Designing independent water transport channels to improve water flooding in ultra-thin nanoporous film cathodes for PEMFCs

Utilization of 3D nanostructured Pt cathodes could obviously improve performances of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) owing to the reduced tortuosity and the bi-continuous nanoporous structure. However, these cathodes usually suffer from the flooding problem ascribed to the ionomer-free and nanoscale pores which are more susceptible to water condensation. In this paper, ultra-thin nanoporous metal films (100 nm) were utilized to construct PEMFC cathodes and independent transport channels were designed separately for water and gas aiming at the flooding problem. Nanoporous gold (NPG) film was used as the model support for loading Pt nanoparticles owing to its controllable and stable structure. After optimizing the polytetrafluoroethylene (PTFE) content and carbon loading in the gas diffusion layer (GDL), plasma treatment under O₂ atmosphere was used to pattern the GDL with independent water transport channels. The obtained liquid permeation coefficients and oxygen gains demonstrated the obviously improved water and O₂ transport. By using a home-made optimized GDL and a nanoporous film cathode with pore size ～60 nm, the flooding problem could be facilely solved. With a Pt loading of ～16 μg cm^?2, this 3D nanostructured cathode exhibits a PEMFC performance of ～957 mW cm^?2 at 80 °C. The Pt power efficiency is about 4 times higher than that of the commercial Pt/C cathode (50 μg cm^?2, 756 mW cm^?2). Obviously, this study provides a simple but effective methodology to solve the water flooding problem in the ultra-thin nanoporous film cathodes which is applicable for other types of 3D nanostructured PEMFC cathodes.     

油藏中后期减氧空气驱提高采收率机理研究

尕斯库勒油田E¹₃油藏已经进入高含水时期，储采失衡加剧，综合含水率达到了80%以上，原油产量下降，经济效益变差。为了提高油藏原油采出程度、改善油藏开发效果，调研了国内外减氧空气驱的机理研究以及现场试验的资料，建立了以油藏真实孔渗饱数据为基础的一维条形地层机理模型，并选取该油藏Y12-27井组进行了减氧空气驱可行性验证。研究表明:纵向顶部减氧空气驱驱油效果优于水驱和氮气驱；驱替压力对原油采出程度影响不大；注水转注气可以提高原油采出程度；对于减氧空气驱，由于低温氧化反应的作用，氧气浓度对原油采出程度有一定影响，但比较微弱，其中，氧气浓度为10%时，驱替结束采出程度最高；尕斯库勒油田E¹₃油藏属于注水开发“双高”油藏，适用于减氧空气驱；对于该油藏Y12-27井组，顶部减氧空气驱驱油效果好于水驱和氮气驱，建议氧气浓度超过10%时采取关井等措施。     

CO2驱沥青质沉积对致密储层的伤害机理——以鄂尔多斯盆地延长组长8储层为例

为了揭示CO2驱替过程中沥青质沉积对致密储层的伤害机理,文中基于岩心核磁共振T2谱测试原理,开展了CO2注入压力下的岩心驱替实验,研究了沥青质在岩心中的沉积特征,评价了沥青质沉积对储层的伤害程度。实验结果表明:沥青质沉积量和渗透率伤害率随着CO2注入压力的升高呈现先快速上升后趋于平缓的趋势;在CO2注入过程中,沥青质主要沉积在弛豫时间大于10 ms的大、中孔隙,导致大、中孔隙占比下降,微细、小孔隙占比增加,且随着CO2注入压力的升高,大、中孔隙占比下降幅度增大,微细、小孔隙占比上升幅度增大;此外,沥青质沉积会引起润湿性发生反转,随着沥青质沉积量的增加,润湿反转指数增大,岩心润湿性不断向强油湿方向转变。     

三元复合驱采出水处理研究进展

随着三元复合驱采油技术在油田的广泛应用，三元复合驱采出水产量不断增加。三元复合驱采出水水质复杂，具有矿化度高、黏度大、含油乳化程度高、小油滴含量高、油水分离困难等特点，对油田生产和环境的影响日益严重。因此，开展三元复合驱采出水高效处理方法的研究成为一项重要的任务。本文分析了影响三元复合驱采出水油水分离特性的各种因素，介绍了目前国内应用于三元采出水处理的先进技术，如膜分离法、气浮选分离法、高级氧化法、微生物法等，阐述了这些处理技术的优势及存在的问题，重点介绍了气浮选分离法和微生物法在三元采出水处理中的应用情况，并对大庆油田三元复合驱采出水现场处理工艺进行了介绍，最后对今后的研究工作提出了一些展望。     

分子模拟技术在聚合物驱油中的应用研究进展

聚合物驱油已成为老油田必要的提高采收率方法之一,但是其聚合物在地下驱油的流动机理难以明确。区别于传统实验,分子模拟技术从微观角度上在计算机上进行建模仿真-计算机实验,不仅弥补宏观实验和理论之间的空白,还具有研发周期短、低成本和低风险的优点。该研究方法具有较高灵活度,可满足复杂地层的极端条件,抵消实验和理论上的过度简化,以接近实际储层情况进行研究,甚至开展一些无法完成的实验。由于该技术的出现,探索机理的研究方法不仅多了一种,还增添了可以佐证实验与理论的工具。本文综述了分子模拟技术在油田聚合物驱油中的应用,对在聚合物驱油剂研发和黏弹驱油机理探讨两方面分别进行了阐述,揭示该技术提高聚合物驱油采收率的辅助作用。     

BEX二类油层弱碱三元矿场试验效果分析探讨

BEX二类油层弱碱三元复合驱矿场试验是油田首次在二类油层开展石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱试验。2005年11月开展空白水驱,2008年10月,在水驱采出程度45.30%、综合含水98.45%的基础上开展三元复合驱,目前处于后续聚合物保护段塞阶段,中心井区已经取得阶段提高采收率24.43%,预计最终提高采收率28.0%。通过该试验进一步研究弱碱三元复合驱的注采状况和措施效果,结果表明:石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱在油田北部开发区二类油层提高采收率技术是可行的;弱碱三元复合驱效果明显优于聚合物驱;个性化设计和及时的措施调整保证了试验效果。     

注N_2对原油性质及组成的影响研究

对注N2后原油性质及组成变化进行分析研究,研究表明地层注入N2较难达到混相,属于非混相驱;注气后饱和压力上升快,原油体积系数增加,但增加量逐渐变小,依靠氮气增溶驱油的效果受到一定影响;N2对原油中轻烃组分有一定的抽提作用,导致原油变重,可能会形成沥青质沉淀而影响原油的流动能力。     

胜利油田稠油热采开发技术研究进展

针对胜利油田稠油油藏地质特点及开发难点,重点介绍了中深层特超稠油油藏、浅薄层超稠油油藏、敏感性稠油油藏和低渗透稠油油藏等复杂稠油油藏的开发技术,并对其提高采收率机理和现场应用效果进行了总结概括。在此基础上,根据目前研究进展指出了稠油热采开发技术的发展方向,重点介绍了超深层低渗稠油和浅薄层特超稠油的开发技术及其应用。