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.

稠油L油藏多轮次吞吐后汽窜通道表征及治理

稠油L油藏经历多轮次蒸汽吞吐后,出现井间汽窜频繁、剩余油分散、周期油气比低等问题,油田稳产难度大。通过总结L油藏的汽窜规律及影响因素,基于数值模拟分析L油藏各小层不同含油饱和度范围内的油藏温度和对应的孔隙体积倍数,定量表征了地下窜流程度。基于定量化的井组汽窜程度研究3种汽窜治理技术的开采效果,包括小区域多井组合吞吐、汽窜通道控制下的变形井网蒸汽驱、氮气泡沫辅助蒸汽驱。结果表明,氮气泡沫辅助变形井网蒸汽驱可有效治理汽窜,当油汽比降至0.1以下时,全区累计产油量为24.87×10^(4)t,采收率为50.76%,研究结果对改善油藏多轮次吞吐后开发效果具有重要作用。

用超临界氮气发泡技术制备复合纳米粒子填充聚氨酯弹性体发泡材料及其性能

在热塑性聚氨酯(TPU)基体中添加了由石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管复配而成的三元复合纳米填料(GFT),并采用超临界氮气发泡技术制备了TPU/纳米填料复合泡沫材料,研究了GFT含量对复合泡沫的泡孔密度、流变行为、热性能、微观形貌及导电性能的影响。结果表明,随着GFT含量的增加,TPU复合泡沫材料的储能模量和复数黏度有所增大、热稳定性有所提高。少量的GFT可以作为异相成核剂助力发泡,但其含量过多阻碍泡孔的增长,降低了发泡性能。GFT质量分数增加到2%以上时形成了填料网络,降低了TPU复合泡沫材料的结晶度,改善了其热稳定性和导热、导电性能。

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。

模板和发泡双策略制备氮掺杂介孔碳材料及电化学性能

以尿素作为氮源,聚乙烯吡咯烷酮为碳源,同时利用硬模板法和发泡双策略在不同预活化温度(90℃、140℃、180℃和250℃)下探究前驱体缩合反应程度。通过SEM对其形貌分析,通过BET分析不同的发泡温度对孔径的影响,进而探究其作为电极材料的电化学性能。结果表明,在预活化温度为180℃的条件下煅烧的NPCNs样品呈三维网状形貌,拥有较高的比表面积且伴随着丰富的分级多孔结构。同时,NPCNs的导电性高,电化学性能良好,在1 mV/s的扫速下比电容高达382 F/g,即使在2 A/g的电流密度下经过1000次循环后仍保持近100%的容量保持率,放电比容量能达到302 F/g。

一种低渗透油田化学复合驱油体系

随着低渗透油田开发面临的挑战日益增加,采用有效的提油技术以提高采收率和降低开发成本显得尤为重要。通过实验方法评估了氮气泡沫复合驱油体系在不同地层条件下的泡沫稳定性、流变特性以及驱油效率。实验结果表明:泡沫在25℃和101.325 kPa下的半衰期为88.5 min,而在100℃和1013.25 kPa下显著减少至19.9 min,显示出明显的温度和压力依赖性。泡沫的黏度在剪切速率从0.1 s^(-1)增至10 s^(-1)时,从1.58 Pa·s降至0.82 Pa·s,表明其良好的剪切稀化行为。在驱油效率方面,随着注入压力从101.325 kPa增至1 013.25 kPa,驱油效率从45.5%提升至75.8%。此外,泡沫成分的生物降解速率和毒性测试表明其环境友好性,为油田应用提供了理想的选择。

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。

连续管氮气泡沫冲砂技术在新疆油田的应用

新疆油田部分区块的地层压力系数普遍较低,连续管在水平井水力冲砂作业过程中经常面临漏失、井口失返等复杂情况。针对这一问题,采用低密度氮气泡沫液进行连续管冲砂作业,并设计了泡沫冲砂工艺、检测了低密度泡沫液性能。现场应用结果表明,与常规冲砂液相比,泡沫具有低密度,可实现低压或负压循环,减少漏失;氮气泡沫冲砂技术可以满足连续管冲砂的施工以及有效的井筒疏通,保障了连续管冲砂作业的安全高效运行,符合现场施工要求。

改性淀粉基碳氮硫硅环钢结构防火涂料的研究

本试验对淀粉进行改性,制备了改性淀粉基碳氮硫硅环保钢结构防火涂料,探究了改性淀粉加入量对涂料性能的影响,并对其进行阻燃机理分析。结果表明,改性淀粉的加入能显著增强涂层黏结性能,对其余基本性能无影响,符合GB 14907—2018的规定;改性淀粉能显著提高涂层发泡性能和耐火性能,改性淀粉加入量为2%~6%时,涂层发泡厚度大于3.0 cm,涂层背面温度小于183.6℃;改性淀粉在受热时形成熔融状态钠醚盐,具有较好传质传热作用,有利于气源物质同步气化,与碳源炭化协调一致,改性淀粉在289.1℃左右时开始分解,相变结束后残碳量约为36.5%,在涂层中主要起碳源和小部分气源作用,且能改善涂层的成膜性能,降低成本,具有较好应用前景。

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。

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.

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。