深海海底观测网络水下接驳盒原型系统设计与实现

为实现深海海底观测网络的长期连续观测,设计一套基于水下接驳技术的接驳盒原型系统.通过分析接驳盒体系结构,采用多个耐压密封腔体作为水下接驳盒的机电集成封装结构,完成耐压腔体机械结构和散热结构设计.在实验的基础上,利用MOSFET器件以输入串联和输出并联相结合的方式,把2kV高压直流电转换为400V中压直流电,实现深海远距离高压直流电能传输.针对深海观测仪器设备通信的实时性要求,采用基于TCP/IP的光以太网技术和应用层自定义协议技术来实现通信控制.实验验证了在40MPa下,水下接驳盒原型系统能够正常工作.该水下接驳盒原型系统合理且实用,为实现深海海底观测网络的长期连续观测提供了技术支撑.     

低渗透岩心自然渗吸实验新方法

自然渗吸驱油是重要的驱油方式之一,然而以往的岩心自然渗吸实验采用常规的体积法和称重法,导致实验存在较大误差。为此从自然渗吸发生的条件出发,研制出具有恒温箱和数据自动记录系统的渗吸实验仪器,仪器的计量精度达到0.0001g,使得自然渗吸实验精度进一步提高。依托新的实验仪器分别完成低渗砂岩岩心和碳酸盐岩岩心自然渗吸实验。岩心实验结果表明:自然渗吸驱油效率和岩心渗透率密切相关,且存在着与最佳自然渗吸驱油效率对应的渗透率;根据实验数据回归出了满足碳酸盐岩岩心和砂岩岩心的自然渗吸动态的衰竭规律。     

油气管道CO2腐蚀影响因素及防腐实验

根据CO2腐蚀程度的不同、温度的差异以及腐蚀形态的不同,一般将CO2腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀,因此也就出现了不同的腐蚀机理。采出液中所含CO2对管道腐蚀巨大,容易造成事故和损失。在分析采出液中CO2腐蚀管道的过程和腐蚀机理的基础上,明确了CO2腐蚀管道的各项影响因素,主要包括环境因素、材料因素、力学因素三个方面。对于CO2的防腐采用以咪哇琳类化合物为主剂缓蚀剂,其中B—L—2缓蚀效果最佳,缓蚀率达85％以上。     

海底观测网接驳盒技术

利用海缆和接驳盒将布放在海底表面及海洋内的用于科学观测的仪器连成一个网络,并与陆地的因特网和电力网有机连接而组成的可实现长期、连续、实时的原位观测的海底观测网已经成为海洋科学研究的重要平台。研究和介绍海底观测网接驳盒所涉及的关键技术,包括接驳盒的电能供给及变换、高带宽通信与高精度对时、供电故障诊断与隔离、水下封装与设计等。基于所研究技术的接驳盒样机成功地进行水池和高压模拟试验、浅海运行试验、和深海组网试验等系列试验,并验证相关技术:基于直流变换的电能分配和供给方式可应用在海底观测网上;点对点的主干网光纤通信及多级树形结构的通信架构可满足海底观测网需求;独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性;模块化的封装结构和可维护的分离结构可降低成本并提高了系统的可维护性。     

基于模块堆叠的同步整流变换器

针对水下远距离高压直流电能传输的海底观测网络,设计了一套装备在观测网节点上的2 000 V DC/400 V DC@2 kW的高低压直流电能变换器。基于海底应用的特殊场合,提出了具有高可靠性和高冗余度的多模块堆叠构建方式。根据电源变换理论,分析了单个基于PWM控制的功率模块的输入/输出动态特性,以及5个模块通过输入级串联输出级并联堆叠组合后产生的不稳定问题,并针对该问题采用了基于峰值电流控制策略的单一控制器来提供同步PWM信号,所有模块基于同步信号驱动整流,实现自然均压、均流和冗余。进行了样机的半载启动和稳态运行测试、冗余特性测试和水池观测系统应用测试等试验,试验结果表明基于模块堆叠和单一控制器同步整流的方法构建的高压直流变换器能够应用于水下观测系统。     

应用多信息叠合技术研究潜山油藏油水分布关系

潜山油藏复杂的储集空间决定了其开发过程中油水分布关系变化的复杂性,尤其是开发进入中后期阶段,油水关系更加复杂,许多时候单靠某一方面的信息资料很难判断地下的真实状况。该文提出了一种运用地质信息、监测信息、动态信息、数值模拟信息叠合判断,综合分析油水分布关系的多信息叠合技术,研究油藏开发过程中油水分布关系。该技术在垦利潜山油藏研究中取得了较为理想的效果。     

海底观测网接驳盒电源散热机理研究

散热性能是影响海底观测网接驳盒供电电源长期运行的关键因素。根据热传导理论,分析金属耐压密封腔体内部电气热源的热耗散机理,推导出影响其热耗散性能的主要因素,得出腔内灌充绝缘导热油可大幅度改善散热效果,并利用Fluent分别对灌充气体、液体导热介质的腔体模型进行仿真验证。同时提出在油液内部留存一定体积气体的气液体结合的方式来缓解由于液体介质受热膨胀引起的压强升高问题,并进行1%、2%、5%、10%等4种不同空气体积率下的变压器油液因温升而导致压强升高的试验。得出结论:灌充绝缘导热油介质可改善水下密封腔的散热效果,但存在油液压强上升问题;气液结合方式可解决压强上升过高的问题,对于国产25#变压器油,大于8.8%的空气体积率可实现温升50℃时压强上升幅度低于0.1MPa。将该方法应用到海底观测网系统样机的2 kW电能变换器中,其试验测试结果与理论分析一致。     

砂岩储层油水相对渗透率曲线表征模型及其在数值模拟中的应用

以胜利油田孤岛油田新近系馆陶组砂岩储层为例,在岩心油水相渗测试实验及地质认识的基础上,建立了油水相对渗透率曲线表征模型,并通过数值模拟建立了砂岩油藏开采动态模型,探讨了不同韵律性、不同开发方式下相渗模型的适用条件及对开发结果的影响。研究结果表明:①分别拟合气测渗透率、平均孔喉半径等7个影响相渗曲线的参数和相渗曲线端点以及曲线形态之间的相关性,通过交替条件期望法进行多元回归,以气测渗透率和平均孔喉半径建立了束缚水饱和度计算模型,以渗透率变异系数和特征结构参数建立了残余油饱和度计算模型,以气测渗透率建立了束缚水下油相相对渗透率计算模型,以渗透率变异系数和特征结构参数建立了残余油下水相相对渗透率计算模型,4个端点表征模型的绝对误差都小于0.1;以霍纳普相渗曲线形态指数经验公式为基础,利用均质系数建立了油相相渗曲线形态表征模型,利用渗透率变异系数和孔喉比建立了水相相渗曲线形态表征模型,2个形态表征模型的绝对误差小于1.7,模型可靠。②在砂岩储层衰竭式开发模拟中,生产动态主要受油相相渗的影响,利用油水相渗曲线模型推导出的相渗曲线再进行归一化处理,在一定程度上能够消除储层非均质性带来的影响;在注水开发模拟中,储层的非均质性会加剧水相相渗对生产动态的影响,模拟时采用对产油量贡献最大的储层的相渗曲线更能接近实际生产动态。     

特高含水后期油藏时变数值模拟处理方法研究

目前商业化数值模拟软件在开展油藏数值模拟时没有考虑油藏参数的时变性,不能反映油藏特高含 水后期物性分布及流体渗流规律,不能准确描述特高含水后期剩余油分布特征。为准确开展整装油田特高含水后 期剩余油分布规律研究,从油藏数值模拟软件的实用性和普适性出发,提出了在现有商业化油藏数值模拟软件的 计算过程中,通过考虑过水倍数与渗透率及相对渗透率的变化关系来建立动态变化模型的处理方法。采用此改进 的数值模拟方法,能够有效地反映油藏储层参数和渗流规律随注水冲刷倍数变化的现象,从而保证了油藏数值模 拟结果的可靠性,为油田开发方案的调整与优化提供了合理的参考依据。     

水下电能传输网络高密度直流变换器设计及实现

为提高海底观测网络的稳定性,提出一种海底观测网络的直流高中压变换器电路结构并讨论其动态特性。针对高中压电源变换器输入电压高,输出功率大的特点,采用串联输入串联输出和串联输入并联输出相结合的多模块复合结构,来减小体积并实现模块化设计;控制上采用提前引入补偿值的电压型PWM控制技术,实现抗干扰能力强和响应速度快等特性;采用继电反馈法整定误差放大器的PI参数,减小系统的输出超调电压和稳态波动幅值,使得该电源变换系统在大负载阶跃下的动态稳定性有所提高。为后续分析系统在启动和负载变化等大信号下的瞬态响应,建立高中压电源变换器仿真模型。仿真和试验结果表明,所采用得模块化设计能实现极小体积,并能达到散热需求,采用无超调整定规则整定的PI参数能极大地减小系统输出超调电压和稳态波动幅值,使得高中压电源变换器的稳态特性得到提升,在启动和负载切变过程中均表现出了良好的动态特性。