Combustion and emission characteristics of a dual injection system applied to a DISI engine

Concerns about environmental pollution and energy shortages have increased worldwide. One approach to reduce CO2 emissions from gasoline engines is to achieve stratified charge combustion with various injection ratios using port fuel injection （PFI） and direct injection. The combustion and emission characteristics of a 4-valve direct injection spark ignition （DISI） engine equipped with a dual injection system were investigated while the injection ratio was varied. When the direct injection ratio increased, the lean limit A/F was extended. This suggests that the dual injection gasoline engine with both PFI and direct injection can meet severe vehicle emission and fuel economy requirements. The dual injection system had higher combustion pressure than that of either a conventional or direct injection systems. Therefore, the engine power of a dual injection DISI engine would be higher than that of a single injection DISI engine. However, NOx emissions increased compared with the emission levels in both PFI and DISI systems.     

Screening of polymer-plasticizer systems for propellant binder applications: an experimental and simulation approach

ABSTRACT

Composite propellants of advanced propulsion systems demand high energy, sufficient structural integrity, and low temperature capability. Polymers and plasticizers contribute to all these three important characteristics of propellants and they need to be screened rigorously to achieve the most suitable combination. In this investigation, experimental and simulation studies were performed to predict the miscibility of polymers and plasticizers. Solubility parameter is the measure of miscibility of any two material of interest, evaluated by equilibrium swelling and intrinsic viscosity experiments. Further, molecular dynamic simulations were also used to evaluate the solubility parameter for a few important polymers and plasticizers that are used in rocket propellants. Flory-Huggins interaction parameter (χ) was calculated for identifying the suitable pair. Simulated and experimental data proved that energetic plasticizers are not miscible with hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB), while n-Butyl-nitratoethylnitramine (Bu-NENA) was found to be the most suitable plasticizer for polymers containing nitrogen atoms. Therefore, this study finds its importance in identifying an appropriate plasticizer for any specific polymer, which is the foremost critical step for achieving successful propellant formulations with desired characteristics.     

稠油油藏火驱燃烧关键参数的计算及应用——以克拉玛依油田H1井区为例

以克拉玛依油田H1井区火驱试验为例,从物质和能量守恒出发,推导了高温燃烧条件下地下燃烧参数的平衡关系式,分析了火驱过程中原油、岩石骨架、次生水体等的热量分配,对H1井区地下燃烧温度、空气消耗量、空气油比等参数进行了计算,结果表明,在实际生产过程中油层空气消耗量为350~400 m³/m³,地下燃烧温度约为550 ℃,对实验室数据进行了重新标定。在此基础上,为了进一步提高火驱开发效果,对湿烧注入方案进行计算,当空气消耗量为350 m³/m³时,湿烧水空气比为0.000 779 m³/m³,日注冷水量为49.9 m³。     

铁基燃油添加剂对共轨柴油机燃烧与排放特性的影响

按Fe元素质量分数分别为200、400和600 mg/kg的比例将Fe基燃油添加剂(Fe-FBC)添加到柴油中,制备得到分别命名为Fe200、Fe400和Fe600的3种Fe-FBC燃油样品。基于热重实验平台在氧化氛围下对Fe-FBC燃油及其燃油颗粒进行热重特性研究,分析燃油中Fe含量与燃油特征温度的关系,研究Fe-FBC燃油的蒸发特性;探究Fe含量对颗粒氧化特性的影响,并计算颗粒反应活化能。基于发动机台架试验分析Fe含量对燃油缸内燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:随着Fe-FBC燃油中Fe含量的增加,燃油起始燃烧温度降低,质量损失率峰值温度向低温区域偏移;与纯柴油相比,柴油机在额定工况燃用Fe-FBC燃油时,滞燃期缩短,缸内最大燃烧压力略有上升,放热始点提前,燃烧持续期缩短,HC与CO排放均呈下降趋势,NO_x排放变化不明显,3种Fe-FBC燃油的烟度排放分别降低了13.7%、20.4%和24.0%。颗粒热重实验中,随着Fe-FBC燃油中Fe含量的增加,氧化初始反应温度分别降低了75.1、107.3和128.4℃,质量损失峰值温度分别降低了80.3、112.0和...     

激光扫描共聚焦显微分析技术表征页岩亚微米级孔隙中的含油性——以准噶尔盆地芦草沟组页岩为例

亚微米级孔隙及其含油性是页岩油勘探开发所需的重要信息。为应用激光扫描共聚焦显微镜有效观测亚微米级孔隙的含油性,修改了激光扫描共聚焦显微镜主分光器和检测器的前置滤光片配置,使之能较好地进行反射光和荧光联合扫描,消除矿物所发荧光的干扰,实现了亚微米级孔隙及其含油性的精确观测。该方法在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油研究中进行了应用,发现了大量的亚微米级含油孔隙;页岩油多呈不规则形状、斑块状和星点状。这套页岩的有机质成熟度R_o为0.6%~1.1%,平均约为0.9%,但轻、重质组分的分布具有显著的非均一性,不完全受成熟度控制。在有些部位,轻质组分含量及其与重质组分的比值均较高,但在成熟度相近甚至稍高的邻近部位,却存在以重质组分为主的情况。页岩层系内部的油气运移也是一个重要的控制因素。页岩中的轻质和重质组分的观测与分布规律研究,对于页岩油勘探开发十分重要,激光扫描共聚焦显微新技术可成为重要的观测手段。     

Influence of formation heterogeneity on foam flooding performance using 2D and 3D models: an experimental study

The formation heterogeneity is considered as one of the major factors limiting the application of foam flooding. In this paper, influences of formation properties, such as permeability, permeability distribution, interlayer, sedimentary rhythm and 3D heterogeneity, on the mobility control capability and oil displacement efficiency of foam flooding, were systematically investigated using 2D homogeneous and 2D/3D heterogeneous models under 120 °C and salinity of 20 × 10~4 mg/L. The flow resistance of foam was promoted as the permeability increased, which thus resulted in a considerable oil recovery behavior.In the scenario of the vertical heterogeneous formations, it was observed that the permeability of the high-permeable layer was crucial to foam mobility control, and the positive rhythm appeared favorable to improve the foam flooding performance.The additional oil recovery increased to about 40%. The interlayer was favorable for the increases in mobility reduction factor and oil recovery of foam flooding when the low permeability ratio was involved. For the 3D heterogeneous formations,foam could efficiently adjust the areal and vertical heterogeneity through mobility control and gravity segregation,and thus enhancing the oil recovery to 11%–14%. The results derived from this work may provide some insight for the field test designs of foam flooding.     

Kinetic modeling and experimental study on the combustion,performance and emission characteristics of a PCCI engine fueled with ethanol-diesel blends

The combustion process in the Premixed Charge Compression Ignition (PCCI) engine is basically restricted by the in cylinder charged mixture components. Also, the homogeneity of the charged mixture is determining the quality and process of the chemical reaction during the first stage of combustion which establish the auto-ignition process. In the present work, the engine experimental setup is equipped with a new suggested modification on the original fuel system device in order to produce a perfect commixture of diesel/ethanol at different blends ratio with the charged air. The obtained laboratory results are used to validate the simulation's data of the PCCI engine ignition. The prediction is performed using a detailed kinetic reaction mechanism. The simulation study has been achieved to predict the auto-ignition timing and the combustion characteristics of the PCCI engine fueled with different blends of ethanol and diesel at different volume percentage. The obtained results show that the premixed ratio of the ethanol in the ethanol/diesel fuel blends can be used to control the auto-ignition timing and the combustion characteristics at different engine air/fuel ratios. Also, the main pathway of this work is to establish the influence of the engine operating parameters which including the premixed ratio, fuel–air equivalence ratio on the engine performance, combustion and emission characteristics of the PCCI engine. These effects are studied and traced through the simulation result data of the in-cylinder pressure, temperature, and gas phase heat release at different a premixed ratio of ethanol-diesel fuels blends of 0, 10, 20, 30,40 and 50% (by volume).     

白云岩储层成因的激光原位U-Pb定年和同位素地球化学新证据——以四川盆地西北部中二叠统栖霞组白云岩储层为例

以四川盆地西北部中二叠统栖霞组白云岩储层为例,采用激光原位U-Pb定年和碳、氧、锶同位素地球化学分析手段对白云岩中的孔洞和晶间孔成因进行了研究.白云岩的围岩与孔洞中的第1期白云石胶结物具有相近的U-Pb年龄和相似的碳、氧、锶同位素组成,表明孔洞在白云石化作用之前就已存在,孔洞为白云石胶结物从白云石化流体中沉淀提供了空间...     

成岩相对低渗透储层砂岩岩石力学性质的控制——以鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层为例

砂岩岩石力学性质对储层压裂设计具有重要影响,通过岩相学观察以及岩石力学试验,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界低渗透储层砂岩成岩相类型、岩石力学参数以及可压裂性,分析了影响岩石力学性质的岩相学因素。研究区上古生界低渗透储层砂岩可分出6种成岩相：蚀变杂基充填强压实致密成岩相、石英加大硅质胶结粒间孔成岩相、碳酸盐胶结交代致密成岩相、钙质溶蚀孔成岩相、杂基溶蚀孔成岩相和岩屑溶蚀孔成岩相。不同成岩相砂岩的抗压强度、弹性模量和泊松比均有所差异,脆性矿物含量、硅质胶结物含量以及压实重结晶程度越高的成岩相,则其抗压强度越大,反之则越小;孔隙度越大的成岩相,弹性模量越小;石英等脆性矿物含量越高、压实程度越弱、孔隙度越高的成岩相,则其泊松比越小,反之则越大。脆性系数较大的石英加大硅质胶结成岩相、钙质胶结溶蚀孔成岩相和杂基溶蚀孔成岩相可压裂性好,其他几类成岩相砂岩可压裂性相对较差。     

含油气盆地激光原位方解石U-Pb年龄对油气成藏年代的约束——以渤海湾盆地东营凹陷为例

油气成藏年代学研究是揭示油气成藏过程的关键。以渤海湾盆地东营凹陷为例,通过厘定方解石脉的发育期次,采用激光原位U-Pb同位素定年技术测定含原生烃类包裹体的方解石脉的绝对年龄,结合砂岩储层样品的流体包裹体分析,最终可综合确定油气成藏年代。流体包裹体岩相学、荧光特征和显微测温结果指示东营凹陷沙河街组存在2期油充注,但由于东营组沉积末期地层抬升剥蚀造成温度下降,采用流体包裹体方法解释的第1期油充注时间存在多解性。通过激光原位方解石U-Pb定年技术可消除第1期油充注时间的多解性,厘定第1期油充注时间在距今24～20 Ma东营组抬升剥蚀期,第2期油充注时间在距今4～3 Ma。激光原位方解石U-Pb定年技术结合流体包裹体分析可很好地用于约束油气成藏时间,提升油气成藏定年的精度,为含油气盆地特别是多旋回叠合盆地的油气成藏年代学提供更为可靠的研究方法。     

低孔低渗碎屑岩储层流体性质测井识别技术——以四川盆地安岳气田须家河组气藏为例

四川盆地上三叠统须家河组二段是安岳气田的主要产气层段。由于该储层非均质性强、孔隙结构复杂,属于低孔、低渗-特低渗、高含束缚水饱和度储层,加之受到构造、岩性的影响,气水分异程度差,气层、气水同层,水层的测井响应特征差异不明显,致使储层流体性质识别难度大,试气成功率较低。针对这一现状,利用测井、试气等资料,结合须家河组储层特点,系统地分析了储层气水测井响应特征;采用饱和度重叠法、电阻率-孔隙度交会法、侧向-感应电阻率比值法、纵横波速度比法,从不同角度反映储层物性和气、水、干层之间的差异,综合判别安岳气田须二段的储层性质。通过对2011-2012年的新井跟踪对比分析,最终优选出以饱和度重叠法、电阻率-孔隙度交会法为主的流体性质判别技术,在对该区４６层的储层流体性质识别中,测井解释符合率由６０％提高到了83%,试气成功率也明显提高。该套技术适用性强,具可操作性,对川中地区其他区块也具有很好的指导作用。     

特低-超低渗储层微观水驱油特征及影响因素分析——以鄂尔多斯盆地合水地区长6、长8段储层为例

鄂尔多斯盆地合水地区长6、长8储层特征具有共同点与差异,驱油类型受均质程度控制,长6储层样品见均匀–网状、网状、指状三种驱替类型,长8储层未见指状驱替;润湿性影响残余油状态,有效渗透率越高、平均喉道半径越大、孔喉连通性越好,则驱油效率越高;长8储层样品溶蚀孔越发育驱油效率越高。以注水启动压力为基准提高50%注入压力,注入速度为0.05～0.08 mL/min,注入体积3 PV时,驱油效果最好。利用储层各项参数综合对比可预测驱油效率,选取适当的注水方式可明显提升驱油效率。     

中低煤阶煤层气储量复算及认识——以鄂尔多斯盆地东缘保德煤层气田为例

保德煤层气田位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠折带北段,属于典型的中低煤阶煤层气田。2011年,该气田探明煤层气地质储量183.63×10⁸ m³,技术可采储量91.82×10⁸ m³,截至目前,气田已规模开发6年。由于储量计算参数发生了明显变化,需要重新评估储量的动用情况和可动用性。2018年9月,按照储量规范,结合煤层气自身的产出机理和开发特点,利用动态资料,采用体积法复算了地质储量,采用产量递减法和类比法重新标定采收率,对2011年提交的探明储量进行了复算。复算增加煤层气探明储量29.86×10⁸ m³;采收率标定结果为52%,较2011年增加2%;标定技术可采储量110.94×10⁸ m³,较2011年增加19.12×10⁸ m³。储量复算工作需重点说明计算参数的变化情况,在技术可采储量计算以及采收率确定过程中,在已开发的区域需要按照地质条件进行分类计算。     

成膜防塌液的室内研究及其应用工艺——用于解决气—液钻井转换初期的井壁失稳问题

气体钻井结束后,在替入钻井液初期,钻井液中的水相会大量快速地进入地层,引起地层中的黏土矿物吸水膨胀而导致井壁失稳或形成厚滤饼,造成起下钻遇阻复杂,解决井眼通畅问题需要花费更多的处理时间。为此,提出了气体介质转换成钻井液介质的钻井初期有效控制井壁失稳新的技术思路——成膜防塌技术。在实验室内研制了一种由高分子有机物和无机物组成的混合液体,称之为"成膜液",并进行了人造岩心浸泡、泥球浸泡、防清水渗透的室内实验,分别对比考察了岩样的分散、岩心表面成膜及其防水膜的渗水性能。实验结果表明:该成膜液能在短时间(10~30s)内在实验岩心上形成一层光滑致密的防水渗膜,能有效阻止钻井液中的水相进入实验岩心的内部,起到了防止黏土水化分散、稳定井壁和有效防止厚泥饼形成的作用。最后分别推荐了气体钻井和雾化钻井的成膜液现场应用浓度范围及其操作性强的防渗膜"涂抹"工艺方法。     

低渗透储层构造裂缝长度表征及应用——以四川盆地磨溪—高石梯地区寒武系龙王庙组为例

为明确低渗透储层构造裂缝长度定量表征方法,以四川盆地磨溪—高石梯地区寒武系龙王庙组为例,综合采用岩心裂缝统计及岩石力学实验方法,从构造应力场的角度推导低渗透储层构造裂缝长度的关系式。该方法将裂缝长度与裂缝体密度、应变能密度及岩体应力状态联系起来,建立了裂缝长度与裂缝体密度之间的定量计算关系。结果表明：裂缝长度与裂缝数量呈负指数幂关系;裂缝体密度与应变能密度呈正比线性关系;裂缝长度与裂缝体密度呈负指数幂关系。将推导的裂缝长度公式应用于磨溪—高石梯地区龙王庙组,数值模拟结果显示：裂缝体密度值普遍介于1~5 m²/m³,最高为9 m²/m³,高值区主要分布于断层及周边地区;裂缝长度主要介于1~20 m,断层及周边区域裂缝密而短,长度普遍小于3 m。     

低渗—特低渗白云岩储层成岩相分析及测井识别——以伊陕斜坡马五段为例

为研究低渗—特低渗白云岩储层的成岩相测井识别方法并进行定量划分,明确白云岩成岩相的空间展布及其有利区,依据岩心观察、普通薄片和铸体薄片鉴定、以及阴极发光分析等,结合X射线衍射和物性资料,对伊陕斜坡中东部马五段白云岩储层的成岩环境及成岩作用进行剖析,通过测井曲线的交会分析与软件的综合应用,构建了低渗—特低渗白云岩储层成岩相的定量识别标准。结果表明,低渗—特低渗白云岩储层成岩相可划分为早期大气淡水溶蚀亚相、表生期大气淡水溶蚀亚相、浅埋藏活跃回流渗透云化亚相、浅埋藏隐伏回流渗透云化亚相、钙质胶结相和泥质充填相等6类;以Pe-DEN,R_LLD-DEN交会及R_LLD-AC交会为代表的测井参数交会图法及软件综合应用是进行低渗—特低渗白云岩储层不同成岩相单井纵向上定量识别与连续划分的有效方法;白云岩储层成岩相在空间的分布具有纵向分带、横向分区的典型特征。有利储层主要分布于早期大气淡水溶蚀亚相和浅埋藏活跃回流渗透云化亚相,其次为表生期大气淡水溶蚀亚相,浅埋藏隐伏回流渗透云化亚相储层分布最少。     

歧口凹陷埕海高斜坡低饱和度油藏形成机制与开发实践——以刘官庄油田馆陶组三段为例

位于歧口凹陷南缘埕海高斜坡的刘官庄油田,低饱和度油藏分布规律认识不清,具有原油密度高、黏度大及含油饱和度低的特点,热采和化学降黏效果不理想,难以开发动用.通过详细分析低饱和度油藏的形成机制,明确油气远源运移、储层非均质性强、构造幅度宽缓是刘官庄油田馆陶组三段低饱和度油藏形成的主要因素;并结合刘官庄油田低饱和度油藏富集特...     

地震振幅能量表征河道砂体及其储层物性——以川中地区中侏罗统沙溪庙组为例

四川盆地中部地区中侏罗统沙溪庙组为三角洲前缘沉积,水下分流河道砂体发育,是该区新一轮非常规天然气勘探开发的新领域。为了支撑该区的天然气勘探部署,开展了致密砂岩气勘探开发技术攻关,在河道砂体波动方程正演模拟的基础上,利用多属性融合识别河道砂体边界,结合地震强振幅“亮点”刻画出河道砂体;通过计算出河道砂体振幅能量并与河道砂体储层物性进行相关性分析,预测优质储层分布规律。研究结果表明：①川中地区沙溪庙组8号砂组的地震响应特征为“砂体顶界表现为强波谷、底界表现为强波峰”的“亮点”反射特征,地震剖面表现为沿河道走向砂体连续、稳定分布;②预测该区沙溪庙组8号砂组河道宽度介于600～1 400 m,面积为67.22 km2;③在河道砂岩地震调谐厚度范围内,砂体地震振幅能量与砂体物性具有线性正相关关系,物性越好振幅能量越强,并且随着砂体厚度和孔隙度增加,砂体的地震“亮点”模式更容易识别。结论认为,河道砂体振幅能量与砂体物性相关度超过80%,地震振幅能量能反映河道砂体物性,该认识可以为后续井位部署及非常规天然气勘探开发提供参考。     

增生楔盆地物源及沉积相分析——以缅甸某区块为例

作为主动大陆边缘"沟—弧—盆"体系中的重要组成部分,增生楔盆地地质背景复杂,构造变形强烈,多期构造推覆造成地层重复叠置,开展沉积相分析难度非常大。本文以缅甸某区块为例,从区域构造沉积演化分析出发,通过重矿物分析确定该区物源,同时利用以露头沉积相为基础,结合粒度分析和测井相分析,对该区的沉积相进行了深入细致的分析。分析认为,该区除了来自孟加拉湾的北向物源,晚渐新后若开山一侧的东部物源也是重要的沉积来源,两套物源共同控制了该区的沉积相展布。     

基于粒径分类的致密砂岩力学特性及破坏特征研究——以鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组为例

鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组致密砂岩具有物性差、地层压力异常、隔夹层发育等工程地质特征,储层压裂改造力学参数的选取及其破坏特征对油气田实现效益开采具有重要意义。针对下石盒子组致密砂岩,以平行试验为设计思路,开展抗张强度测试及模拟原地状态下的高温高压三轴力学试验,在粒径分类基础上,探索致密砂岩力学特性和变形破坏特征。该区下石盒子组致密砂岩可分为中—细粒岩屑砂岩、粗粒岩屑砂岩以及巨—粗粒岩屑砂岩,粒径越粗则物性越好,其石英含量越高则黏土含量越低;随着粒径由细至粗,力学强度和弹性参数逐渐减小,岩石抵抗变形以及保持结构完整性的能力降低,力学试验变形破坏呈脆性向基质混合型过渡的特征。在相同的地应力及施工作业条件下,岩石类型不同则储层压裂难易及改造效果均有差别,需根据地层实际情况选用不同的工程力学参数。