川渝碳酸盐岩储层胶凝酸配方研究

酸压是碳酸盐岩储层改造增产的主要措施,而优选适合的酸液体系是实现酸压成功的重要前提。通过分子结构设计,研发设计了共聚物型耐高温胶凝剂和集络合、防膨、助排功能于一体的多功能剂,同时优选耐高温缓蚀剂,形成了一套适合于川渝碳酸盐岩储层特点的胶凝酸配方体系。综合评价表明,配方的抗剪切、缓蚀、络合、防膨等性能指标均满足标准要求,在不提高酸液黏度的基础上,有效降低了H+传质速率,使酸岩反应速率变小,并降低对储层造成的伤害。利用旋转岩盘酸岩反应测试系统、酸蚀裂缝导流能力测试系统,对胶凝酸体系酸岩反应动力学、裂缝导流能力及刻蚀形态进行系统评价。结果表明,该体系具有优异的缓速性能,在闭合压力60MPa下,酸蚀裂缝导流能力可达到8.48μm2·cm。激光扫描结果表明,酸液非均匀刻蚀程度提高120%,对裂缝形貌改变明显。     

压裂液冻胶在储层微裂缝中的滤失评价

压裂液冻胶作为高黏非反应性液体,一直广泛用于低渗透气藏水力压裂作业的造缝和携砂,对于孔隙型储层具有较好的降滤失性能。通过评价实验,考察了压裂液冻胶在低渗透气藏微裂缝储层中的降滤失性能。实验内容为:考察注液压差、压裂液黏度和微裂缝宽度对压裂液冻胶滤失速率的影响;在恒定微裂缝宽度和注液压差的条件下,通过考察压裂液冻胶滤失速率随时间的变化来评价压裂液冻胶在微裂缝中的造壁性能。实验结果表明:对于微裂缝发育的储层,压裂液冻胶有一定的降滤失性能;滤失速率变化与注液压差、微裂缝宽度成正比关系,与压裂液黏度成反比关系;随着实验时间的延长,压裂液滤失速率变化不大,压裂液冻胶在微裂缝壁面的造壁性能基本失效。建议:对于微裂缝宽度大于0.1mm的储层实施水力压裂作业时,在采用压裂液冻胶辅助降滤的同时,可使用粉砂、纤维等固相降滤剂实施综合降滤;在实施水力压裂作业前,建议通过小型测试压裂来判定地层微裂缝的发育特征。     

塔河油田碳酸盐岩储层酸压酸岩反应影响因素研究

由于地质因素的复杂性,碳酸盐岩储层的酸压效果与酸岩反应的各项影响因素关系密切,通过研究温度、酸液浓度等影响因素,可以采取有效措施控制酸岩反应速率,从而提高酸压效果。     

罗家寨气田CO2地质封存数值模拟研究

基于罗家寨嘉陵江组建立三维地质模型,利用FLAC3D-TOUGHREACT模拟评估了CO₂注入地层后的地质压力、储层物性变化和CO₂运移规律等。结果表明,在CO₂注入的10年间,CO₂的注入提高了整个地层压力,高压场以注入井为中心呈现梯度递减向四周扩大。储层的孔渗性随着CO₂的注入逐渐增大,而盖层物性未发生明显变化。CO₂羽流主要在中间储层中运移,未突破上下盖层。此外,通过模拟研究发现嘉陵江组的CO₂总封存量为3.211×10⁷ kg。结果说明嘉陵江组所选层位可有效封存CO₂。     

低渗砂岩酸压增注技术研究与应用

辽河油田ZQ区块储层物性差,平均孔隙度为12%,渗透率分布在0~1mD之间,属于典型的中孔-低渗透油藏。长期以来,该区块约有30%的注水井存在注水压力上升快、长期注水高压、注不进等现象,采用常规酸化增注措施后,平均有效期只有61d,注水状况无法彻底改变。借鉴国内类似储层的注水井增注经验,提出了ZQ区块酸压增注措施。通过建立油藏和压裂裂缝的二维渗流模型,对比了酸压增注与常规注水的压力扩散和增注量,证实酸压增注的理论可行性;通过室内岩心柱刻蚀实验,证实砂岩岩面酸蚀后能够形成导流裂缝;同时对酸液进行优化,采用有机酸体系减缓酸岩反应时间,增大酸蚀处理半径。在现场应用了5井次酸压增注施工,措施后平均日注量24.3m~3/d,同时邻近油井平均动液面上升120m。酸压增注为低渗透砂岩油藏改善注水效果提供了一项有效技术手段。     

基于燃机余热和地热能的联合发电系统优化设计及热力性能分析

设计了一种超临界二氧化碳(S-CO₂)再压缩系统与地热双闪蒸系统相结合的新型燃机余热利用联合发电系统。基于所建联合系统参数优化模型,应用遗传算法计算分析了联合系统内部参数和边界参数对最大输出功和燃机余热利用率的影响。结果表明：通过系统参数优化,联合系统实现了余热在2个子系统中的合理分配,加深了燃机余热的进一步利用;当一级闪蒸压力取99.89 kPa、二级闪蒸压力取29.4 kPa、S-CO₂质量流量取22.68 kg/s、分流比取0.308 5时,联合系统最大净输出功达到6.402 MW,对应余热效率为67.9%;当一级闪蒸压力在90～115 kPa、二级闪蒸压力在25～35 kPa时,联合系统均可实现较高的净输出功,与最佳值的相对偏差在0.8%以内;随着S-CO₂流量或分流比逐渐增大,联合系统的净输出功均呈现先增大后减小的规律;联合系统的最大净输出功随S-CO₂透平进口压力的增大而增加,随S-CO₂透平出口压力和预冷器出口温度的增大而减小。     

下吸式固定床的生物质O2/CO2分段气化流程模拟

建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的Aspen Plus气化模型,该模型预测煤气组成和煤气热值,与文献试验结果吻合良好。利用灵敏度分析模块模拟了氧碳比、CO₂/C对气化结果的影响,并提出O₂/CO₂分段气化流程,对比常规的CO₂气化特征,分析了CO₂/C对气化结果的影响。结果表明,纯氧气化时可获得高H₂和CO浓度的气化气,但其净CO₂排放量较高,氧碳比增加使碳转化率逐渐增加、冷煤气效率先增加后降低;CO₂作为气化剂时,随着CO₂/C的增加,净CO₂排放量逐渐减少,但碳转化率及冷煤气效率大幅降低;与常规CO₂气化相比,O₂/CO₂分段气化在保持低CO₂排放量的同时,可有效增加气化过程中的碳转化率及冷煤气效率。     

三轴应力下CO2置换开采天然气水合物实验研究

为模拟海域真实环境,在三轴应力、氯化钠体系以及水合物储层富水状态的条件下,开展针对氯化钠体系、储层初始饱和度以及置换压应力对液态CO₂置换开采海域天然气水合物的实验。研究表明：在三轴应力以及孔隙度约46.70%的条件下,氯化钠体系对CH₄置换效率影响较小,但对CO₂水合物合成表现出抑制作用;储层初始饱和度与CH₄置换效率之间是负相关关系且高的储层含水率更有利于CO₂封存;CH₄置换效率随着置换压应力的增长有一定幅度的提高,置换压应力的增大为CO₂水合物合成提供了高的驱动力,进而提高了CO₂封存效率。     

玉米秸秆循环流化床热解气化试验

采用循环流化床气化中试装置对玉米秸秆进行了气化试验,分别在常温空气与250℃预热空气条件下,研究了空气当量比（ER）和原料含水率对气化特性的影响规律。结果表明：随着ER的增大,循环流化床气化炉内的反应温度升高,气化燃气中的CO₂含量增加,焦油与CO含量及燃气热值降低,气化效率随ER的增大呈先增大后减小的趋势;随着气化原料含水率的增加,循环流化床气化炉内的平均温度下降,燃气中的CO₂与H₂及焦油含量逐渐升高,CO含量下降,CH₄与C_nH_m含量均为先增加后减少。与常温空气工况相比,预热空气工况下的燃气热值与气化效率均有一定程度的提高。采用预热空气为气化介质,提高气化剂温度,可显著促进玉米秸秆的气化反应,提升气化效率。     

CO2/O2环境对柴油着火及燃烧特性的影响

为研究CO₂/O₂环境对柴油着火和燃烧特性的影响,以正庚烷为柴油表征燃料,利用CONVERGE计算了不同CO₂/O₂环境下正庚烷的着火和燃烧过程,并搭建了可视化定容燃烧弹试验平台进行了验证。使用高速摄影机记录了初始温度850 K,初始压力3 MPa,CO₂体积分数分别为35%、40%、50%和60%时正庚烷燃烧的自发光强度,利用CHEMKIN中定容均质反应器分析了CO₂物理和化学作用对着火的影响。研究结果表明：在CO₂体积分数35%时存在爆燃的现象,随着CO₂体积分数增长,着火延迟时间增长,着火位置远离喷嘴,稳态燃烧阶段火焰的长度和宽度也增大,CO₂体积分数在50%～60%之间时火焰自发光强度峰值明显下降;CO₂的物理作用抑制了着火,第三体作用对着火的促进作用大于直接参与反应对着火的抑制作用,造成CO₂的化学作用缩短了着火延迟时间,并且随着CO     

碳酸盐中CO2气化生物质制合成气

以杉木屑为原料,CO₂为气化剂,熔融碳酸盐Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(LNK)为热介质和催化剂进行气化制合成气(H2+CO)的研究,考察气化剂CO₂流量、CO₂通入方式、复合熔盐体系中添加的金属氧化物种类和Cr2O3含量等因素对气体产物组成分布及产率的影响。结果表明:CO₂流量显著影响气化反应的平衡;以鼓泡法通入CO₂时生物质的气化效果优于吹扫法的情况,CO₂流量为99.8 L/h时气化效果较好,合成气含量和产率分别达到61.4%和350.2 mL/g生物质;添加的金属氧化物中Cr₂O₃对生物质气化过程的促进作用优于MgO和Fe₂O₃,随着Cr₂O₃含量的增大,合成气含量先增大后略微减小,在Cr₂O₃含量为10.0%时最高,为67.9%。     

南海东部特低渗油田压裂改造实践与效果评价

南海东部F油田WC组属于特低渗油藏,具有埋藏深、渗透率低、储层跨度大的特征,常规测试产量低,需压裂改造提高产能。WC组A5井压裂时存在储层纵向改造不充分、裂缝失控风险高、砂堵风险高、井斜角大造成裂缝弯曲、压裂规模小等难题。在前置液中加入小粒径段塞,打磨射孔炮眼和弯曲裂缝,减小砂堵风险,同时降低压裂液滤失,增加隔层应力,避免裂缝向下延伸。优化施工排量为4m³/min、支撑剂加量为50m³,达到支撑裂缝半长125.9m,支撑缝高51.4m。优化海上平台压裂设备摆放,满足4台压裂泵作业需求,并采用连续补砂工艺,满足单次加砂50m³的要求。A5井压后初期平均日产油22m³/d,增产倍比达4倍以上。采用生产测井技术对压后效果进行评价,压后射孔段内有4个主要产液段,产液段长度占总射孔厚度的36%;4个产液段中,产液量占比最高达45%,最低为14%。分析认为,多裂缝、储层纵向非均质性是影响压后增产效果的主要因素。建议在该类储层后续压裂改造中,采用水平井或大斜度井,对储层进行精细划分,优选甜点段射孔和改造,提高对甜...     

CO2气氛下危废污泥与煤、废活性炭的共气化特性

采用热重分析法对CO₂气氛下工业危废污泥与煤和废活性炭在不同比例下混合进行共气化的失重过程、气化反应动力学和协同气化效应进行了研究．随着混合燃料中煤/废活性炭比例的提高，混合燃料的失重率和最大失重速率都相应大幅提高．随气化温度升高，相比污泥单独气化，混合燃料的协同气化反应得以加强．60%污泥混合40%煤/活性炭时表现出更高的协同性指数，焦炭气化阶段的反应活化能为污泥单独气化时的24%～31%．与煤相比，废活性炭与污泥的协同气化效应更为显著．在此基础上利用管式气化实验炉对混合燃料的产气特性进行了初步研究．产气主要有效成分中CO体积占比最大，其次为H₂和CH₄．污泥单独气化时，产气中CO含量随CO₂流量增加逐渐降低；与煤或废活性炭共气化时，CO含量则随CO₂流量增大而逐渐增加．随煤和废活性炭混合比提高，H₂、CH₄含量逐渐上升，CO则相应降低．CO的含量整体受混合比和CO₂流量共同影响．     

低腐蚀性加重酸室内研究及应用

加重酸化是针对深井、超深井高破裂储层酸压改造的降低地层破裂压力的预处理技术。但因深井、超深井地层温度高,加重酸液体系的腐蚀性强,其应用受到很大限制。针对四川元坝地区储层埋深大、温度高,破裂压力高等特点,开展了加重酸液类型、主体酸浓度和加重剂、缓蚀剂等添加剂的实验优选及配方优化,获得了适合元坝地区深井/超深井高温、高破裂储层酸压改造的低腐蚀性加重酸液体系。优选获得的加重酸液密度达1.8g/cm3以上,在160℃高温条件下,其动态腐蚀速率小于30g/(m2.h),放置稳定性好(室温放置8d不分层、不沉淀)、溶蚀能力好,属典型低腐蚀性加重酸液体系。元坝YB2-X井须二段4600～4640m储层,此前采用密度为1.98g/cm3泥浆两次试挤,井底压力梯度超过3.71MPa/100m,地层仍无破裂迹象,随后采用40m3密度为1.85g/cm3低腐蚀性加重酸进行试破,施工排量由1.0m3/min升至2.4m3/min,酸化吸酸指数最大达19.38L/(min.MPa),地层具明显压裂显示。采用加重酸化技术,对深井超高破裂压力储层进行预处理,可取得较好增产效果。     

黄铁矿在CO2气氛下非等温氧化转化及动力学分析

针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO₂气氛下的转化行为．结果发现,黄铁矿在CO₂气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应,n=1/2),活化能低于其在N₂气氛下近30 k J/mol,为220.27 k J/mol,随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散,n=1/2)活化能与其在N₂(177.27 k J/mol)下接近为178.1 k J/mol;温度高于690℃,随着升温磁黄铁矿缓慢失硫,CO₂逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO₂和CO;820～1 150℃经历双峰失重峰阶段,820～1 020℃,氧化气体产物SO₂大量生成且在约1 000℃达到体积浓度峰值;最后1 020～1 150℃,坩埚中残留物大量与CO₂持续氧化反应失重形成SO₂和CO,坩埚中形成复杂物相体系,铁硫化物和铁氧化物...     

缓膨颗粒性能及封堵裂缝储层二氧化碳气窜效果研究

针对裂缝型储层注气窜流问题,通过仪器检测和物理模拟方法,开展了缓膨颗粒微观形态、强度、粒径、溶胀性、抗剪切性、封窜效果和气驱采收率研究。结果表明：缓膨颗粒形状不规则、表面粗糙,骨架呈空间网状结构,存在一些分布均匀、致密的孔洞,使其具有较高的吸水、保水能力。随溶胀时间延长、矿化度降低,缓膨颗粒弹性模量降低;与中性环境相比,缓膨颗粒在酸性环境下弹性模量较大,膨胀7d的缓膨颗粒弹性模量可达到61kPa以上,具有较高的强度。随溶胀时间延长,缓膨颗粒粒径增大,溶胀速度逐渐变快,到第10d仍然没有达到完全吸水。浓度越大、矿化度越高,缓膨颗粒溶胀速度越慢,与中性环境相比,酸性环境下溶胀速度较慢。随溶胀时间延长,缓膨颗粒抗机械剪切性变差。随匹配系数减小,封堵CO₂气窜效果呈“先变好后变差”趋势,匹配系数1.08效果最好。与缓膨颗粒浓度和注入量相比,匹配系数对封堵CO₂气窜效果影响最大。与CO₂驱相比,“缓膨颗粒封堵+CO₂驱”方式采收率较高,说明缓膨颗粒对裂缝进行了有效封堵,改善CO₂驱气窜效...     

川西须家河组气藏气井生产管柱结垢机理及治理技术

针对川西须家河组高温、高压有水气藏井下管柱及地面流程极易结垢堵塞的问题,首先从结垢机理出发,单因素分析CO₂含量、pH值、温度、压力、气液产量对结垢量和结垢趋势的影响;然后通过正交实验多因素综合评价,分析导致CaCO₃、BaSO₄结垢的主控因素。结果表明,随着井下温度上升,CaCO₃结垢量快速增加,BaSO₄结垢量有所减少;随着压力降低,CaCO₃结垢强度快速增大;在地面,当气液比降低,CaCO₃和BaSO₄结垢量减少;在井筒中,当气液比降低,CaCO₃和BaSO₄结垢量增加;井底流压高于45MPa井筒不发生CaCO₃结垢,地面流体温度低于60℃地面管线不发生CaCO₃结垢。产水量、井筒温度、压力是影响CaCO₃结垢的主要外在因素,产水量、产气量、井筒温度是影响BaSO₄结垢的主要外...     

油页岩天然岩心支撑剂嵌入导流能力实验研究

辽河油田大民屯盆地沙四段发育一套湖相致密储层,岩性为含碳酸盐的油页岩。由于平均泥质含量高达39.4%,支撑剂容易发生嵌入使人工裂缝导流能力变差。以往导流能力评价实验通常采用钢板或人造岩心夹持支撑剂的方法,忽略了储层岩性的天然属性,实验数据参考性差。为了定量评价储层条件下支撑剂嵌入影响,利用钻井取心制备成天然岩板,并运用CDLY-2006水力压裂裂缝导流能力测试系统,进行了天然岩板、钢板长期导流能力对比实验,分析了不同粒径、不同闭合压力、不同铺砂浓度下的裂缝导流能力变化。结果表明,随着闭合应力的增大,不同粒径支撑剂的导流能力普遍呈下降趋势;支撑剂粒径越大、铺砂浓度越小,因嵌入作用损失的导流能力越大。天然岩板导流能力实验提供了模拟储层条件下的相对精确数据,为油页岩储层压裂方案设计提供了参考依据。     

过量空气系数对甲醇/柴油反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了甲醇/柴油二元燃料反应活性控制压燃（reactivity controlled compression ignition,RCCI）发动机专用试验台架,系统地研究了最大转矩转速（1 600 r/min）、不同负荷下甲醇替代率和过量空气系数对发动机经济性与排放性能的影响规律。结果表明：中、低负荷下,随着甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率先降低后略微升高,有效热效率先增加后略微降低,排气温度降低;中高、高负荷时,随甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率和排气温度降低,有效热效率升高;负荷率75%下,甲醇替代率为30%时,有效当量燃油消耗率较纯柴油模式平均降低3.8%,有效热效率则平均升高6.7%。不同负荷工况下,随甲醇替代率增大,NO_x排放和烟度大幅降低,CO₂排放量减少,CO、甲醇和甲醛排放量增加。中、低负荷下,烯烃排放量随甲醇替代率升高而增加,中高、高负荷下则随替代率升高而降低。不同负荷、不同甲醇替代率下,随着过量空气系数减小,CO₂排放量和烟度增加,NO_x和C...     

玉北6区块深层稠油油藏压裂技术研究与应用

鲁克沁油田二叠系梧桐沟组深层砂砾岩稠油油藏储层破裂压力高、地层温度高、原油黏度高、岩性复杂,给储层压裂措施带来诸多难题。针对储层特征,压裂以提高施工成功率、提高导流能力、提高储层动用程度、降低储层伤害为思路,以低浓度胍胶高效交联压裂体系、"注水蓄能+压裂"技术、多次加砂、准101.6mm非标油管、组合粒径加砂为技术对策开展研究工作。结果表明:前置液多段塞+段塞式加砂+组合粒径陶粒的加砂方式现场适应性较强,可保证施工成功率与裂缝导流能力;"注水蓄能+压裂"技术使地层能量得到有效补充,弥补了注采井网不完善、高压欠注及地层压力系数下降等缺陷;低浓度胍胶高效交联压裂液体系具有低摩阻、低滤失、低界面张力、返排彻底、对地层伤害小、携砂性能好等特点,现场规模推广应用单井液体成本下降40%;采用准101.6mm非标油管及套管注入压裂可有效降低施工风险。将研究成果应用于玉北6区块17井次,增产、稳产效果明显。