准噶尔盆地东南缘页岩油储层脆性预测与评价

准噶尔盆地东南缘二叠系中下部发育页岩油致密储层,脆性预测与评价对其勘探和开发有重要意义。本文利用岩石物理实验、测井资料和叠前地震资料计算了准噶尔盆地东南缘二叠系页岩油致密储层脆性指数,对Rickman经典公式法、杨氏模量与泊松比比值法、拉梅系数法和剪切模量法进行了比较、分析与评价。研究认为:1)杨氏模量相对泊松比对岩性有更好的区分度,由拉梅系数表征的泥岩分布率较高;2)根据文献所得测井多参数计算脆性指数的方法应用效果不佳,在Castagna经验公式换算横波速度基础上计算的脆性指数具有较好的应用效果;3)由YPD(Young's modulus-Poisson's ratio-density)式和LMR(拉梅系数-密度)式反演的弹性参数变化率也能较好地指示有利储层,尤以密度变化率为最佳,该属性在扇三角洲前缘及分流河道特征上得到很好的展示;4)岩石物理实验和实际资料应用均表明,ρE/σ为研究区脆性的最佳表征公式,效果好于Rickman经典公式与其他方法。

胶囊型靶向驱油用聚合物的制备及性能评价

针对聚合物驱油剂存在硫铁离子氧化自由基降解和炮眼剪切降解导致黏度损失高、严重影响驱油效果的问题,利用微流控技术,以聚氨酯微胶囊为壳层包裹聚合物,制备了胶囊型靶向增黏聚合物。通过优化单体质量分数为35%、AMPS占单体质量分数的30%、引发剂质量分数为0.04%、外壳质量分数为0.6%,得到百纳米级靶向增黏聚合物。评价了靶向增黏聚合物的抗剪切性能、抗硫铁性能和靶向释放时间。结果表明:靶向增黏聚合物剪切后和硫铁自由基氧化后的黏度保留率为常规聚合物的2~4倍,具有较好的抗剪切抗硫铁性能;靶向释放时间2~72 h可控,具有目的层靶向增黏扩波及的作用。室内物理模拟实验结果表明,质量浓度为1500 mg/L的靶向增黏聚合物可提高采收率达28.7%,提高原油采收率效果明显。

中西非裂谷系富油凹陷石油地质特征与勘探方向

基于地震、钻井、烃源岩测试分析等资料,对中西非裂谷系主要盆地富油凹陷石油地质特征进行研究,并探讨未来油气勘探方向。研究表明:中非裂谷系发育下白垩统湖相优质烃源岩,西非裂谷系发育上白垩统陆源海相优质烃源岩,两类烃源岩为中西非裂谷系油气富集提供了物质基础。中西非裂谷系发育包括基岩在内的多套储集层,并存在下白垩统、上白垩统和古近系3套区域盖层。晚中生代以来,受中非剪切带右旋走滑作用等地球动力学因素的影响,中西非裂谷系不同方向的盆地在裂谷作用期次、区域盖层发育层段、圈闭类型及成藏模式等方面存在差异。其中,北东—南西向盆地主要保存了早白垩世一期裂谷层序,区域盖层位于下白垩统裂陷期地层内,形成反转背斜、花状构造及基岩潜山等圈闭类型,发育“源储一体、源内成藏”及“源上储下、源下成藏”两种成藏模式;北西—南东向盆地具有多期裂谷叠置特征,发育上白垩统和古近系区域盖层,形成披覆背斜、断背斜、反向断块等圈闭类型,以“源下储上、源上成藏”为主要成藏模式。多期叠置裂谷盆地的源内成藏组合、强反转盆地的源内岩性油藏及页岩油是中西非裂谷系盆地未来勘探的重要领域。

超声空化-流体剪切协同强化油团聚分选煤气化细渣

煤气化细渣(CGFS)具有较高的利用价值,但残炭回收率低极大地制约了其资源化利用。油团聚分选法在CGFS分选过程中具有明显优势,但炭灰共生结构严重限制了油团聚分选效率。为突破油团聚法分离富集残炭技术的瓶颈问题,考察了超声时间、超声功率、流体剪切时间及其交互作用对油团聚分选效果的影响,并结合BET、粒度分布、FT-IR、XPS以及SEM-EDS等分析手段,揭示了超声空化-流体剪切(UC-FS)协同预处理对油团聚分选效果的强化机理。结果表明:当超声功率为270 W、超声处理时间29 min、流体剪切时间23 min时,能分选得到灰分为9.55%的精矿、灰分为91.51%的尾矿,可燃体回收率可提高至90.54%。超声空化作用使原本致密的炭灰结构逐渐松散,与流体剪切的冲刷作用协同促进CGFS的孔隙结构的发展,使炭灰颗粒解离度增加,从而降低了精矿灰分。UC-FS协同预处理能够有效增加残炭表面C—C、C=C以及C—H等疏水基团的比例,使其接触角由110.34°增加到121.16°,扩大了炭和灰颗粒表面疏水性差异,提高了油团聚分选的效果。UC-FS协同预处理使炭灰颗粒高效分离的强化作用主要归因于超声空化气泡与细粒微球耦合产生的微磨料效应。可为实现CGFS分质资源化利用提供理论基础和技术指导。

计入剪切速率与含气率的润滑油黏温特性研究

为探究剪切速率对油液黏温特性的影响,利用TADHR-2旋转式流变仪测试含气与不含气2种状态下润滑油的黏度;采用动态测量法利用倒置荧光显微镜连续拍摄含气油液,运用视觉方法对原始图片进行二值化并计算了油气两相油的含气率。通过Levenberg-Marquardt优化算法对试验数据进行拟合并建立计入剪切速率与含气率的黏温模型。研究表明:润滑油的黏度变化与温度、剪切速率和含气率有关,润滑油黏度的剪切变稀现象随温度的升高而逐渐减弱;低温时,含气油的黏度高于纯油且随含气率的增加而增加;中高温时,含气油的黏度在低剪切速率下高于纯油且随着含气率的增加而增加,而在高剪切速率下低于纯油且随含气率的增加而减小。

高温蒸汽作用后油页岩变角剪切特性规律研究

【目的】在注蒸汽原位开采油页岩的过程中,油页岩的抗剪强度对注采井筒和采场的稳定性至关重要,同时岩体的抗剪强度又受温度的影响而变化。研究了不同温度和不同剪切角度下油页岩剪切特性的变化规律。【方法】利用蒸汽发生装置对油页岩进行加热,实验中蒸汽温度分别设置为100、200、300、400和500℃;对蒸汽作用后的油页岩进行变角剪切试验,剪切角度分别为45°、55°和65°.根据试验结果,计算得到油页岩的变角剪切参数和峰值剪切应变,同时对不同温度蒸汽作用后油页岩的剪切破坏特征进行分析。【结果】研究结果表明:1)蒸汽温度小于300℃时,油页岩脆性破坏特征明显,当温度达到400℃和500℃时,油页岩延性破坏特征明显;2)油页岩的内聚力随着蒸汽温度的升高先增大后减小,内摩擦角随着蒸汽温度的升高先减小后增大,抗剪强度随着剪切角度增大而减小;3)油页岩的峰值剪切应变随着蒸汽温度升高而增大,且剪切角的高角度变化对油页岩峰值剪切应变影响显著;4)油页岩的剪切破坏形式随着蒸汽温度的升高由贯穿破坏向组合破坏转变,且次生裂纹增多。

胍胶压裂液有机硼交联剂JSA-1的合成与性能评价

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,胍胶质量分数越大(0.09%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、表观黏度越高、耐温能力越强;JSA-1用量越大(0.04%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、耐温能力越强;pH(pH=4~14)越高,胍胶压裂液的交联时间越长、耐温能力越强。JSA-1对pH和胍胶质量分数的适用范围较广,在低温配方中,可以使低质量分数的胍胶实现有效交联,胍胶质量分数为0.13%的胍胶基液与JSA-1交联后,在常温、100 s^(–1)剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方中,胍胶质量分数为0.4%的胍胶基液与JSA-1交联后制备的压裂液具备较好的耐温耐剪切能力,在120℃、100 s^(–1)剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。

耐温耐盐疏水缔合聚合物的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、疏水单体烯丙基十二胺、两性可聚合型离子表面活性剂(H-66)为原料,通过自由基水溶液聚合制备了一种聚丙烯酰胺类聚合物(RDTA)。通过1HNMR、13CNMR、FTIR和MS表征了聚合物结构,通过表观黏度、SEM和流变性能测试了RDTA在不同溶液中的缔合效应,考察了该缔合行为与温度的关系。结果表明,RDTA的临界缔合质量分数为0.25%~0.30%。盐离子对RDTA高分子链的刺激作用能够增强该分子链的结构黏度。弹性模量随RDTA质量分数的增加而增大,溶液体系表现为弹性体,体系的空间结构更加密集。在70、90、120℃和170 s^(-1)剪切下,质量分数0.5%的RDTA盐溶液(以质量分数6%的NaCl水溶液为溶剂)中剪切时间<300 s时,溶液表观黏度呈现缓慢上升趋势,说明RDTA在Na Cl水溶液中存在盐刺激RDTA溶液增稠的现象,继续剪切1 h后,剩余表观黏度仍保持在60 mPa·s以上。

分采泵迷宫密封泄漏率的动网格技术分析

分层采油泵作为油田开采中、后期常用设备,其柱塞与泵筒间的密封常采用迷宫密封,由于井下高温高压的工作环境,密封间隙漏失成为影响泵效的主要问题。为探究压差流和剪切流对密封泄漏率的影响,基于计算流体动力学和Fluent动网格技术对密封间隙流场进行仿真实验,利用动网格中网格弹性光顺和网格重构的方法,避免了由运动壁面引起的网格畸变,进一步揭示间隙流场的特性。研究结果表明:在瞬态仿真中由运动壁面引起的剪切流作用更加明显,剪切流速的增大使边界层厚度变薄,进而影响泄漏率;间隙宽度、两端压差和柱塞运动速度对泄漏率均呈现正相关的关系;泄漏率主要受间隙宽度和压差流的影响,受剪切流影响较小。

低剪切-抗聚并功能降黏体系构建

稠油因其密度大、黏度高、地层条件流动性差的特点,导致稠油油藏生产井周期产量递减快,原油采出程度较低,有效开发受到限制。此外,经过降黏剂乳化降黏后的稠油在流动过程中,乳液液滴容易发生聚并,大大降低流动能力。本文通过评价低速搅拌条件下降黏效果和抗聚并能力,筛选出具有“低剪切、抗聚并”特性的降黏体系,并优选出体系中主要有机降黏剂的最佳浓度和复配体系的最佳浓度,为稠油油藏的效益开发提供理论支撑。

1300 t冷剪大修实践

针对承德建龙特殊钢小棒线1300 t冷剪剪切马蹄、飞边等质量问题,以及剪切异音、飞轮轴承频繁损坏等设备隐患,进行系统大修。冷剪大修后,改善了冷剪性能,提升了剪切质量,消除了设备隐患。

基于群体平衡的胶凝原油水力悬浮体系流动特性模拟

胶凝原油水力悬浮体系流动特性研究是高含水油田实现不加热集输的关键。近年来随着计算流体力学的发展,数值模拟成为复杂流体流动特性研究的有效工具。根据群体平衡模型,引入关键的凝油颗粒碰撞聚并与剪切破碎函数,描述颗粒群间的相互作用,在三维管道模型下求解,通过文献试验数据对模拟结果进行验证。结果表明:随着流速或含水率的增加,凝油颗粒平均粒径减小,粒径呈圆环状分布,油相分布更加均匀,不易产生凝油壁面沉积;在高含水阶段,流速增大对流动压降增大的影响占主导地位,含水率的影响不明显,颗粒粒径减小或凝油沉积也会导致流动压降增大。

蓖麻油基生物沥青流变特性及水稳定性研究

为研究蓖麻油基生物沥青(castor oil-based bio-asphalt,COBA)的性能,选择3种不同生物油掺量(5%、10%、15%)的蓖麻油基生物沥青及70号基质沥青作为研究对象,采用软化点试验、延度试验、弯曲梁流变(BBR)试验、动态剪切流变(DSR)试验以及接触角水分敏感性试验等宏观试验对蓖麻油基生物沥青的高温性能、低温性能与水稳定性能进行评价。结果表明:高温条件下,蓖麻油基生物沥青的高温抗变形与抗车辙性能降低,流变性能提高;而低温条件下,蓖麻油基生物沥青的延展性与低温抗裂性能增强;并且生物沥青中的酸性化合物与硅质集料作用生成的羧酸等在聚集体界面累积并结晶,而在遇水后水解,黏附性削弱。均表现为生物油掺量越大,生物沥青性能变化越明显。

环下润滑高速滚动轴承环间流场及温度场分析

以三点角接触球轴承为研究对象,采用多重参考系(MRF)描述轴承钢球的自转与公转以及各部件的运动,应用流体体积(VOF)理论,建立轴承油气两相热流耦合计算模型,分析轴承腔内流场及温度场分布情况及影响机制。结果表明:轴承钢球自转存在接触角时,钢球自转会影响环间及内外圈油液分布状态,两侧出口处油液分布不均匀导致轴承两侧出口处温升不同;供油量的增加明显提高轴承腔内滑油体积分数,内外滚道油液附着显著提升,腔内及内外滚道温升不断下降;轴承内圈滑油体积分数明显高于轴承外圈,轴承内圈温升小于轴承外圈;轴承钢球滑动摩擦较滚动摩擦产生的热量大,相比钢球有自转时,钢球无自转时轴承内外圈的温升较高;随着供油量增加,轴承腔内滑油体积分数逐渐增加,使得轴承腔内平均温升及滑油黏性剪切温升和摩擦温升减小,但滑油黏性剪切温升占比会逐渐增加,摩擦温升占比逐渐下降;钢球有自转较无自转时摩擦温升占比小,黏性温升占比大。

粤港澳大湾区主要城市软土抗剪强度随含水率变化规律分析

为研究粤港澳大湾区的软土抗剪强度与含水率的关系,采用粤港澳大湾区主要九座城市的大量软土样本,以城市为统计对象,将含水率为自变量,以直接抗剪强度指标中的黏聚力与内摩擦角为因变量,按二次多项式关系拟合得到了各个城市的回归方程与拟合优度。结果显示,拟合优度为0.478~0.825,均达到中度相关以上,可见直接快剪强度指标与含水率之间有较好的二次多项式相关性。为验证拟合公式的可行性,选用了江门与中山的两个实际工程项目的数据进行验证,以实测含水率为自变量,通过拟合公式计算其内摩擦角与黏聚力,并与实测值进行对比,结果显示两者较为接近。本文以城市为统计对象,样本较充足,提出的拟合关系式在拟合优度上有较好的代表性,可为粤港澳大湾区的软土地基处理工程设计提供一定参考。

核壳结构抗剪切驱油剂的合成及性能测试

目前聚合物溶液作为驱油剂在注入过程中,由于受到高速剪切降解作用的影响,导致溶液粘度大幅下降,影响了聚合物溶液的性能。本文通过调控有机单体质量比,合成出了粘度可调控的核壳结构聚合物微球,采用TEM、红外、粘度计等分析手段对合成的核壳结构聚合物微球进行表征,同时对其增粘性、抗剪切性、抗盐性和粘温性进行了研究。表征结果显示,合成的核壳结构聚合物微球具有良好的分散性和均一性。实验结果表明,有机单体质量比为7∶3时,合成的核壳结构聚合物微球具有良好的增粘性能。剪切速率从3500r/min到11500r/min,聚合物的粘度保留率均在82%以上。温度从20℃上升到60℃时,其聚合物粘度保留率最大可达91%,表现出良好的抗温能力。盐浓度为10000mg/L时,合成出的核壳结构聚合物微球粘度保留率远高于非核壳结构聚合物微球溶液的粘度,表现出良好的抗盐能力。本产品具有良好的市场应用前景。

重复剪切对含油泡沫性质影响规律研究

多孔介质中,含油泡沫处于破裂与再生的动态平衡。利用Waring Blender法对原油与两性离子表面活性剂(RC)溶液进行重复剪切模拟含油泡沫再生,深入研究RC溶液与不同含量原油(0∼60%)作用后,溶液性质及其再生泡沫起泡能力与稳定性的变化规律。结果表明,RC分子在油相及油水界面分配令起泡体系中的RC质量分数显著下降(最大降幅达到72%),原油在RC胶束中增溶令液膜稳定性明显减弱,两者共同作用下,RC溶液的再生泡沫性能严重受损。含油量40%以内,随含油量增加,一次剪切含油泡沫的析液半衰期不断延长直至无油泡沫的2.4倍,而二次剪切含油泡沫的析液半衰期持续降低直至无油泡沫的27%。二次剪切时,由于油水界面张力降低造成油相被乳化为大量小尺寸油滴,无法阻碍排液且易随水相析出,液膜内油量减少,二次剪切含油泡沫的泡沫半衰期与一次剪切含油泡沫相差较小。研究有助于进一步认识含油泡沫的再生行为,并对耐油起泡体系的构建具有积极意义。

长焰煤泥高剪切油团聚分选提质的试验研究

针对我国低阶煤煤泥含水率高、表面含氧官能团含量高、孔隙发达等使得其亲水而可浮性差,难以通过浮选方法有效分选提质的问题,采用接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪等手段对陕西某长焰煤泥性质进行了分析,并采用高剪切油团聚法对难以采用浮选法有效分选的长焰煤泥进行了分选提质的试验研究。通过单因素探索试验,得到了矿浆质量分数为10%、搅拌速率为2200 r/min、团聚油柴油用量为干矿量的40%、搅拌时间为20 min等最佳参数,在最佳参数条件下,分选效果为精煤产率13.51%,可燃体回收率71.04%。

二元乙丙橡胶润滑油黏度指数改进剂剪切性能的影响因素

研究了二元乙丙橡胶乙烯含量、相对分子质量大小等因素对润滑油增稠性能及抗剪切性能的影响。结果表明,二元乙丙橡胶黏度指数改进剂剪切稳定常数在相对分子质量相同的情况下,随着乙烯含量的增加而减小。在乙烯含量相同的情况下,剪切稳定常数随着相对分子质量增大而增大。并进一步研究了机械剪切前后二元乙丙橡胶相对分子质量变化情况,为未来乙丙橡胶黏度指数改进剂开发提供了方向。

凝油结构形成过程中扰动对其力学特征的影响

输油管道工程上“活动管道”是指通过提前启泵降低胶凝原油的结构强度,以降低管道再启动所需压力或者延长停输时间,其本质正是由于凝油流变力学特征与结构形成过程中经历的剪切历史有关。通过改变油样在动态剪切降温过程中的降温速率和施加剪切率值两种方式来改变扰动特性,并运用能量耗散定量表征其扰动强度。结果表明:随着扰动过程中输入能量耗散的增大,凝油结构的屈服应力以二次函数关系减小,而屈服应变呈现增长的趋势,体现出结构强度减弱,延性增强。