中国石化南海北部新能源与油气耦合开发利用前景分析

海洋能源种类丰富、储量巨大,在“双碳”目标背景下,油气企业开始探索海洋油气与新能源耦合开发利用的发展模式。南海北部海南岛周边海域内北部湾盆地、莺歌海盆地等主要含油气盆地均属风资源丰富区,太阳能资源很-极丰富,地温梯度超过3℃/100m,均具备很好的开发利用价值。研究区内主要油气区与海南省“十四五”期间规划的海上风电项目匹配性好,海洋新能源与油气相关产业技术关联度高、耦合利用潜力巨大。挪威、英国等沿海油气资源国都在陆续开展近海油气田群的风电配套项目,中国海油也在文昌油田群开展了该领域的实践探索。结合中国石化现有产业,可以将海上风电作为核心,合理配比分布式光伏等新能源发电,支撑南海油气产业和沿海炼化企业绿色用能。近期应重点培育耦合利用模式和建设示范项目,未来重点围绕以北部湾盆地为代表的油气区块、粤港澳大湾区和远海岛屿三个方向逐步展开,打造海上油气、绿电、绿氢一体化综合供应基地,发展与海洋牧场、海水淡化等结合的新型产业模式,提升海洋能源综合利用能力,实现油气与新能源产业融合互促和高质量发展。

浅海气顶边底水油藏开发技术政策优化研究——以新北垦东481区块为例

研究针对新北油田垦东481区块气顶边底水油藏开发中存在的区块整体水淹严重、地层压降纵向严重不均衡、单井液量偏低等问题,采用油藏数值模拟、历史拟合、水驱状况分析等技术,优化开发政策,整体采用0.8的注采比、150m3的单井液量注水,达到最佳开发效果,对于剩余油富集区的3口低液量高含水井进行了提液稳产措施,平均3口井日增油23.0t/d,平均单井日产油能力增加7.7t/d,年累增油0.69×104t,通过限液量、提水量进行能量补充,扩大水驱波及,分别对4口注水井的该层注采比由1.0提高至1.5,3口油井平均日增油量9.2t,平均含水下降了3.9%。先后完成了18井次6个注采单元的注采调整方案,自然递减率较调整前下降了8.0%,含水上升率下降了3%,注采对应率提高了24.2%,有效提高了水驱开发效果,同时也为今后此类开发管理提供借鉴经验。

地热井用潜水泵选型应用软件研究与开发

针对地热井用潜水泵选型效率低、校核工况点计算成本过大等问题,借助计算机辅助选型技术,采用Python作为编程语言,PyQt构建图形化用户界面,MySQL作为选型数据库系统,基于Windows系统开发了地热井用潜水泵选型应用软件。该软件一方面根据潜水泵产品属性,建立了样本数据库模块;依据潜水泵现场运行数据和管路阻力曲线,以最高效率下降5%为界,建立了高效数据库模块;基于样本数据库和高效数据库构建潜水泵初选系统,筛选出满足现场作业要求并且在高效区间内运行的初选泵型号;基于地热井用潜水泵的性能参数、经济成本、运维费用和耐久性,采用熵权TOPSIS法建立潜水泵效能评价体系,对各初选泵方案进行优劣排序,最后高效简便地为用户提供最优潜水泵型号;另一方面基于高效区间数据库建立了潜水泵运行工况反馈模块,根据泵型号对应转速下的运行参数,反馈潜水泵运行状态,非高效运行时根据相似定律和调速区间给出合理的转速范围。

影响岩溶热储采出温度的开采参数敏感性研究——以河南清丰地区为例

采出温度是影响地热能有效利用率的关键指标,采出温度越高,热储开发效果越好。岩溶热储作为一种重要的地热储层类型,其采出温度受到储层参数的影响。以河南清丰地热田奥陶系岩溶热储为例,通过建立热储地质模型并利用7口地热井资料,进行基于热流和井储耦合的数值模拟研究,探讨储层地质条件和回灌参数对采出温度的影响。研究结果发现,断层的存在加速了热储中低温区向生产井的扩散,导致热突破时间的提前。在开采后期,有断层情况下采出温度较高,且变化曲线斜率远高于无断层情况,表明断层有助于提高清丰地区热平衡时的采出温度,最终有利于增加采热量。目前,一般认为,注采井距越小采出温度越低。但是,当回灌速率高于50 kg/s时,随着开采时间的增加,采出温度呈现快速下降趋势,注采井距835 m下的采出温度甚至高于1000 m的情况。最后,确定清丰地区特定场景下的最优回灌参数组合为:回灌温度20℃、回灌速率50 kg/s、注采井距835 m。本研究结果将为清丰地区或其他类似岩溶热储开发方案的制定提供有益指导。

氢燃料电池热管理系统中部分非金属材料与冷却液兼容性异常的研究

近年来氢燃料电池车(HFCV)推广进入高速发展期,截至2023年底中国氢燃料电池车的保有量已超过1.8万辆,但是规模化投运的首批氢燃料电池车才陆续出质保期。在HFCV的新工况下,部分材料间的兼容性的新问题也逐渐显现出来。比如氢燃料电池冷却液,这是采用不同于传统发动机冷却液的非离子配方的新型液体零部件,会与热管理系统中的材料长期接触作用,但没有实际的长周期车辆运行数据来支撑这些常用材料与氢燃料电池冷却液的兼容性,尤其是非金属材料。本文选取市售4种氢燃料冷却液,针对部分非金属材料在技术验证和实际运维中发现的兼容性进行研究,发现了PA66醇解/水解和硅橡胶热降解的问题,为后续HFCV热管理系统的材料选型优化提供参考。

“双碳”背景下河南省地热开发现状和发展趋势研究

近年来,随着实现碳中和政策的持续推进,清洁供暖趋势日益明显。该文分析了河南浅层地热能资源分布情况。整体来看,省内可利用的浅层地热能储量为3.2×10^(15 )kJ/a,具有良好的开发利用条件;中深层地热能主要以砂岩热储和岩溶型热储为主,按照4000 m以浅计算,中深层地热资源可采资源量110.8×10^(8) GJ。目前河南浅层地热能开发方式以商业、公共建筑为主,中深层地热能利用方式由早期的温泉开发转变为地热供暖。但由于地热勘察资料的综合利用及管理机制不明,制约了河南地热能高质量发展。建议开发利用过程中,在行政管理流程、运营监管政策方面做好优化,加快地热能开发,对改善大气环境、促进能源生产和革命具有重要意义。

雄安新区蓟县系岩溶热储缝洞储层发育规律研究

通过开展地层对比和储层研究综合分析了雄安新区牛驼镇凸起和容城凸起上的蓟县系地层发育特征,明确区域地层剥蚀规律;同时开展岩心测试分析,成像井解释等明确岩溶热储的裂缝发育热储特征,明确热储主要参数等。为地热田开发提供技术参数支撑,制定合理的开发技术政策。

深水气田疏松砂岩储层出砂机理研究

在深水油气开采过程中,储层出砂已成为影响油气井正常生产的重要问题,特别是深水气田高产气井中过高的生产速率提高了砂粒的运移能力。利用现场取心完成出砂临界流速试验,并基于流固耦合理论建立了考虑渗流-应力全耦合和气田砂粒侵蚀准则的高压气井出砂定量预测模型,结合自适应网格技术分析不同岩石强度参数和生产参数下深水气井开采过程中的出砂情况。分析结果表明:储层破坏首发点在最小主应力方向,且在地应力和拖曳力的协同作用下不断向井口内部突进;地层黏聚力和生产压差对储层出砂影响较大,其主要影响近井筒地带储层的塑性变形及塑性区内流体的流动特性,进而影响储层的出砂量;对于目标开采储层需采取有效的防砂工艺,并精确控制生产压差来降低出砂风险,或将出砂率控制在可控水平进行开采作业。所得结论可为高产气井的防砂增产提供参考。

雄安新区中深层地热井钻完井难点分析及对策探讨

雄安新区地质条件复杂,近几年勘探空白区的探井钻井施工复杂与事故率较高,对于大规模开发利用地热资源有不利影响。为了降低雄安新区钻井施工风险,通过研究区域地质条件和分析区域地热井施工经验,认为蓟县系顶部风化壳漏失严重卡层困难、碳酸盐岩井段持续漏失钻井施工风险高、区域地层造斜能力强易井斜超标和地层可钻性差钻头磨损快寿命短是当前雄安新区地热井施工面临的主要技术难点。针对这一系列问题,提出了计算必封点、膨胀管封隔和调整为四开结构等三种井身结构优化设计方案;论述了清水充空气正循环钻井工艺、气举反循环钻井工艺以及气举正循环钻井工艺等三种欠平衡钻井工艺的原理、应用效果分析及施工不利因素,并基于层次分析法建立了三种工艺的评价优选模型,具体实施时可基于项目条件优选最适用的工艺技术。研究提出的易斜地层井眼轨迹控制方案、取芯钻具和钻头优选方案在一定程度上解决了区域地热井井斜超标、取芯收获率低和钻头寿命短的问题,并通过现场应用效果分析证明了技术对策的可靠性。

基于层次分析法的长江水源热泵空调系统适宜性研究

基于层次分析法(AHP),对长江流域江水源热泵空调系统的主要影响因素进行了分析,并根据分级打分给出适宜性评价标准,计算出项目适宜性综合评价权重指数,为长江流域建设江水源热泵空调系统的适宜性提供了一种分析方法和决策依据。结果表明,自然资源、经济、社会环境三方面所占权重依次降低;对江水资源、经济、社会环境影响最大的因素分别是江水温度、初投资和城市人均GDP;影响权重最大的指标是长江主流处稳定水温,其次是江水含沙量和江水流量。用该体系对长江流域12座城市的江水源热泵系统适宜性进行评价,确定适宜性最高的4个城市依次为重庆、上海、南京和武汉。

基于TRNSYS的江水源热泵空调系统节能运行研究

为研究江水源热泵空调+水蓄能空调系统节能降费的运行优势,以武汉某区域供能项目为研究对象,进行系统节能运行研究。利用eQUEST建筑能耗模拟软件对项目全年冷热负荷进行模拟计算,分析负荷变化规律,利用TRNSYS运行能耗模拟软件对江水源热泵空调系统和江水源热泵+水蓄能空调系统两种空调系统进行建模计算对比分析。结果表明:江水源热泵+水蓄能空调系统比江水源热泵空调系统全年运行电耗减少10.81%,运行电费减少302.6万元,CO_(2)排放量减少41万吨。

“双碳”目标下地热资源开发利用模式研究——以黄河三角洲地区为例

面对“碳达峰、碳中和”及“黄河流域生态保护和高质量发展”两大国家战略,高效推动地热资源综合开发利用成为实现黄河三角洲地区绿色低碳发展的重要途径。基于黄河三角洲地区地热资源的赋存与分布特征,该文重点总结了高效开发与综合利用黄河三角洲地区地热资源的适用技术及模式。同时,结合当前地热资源基础与适用技术,从加强资源勘查评价、加快制定清洁能源综合扶持政策、加强资源数据管理与智能发展、推动“地热+”新能源产业融合发展等四个方面就如何实现黄河三角洲地热资源可持续开发利用提出具体对策建议。

大型能源站工程分期建设及其经济性分析

大型能源站工程是区域供能的重大措施,它的建设可以获得巨大的综合效益,但由于其规模大、投资多、工期长、用户入住率逐年增长的特点,能源站的建设往往采用分期建设的方法,提高其整体的经济效益。选取武汉某商务区能源站项目为研究对象,根据逐年变化的用户入住情况,探讨能源站分期建设的原则和技术方法,充分利用建设资金,对两种建设方案进行经济性计算分析,比较方案间的净现值及内部收益率,实现项目的最优经济效益,其研究结果为区域大型能源站的分期建设提供参考。

地热井用两级潜水泵内流熵产诊断及水力性能优化

为了提升地热井用潜水泵的运行效率,根据地热井用潜水泵的流动参数和实际运行工况,完成了两级潜水泵过流部件水力设计,并进行了全流道流动数值模拟和试验验证;采用熵产分析法定位了潜水泵内流场的高能耗区域,主要集中在级间交汇和动静部件干涉处;采用正交设计和结构参数敏感性分析方法,确定了结构参数对潜水泵性能的影响规律,以叶轮叶片出口角、出口宽度、叶片包角和导叶轴向长度为优化变量,以扬程和效率为优化目标,通过遗传算法、最优拉丁超立方采样和熵权TOPSIS法对两级潜水泵进行水力优化。结果表明,额定工况下,优化泵的扬程增加了24.9%,效率增加了5.7%,总水力损失减小了1024.9 W,高能耗区域明显降低,水力性能显著提升,分离流、二次回流和冲击流动等不良流动得到显著抑制;大流量工况处理能力大幅度提升,高效区间范围扩大了70%,运行稳定性得到显著提高。研究内容为潜水泵的设计及内流场研究提供理论指导。

冀中坳陷奥陶系深层白云岩储集层成因机制

深层潜山内幕储集层是冀中坳陷重要的油气接力区,明确其成因机制对油气勘探开发尤为重要。通过钻井、测井、露头、岩心、薄片等资料,揭示了奥陶系深层白云岩储集层特征,分析其主控因素,并建立了优质储集层成因演化模式。结果表明:冀中坳陷奥陶系发育3套优质储集层带,岩性以结晶白云岩及石灰质白云岩为主,储集层非均质性强,孔渗相关性差,发育晶间孔、溶蚀孔、溶洞和裂缝4类储集空间;白云石化、溶蚀和构造破裂是建设性成岩作用,压实、胶结充填、去白云石化、黄铁矿化和硅化为破坏性成岩作用;周期性海平面变化影响下的沉积和白云石化是储集层形成的基础,成岩演化序列决定孔隙演化的3个阶段,构造运动主导了储集层的改造,储集层共经历了4个演化阶段,形成了深埋潜山型及斜坡型优质白云岩储集层。

雄安新区岩溶热储钻井地质关键要素分析

基于区域地质、二维地震和131口地热井等资料,分析雄安新区热储—热盖层组合、热盖层特征和岩溶热储内幕3个地质关键要素,进行有利区带优选。结果表明:雄安新区发育2种热储—热盖层组合,新近系—蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深小于1500 m的容城和牛驼镇凸起;古近系—蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深大于1500 m的牛北斜坡。新近系砂岩热盖层成岩作用较弱,热储和热盖层接触不稳定,凸起区埋深为450~700、800~1000 m的厚层疏松砂岩层段更易发生井壁失稳坍塌事故。热储内幕具有纵向分层、平面分带特征。潜山岩溶作用控制优质热储的形成,Ⅰ类、Ⅱ类热储主要发育于距雾迷山组顶部不整合面350 m范围;地热井取水层段优化厚度由西向东逐渐变小,容城凸起厚度为1000 m,牛北斜坡厚度为880 m,牛驼镇凸起厚度为500 m。容城和牛驼镇凸起周缘热储顶面埋深为1250~1500 m区带,热储埋藏适中、储层物性好,热盖层成岩作用强、钻井风险小,是最有利的勘探开发区。该结果可为雄安新区岩溶热储地热井的成功钻探和地热资源的有效开发提供指导。

割缝筛管缝宽优化数值模拟

对于割缝筛管缝宽的选择,大多数是基于经验公式,对防砂效果会产生较大的影响。利用CFD-DEM耦合方法研究不同因素对割缝筛管防砂性能的影响规律,结合正交试验确定各因素影响筛管性能指标的主次顺序,建立筛管防砂性能的回归方程模型,得到割缝筛管缝宽最优选择方式。结果表明:流通性能与挡砂性能最主要的影响因素为缝宽尺寸,抗堵塞性能主要受到流体黏度的影响;使用缝宽优化模型得到的最优解在整体防砂性能上优于经验公式的缝宽尺寸。研究结果可为特定储层条件下油气井防砂性能的预测与防砂介质的精度优化提供参考和借鉴。

地热水安全节能抽采泵管段摩擦阻力影响因素分析

为了分析地热水抽采过程中泵管段摩擦阻力的影响因素,确定地热水抽采安全高效节能的开采参数,建立了地热水抽采压力损失影响因素分析模型,分别测算了流量、流速、管径、管长等参数对压力损失的影响。研究结果表明:常规生产条件下,不同流量下的泵管段摩擦阻力随着泵管内径的增大均呈一致的降低趋势,最终逐渐逼近为零。摩擦阻力的大小与流量呈指数变化关系,随着流量的增大而增大,且增幅也随着流量的增大而增大。泵管长度合理是保障设备健康安全运行的前提,泵管内摩擦阻力的大小与泵管长度为线性关系,地热水所流经的泵管长度越长,摩擦阻力越大。根据研究成果推荐了不同型号的泵管最佳开采流量范围,对于现场实际生产时优选泵管型号、确定最佳生产参数、保障项目的安全节能生产运行具有较高的指导意义。

东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究

科学开发、利用东濮凹陷地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。东濮凹陷及周边基岩主要为奥陶系灰岩,地层厚度约0~1 200m,岩溶热储型地热资源开发潜力巨大。受控于区域构造发育史,加之多期岩溶作用叠加改造,各区域岩溶作用强度、影响的奥陶系地层、形成的岩溶类型均不相同。纵向上峰峰组下段、上马家沟组、冶里—亮甲山组为岩溶发育有利区;平面上北部地区岩溶储层相对较差,南部兰聊断层上升盘为有利岩溶发育区。东濮凹陷地热田增温机制主要为热传导型,地温梯度等值线与"两凹一隆"的构造形态相对应,呈NE—NNE向展布,中央隆起部位地温梯度高于次凹部位;凹陷南部地温梯度高于北部。地温梯度、基底断裂、奥陶系矿化度等平面展布特征表明,黄河断裂具有导水导热性质;长垣、兰聊断裂、奥陶系岩溶风化壳具有导水性能,且凹陷东西两侧都具有地下水源补给区;奥陶系地层具有良好的储水性能,其上的石炭—二叠系可作为热储盖层。东濮凹陷北区、中区以及南区的地热田模型特征均表现大地热流供热—低热导率岩层聚热—大气降水侧向径流补给—岩溶热储,但北区和中区为传热模式热传导,而南区为热传导兼局部深循环热对流。南区较高的地热背景、良好的导水导热通道,加之南区奥陶系基底破碎、储水性能良好,具有较好的开发潜力。东濮凹陷是油气开发的传统地区,充分利用区内油气勘探资料与废弃油气井,是高速、经济开发其地热资源的一条道路。

影响灰岩热储开发的主要因素及技术对策研究

清丰县地热资源属于中低温地热资源,总体处于岩溶斜坡,断裂发育,富水性好。在对于清丰县奥陶系灰岩岩溶发育规律研究、精细建模的基础上,结合实际开发规律对于清丰地区三维精细模型进行校正。在此基础上对于已投入运行的清丰老区在满足供暖需求的采灌条件下,预测整体开发规律,提出可持续开发的相关方案,从而形成已开发的灰岩热储整体调整方案。