明:(1)当颗粒直径不变时,为了改善底面沉积情况,应当尽量减小入口速度和颗粒质量流量;(2)当颗粒质量流量不变时,若颗粒直径小于40μm,较小的入口速度能够较好地改善底面沉积情况;若颗粒直径大于40μm,增大入口速度能够显著改善底面沉积情况;若颗粒直径为40μm,入口速度的变化几乎不能改变底面沉积速率;(3)当入口速度不变时,为了改善底面沉积情况,应当尽量减小颗粒直径和颗粒质量流量。

20钢输气管道穿孔原因

某油田现场输气管道发生穿孔现象。采用宏观观察、壁厚测量、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析等方法研究了管道穿孔的原因。结果表明:焊缝穿孔泄漏的原因是天然气夹带的固体颗粒沉积后与未焊透焊缝内表面构成缝隙,在含水酸性介质的作用下,管道发生缝隙腐蚀,焊缝阳极溶解,最终导致管道发生腐蚀穿孔。

高含硫气田集输系统硫沉积机理及非介入式检测技术

高含硫气田集输系统中的硫组分会因压力、温度和组分等的变化而析出,经成核、聚集过程后逐渐生长为硫颗粒并沉积到管道内壁。硫沉积可导致管道堵塞、设备污染、腐蚀加速、集输系统效率降低等问题,严重威胁集输系统安全。分析了高含硫气田集输系统的硫沉积机理,包括析硫与成核机理、硫沉积来源及影响硫沉积的因素。适用于高含硫气田集输系统硫沉积的非介入式检测技术很少,重点介绍了基于超声波原理的在线检测技术及其在高含硫气田中的应用现状,同时指出了其他检测技术应用于硫沉积检测时存在的不足。

CVD法制备Inconel 718高温合金表面铝化物涂层高温氧化行为研究

Inconel 718高温合金是燃气轮机和航空发动机热端部件的关键核心材料,其表面通常制备有铝化物涂层,起到提高抗氧化和热腐蚀性能的作用。理解铝化物涂层的高温氧化行为,是提高部件抗高温氧化能力的关键。采用化学气相沉积(CVD)技术,在Inconel 718高温合金表面制备了铝化物涂层,在大气环境、950℃条件下开展了恒温氧化测试,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段,研究了其高温氧化行为,并与Inconel 718高温合金进行对比。结果表明:Inconel 718高温合金表面制备的CVD铝化物涂层,其表面粗糙,具有双层结构。外层为富含Ni和Al元素的β-NiAl层,平均厚度为14.1μm,内层为富含Fe和Cr元素的σ相与富含Nb、Mo和Fe元素的Laves相共存的互扩散层,平均厚度为5.9μm。恒温氧化后,Inconel 718高温合金表面氧化生成了Cr_(2)O_(3)膜,而CVD铝化物涂层表面氧化生成了α-Al_(2)O_(3)膜。Cr_(2)O_(3)膜和α-Al_(2)O_(3)膜的生长都遵循抛物线型生长规律,Cr_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.86μm·h^(-1/2),α-Al_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.15μm·h^(-1/2)。此外,观察发现Inconel 718高温合金发生了内氧化,而CVD铝化物涂层未出现内氧化,两者氧化行为差异的原因在于CVD铝化物涂层中的β-NiAl相,其氧化生成均匀、连续、致密的α-Al_(2)O_(3)膜,阻止了内部金属发生进一步氧化。本研究揭示了Inconel 718高温合金和CVD铝化物涂层的抗高温氧化作用机理,为Inconel 718高温合金用高抗氧化性CVD铝化物涂层的制备及应用提供了技术支撑。