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。

海域天然气水合物稳定井壁钻井液研究进展

摘要:天然气水合物(以下简称水合物)是我国重要的潜在高效清洁油气接替资源,绝大部分赋存于海域深水浅部地层之中。水合物因其复杂的赋存形态与特殊的储层特性,在钻探过程中易引发水合物相态变化进而造成钻井井壁失稳,而高性能钻井液是维持井壁稳定的关键。为研制适用于海域水合物储层钻探的低成本高性能钻井液体系,系统梳理了全球海域水合物深水浅部储层特点与钻井难点,系统分析了海域水合物井壁失稳机理及研究现状,对现阶段的水合物井壁稳定钻井液体系进行了总结归纳,提出了未来水合物钻井液体系的设计思路与发展方向。研究结果表明:①海域水合物储层钻井常面临浅部地层疏松、安全密度窗口窄、水合物相态变化和钻井液性能变化等因素带来的井壁失稳难题;②在钻井过程中,钻井液与水合物储层会发生传热和传质反应,影响井壁周围力学性能,进而造成井壁失稳,现阶段主要使用物理控温或化学抑制的方法来延缓水合物的分解;③水基钻井液仍是海域水合物钻井过程中的首选,目前研发的胺基聚合物钻井液体系、稀硅酸盐钻井液体系、聚合醇钻井液体系等均具有较好的水合物抑制性与稳定井壁性能。结论认为,未来应继续加强高效低成本水合物相态控制化学剂与无毒高性能钻井液的研发,构建出更多可用于海域水合物钻探、有效维持井壁稳定的低成本高性能环保型钻井液体系,为全球海域水合物开发和深海油气增储上产提供有力的技术支撑。关键词:海域天然气水合物;钻井液;井壁稳定;地层蠕变;安全密度窗口;相态控制;封堵材料;流变调控5 纳米类钻井液体系

Fishbones酸液射流增产技术在碳酸盐岩储层的应用与展望

摘要:Fishbones酸液射流增产技术可以从单一井眼快速钻出多条分支井,增大油气泄油面积,提高单井产量,达到“少井多产”的目的。为全面呈现该技术的应用范围和面临的挑战,解决碳酸盐岩油气储层开采速度慢、效率低、改造难的问题,介绍了该技术在碳酸盐岩储层中应用的增产流程和工艺组件,分析了技术的主要参数和国外应用情况;阐述了酸液射流强化破岩的机理,包括酸液对碳酸盐岩的溶蚀机理、酸液射流对碳酸盐岩的破坏机理;分析了酸液质量分数、酸液成分、温度和注酸速率等对破岩效果的影响;指出了该技术的技术优势、存在问题及发展方向,即融合人工智能、大数据及数学模型构建高效、准确的产量估算算法,创立能够实时反映和预测特定储层下应用该技术后油气的增产情况的理论或数值模型,推动技术朝着智能化发展。探索Fishbones酸液射流增产技术多工艺参数协调下的综合增产效果,对推动碳酸盐岩储层的高效开发具有积极意义。

油气田水伴生资源提取技术进展及应用

摘要:近年来,随着油气勘探力度的逐渐增大,油气田水量逐年增加,由此带来诸多环境问题,而部分油气田水中的伴生元素的含量均超过工业开采品位,适合综合开采或者单独开采。因此,分析油气田水中伴生元素综合利用的可行性并提出可行技术路线具有重要意义。对油气田水的水质特点和资源分布特征进行了总结,剖析了油气田水中伴生元素锂、溴、钾提取技术的研究和应用现状,阐述了目前盐湖卤水中锂、溴、钾提取技术对于油气田水的适用性及其存在的问题。结合油气田水中伴生元素提取技术和应用现状,认为吸附法提锂+热溶冷结晶法(或冷分解−浮选工艺)提钾+电氧化法提溴是油气田水中伴生有价元素综合利用可行的技术路线。目前的油气田水产业化只针对提锂,应尽快打通伴生资源综合利用全流程,寻求环保经济的油气田水伴生资源综合利用和达标处理工艺,为进一步工业化应用提供理论支撑,助力油气行业绿色高质量发展。

不同基质超疏水材料及其在油水分离中的应用

摘要:现有清理或回收泄漏石油的许多方法不仅经济成本高,还可能对环境造成二次污染。超疏水材料在油水分离方面显示出巨大的潜力,在处理溢油问题中得到广泛应用。介绍了超疏水材料的除油方法及制备方法,综述了以工业产品、天然无机材料、生物质材料和新兴材料为基质制备的超疏水材料在油水分离中的应用,分析了各自的特点与优点。提出了现有超疏水材料在油水分离领域存在的不足,并对未来的研究前景进行了展望。

硬质合金在井下工具中的应用与关键技术分析

摘要:硬质合金作为一种常用的高硬度材料,具有良好的耐温性与耐磨性,在井下工具中的应用非常广泛,具有良好的发展前景。文章在阐述当前硬质合金主要类别和研究现状的基础上,调研分析了硬质合金材料在井下工具常见零部件中的应用现状,重点分析了目前钻探行业对硬质合金材料的性能需求,提出了在地球深部高温钻探领域,井下工具所用硬质合金材料的关键技术,为硬质合金材料在钻探行业的应用与发展提供参考。

我国油气工程技术装备智能化和智能制造的探索与实践

摘要: 经过数十年发展,我国油气工程技术装备整体水平步入国际先进行列, 实现了从初期的机械化到自动化和信息化, 以及目前部分数字化与智能化的跨越。分析和描述了万米特深井钻机、“一键式”自动化钻机、智能钻井系统、5G加持的压裂机组、自动化连续管装备、连续管作业智能支持中心、智能导向钻井控制系统、万米自动化顶驱、智能钻杆等国内典型油气工程技术装备的关键技术特征和智能化水平。认为国内油气工程技术装备的智能化依然以第一代“ 自动化”、第二代“数字化+网络化”为主,要全面实现第三代智能化,任重道远。论述了智能制造的内涵、国内油气工程技术装备智能制造的发展概况,认为国内油气工程技术装备的智能制造取得了长足进步,尤其是在应用层面已经跟上了全球发展步伐, 在某些方面形成了中国特色。以连续管作业装备为制造对象,构建了“基于工业互联网的连续管装备智能制造整体解决框架”,剖析了智能工厂、制造知识、精益生产、智能装备、工业软件等关键要素。研究结果可为全面实现油气工程技术装备智能制造提供参考。

煤制天然气发展现状分析及问题思考

摘要:全面分析了国内外煤制天然气的技术进展、产业化发展现状、生产成本和经济性,并对我国煤制天然气产业发展中的主要问题进行了分析思考,提出了相关建议。认为我国已经基本掌握了煤制天然气全产业链关键核心技术,产业发展取得显著进步,但也存在一些不容忽视的问题,主要包括:项目规划多、投产少,存在技术、环保、安全等风险和挑战,需要继续推进工业装置示范运行和技术进步;生产成本较高、经济性不强,需要进一步降低成本,提高市场竞争力;资源配置、管网接入、市场准入接受度较低,需要着力推进与传统天然气的协调发展;生产过程CO2排放量较大,需要加强CO,捕获、利用与封存(CCUS)技术的应用及绿氢的引入,促进碳循环和“零碳”排放,推动煤制天然气产业规模化发展。

特殊螺纹油管接头重复上卸扣后的密封性能研究

摘要:ISO 13679规定特殊螺纹油管的气密封试验需要在9次上卸扣后进行,且特殊螺纹接头的上扣性能直接影响到其服役时的密封性能与连接强度。为探索有限元方法动态模拟多次上卸扣试验的可行性,建立了某锥面- 锥面密封型特殊螺纹油管接头上卸扣的有限元模型,对该接头进行了9次上卸扣的全过程模拟,仿真分析了该接头的密封性能,并进行了实物试验验证。研究结果表明:特殊螺纹接头的气密封性能随着上卸扣次数的增加而降低,最终其密封指数降低为第1次上扣时的73%;密封面处的塑性应变是影响接头密封性能的重要原因;随着上扣次数的增加,特殊螺纹接头的密封接触长度呈现先减小后增大的趋势;在上卸扣过程中密封面过盈量的变化较为显著。通过与实物试验的对比,验证了该方法的可行性与准确性,为深入了解上卸扣试验对接头密封性能的影响提供了有效方法。

分子蒸馏及其在石油化工领域中的应用

摘要:分子蒸馏作为一种低碳、环保的新兴分离技术,在高沸点、热敏性物质的分离过程中展现出独特优势,国内外正处于开发利用的活跃期。文中系统介绍了分子蒸馏技术的分离原理、分离过程、影响因素等,并对分子蒸馏自身的优缺点、不同蒸馏设备之间的优缺点进行了总结对比,重点探讨了其在油品分离、油品分析、废油品回收等石油化工领域的应用。指出现阶段对分子蒸馏技术的基础理论研究不足,尤其是在反应过程的流体力学、传质传热数学仿真模型建立方面,并对扩大工业实际应用规模提出了建议。