稠油井下大功率加热电缆结构对传热行为影响

摘要:蒸汽辅助重力泄油(steam assisted gravity drainage,SAGD)是开发稠油油藏最有效的技术之一,井下大功率电加热技术是提高SAGD工艺技术能效的重要技术手段。为研究井下大功率加热电缆结构对传热行为的影响,基于计算流体动力学和传热学理论,建立了SAGD注采工艺井筒蒸汽循环电加热数值模型,开展了6种结构的加热电缆在不同注汽量、功率下的传热行为研究。研究结果表明:在传热过程中,随着注汽量的增加,蒸汽和电缆芯线的平均温度降低;而随着加热功率的增加,平均温度升高;对于三芯单护套、三芯双护套、单护套集成和双护套集成这4种电缆,其芯线与护套之间的平均温差为16.7 ℃,其中三芯单护套传热效果最好;而双护套空气式和单护套空气式电缆由于内部空气的低热导率限制了芯线向外界的传热,导致芯线与护套的平均温差分别达803和763℃,氧化镁作为传热介质更合适。研究结果可为稠油井下大功率加热电缆的结构选型提供理论依据。

页岩气随钻导向钻井技术发展现状与趋势

摘要:页岩气资源对保障国家能源安全及实现“双碳”目标具有战略意义,而我国页岩气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率、非均质性强等特点,钻井过程中面临井眼轨迹控制难、储层钻遇率低等挑战。通过攻关随钻导向钻井技术,实时获取伽马、电阻率等随钻参数,快速迭代更新地质模型,动态调整井眼轨迹,大幅提高了浅层页岩气优质储层钻遇率和单井产量,形成了页岩气高效开发的核心技术。对比分析了随钻测量/井、地质导向分析决策、定向轨迹高效控制三大导向钻井核心要素的国内外技术差距,针对深层页岩气给随钻导向钻井技术带来的新挑战,明确了要进一步攻关极限测传技术、开展多学科一体化协同作业、研发高效旋转导向工具和发挥智能化大数据优势四大方向。研究结果对推动随钻导向钻井技术发展具有重要借鉴意义。

中国天然气行业“十五五”发展展望:基础、挑战和建议

摘要:天然气作为衔接传统化石能源与可再生能源的关键桥梁,其战略价值作用在“十五五”能源转型关键期愈发凸显。为此,基于“十四五”时期中国天然气行业发展成果的系统梳理,结合新时期能源转型逻辑与供需预测,系统分析了“十五五”时期天然气行业发展面临的机遇与挑战,最后提出了发展策略与对策建议。研究结果表明:①天然气将在新型能源体系中承担替代高碳化石能源、充当新能源伴侣的双重重要角色;②“十五五”期间中国天然气产量有望突破3000×108m3/a ;③中国天然气行业预计呈现供应宽松、价格下行的态势,到2030年中国天然气市场空间将达5700×108~5900×108 m3,发展空间广阔,但行业同时面临新能源替代、储气调峰能力薄弱等挑战。从天然气产业链自身完善与政策引导2 个方面提出了对策和发展建议:①夯实气源保障基础,构建多元供给体系,增强可获得性;②破解天然气管网瓶颈,打通输配“最后一公里”,确保天然气运得到;③筑牢供应安全防线,构建韧性消费生态,增强供应稳定性;④聚焦气源端降本,破解成本痛点,提高天然气使用经济性;⑤践行低碳转型使命,构建可持续发展模式,强化责任担当;⑥在完善油气矿权出让机制、强化基础设施的监管与公平开放、健全天然气价格联动机制、完善天然气发电相关政策等方面加强改革力度与政策引导。

金属氧化物光催化甲烷氧化制含氧化合物的研究进展

摘要:甲烷是一种储量丰富的化石能源, 利用甲烷作为原料实现高值化学品生产具有重要研究价值和经济意义. 然而, 传统热催化甲烷转化过程存在反应条件苛刻、能耗高、易过度氧化等严峻挑战, 极大限制了相关技术的进一步发展. 太阳能作为广泛易得、清洁绿色的可再生能源, 是甲烷增值化利用的理想驱动力. 金属氧化物半导体由于合适的能带结构、良好的结构稳定性、丰富的表面配位形式等优良特性在光催化甲烷选择性氧化领域展现出了巨大潜力. 本文综述了近年来金属氧化物光催化甲烷选择性氧化制含氧化合物的研究进展, 聚焦于光催化反应过程、甲烷活化机制、金属氧化物半导体的调变策略和反应系统设计, 并对当下亟需解决的问题进行了讨论和展望.

电催化CO2还原制甲醇及机器学习赋能

摘要:随着全球对二氧化碳排放的关注日益增加,电催化二氧化碳还原(ECO2R)制甲醇在碳达峰背景下显得尤为重要。然而现有ECO2R催化剂在活性、选择性和稳定性等方面仍存在一些挑战,限制了其实际应用,这使得开发高效催化剂成为该领域的核心研究方向。传统的催化剂设计是通过试错法进行,效率低下。因此,需要寻找新的加速催化剂开发的方法。随着AI的快速发展,机器学习逐渐成为推动催化剂研发的重要工具。本文系统综述了ECO2R制甲醇的反应机理,总结了近年来铜基、非铜基及酞菁基催化剂的最新研究进展。最后介绍了机器学习应用的基本程序,从数据收集到模型验证,并重点阐述了其在催化剂活性预测、催化剂设计及优化方面的应用。尽管机器学习在ECO2R研究取得了显著进展,但仍存在若干挑战,包括数据稀缺、模型可解释性不足以及缺乏通用预测框架等。未来研究应致力于构建高质量的催化剂数据库,提升模型的可解释性和泛化能力。本综述旨在为ECO2R制甲醇的催化剂设计提供全面的视角,并强调机器学习在推动该领域实现突破性进展中的关键作用。

高温CO2缓蚀剂的研究进展

摘要:CO2腐蚀作为油气田开采中最普遍及严重的钢材腐蚀类型之一,其破坏性不容忽视。值得注意的是,在相同pH条件下,碳酸所致的腐蚀效应竟显著超越盐酸,已成为制约油气行业进步的重要瓶颈。采用缓蚀剂控制CO2腐蚀,被视为最经济且高效的策略。随着油气田钻井作业逐渐向深井延伸,高温高压环境下的CO2腐蚀问题日益严峻。本文深入探讨了碳钢在高温CO2条件下腐蚀作用机理,综述了国内外针对高温CO2以及含S环境下缓蚀剂的最新研究进展,着重介绍了咪唑啉类、季铵盐类和天然提取物类缓蚀剂的性能特点,剖析了缓蚀机制。最后,基于现有研究成果,对高温CO2缓蚀剂的发展趋势进行了前瞻性讨论,旨在为未来研究提供理论指导和技术支持。

碳量子点在油田开发化学剂领域的研究进展

摘要:为提高低渗透油田采收率、攻克生产过程中的结垢腐蚀等问题,实现油藏的高效开发,不可避免地会用到油田化学剂,但目前已投入现场使用的油田化学剂大多为有机试剂,其会对环境造成极大的污染。随着人们环保意识的提高,新型环保型油田化学剂已成为热点研究方向。碳量子点(CQDs)具有良好的亲水性、低毒性、生物相容性、较稳定的物理化学性质,在油田化学领域具有广阔的应用前景。本文综述了CQDs在驱油剂、缓蚀剂、阻垢剂以及杀菌剂等油田化学剂领域的研究进展及作用机理,讨论了碳量子点化学剂残余浓度的检测方法,以期为CQDs在油田化学领域的应用提供参考。

基于石墨烯导热工具的随钻仪器温度调控研究

摘要: 井下高温环境会对随钻仪器中大量的传感器、电路板等温度敏感元件的性能和使用寿命造成不利影响。为此, 提出了一种基于高效导热石墨烯材料的随钻仪器温度敏感元件被动冷却方法。通过试验模拟电子元件在工作过程中的发热情况, 测试导热工具的导热效果, 并将热仿真模拟与试验结果进行对照分析。研究结果表明: 导热仪器的整体导热系数超过650 W/(m·K) ,达到了6061铝合金材料导热系数的3.27倍; 在不同的室内试验温度下, 达到热平衡状态后的导热板表面不同区域温差极小, 均低于3℃; 对比室内试验和数值模拟结果, 不同环境温度下的导热板各测温点温度曲线变化趋势接近, 其导热能力稳定性好。研究结果可为随钻设备抗高温技术研究提供理论参考。

输油气管道机器人研究现状与展望

摘要:油气运输管道因长期服役于油、气混合物及H2S等环境中,极易产生应力,进而导致裂纹或其他形式损伤,定期对管道进行检测和维修已成为行业共识。为了促进我国管道检测机器人的技术发展,为油气管道运行提供安全保障,以被动式管道机器人、主动式管道机器人及管道外机器人为主,综述了近年来油气管道机器人的总体技术趋势,介绍了管道机器人的结构分类、检测方式,并对比了各种管道机器人的综合性能、适用管况及现场适用性。指出被动式和轮式油气管道机器人相较于其他几种行走机器人有较大优势,是未来管道机器人发展的主流趋势;未来油气管道检测机器人应重点解决功能问题、通信问题、图形识别问题、定位问题及检测技术受限问题。

地下空间储氢技术研究进展与应用展望

摘要:【目的】随着“双碳”战略与可持续发展目标的不断推进,氢能作为来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源受到广泛关注。地下储氢是实现氢能大规模、长周期储存的有效途径,与国外相比,中国地下储氢研究与建设起步较晚,尚无已建成的地下储氢工程案例。【方法】围绕地下空间储氢技术展开调研,剖析了盐穴、枯竭油气藏、含水层、衬砌岩洞4 种储氢地质体类型的优缺点与储存特征。针对地下储氢技术关键难点与潜在风险点,结合国外氢气地下储存的典型案例,选取枯竭油气藏型与盐穴型两类储氢库为例,系统阐述了地下储氢在地质体完整性、井筒完整性、地球化学反应及微生物反应等方面面临的风险,对比了不同风险对两类典型储氢库的影响。为拓宽地下储氢的应用场景、推进氢能产业协同发展,利用氢场景多元化与地下储氢容量大、周期长、受地质条件限制的特点,探讨了电-氢、电-氢-电、电-氢-甲烷3 类用氢场景下的地下储氢适配模式,并对3 类应用模式的未来发展潜力进行了展望。【结果】枯竭油气藏型与盐穴型两类储氢库在实际运行过程中也面临众多风险挑战,但与枯竭油气藏相比,盐穴中氢气沿围岩发生泄漏的风险概率更低,因地球化学反应、微生物反应而产生的氢气损耗量更小。地下空间储氢技术在3 类用氢场景中均有适配发展潜力,但现阶段电-氢-电、电-氢-甲烷两种方式存在能量转化效率低、经济成本高等问题。【结论】地下空间储氢技术在未来氢能大规模应用中具有广阔的市场前景,结合国外地下储氢经验与现有风险难题,发现盐穴型是目前经验技术最成熟、最优质的地下储氢库类型。为建立绿色、高效、低成本的低碳能源体系,宜优先发展以氢气为终端应用的“电-氢”协同模式。