海洋CO_(2)地质封存研究进展与发展趋势

CO_(2)捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO_(2)地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO_(2)地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO_(2)地质封存的发展历程为基础,结合典型CO_(2)海洋封存示范项目案例,系统梳理了国内外海洋CO_(2)地质封存理论研究进展,分析了CO_(2)在井筒流动、相变与传热、CO_(2)流体运移与储层物性参数展布规律、海洋地质封存机制及封存潜力、地质封存盖层完整性及安全性评估等方面的研究现状。认识到中国目前对海底地质结构中CO_(2)注入过程的多相态转化、溶解、捕获传质特征及动力学特性认识尚浅,对海洋封存机制及不同封存机制之间的相互作用机理尚不明确,未来应开展海洋CO_(2)动态地质封存空间重构机制研究,解决地质封存相态转化及流体动态迁移机理等关键科学问题,揭示海洋CO_(2)地质封存机制的相互作用机理,形成适用于中国海洋地质封存CO_(2)高效注入和增效封存方法。

天然气管道可靠性增长预测方法研究

为减少天然气管道投产前的设计和制造缺陷,提高使用寿命、运行可靠性和安全性、减少后期维修费用,通过统计模型结合试验数据实现对天然气管道可靠性增长水平的预测,提出天然气管道可靠性增长预测方法;分析常用可靠性增长模型并结合天然气管道可维修、小子样的特点,将Duane模型与AMSAA模型应用于天然气管道,结合点估计、趋势检验、拟合优度检验、区间估计和标准差,得出天然气管道可靠性增长模型,预测可靠性增长并进行实例验证。研究结果表明:Duane模型与AMSAA模型作为天然气管道可靠性增长试验具有可行性;其中AMSAA模型更具优势,得出天然气管道的瞬时无故障工作时间(MTBF)估计值可达到试验目标值,并预测MTBF达到2000 h时所需要的试验时间为317954611.3 h,未来第51次故障预测区间为[848.4609,939.6226],误差为1.25%,方法具有良好的适用性,可有效预测天然气管道可靠性增长。研究结果可为天然气管道设计改进提供指导。

波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散研究

由于氢气密度低,泄漏后的掺氢天然气在海洋波流作用下的浮升扩散行为有别于纯天然气,其泄漏扩散规律有待明晰。利用计算流体力学方法数值模拟了波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散的过程,结果表明气体泄漏的过程可分为泄漏初期、向上浮升以及横向迁移3个阶段。当掺氢比φ_(H2)<50%时,氢气泡的运动轨迹受天然气泡的影响显著。气体浮升高度和扩散直径的变化与时间成正相关,且随着掺氢比的增大,泄漏气体到达液面所需的时间延长。天然气泡和氢气泡直径在上升的过程中都逐渐增大,两者的浮升速度随浮升高度的增加先增大后减小,天然气泡的浮升速度衰减更快。氢气泡直径随掺氢量的增加而增大,天然气泡直径随掺氢量的增大而减小,两者的上升速度随着掺氢量的增大都表现出先增大后减小的趋势,且氢气泡的上升速度大于天然气泡的上升速度。波长和海流流速越大,泄漏气体的扩散直径越大。

基于油基钻屑制备压裂支撑剂的室内研究

针对热解析后脱油钻屑处理难和处理方式单一的问题,开展了将油基钻屑残渣制备成免烧压裂支撑剂的研究,研究了钻屑与水泥比、CMC添加量、石膏添加量和养护天数共4个因素对免烧压裂支撑剂性能影响。结果表明,在原料配比较优的情况下,制备工艺为钻屑水泥比0.67(质量比),石膏添加量为6%(质量分数),CMC添加量为4%(质量分数),养护时间28 d。该条件下制得的压裂支撑剂颗粒体积密度为1.47 g/cm^(3),视密度为2.52 g/cm^(3),35 MPa下颗粒破碎率为1.57%。经扫描电子显微镜与X射线衍射仪分析发现,此时压裂支撑剂内部结构致密,孔隙封闭,水化产物CaO·SiO_(2)·nH_(2)O凝胶和钙长石类物质有利于提高压裂支撑剂的综合物理性能。为脱油钻屑残渣利用提供新的方向。

芯轴悬挂器高强度螺纹结构设计及评价研究

为了防止芯轴下端连接螺纹强度不足而造成失效事故,采用高温高压套管柱设计计算方法、有限元数值模拟和实验手段,对芯轴材料进行了力学性能实验,开发了一种用于芯轴悬挂器高强度螺纹结构,并在极限复合载荷下对该螺纹进行了三维有限元计算。研究结果表明,拉扭压复合载荷对外螺纹强度影响较大,压缩载荷对内螺纹内台肩第一牙应力影响较大,内外螺纹其余部位相对安全。拉伸载荷在一定程度缓解了上扣扭矩对内外螺纹台肩部位的影响。从计算结果得到内外螺纹整体上应力小于材料允许的屈服极限,且螺纹接头接触压力均大于外在流体压力,可以形成有效密封,研究结果为芯轴悬挂器螺纹结构的选型和使用提供理论基础。

试析红色体育的内涵与外延

党的十八大以来,红色资源的保护、研究和传承成为新时代中国特色社会主义文化建设的重要课题。红色体育是社会主义先进文化与中华优秀传统体育文化的重要组成部分。当前,红色体育研究存在着表述不严谨、内涵不清晰、外延不准确等现象,影响着红色体育研究的学术交流,制约着红色体育理论的实践指导作用。红色体育是一种具有红色文化内在基因的体育资源,人民性、大众性是其本质属性;红色体育文化是红色体育的内涵,红色体育资源是红色体育的外延。今后,学界要进一步加强红色体育的内涵研究,强化红色体育资源的保护利用和创新实践,处理好红色体育资源的文化性和市场性。

裂缝气藏气井产能特征及产能方程修正方法研究

裂缝性气藏具有地质储量丰富和单井产能高的特点,目前常规理论二项式产能方程在裂缝性气藏中的适用性较差,理论计算得到的紊流项远小于实测结果。针对上述问题,以塔里木盆地克深气田为例,从地质认识、测试资料、渗流规律和数值模拟等方面总结了裂缝性气藏的产出特征。分析表明,井筒与天然裂缝相交处是天然气的主要产出井段,气体在天然裂缝的聚集增大了裂缝性气藏气井生产过程中的紊流效应,导致高速非达西效应明显,理论二项式产能方程不能准确评价其产能。在理论二项式产能方程的基础上,回归克深气田理论与实际非达西流系数的关系,建立了裂缝性气藏二项式产能方程修正方法,并用实测数据验证了产能模型的可靠性。实例分析表明,克深气田气井开采过程中绝大部分能量都消耗在紊流效应上,因此,裂缝性气藏开发时需要控产降低压力损失。将理论计算得到的结果代入到“一点法”经验公式中,结果表明,较低的生产压差条件下计算得到的气井产能远高于实际结果,建议合理测试生产压差为地层压力的4%∼10%为宜。

零航速下的船用多功能翼水动力分析

为了研究船用多功能翼在零航速下水动力特性和展弦比效应,采用计算流体力学(CFD)软件和动网格技术对其进行三维水动力仿真。船用多功能翼根据荷兰Rotor Swing公司推出的可伸缩尾翼稳定器产品WING Stabilizer建立的几何模型,分析其在不同展弦比、攻角和摆动周期下的升/阻力特性。仿真结果表明,对于翼面积为0.5 m^(2)的船用多功能翼,在3~5内选择其展弦比,能在提高升力的同时,产生较小的阻力。因此可以认为多功能翼与常规减摇鳍对不同,过大的展弦比会降低鳍的升阻比。

小型循环水槽收缩段参数选型评估

对循环水槽收缩段的结构参数进行选型评估,提升循环水槽工作段的流场品质。采用无量纲法,对收缩比分别为7、8、9和10的收缩段入口横截面面积进行圆整处理,获得收缩段实际收缩比分别为7.360、8.160、9.000和9.878;采用ANSYS Fluent软件,基于标准的k-ε湍流数值模型对维氏曲线、双三次曲线和五次方曲线等3种典型收缩曲线的三维流场进行计算分析,给出沿流向的中纵剖面内的速度流线图和压力云图、轴向压力和压力梯度变化规律,以及出口截面速度分布云图;引入速度标准偏差值和轴向静压变化速率,综合分析循环水槽收缩段的收缩性能,选出最佳收缩曲线。数值模拟结果表明:轴向长度为475 mm、收缩比为7.360的收缩段,维氏收缩曲线最优。

气井高速非达西效应主控因素分析

气藏开发实践表明,高速非达西效应对气井产能有着重要影响,不同的气藏,高速非达西效应的影响程度是不同的。对于地层压力较低的气藏,当气井产量较高时,高速非达西效应表现比较强;而对于地层压力较高的气藏,相同的气井产量,高速非达西效应可能并不强。其原因在于气体在较高的地层压力下压缩程度很强,密度、黏度更大,天然气的渗流速度更低,高速非达西效应更弱。根据气井产能方程和雷诺数方程,从气井产量、储层物性和气体性质等方面对影响非达西效应的主要因素进行了敏感性研究,基于临界雷诺数得到了达西和非达西渗流界限,建立了天然气达西渗流图版。通过该图版,可以明确非达西效应的强弱,进而为确定气井配产上限提供指导。

四川盆地涪陵地区中侏罗统凉高山组重力流沉积特征研究——以TY1井为例

近年来,我国对湖湘地区重力流的研究逐渐深入,但对于四川盆地侏罗系的相关研究相对较为有限。在川东南涪陵地区的TY1井中,发现了侏罗统凉高山组中半深湖-深湖的重力流沉积。以TY1井的岩心数据为基础,结合深水重力流沉积的相关理论,对这一套重力流形成的沉积岩进行了深入研究,包括沉积构造和垂向组合等方面。这项研究在一定程度上丰富了对四川盆地侏罗系湖盆深水重力流沉积的认识,对于预测非常规储层具有重要的意义。

中高压贫气乙烷回收流程分析及优选

为解决中高压贫气乙烷回收流程中能耗高及设备利用率低带来的经济损失问题,对3种高效乙烷回收流程(部分气体循环流程RSV、带压缩的强精馏流程SRC、冷干气回流流程CRR)进行能耗、以及经济分析对比,选出最佳流程为SRC。在保证乙烷回收率在95%以上的条件下,利用HYSYS软件模拟计算。能耗分析表明,SRC流程能耗最低,比RSV和CRR分别低10.17%、2.25%。分析表明,主体工艺中SRC流程总损最小,比RSV和CRR分别低63.51%、11.73%。经济分析表明,SRC流程年消耗经济成本最低,年总经济效益最好,比RSV和CRR分别高4.98%、13.24%。

胜利油田低渗透油藏压驱工程方案优化及矿场应用

为解决低渗透油藏压驱过程中存在的油井见效方向明显、压力下降快、含水上升快等开发难题,基于低渗透油藏压驱地质特征,抽提压驱开发工程问题,建立耦合渗流-应力-损伤(H-M-D)的低渗储层压驱数学模型,开展“压-闷-采”一体化压驱数值模拟,建立压驱工程参数优化图版。结果表明:以3 a累计经济净现值为目标,优化单层压驱注入量为3.0×10^(4)~3.5×10^(4)m^(3),压驱注入速度为1000~1200 m^(3)/d,闷井时间为20~30 d,驱油剂体积分数为0.15%~0.20%;优化后的低渗透油藏目标方案区BN1区块压驱缝网长度、宽度及高度较未优化的相邻BN0区块分别提高19.4%、27.3%、11.3%;与未优化的相邻BN2区块相比,BN1区块井口油压相当,日产液量降低42.4%,日产油量增加163.6%,含水率降低62.3%。研究成果能有效指导低渗透油藏压驱工程方案优化与现场实施。

基于虚拟样本生成的致密砂岩储层参数预测

由于孔渗统计回归和测井解释方法在致密砂岩储层参数预测中表现不佳,人工智能方法被广泛应用于致密砂岩储层参数预测中。然而,可用的岩心数据很难满足人工智能大量学习样本的要求。因此,提出了基于高斯混合模型的虚拟样本生成方法,以解决缺乏训练样本的问题。该算法的通过拟合原始样本的分布来生成虚拟样本,填充了小样本数据之间的信息缺失。通过标准函数测试,该方法能有效生成训练数据,实际工区孔隙度和渗透率预测对比试验表明,经过虚拟样本扩充数据集后,模型的预测准确率分别提高了9.7%和18.6%,表明所提出的方法可以有效地提高小样本条件下的模型预测精度。

压裂复杂裂缝中支撑剂输送数值模拟研究

在非常规储层水力压裂施工过程中,水力裂缝容易与天然裂缝交汇形成复杂裂缝,支撑剂的运移和铺置形态直接决定了储层的增产效果。为了研究支撑剂在复杂裂缝中的铺置规律,基于欧拉-欧拉方法建立了支撑剂-压裂液两相流数学模型,并利用复杂裂缝室内实验装置与数值模拟的砂堤铺置形态对比的方式进行了模型验证,结果表明,选取的模型可用于研究滑溜水在复杂裂缝内的携带支撑剂的运移铺置规律。以相似准则为基础,建立了简化的复杂裂缝平板模型,并将砂堤形态参数、砂堤面积进行归一化处理,获得了压裂液排量、黏度、支撑剂粒径、裂缝宽度以及裂缝形态对支撑剂在复杂裂缝中铺置的影响规律。结果表明:增大排量、黏度和减小粒径均有利于支撑剂向裂缝深处运移,并且排量对支缝中的砂堤形态影响最明显,但增大排量不利于支撑剂填充近井地带。缝宽的影响体现在壁面效应,在注入时间相同的情况下,当压裂液黏度从1 mPa·s增加到5 mPa·s时,主缝砂堤的归一化长度平均增加了37.9%,归一化高度平均降低了61.4%。裂缝结构越复杂,所有支缝中的支撑剂铺置面积占比越高,分流作用越大。随着复杂裂缝的支缝数量、级数以及支缝延伸长度的增大,支缝中的砂堤高度与长度均有所降低;相对于T1型裂缝,T3和T5型裂缝中的砂堤长度、高度减小最多。

基于U-Net和CNN深度学习求取地质属性建模变差函数参数

在油气藏地质属性建模中,变差函数的求取尤为关键,一般是通过拟合实验变差函数求取变程、方位角、基台值等参数的方式获得,但当研究区内样本点数量过少时,实验变差函数拟合效果较差,从而影响属性建模质量。为了克服传统方法的不足,最大限度地利用空间数据,文中提出一种基于U-Net和CNN网络求取变差函数参数的新方法:以孔隙度属性建模为例,首先选用球状模型并利用序贯高斯模拟(SGS)算法模拟生成多组孔隙度模型,以所得孔隙度平面模型抽取的数据点为基准构成样本集;然后采用U-Net进行孔隙度模型重构,保证孔隙度分布的空间相关性;最后利用CNN对样本集进行深度学习,从而建立求取变差函数的模型。实际应用表明,利用所提方法取得的主变程方位角与通过实验变差函数拟合求取的方位角仅相差1.52°,与沉积微相展布方向一致,得到的主次变程与实验变差函数非常契合,证明求取的变差函数结果可靠。同时,该方法简化了地质建模工作流程,减少了求取实验变差函数主观性,降低了研究区内样本点数量的局限性,为变差函数的预测提供了一种新的思路。

赋能纳米碳提高原油采收率研究进展

赋能纳米碳由于高横纵比和两亲化结构,体现出表面活性剂、分子薄膜、胶体、液晶分子和聚合物的多面特性,在纳米化学提高原油采收率领域独具优势和应用潜力。调研总结了一维碳纳米管、二维石墨烯等纳米碳结构和性质的共性与特性,全面归纳了纳米碳的起源、制备方法与赋能路径;提出了油藏高温、高矿化度条件纳米碳的精细调控赋能策略,剖析了赋能纳米碳在水-油和水-岩石界面吸附和组装机制,多维度精细表征手段及信息化物理模拟方法。以水驱油藏波及系数和波及区内驱油效率均低的普遍性问题为导向,基于纳米的分子—粒子跨尺度特征和水-油-岩界面效应提炼了赋能纳米碳大幅扩大波及系数和提高驱油效率的协同耦合机制。最后,提出了赋能纳米碳提高原油采收率规模应用存在的问题和低碳、高效的发展路径。

页岩气分离器阀套式排污阀冲蚀特性研究

为解决页岩气开采过程中砂粒经过分离器后对排污阀造成严重冲蚀的问题,以长宁页岩气田某井为例,基于FLUENT软件,采用数值模拟的方法模拟在不同速度、砂量、粒径、形状系数和阀门开度情况下砂粒对排污阀冲蚀特性,并评估影响排污阀冲蚀特性的主要因素,明确排污阀的冲蚀情况。结果表明:阀瓣与节流孔冲蚀破坏是造成排污阀失效的主要原因;随着阀门开度减小,阀内压差呈指数式增长,在阀瓣和节流孔处流速最大,砂粒形状系数减小,对阀门冲蚀越严重;基于敏感性分析,各因素对阀门冲蚀特性影响程度为:ξ_(l)(速度)=0.73,ξ_(m)(砂粒粒径)=0.71,ξ_(n)(砂量)=0.70,ξ_(q)(形状系数)=0.67。因此,建议通过增大阀门内部流通面积将流体流速控制在7m/s以内,提高除砂器除砂能力,避免粒径较大的砂粒(砂粒粒径>60μm)进入排污阀,将进入排污阀的砂粒粒径控制在60μm内,为现场设备评价优化提供有效手段。

油气倒灌会发生吗?——与王永诗先生商榷

针对石油地质学中油气倒灌会否发生的问题,根据渗流力学的相关理论,通过理论分析深入研究了油气的运移成藏机理及地层超压的形成机理,并获得以下主要认识:1)运移与流动不同,流动需要压差驱动,运移不需要压差驱动,油气运移是浮力作用下的离散流或滴流;2)油气可以向上运移,油气倒灌不会发生,因为缺少动力的驱动;3)室内实验没有模拟地下情况,压差大,流速高,属于油气流动,而非油气运移;4)泥岩地层为开放地层,并不存在超压,地层水通过流动可以平衡地层压力;5)油气被地层水分割包围,可以出现超压,超压部分被毛管压力所平衡;6)上生下储式并不存在,烃源岩不一定位于油气藏的正下方,侧向运移也可以实现油气成藏。

固体颗粒润湿性评价新方法

润湿性不仅控制着疏松砂岩储层中流体的流动和分布,而且影响微粒运移,因此对固体颗粒表面润湿性的准确评价直接关系到储层微粒润湿性的有效调控,对储层微粒运移损害的防治具有重要意义。但现有的评价方法主要针对固体平面厘米以上的宏观尺度,无法准确评价疏松砂岩储层中毫微米尺度的泥砂颗粒的表面润湿性。该文结合活化指数法和接触角测量法,提出了适用于颗粒润湿性评价的新参数——颗粒润湿指数R,建立了一套适用于毫微米尺度的固体颗粒润湿性评价新方法,并进行了实验验证。实验结果表明,该评价方法可以更准确地评价泥砂颗粒的润湿性,测试程序简单,数据处理方便,适用范围广泛,为固体颗粒润湿性的评价与应用技术提供了新手段。