可提高效率及海上适应性的浮式双混合制冷剂天然气液化工艺

浮式天然气液化装置(LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,缩写为LNG-FPSO)具有便于迁移、设备可靠、安全性高等优点,但其海上适应性较差。为此,中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心研发了一种浮式双混合制冷剂的天然气液化工艺流程,进行了流程模拟并与中国石油大学(华东)合作建造了实验装置;通过利用不同配比的两种混合冷剂实现DMR模块化设计及流程运行参数的优化,提高了LNG-FPSO工艺的效率及海上适应性。同时选择适应于海上复杂工况的设备进行双混合制冷剂流程的实验,并针对压缩机出、入口压力、水冷器温度等关键参数进行误差分析以及控制方案的确定,通过实验确定了流程中实际操作参数,为LNG-FPSO实际生产中的设备选型和运行提供了经验。最后分析了该工艺对原料气温度、压力、流量以及组分含量的敏感性,并给出了该工艺在生产中适应的参数变化范围。结论认为:该工艺可适应于复杂的海况并进行大规模的天然气液化处理。     

硬脆性岩石的流变长期强度及细观破裂机制分析研究

岩石的流变力学特性是影响水电坝基稳定性的重要因素,而流变长期强度是评价坝基岩体长期稳定性的重要指标 。根据大岗山水电站坝基辉绿岩的三轴流变试验结果,分别用等时应力–应变曲线簇法、非稳定蠕变判别法、流变体积应变法和加卸载流变残余应变法进行了硬脆性辉绿岩流变长期强度的分析。结果表明：对于完整辉绿岩的长期强度, 4 种方法得出的结果较为一致;而对于含裂隙辉绿岩,流变体积应变法得出的结果与实际情况更为相符。通过对破裂辉绿岩的电镜扫描观察,发现辉绿岩的长期宏观强度主要取决于岩体内部矿物颗粒镶嵌组合的牢固程度及矿物之间的胶结程度。     

多起伏湿气集输管线工艺计算方法优选

多起伏低持液率天然气集输管线的工艺计算是当前亟待解决的问题之一,已有的多种计算方法各有其局限性。为此,需要筛选出适用的计算方法准确预测多起伏湿气集输管线的积液和压降,为管线的高效运行和清管方案制订等提供依据。在考虑了热物性参数变化以及天然气多组分相平衡的基础上,采用C语言编制了5种常见工艺计算相关式或模型的计算程序,分别模拟了普光气田P201站至集气末站集输管线的多种运行工况,并与现场生产数据进行对比分析。结果表明：向上倾斜管段采用Beggs & Brill相关式、水平管段采用Eaton相关式、向下倾斜管段采用Xiao & Brill模型能够比较准确地预测多起伏低持液率管线中的积液量;Eaton相关式、DuklerⅡ相关式以及Mukherjee & Brill相关式预测的压降值偏小,而由Eaton Flanigan相关式、DuklerⅡ Flanigan相关式及Xiao & Brill模型计算得到的压降值偏大;Flanigan相关式过高地估计了低持液率管线中的高程压降损失;由Beggs & Brill相关式计算得到的压降精度较高,对此类管线的初步设计及运行模拟有较好的指导作用。     

基于VB与OpenGL的三维井眼轨迹可视化描述

在石油钻井中,实钻井眼轨迹的计算与描述是井眼轨迹监测的重要环节,也是井眼轨迹控制的基础。通过对测斜数据的处理并结合计算机图形学,可以更直观地显示井眼轨迹的空间形态。在理论研究的基础上,运用Visual Basic 6.0开发了井眼轨迹可视化模块,绘制了井眼轨迹二维投影图,并利用OpenGL在Visual Basic 6.0平台上实现了实钻井眼轨迹三维可视化,并能对井眼轨迹进行缩放、平移、旋转等交互操作,为井眼轨迹的设计和控制方案的制定带来便利。     

基于统计学习理论的山前构造带推覆带钻具失效预测

山前构造带推覆带钻具失效影响因素多,隐蔽性强。应用统计学习理论和支持向量机技术,建立了基于统计学习理论的山前推覆带钻具失效学习模型,通过对小样本数据的学习进行优化,分析钻具失效问题。应用该模型对现场钻井数据进行模拟,获得了和实际情况相一致的预测结果。     

水合物法天然气脱酸的影响因素

为了促进水合物法分离CO₂在天然气脱酸工艺中的应用,以CH₄+CO₂混合气为例,采用CO₂分离率、CH₄损失率及分离因子作为水合物法脱酸的评价指标,利用自主设计的水合物法气体分离实验装置考察了初始压力、操作温度、四氢呋喃（THF）及实验用水量对水合物法分离CH₄+CO₂混合气的影响。结果表明,随初始压力增大和操作温度降低,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率和CH₄损失率同时增大,分离因子小幅减小;随THF浓度增大,平衡时气相CO₂浓度增加,在THF摩尔分数为1.0%时,体系具有较大的CO₂分离率和分离因子,较低的CH₄损失率;随实验用水量增加,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率增大,CH₄损失率减小,分离因子增大。综合分析,可通过提高初始压力、降低操作温度、增加实验用水量,并添加摩尔分数1.0%THF来促进水合物生成,提高分离效率。     

大型液化天然气储罐内液体内分层和翻滚影响因素分析

液化天然气（LNG）的储存温度和组分的变化都会引发诸多问题,如分层、翻滚、蒸发等。基于双扩散理论和黏性流体方程,建立了紊流态LNG分层和翻滚演变的数学模型。模型的模拟计算结果可以直观地看到LNG分层和翻滚演变过程。模拟结果表明,LNG的分层是产生翻滚现象的根本原因,储罐内LNG受热后的热边界层的流动是产生翻滚的直接原因,利用紊流态LNG分层与翻滚演变模型对影响LNG分层、产生翻滚的各种因素进行了分析,得出当漏热强度超过30 W·m^-2后,改变漏热强度,对翻滚现象的产生时间影响不大;当储罐的充满率均为70%时,储罐的容积越大,储罐内的LNG分层发生翻滚的时间越长。为预防LNG储罐发生翻滚的各种措施提供了理论依据。     

基于ANSYS的埋地套管力学分析

运用ANSYS软件,建立了埋地套管的三维有限元模型。通过室内实验,分析了埋地套管管中心应力与地面施加载荷之间的关系,以及不同载荷下套管长度方向上的应力分布规律,并与有限元模拟结果进行对比,验证了模型的可靠性。最后结合油田几种套管案例建立了三维有限元模型,分析了套管达到屈服强度后的地面施加载荷的临界值,研究结果可为管道与套管的安全防护提供一定的参考。     

聚氨酯泡沫材料的高温蠕变特性

在不同温度、应力条件下对聚氨酯泡沫进行蠕变实验研究,用Modified Time Harding模型对获得的蠕变 时间关系曲线拟合,得到高温条件下聚氨酯泡沫的蠕变本构方程。将拟合的模型及实验测得的稳态阶段的蠕变速率进行比较,发现聚氨酯高分子材料的蠕变特性与温度、应力水平有着重要的联系。随着温度的升高,应力水平的提高,材料的蠕变行为更加显著。高温蠕变曲线分为两个阶段：第一阶段,蠕变速率较大,且随着时间的增长,蠕变速率逐渐下降;第二个阶段,蠕变速率较小,且基本保持恒定。Modified Time Harding模型能够较好地预测聚氨酯材料在高温条件下的蠕变速率。     

POA分子在纳米SiO2颗粒表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学方法（MD）研究模拟含蜡原油环境中聚丙烯酸十八酯（POA）分子在甲基改性纳米SiO2颗粒表面的吸附行为,构建了包含POA分子的模拟含蜡原油体系在三种不同甲基改性程度的纳米SiO2颗粒表面的吸附模型,分析了吸附能、密度分布、均方位移、径向分布函数等参量。结果表明,未改性的颗粒表面最先吸附沥青质等极性较强的物质;100%甲基改性的颗粒表面最先吸附烷烃;50%甲基改性的颗粒表面最先吸附芳香烃、POA,且50%甲基改性表面更有利于POA分子的稳定吸附,有利于POA分子形成侧链伸展更好的吸附构型。研究也发现,在50%甲基改性的颗粒表面,POA分子与蜡分子（C24H50）之间的相互作用最强,C24H50分子的分布最聚集。此研究为纳米杂化降凝剂中纳米颗粒的有机实验改性提供了理论指导,为聚合物/纳米颗粒降凝剂的作用机理研究提供了方法。