CO_2干法压裂井筒压力与相态控制研究

液态CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态显著影响裂缝起裂和延伸。鉴于此,根据Span-Wagner状态方程,建立了CO_2干法压裂井筒流动传热模型,揭示了CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态的变化规律。研究结果表明:CO_2摩阻非常高,在常规施工条件下其摩阻每1 000 m超过10 MPa;排量和油管内径对井筒压降影响非常大,在满足携砂情况下可通过适当降低排量或选用较大管径油管降低摩阻;干法压裂过程中相态转变取决于井底CO_2温度,而井底温度受注入温度影响最大,其次为注入排量和地温梯度,并且几乎不受油管内径影响; CO_2流体密度和黏度与温度成反相关关系,井筒内CO_2黏度仅为0. 08～0. 25 m Pa·s,携砂能力差,加之滤失大,不利于压裂造缝是压裂施工失败的主要原因。研究结果可为CO_2干法压裂和CO_2增能压裂提供理论指导和现场借鉴。     

含杂质CO2体系相态特性及CO2低温液态储存蒸发特性实验研究

通过实验对含杂质CO2体系相态特性和CO2低温液态储存蒸发特性进行了研究.杂质含量越高,含杂质CO2体系的泡点压力和露点压力越高;杂质含量对泡点压力的影响程度较大,露点压力仅与杂质含量有关,而与杂质种类无关.初始充满率和环境温度对储罐内CO2压力和液相蒸发率都有显著影响;在初始充满率相同的情况下,外界环境温度越高,储罐内CO2压力和液相温度上升越快,储罐内CO2平均蒸发率越大;在外界环境温度相同的情况下,储罐内CO2初始充满率越高,其平均蒸发率越小.HYSYS软件模拟计算结果与实验结果的对比表明,可以利用HYSYS软件进行含杂质CO2体系相态特性及CO2低温液态储存蒸发特性的模拟分析.     

CO_2驱替实验压力变化特性

在CO2驱油试验区的开发初期,地层压力并没有明显上升,为了查明其原因,开展一维填砂模型和二维砂岩模型物理模拟实验研究。一维填砂模型CO2驱替实验显示:在相同压力下,随着CO2溶解量的增加,蒸馏水、盐水和原油3种流体的密度均上升后趋于稳定。结合液体升压过程中的体积缩小量计算及蒸馏水溶解实验,确认CO2在油相和水相中因溶解而导致液相体积缩小效应是填砂模型中压力降低的主要原因。在二维砂岩模型CO2驱替实验过程中也存在压力降低现象,对产出液体积倍数与驱替体积倍数关系曲线分析后提出:CO2在渗流时能进入油、水所不能进入的微小孔隙从而导致注入压力降低,相对而言CO2在液相中的溶解效应可以忽略。孔隙度计算及不同生产控制方式下碳酸盐岩岩心的CO2驱替实验验证了分析结果。图4表2参15     

不同相态CO_2形成的泡沫体系性能研究

CO2具有气态、液态和超临界态3种不同的相态,不同相态CO2产生的泡沫外观和稳定性差异较大。通过高温高压可视化泡沫仪研究了气态、液态和超临界态下CO2泡沫性能。试验结果表明,超临界态CO2形成的泡沫形态介于气态CO2形成的泡沫和液态CO2形成的乳状液之间。随着温度升高,CO2泡沫的起泡体积、半衰期降低;随着压力增加,特别是在超临界态条件下,CO2泡沫的起泡能力和稳泡能力都明显增加。在泡沫封堵试验中,超临界态CO2形成的泡沫阻力因子高于气态和液态CO2形成的泡沫体系。     

CO_2与异丁烷、1-丁烯汽液平衡数据的测定与关联

采用高压汽液相平衡装置,用静态法测定了263.15,273.15,283.15,293.15,303.15 K下CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯二组分物系的汽液平衡数据,并采用Peng-Robinson方程对平衡数据进行了关联。实验结果表明,测得的二组分物系的汽液平衡数据通过了热力学一致性检验,拟合计算得到的CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯的二元交互作用参数分别为0.126 076和0.133 844。CO_2-异丁烷和CO_2-1-丁烯二组分物系气相摩尔分数的计算值和实验值的平均偏差分别为0.778 4%和0.820 2%。     

CO_2泡沫压裂液的流变特性研究

利用大型多功能泡沫回路(MPFL)装置研究了泡沫压裂液的流动行为特征,获得了不同CO_2泡沫质量压裂液的流变参数,并使用RS75控制应力流变仪研究了CO_2泡沫压裂液的粘弹性能,分析了泡沫质量与表观粘度、粘弹性、微观结构、支撑剂沉降速率的关系。研究结果表明,MPFL是开展泡沫压裂液研究的良好专用装置,FL-36起泡剂具有良好稳泡能力,研究的泡沫压裂液具有低密度、低滤失量、流变性能好、携砂能力强、低伤害等特点。     

考虑地层水的凝析气井注CO2相态机理评价

为评价含水凝析气井注CO2消除近井带反凝析污染的相态机理,基于气液液三相相平衡热力学理论,并结合PR状态方程、HV混合规则和活度系数模型,建立CO2-烃-水相平衡热力学计算模型及评价方法。并对一个实际含水凝析气井注CO2吞吐的相态机理进行评价,研究CO2注入时机对反凝析液饱和度、采收率曲线和CO2注入量对反凝析液饱和度、采收率、露点压力及凝析液储量的影响规律。研究表明：最大反凝析压力之前CO2吞吐效果更好,注入量越多效果越好;不同注入时机,凝析液采收率曲线都会出现中间相交,都会降低反凝析液量和露点压力;相同注入量时,随注入时机的推迟,凝析液储量增加。     

管输超临界CO_2泄漏过程管内瞬变特性研究

CO2输送是整个CCUS技术中重要的中间环节,而管道输送则是超临界CO2最高效和最经济的输送方式。为了研究超临界CO2泄压过程中管内节点温度、压力和相态的变化,针对管道泄漏工况,利用OLGA软件对不同初始压力、温度和流量对泄放过程中管段内不同节点的温度、压力等参数和CO2的相态变化的影响进行模拟和分析。分析结果表明:泄漏发生时,输送压力越低,管道泄漏口处的温度越低,应在设计时考虑管道的耐低温能力;初始输送温度对管输压降和流量变化影响不大,主要影响管内温度,进而影响CO2的相态变化。初始温度过高,CO2易在泄漏过程中转为气态,对管道造成冲击;初始温度过低,管道温降加快,更易产生干冰,两种情况均会对管道造成损伤。针对超临界CO2管道输送系统,应考虑泄漏过程中减压波的传递对泄漏口裂纹扩展的影响。所得结果可为我国CCUS技术的发展提供理论支持。     

MEA溶液捕集CO_2的反应热实验研究

单乙醇胺(MEA)捕集CO_2具有吸收速率快、吸收量大等优点,是CO_2化学吸收法中应用最普遍的吸收剂。本文利用自主开发的量热系统测量了MEA溶液吸收CO_2的吸收热、解吸热以及吸收量,考察了CO_2负载率、温度、压力、活化剂等对吸收热、解吸热和吸收量的影响。研究表明:吸收热随温度的增加而下降;在温度相同时,吸收热随CO_2负载率的增大而减小,随吸收剂浓度的增大而增大;压力对吸收热的影响不大,但压力越大,对CO_2的吸收量越大;活化剂的添加有效的降低了单一溶剂MEA的吸收热和解吸热。此外,解吸过程中汽化潜热的回收利用可有效降低能耗。     

原料气中CO对CO_2催化加氢合成甲醇的影响

用三种ＣＯ含量不同的原料气对Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ四组份催化剂进行ＣＯ２加氢合成甲醇的研究。结果表明，原料气中掺入的ＣＯ能提高ＣＯ２加氢合成甲醇的选择性和收率。ＴＰＳＲ－ＭＳ谱说明预吸附的ＣＯ能抑制ＣＯ２加氢的逆水汽变换反应，而有利于转化为甲醇。     

超临界CO_2处理对破乳剂作用效果的影响研究

为掌握CO_2驱技术应用后,超临界CO_2处理对长庆原油乳状液加剂破乳过程的影响,本文以超临界CO_2处理前后长庆原油W/O型乳状液为研究对象,利用界面流变仪、电导率仪、乳液脱水率测定装置,测试超临界CO_2处理前后乳状液稳定性及界面特性变化并分析AP 125型、XL型、JL型破乳剂在超临界CO_2处理前后对乳状液破乳脱水特性及界面特性的作用变化情况,结果表明,长庆原油W/O型乳状液体系较为稳定,不加破乳剂情况下难以脱出游离水,且超临界CO_2处理会使得长庆原油乳状液界面膜强度更高,乳液稳定性更好,同时,超临界CO_2处理会明显恶化三种破乳剂的破乳脱水效果,并使得界面弹性模量更早出现拐点。     

珠江口盆地(东部)的CO_2气藏及其对油气聚集的影响

指出珠江口盆地东部地区天然气中的烃类气体(包括CO_2气藏中的少量烃类气体)都是有机成因。CO_2气体有有机成因、无机成因,也有混合成因。无机成因的CO_2气体是在上新世以后火山—岩浆CO_2气体通过深断裂向上运移,取代了早期形成的油气藏中的油气而形成的。珠江口盆地东部地区钻探过程中,在3个构造发现了4个CO_2气藏。特别是阿纳达科合作区内28-2-1井的CO_2气藏,使油气勘探失利。因此,研究CO_2气藏的成因及其与油气藏的关系,对盆地内下一步油气勘探工作显得非常重要。     

含蔗糖体系CO_2水合物生成过程和相平衡的实验研究

气体水合物堵塞风险的防治是油气开采安全保障的重要工作,添加抑制剂是预防水合物生成的有效手段。采用蔗糖作为抑制剂,利用可视化高压反应釜实验装置,实验的温度范围为-0.5~4.8℃和压力范围为1.11~3.0MPa,研究了添加质量分数为5%、10%、15%、20%和25%的蔗糖对CO_2水合物生成过程和水-水合物-气三相相平衡的影响,并分析了蔗糖体系中CO_2水合物生成的微观机理。实验结果表明蔗糖对CO_2水合物生成有抑制作用且改变了相平衡条件,实验中蔗糖抑制效果最佳的质量分数为25%,相比蒸馏水体系的总压降减少了29.3%,气体消耗量减少了68.76%。蔗糖抑制水合物生成的微观机理主要是由于其分子的多羟基结构减少了体系中的自由水的量,降低了体系的水活度,改变了相平衡条件。以蔗糖作为水合物抑制剂效果良好,且经济环保。     

饱和CO_2环境下X65管线钢和22Cr双相不锈钢的磨损腐蚀研究

在饱和CO2的含砂体系中研究了管材磨损腐蚀行为.在不同环境条件下(温度、流速和砂含量)研究了X65管线钢和22Cr双相不锈钢材料的总失重、腐蚀、冲蚀磨损和它们之间的作用(常为协同作用).实验结果显示,22Cr双相不锈钢在固液冲击下具有良好的性能,这一结果表明22Cr双相不锈钢有很好的降低腐蚀的作用.近来的研究显示,实验数据与经验预测模型之间有很大的关联.     

基于CO_2置换的低渗透储层岩心饱和方法研究

针对低渗透储层岩心的饱和难题,基于CO2置换吸附气的原理开发了低渗透储层岩心饱和方法和实验装置,通过饱水法孔隙度测量考察了该方法在26块低渗透储层岩心的应用效果。研究发现,该方法饱和后饱水法孔隙度比常规饱和方法饱和后的饱水法孔隙度平均增加0.54%,平均比氦气法孔隙度小0.14%左右,饱和效果有明显改善并近于完全饱和;饱水法孔隙度相对增量与泥质含量存在正相关关系,而与平均粒径、孔隙度、渗透率存在负相关关系,表明该方法在消除致密岩心吸附气对饱和影响方面有很好的针对性,可用于低渗透储层岩心的饱和。     

混相及非混相注CO_2对重力泄油的影响:实验和模拟结果

通过室内实验和模拟研究,得出注CO2对裂缝性介质及采收率影响结果.利用渗透率为100 mD岩心进行混相(高压)和非混相(低压)注CO2实验,并对实验结果进行比较.在整个实验过程中,一个不锈钢筒装有带环空的圆柱型岩心,该岩心可以较真实地模拟基质中的裂缝流动规律.采用CO2和正构癸烷作为溶剂和实验用油,岩心在有和无残余水存在的两种情况下用油饱和.实验在35℃恒温空气浴条件下进行,分别在250、500、750、1 000、1 250、1 500 psi压力下做6组实验.一种高压校准玻璃油量计连接于裂缝性介质模型底部,以便在各实验条件下连续收集并计量产出油.分析结果表明,以较高压力注CO2可显著提高裂缝性介质重力泄油机制下的原油采收率.     

硅改性AlPO4-5/Al2O3复合载体催化剂的制备及其加氢脱硫与芳烃饱和性能评价

以硅溶胶形式将SiO2引入到AlPO4-5/Al2O3复合载体中,以W-Ni为活性组分制备不同SiO2含量的复合载体催化剂,并对复合载体和催化剂进行X射线衍射(XRD)和H2-程序升温还原(H2-TPR)表征。分别以二苯并噻吩、四氢萘为模型化合物,在微反装置上对催化剂加氢脱硫与芳烃饱和性能进行评价。结果表明：分子筛骨架稳定性好,载体与催化剂制备对分子筛未造成破坏;复合载体中SiO2质量分数为12.0%时,所制备催化剂的加氢脱硫活性和四氢萘加氢饱和活性均最高,与TPR表征结果一致。