Novel Cascade Refrigeration Cycle for Cold Supply Chain of COVID-19 Vaccines at Ultra-Low Temperature -80°C Using Ethane (R170) Based Hydrocarbon Pair

Several media report highlight on that the pharmaceutical companies require ultra-low temperatures -80°C to transport and store its COVID-19 vaccines. This research presents the thermodynamic analysis on cascade refrigeration system (CRS) with several refrigerant pairs which are R32/R170, R123/R170, R134a/R170, R404A/R170, R407c/R170, R410/R170, and the hydrocarbon (HC) refrigerant pair Propane/Ethane, namely R290/R170. Besides, the results of R22/R170 pair, which is not recommended to be used due to phase out of R22 as per Montréal Protocol, are included as base case to compare the novel hydrocarbon pairs in CRS and the old trend of refrigerant pairs. Thermodynamic properties of all these pairs were investigated and compared under different intermediate temperature used in CRS heat exchanger, which thermally connected both the Low and High temperature cycles (LTC) and (HTC). By applying the first law of thermodynamics, the coefficients of performance (COPs) and the specific power consumptions (SPC) in kW/TR are presented and compared. In addition, by applying the second law of thermodynamics the exergetic efficiencies were estimated. The results reveal the promising opportunity of using the HC pair (R290/R170). The minimum SPC in kW/TR is recorded for the pair R123/R170. One the other hand, the highest exegetic efficiency values are observed to be 40%, 38%, and 35% for the pairs R123/R170, R290/R170, and R134/R170, respectively. This research concludes that the HC pair (R290/R170) is highly recommended for CRS applications either to transport the COVID-19 or store it in cold storage rooms in hospitals and clinics. All precautionary measures should be carefully applied in design and operation of HC pair (R290/R170) due to its flammability hazard.

渤海湾盆地南堡凹陷2号构造带油气地球化学特征与来源

渤海湾盆地南堡凹陷2号构造带具有多洼、多层系供烃的特征。为了揭示其复杂的油气来源,开展色谱-质谱等地化测试,分析原油地化特征,将原油分为3类,并确定每类原油的来源。结果表明:(1)Ⅰ类原油主要分布于西构造带沙三段储层中,原油中C27与C29规则甾烷相对含量接近,孕甾烷参数((孕甾烷+升孕甾烷)/规则甾烷)和甾烷异构化参数(C29甾烷20S/(20R+20S)、C29甾烷ββ/(αα+ββ))较高,具有水生生物和高等植物共同输入特征,原油成熟度高,来源于沙三段烃源岩;(2)Ⅱ类原油主要分布于西构造带东二段储层中,原油中C29规则甾烷含量具明显优势,孕甾烷参数和甾烷异构化参数均低,原油母质中高等植物具有明显优势,原油成熟度整体偏低,来源于沙一段—东三段烃源岩;(3)Ⅲ类原油主要分布于东构造带东三段和西构造带东一段和明化镇组储层中,原油中C29规则甾烷具有一定优势,孕甾烷参数较低,甾烷异构化参数较高,以高等植物输入为主,原油成熟度较高,为3套烃源岩的混合来源;(4)原油4-/1-MDBT和Ts/Tm指数具有沿断层向浅部层系减小的趋势,且原油甲基菲换算的镜质体反射率与下覆烃源岩镜质体反射率一致,表明研究区原油具有原地供烃的特点。本研究成果为研究区的浅层精细勘探及深层勘探提供理论指导。

东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏成藏机理

东濮凹陷深部储层致密,超压广泛发育,油气生运聚过程复杂。利用测井、录井、钻井及地球化学分析等资料,对东濮凹陷北部古近系沙三段超压的形成机制、超压对源岩与储层的影响以及油气运移动力进行了系统研究,并阐明深层超压岩性油气藏的成藏机理。研究结果表明:(1)东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏类型主要包括砂岩上倾尖灭油气藏、砂岩透镜体油气藏、裂缝油气藏3种纯岩性油气藏和岩性-构造油气藏、构造-岩性油气藏2种复合油气藏。岩性油气藏主要分布于东濮凹陷北部地区,尤其在前梨园洼陷、海通集洼陷、柳屯洼陷及濮城—卫城洼陷周边,具有“环洼有序分布”的特征。(2)研究区厚层膏盐岩发育及生烃过程产生的深层超压对烃源岩的生烃具有抑制作用,有效扩大了生油窗,增强了深部源岩的生烃能力,促进了其对环洼岩性油气藏的大规模近源供烃;膏盐岩发育、早期快速埋藏、超压的抗压实作用和晚期发育的溶蚀作用控制了优质储层的分布;深部广泛发育的超压和浮力协同作用为深层油气运移提供了有效动力。(3)研究区东部洼陷带为“单洼单源、早混相晚气相、自生自储、超压驱动运聚”成藏模式;东部陡坡带为“单洼多源、早混相晚气相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部斜坡带为“单洼多源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部洼陷带为“单洼单源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式。

辽河坳陷陈家断裂带北部构造演化解析及油气成藏

辽河坳陷陈家断裂带油气资源丰富,是辽河西部凹陷北段重要的含油气区带之一。基于构造演化解析,结合砂箱物理模拟实验,分析了辽河坳陷陈家断裂带的变形机制和演化过程,并指出其对油气成藏的控制作用。研究结果表明:(1)辽河坳陷陈家断裂带具有分段发育特征,且活动时期具有“先北后南”的演化特征,受断层分段性影响,陈家断裂带主要发育压扭背冲构造样式和走滑压扭构造样式。(2)物理模拟实验结果显示,台安—大洼断裂上盘在压扭作用影响下首先形成压扭性质的雁行小断裂,随着位移增大,小断裂逐渐连接,最终形成了贯穿型走滑断裂带,即陈家断裂带。(3)台安洼陷为新生代多期次构造变形叠加形成的洼陷,深层发育主力烃源岩层系,具备发育大规模油气藏的物质基础,洼陷边缘的钻井岩心分析结果显示,烃源岩TOC值为4.79%,Ro为0.3%~0.4%,属于好—较好烃源岩,推测洼陷中心厚度更大,质量更优。陈家断裂带中北部下盘发育断鼻构造,具备陈家洼陷和台安洼陷双源供烃的特点,是油气聚集的有利场所。

松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩储层预测及成藏主控因素

基于钻井岩心分析、测井曲线、地震等资料,运用模型正演、多参数反演体融合技术等,对松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩储层分布特征及油气富集条件进行了研究,预测了优质储层分布。研究结果表明:(1)松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩为裂隙式喷发形成的火山碎屑岩,主要为含角砾熔结凝灰岩、含角砾晶屑凝灰岩和沉凝灰岩。地震反射特征总体表现为低频、差连续、中强振幅或弱振幅,多参数反演体融合体技术预测的凝灰岩储层“甜点”分布与钻井证实结果的符合率高,凝灰岩储层平均钻遇率达92.8%,气层平均钻遇率为81.0%,其中12口井获得了工业气流;华家构造带与郭家断阶带储层岩性分别以含角砾熔结凝灰岩和含角砾晶屑凝灰岩为主,断裂发育,是2个优质储层发育区。(2)研究区凝灰岩的测井和地震相特征相匹配形成的岩性-岩相模板可有效指导凝灰岩的地震相识别,振幅属性刻画出的火山口相、近火山岩相为有利岩性分布区。(3)研究区发育火石岭组、沙河子组、营城组3套优质烃源岩厚度均超过300 m,TOC值分别为0.26%~5.08%,0.10%~5.55%,0.10%~9.74%,S1+S2分别为0.24~8.23 mg/g,0.12~18.15 mg/g,0.25~2.86 mg/g,Ro分别为0.6%~1.3%,1.1%~1.6%,1.0%~2.2%,具有丰度高,成熟度中等的特征,为大规模成藏奠定了良好的物质基础。(4)研究区凝灰岩气藏是一套源储侧向对接、高位富集的致密气藏,成藏主要受构造样式、断裂发育程度和供烃窗口控制,其中拉张和伸展作用形成的叠瓦状断弯褶皱控制了油气富集程度,断裂发育程度及供烃窗口的大小决定了气藏规模。

“双碳”目标下油气资源安全与油气地质调查方向

能源不仅是全球经济发展的物质基础,同时也成为全球CO_(2)减排过程中无法规避的重要领域。为了统筹推进“双碳”目标下油气资源安全和油气地质调查,采用供需平衡分析法,对中国油气资源的供应现状进行了调研,进而针对中国油气资源安全所面临的问题提出了策略及建议。研究结果表明:①预测到2030年中国石油消费量达峰供需缺口约为5.75×10^(8)t,到2050年中国石油供需缺口大约为0.95×10^(8)t,到2060年供需缺口大约为0.25×10^(8)t;②预测到2030年中国天然气供需缺口大约为3000×10^(8)m^(3),到2040年天然气达峰供需缺口大约为3500×10^(8)m^(3),到2060年供需缺口大约为1000×10^(8)m^(3);③中国油气资源安全面临高对外依存度、消费总量高、消费结构不合理、石油天然气的杠杆和战略支点作用不容忽视等4大挑战;④坚持油气地质调查工作的定位、优化油气地质调查的部署思路、调整油气地质调查的重点目标任务、优化油气地质调查考核制度等4条措施,有助于提高中国油气地质调查工作的效率。

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系沉积特征与天然气成藏潜力

鄂尔多斯中东部地区奥陶系马家沟组发育巨厚的碳酸盐岩与膏盐岩交互的沉积体系,但对其沉积发育的规律性及其内部天然气成藏聚集的基本地质特征尚未形成明确的认识。通过对奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系形成时的构造与古地理背景、沉积特征、储层发育、烃源供给及圈闭聚集等方面的分析,形成新的观点与地质认识:(1)受盐洼周边古隆起影响,奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩共生体系形成于与外部广海周期性隔绝的局限海蒸发环境,导致其岩性“相控”与“层控”分布特征极为显著;(2)首次提出“非层状沉积分异”的概念,并认为它是控制奥陶系内幕“溶孔型”储层发育的决定性因素;(3)受区域岩性相变及后期构造反转的控制,奥陶系盐下层系具有形成大区域分布的岩性圈闭体系的有利条件;(4)盐下层系虽自身的海相烃源岩生烃潜力有限,但由于燕山期东部构造抬升与西侧上古生界煤系烃源“供烃窗口”及膏盐封盖层区域性连续分布等要素密切配合,仍具有规模供烃、大区带成藏的潜力。

鄂尔多斯盆地平凉北地区上三叠统长8段储层低含油饱和度油藏特征及成因

通过岩心物性分析、恒压压汞和核磁共振测试,结合油源、构造等资料,对鄂尔多斯盆地平凉北地区上三叠统长8段储层低含油饱和度油藏的特征及成因进行了分析。研究结果表明:①平凉北地区上三叠统长8段储层含油饱和度普遍低于20%,而含水饱和度则普遍高于50%,属于典型的低含油饱和度油藏,且单井产量低,油水分异差,油藏呈零星状分布在长8段储层顶部。②供烃量不足是研究区油藏含油饱和度低的根本原因。M53井区为异地成藏,供烃距离较远导致供烃量不足;Y80井区为原地成藏,原地烃源岩排烃量小导致油气充注不足。③M53井区受低幅度构造影响,油气垂向和侧向运移动力不足。全区储层物性非均质性强,微细孔喉较为发育,束缚水占比大,可动水占比小,导致油气驱替可动水后其饱和度较低,从而使研究区油藏分布较分散、含油饱和度较低。④M53井区上新庄地区西南部构造高部位物性较好的储层为下一步增储上产的重要目标。

川东北地区上三叠统须家河组致密气成藏地质特征及成藏模式

一直以来,四川盆地上三叠统须家河组致密气勘探主要集中在川西、川中和川北地区,川东地区因处于川东隔档式褶皱构造带,致密气勘探一直未引起重视,勘探程度低。近年来,川东北地区须家河组致密气勘探不断取得新突破,测试的两口井均获高产工业气流,展示出川东向斜区须家河组具有一定的勘探潜力。从烃源、储集与构造等地质条件入手,分析川东北地区须家河组致密气成藏地质特征,以期揭开川东地区致密气勘探新局面,研究认为:(1)川东北地区须家河组气藏烃源主要来自上三叠统须家河组和上二叠统吴家坪组,生烃强度大,具有“双源供烃”的特点,具备致密气成藏的烃源基础;(2)川东北地区须家河组基质孔隙欠发育,优质储层主要表现为“缝砂体”,须家河组五段(须五段)大面积分布的储集砂体与准连续分布的裂缝为形成规模性“缝砂体”创造了有利的地质条件,储集条件优越;(3)川东北地区须五段气藏具有“双源供烃、两期成藏、准连续性分布”的特点,成藏条件优越。因此,川东北地区须家河组具备形成大面积“准连续性”气藏的条件,具有较大的勘探潜力,对推动川东隔档式褶皱构造带向斜区致密气勘探具有重要意义。

含油气盆地超高油气柱形成的有利地质条件

油气柱的高度是决定油气富集程度的重要指标之一。通过梳理全球各大含油气盆地油气成藏方面的相关资料,对发育有超高油气柱的含油气盆地进行了系统分析,结合其油气供给能力、储盖组合特征以及油气运移方式等,综合分析了含油气盆地内超高油气柱形成的有利地质条件。研究结果表明:(1)全球发育的具有超高油气柱的油气田以碳酸盐岩层系居多,约占78%,这是由于碳酸盐岩层系相对更易于发育巨厚叠置型的有利储集体,有利于形成超高油气柱。国外典型地区包括波斯湾、滨里海及西西伯利亚盆地等,我国主要分布在四川、渤海湾及塔里木等盆地。(2)超高油气柱形成的有利条件包括充足的油气供给、纵向叠置发育的巨厚储层、广覆式发育的盖层、纵向网式输导体系、有利的运移条件以及良好的源储匹配关系等6个方面。(3)塔里木盆地深层也发现了许多超高油气柱,以富满油田为例,下寒武统烃源岩充足的油气供给、中上奥陶统巨厚的礁灰岩储层和致密的泥岩盖层,以及深大断裂等有利的运移条件,是该地区能够形成超高油气柱的主要原因。

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系盐下侧向供烃成藏特征及勘探潜力

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组发育厚达近千米的碳酸盐岩与膏盐岩共生的地层组合,埋深偏大。这套远离风化壳的奥陶系盐下层系能否具备烃源有效供给及规模成藏,是制约勘探的关键问题。基于奥陶系沉积期后构造演化及其与上古生界煤系烃源层配置关系的研究,认为奥陶系盐下在邻近古隆起区存在与上古生界煤系烃源层直接接触且规模性分布的供烃窗口,窗口区在生排烃高峰期处于构造下倾部位,生烃增压等因素产生运移动力,有利于天然气向高部位运聚;膏盐岩封盖层与白云岩储集体横向连续稳定分布构成良好的储盖组合;盆地中东部奥陶系盐下具有规模成藏的潜力,乌审旗—靖边—延安一带为有利勘探区,值得勘探重视。

侧向供烃成藏——鄂尔多斯盆地奥陶系膏盐岩下天然气成藏新认识

鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系发育巨厚的膏盐岩地层,其中尤以下奥陶统马家沟组马五6亚段膏盐岩分布范围为最广,具有良好的区域封盖条件。近期钻探及研究证实,该盆地东部奥陶系盐下的自身海相烃源层生烃能力总体较差,在米脂盐洼中心的盐下难以形成"自生自储型"工业气藏。但针对盐洼西侧的膏盐岩下油气成藏条件的进一步研究结果则表明:邻近古隆起东侧地区马五7—马五10亚段与上古生界煤系烃源岩直接接触,形成"供烃窗口";燕山运动使得盆地本部构造反转,东高西低的构造格局有利于上古生界煤系烃源岩生成的天然气经由"供烃窗口"进入膏盐岩下白云岩储集体后,会进一步沿着马五7—马五10亚段白云岩输导层向东侧上倾高部位运移;膏盐岩下白云岩中岩性相变带的存在也为天然气区域性的聚集提供了有利遮挡条件。结论认为,位于盐洼西侧的盆地中部地区奥陶系膏盐岩下具有上古生界煤系烃源岩侧向供烃成藏的潜力,有望开启该盆地奥陶系膏盐岩下天然气勘探的新局面。

沾化凹陷多元供烃成藏特征及成藏模式

综合构造单元划分,结合油气来源分析,对沾化凹陷多元供烃成藏单元进行划分,进而分析成藏要素,明确源-藏体系形成的动态过程。结果表明,沾化凹陷可划分为单洼单源、单洼多源和多洼多源3类7个多元供烃成藏单元。东营组沉积时期沙四上亚段烃源岩成熟,形成洼陷内部单源岩性油藏和缓坡带的单源油藏;明化镇组沉积时期各段烃源岩均进入大量排烃期,油气在陡坡-凸起带和中央低凸起上形成大规模的混源油藏。不同供烃成藏单元输导体系与储盖组合的耦合控制了油气的分布:在平面上油气呈发散式向构造高部位运移,在缓坡带、陡坡带、低凸起和潜山等有利的圈闭聚集成藏;在剖面上沙四段、沙三段形成自源型岩性油气藏,新近系的油气分布于馆陶组厚层河流相储层形成披覆构造油藏。

论南方海相层系有效供烃能力的主要控制因素

通过对烃源条件和天然气成藏过程的动力学分析,从高有机质丰度海相碎屑岩层段发育、构造沉积类型特征、高—过成熟阶段烃源灶性质演变形成的气源接替效应以及生烃强度与非构造性散失强度(速率)在地质历史中数量关系等若干方面,探讨了影响中国南方海相层系天然气成藏的有效供烃能力的主要地质-地球化学因素。指出有效供烃效率是烃源岩性质、构造-沉积类型、烃源灶类型及其叠合、生烃强度历史演化和天然气散失速率诸控制要素的综合效应。提出烃源条件分级评价指标,并对南方海相层系的有效供烃能力进行了初步评价。

准噶尔盆地春光油田油藏特征及成藏模式

春光油田是一个多层系含油、多油藏类型、稀油稠油共存的复式油气聚集区。为明确春光油田的油藏特征和成藏模式,系统开展了成藏要素和典型油藏分析。双凹陷供烃、多套储盖组合、多类型储集砂体、复式输导体系是春光油田多层系含油、立体成藏的必要条件,地层超覆线、剥蚀线和砂体尖灭线附近是油气有利聚集区。含膏盐区域性盖层、高孔渗储集物性是春光油田沙湾组稀油高产的关键因素,生物降解作用是白垩系原油稠化的主要原因,稀油和稠油分布主要受保存条件控制。进一步明确春光油田的油气成藏模式为:双凹供烃、两期充注、复式输导、立体成藏、降解稠化,并指出了春光油田的增储领域,对准噶尔盆地西部隆起及周缘油气勘探具有一定的启示和借鉴意义。

准东北部平地泉组致密油源岩生烃特征

准东北部平地泉组油藏为自生自储型油藏,原油主要来自平地泉组,储层致密、砂泥互层频繁,源岩的供烃能力是该区致密油勘探的主要制约因素。通过对该区平地泉组源岩有机质丰度、有机质类型和成熟度的研究,表明该区平一、二段烃源岩有机质丰度高,有机质类型较好,目前处于低熟—成熟阶段,具有较强生烃能力,但不同区块主力生烃层段纵向分布特征存在差异。该区平一、二段源岩生烃中心具有继承性,主要存在3个生烃中心,分别为火烧山背斜—火东—火南区块,石树沟凹陷和五彩湾凹陷彩2—滴南1井区。源岩演化主要受构造演化的影响,火东向斜和石树沟凹陷源岩成熟度最高,目前已达生烃高峰期;火南斜坡区和五彩湾凹陷次之,目前处于成熟阶段早期;火烧山背斜、火北、沙东地区和帐篷沟地区成熟度较低。目前勘探成果主要集中在火烧山背斜—火东—火南区块生烃中心,石树沟凹陷和五彩湾凹陷彩2—滴南1井区具较大勘探潜力。

冀中坳陷潜山油气藏输导体系及运移方式

冀中坳陷潜山油气藏输导体系主要由断层、不整合构造和碳酸盐岩储集层构成。依据油气来源、供油方向及输导类型,可以将冀中坳陷潜山供烃方式分为源内供烃和源外供烃2大类,10种不同类型供烃方式。研究表明,断层和不整合面是该区潜山油气藏油气运移的主要通道,大多数潜山油气藏主要通过不整合和断层在差异压实作用下获得油气。

东营凹陷砂岩透镜体油气成藏机理及有利区预测

近几年济阳坳陷的勘探实践表明,对岩性油藏的含油性差异、成藏机理尚认识不清,这制约了隐蔽油气藏的进一步勘探.在东营凹陷145个砂岩透镜体油藏含油性统计分析的基础上,结合典型透镜体油藏详细解剖和核磁共振物理模拟实验结果综合研究后发现:砂岩透镜体圈闭形成时的构造和沉积环境、围岩生排烃条件、砂体储集条件是其成藏的主控因素.只有围岩(源岩)进入供烃门限后,其与砂体界面处的毛管压力差、烃浓度梯度产生的扩散力和膨胀力3者之和大于砂体中过剩的水向外渗滤遇到的阻力,即成藏动力大于成藏阻力时,砂岩透镜体才能成藏.当砂体沉积环境、围岩生排烃条件、砂体自身储集条件3方面均满足一定条件时,圈闭才具备形成砂岩透镜体油藏的条件,并且上述3方面条件越优越,圈闭含油性就越好.用此方法对东营凹陷下第三系沙三中亚段砂岩透镜体油藏的分布进行了预测.

霸县凹陷文安斜坡潜山内幕油气藏形成特征

综合利用地质、地球物理、油气地球化学方法,对霸县凹陷文安斜坡潜山带的内部结构,以及已发现油藏的油气性质、储层特征、油藏特征进行了分析研究。文安斜坡潜山带存在2种类型的潜山油气藏:潜山顶部油气藏和潜山内幕油气藏。潜山内幕油气藏与潜山顶部油气藏的不同在于其位于潜山内部,受不整合面作用的影响较小。内幕隔层是潜山内幕圈闭形成的关键,断层和内幕裂缝型储层控制了内幕油气藏油气的输导和聚集,供烃窗口和输导体系有效配置控制了油气的运移方式。针对文安斜坡地区,总结出不整合面供烃-内幕裂缝型储层/断层输导运聚与断层供烃-内幕裂缝型储层输导运聚2种内幕油气运聚模式。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区两种类型天然气资源量计算

杭锦旗地区兼具形成常规气藏和根缘气藏的地质条件,大致以泊尔江-海子断裂一线为界,断裂以南主要发育典型的根缘气藏,断裂以北则主要以常规天然气藏为主。结合杭锦旗地区的地质特殊性,运用供烃强度法和FASPUM风险分析法分别计算了杭锦旗地区两种天然气资源量,最后通过特尔菲加权平均,认为杭锦旗区块常规气资源量为1047.89×108m3,根缘气资源量为412.88×108m3;杭锦旗南区块常规气资源量为1930.19×108m3,根缘气资源量为5208.44×108m3。