煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发战略研究

摘要:煤炭是我国能源安全的压舱石,与煤炭共伴生的矿产资源种类多、分布广泛、储量丰富、利用价值高,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发是新时期提高矿产资源开发利用效率、加快发展方式绿色转型、保障国家能源和资源安全的必然要求。本文系统梳理了煤炭与共伴生矿产资源的组合类型及分布特征,分析了煤炭与共伴生矿产资源开发的技术成熟度,总结了包括技术一体化、开发主体一体化、管理一体化、产业链一体化在内的4种典型开发模式,评价了经济、安全、生态三方面的开发效益,总结了当前在政策、技术、经济性等方面存在的关键问题。在此基础上,描绘了我国煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发的发展蓝图,提出了“三步走”的发展目标,建立了涵盖一体化数字勘查设计技术、安全高效协同开发技术、智能绿色低碳技术的一体化绿色开发技术体系,构建了“四个推进,一个探索”的发展路径框架。研究建议,完善矿权管理制度、形成共探共采机制、加大科技创新投入、建立协同勘查开发激励机制,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发。

高钢级大口径油气管道在役自动焊工艺

摘要:随着长输油气管道建设朝高压力、大口径、高钢级、大壁厚方向发展,油气管道在役焊接涉及的开孔三通、修复套筒等管件的壁厚也随之增大,采用手工电弧焊进行油气管道维修焊接效率低,且焊接质量难以保证,因此亟需实现油气管道在役焊接的机械化施工。从焊接工艺的选择、焊接试验过程、焊接材料选择、保护气体的影响以及焊接工艺评定试验等方面,开展了油气管道在役焊接自动焊工艺研究。通过自动焊技术在中国高钢级、大口径天然气管道B 型套筒在役焊接中的现场工程应用,论证了在役焊接自动焊工艺的可行性。最后,提出了在役油气管道自动焊技术推广的建议。

人工智能技术在油气开发压裂场景中的应用

摘要:压裂作为一项重要增产措施被广泛应用。人工智能技术能有效解决传统压裂技术所带来的风险,实现复杂储层条件下的精准参数优化,显著提升油气采收率和作业安全性。经济可采储量(EUR)是表述油气藏开发价值的重要指标,也是压裂施工参数设定的重要依据。由于页岩气流动机理复杂,传统估算存在较大的不确定性。为更精确地表征单井产量潜力并服务于压裂施工参数优化,提出“折算千米水平段经济可采储量”(“千米EUR”)作为统一指标,构建压前优化与逆向参数设计方法,建立地质与工程一体化特征体系,采用多元线性回归算法筛选影响千米EUR 的主控因子,基于极限梯度提升算法构建千米EUR 高精度预测模型,在工程约束下,采用随机森林算法对簇间距、排量、用液强度、加砂强度等关键参数进行反向推荐,形成“筛因子→做预测→反推参”的闭环流程,实现压裂方案源头降风险。现场验证显示,千米EUR 整体提升10.2%~18.1%,压裂成本降低6.8%~8.5%。该方法在设计阶段即可完成参数前置约束与方案优选,有助于降低卡砂、裂缝外逸、邻井干扰等风险,兼顾产能与经济性。

深地油气勘探开发技术发展现状与趋势

摘要:为了在深海、深空、深地、深蓝领域积极抢占科技制高点和创新高地,向地球深部进军是油气勘探开发必须解决的战略问题。中国超深层油气勘探开发已走在世界前列,加强超深层油气勘探开发,是贯彻落实国家“四深”战略的实际行动,是夯实能源安全供应基础的战略举措。对国内外深地油气勘探开发形势与现状进行了详细分析,重点研究了深地油气勘探开发当前在地质成藏理论、勘探开发技术、工程技术方面的最新进展和未来发展趋势,详细剖析当前深地油气勘探开发在自然地质因素、理论认识与技术开发方面面临的主要挑战,就加强中国超深层油气勘探开发,提出需国家政策积极支持,发挥新型举国体制优势,抢占深地油气科技制高点,争当深地油气开发全球引领者,将塔里木盆地打造成国家深地油气工程创新高地等思考与建议。

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.

智能柱塞气举清蜡技术在缝洞型油藏中的应用

摘要:柱塞气举采油气技术在深井和裂缝-孔洞型油藏中的应用鲜有报道。为此, 以牙哈寒武系油藏为例,介绍了柱塞气举工艺技术在缝洞型油藏深井中的应用效果,进行了单井优选、柱塞设计、智能系统设计、参数设计等研究,形成了一套适合于缝洞型油藏深井的柱塞气举清蜡采油气技术。应用结果表明:智能柱塞气举清蜡技术首先要在目标油藏中选出合适单井并在其中进行试验,然后根据运行情况进行技术评价;试验井在采用该技术后日产油量提高了7.32倍,解决了由于油压过低不能正常生产的难题,同时柱塞在运行过程中已将井筒结蜡清理干净,不仅减少了清蜡次数,而且节约了清蜡运行成本。所得结论可为缝洞型油藏合理开发方式的选择提供技术借鉴。

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。

天然气中硫醇的深度脱硫溶剂研发与工业应用

摘要:GB 17820—2018《天然气》实施后,原料气气质中有机硫含量较高(大于20mg/m3)的净化厂采用了有机硫脱除技术,以满足标准中一类气的指标要求。但从国内外有机硫脱除技术的应用情况来看,对于RSH含量高(大于30 mg/m3)的原料气,还存在对硫醇脱除率不高的问题,产品气总硫有超标的风险。为此,基于理论计算,开展了RSH脱除机理研究,揭示了硫醇与砜胺溶剂体系的反应机理,通过改善脱硫溶剂中关键组分的亲核性来提升溶剂对硫醇的化学吸收,研发出了一种新型的硫醇深度脱除溶剂。研究结果表明:①通过对醇胺分子结构改进,自主合成了分子结构中N原子具有强亲核性的新组分,形成了硫醇深度脱除溶剂,可促进其对硫醇的离解,提高硫醇脱除率。②在实验室条件下考察了不同压力、不同气液比条件下硫醇深度脱除溶剂的性能,压力低至1.5 MPa,该溶剂对硫醇脱除率大于90% ;气液比高达1 200时,该溶剂对硫醇脱除率大95%。③在天然气净化厂工业应用中,在原料气硫醇含量超过300mg/m3的条件下,经硫醇深度脱除溶剂净化后,产品气总硫低于5mg/m3,硫醇脱除率超过99%。结论认为,该技术可应用于硫醇含量高的天然气净化处理,技术的推广应用对我国天然气气质升级以及天然气长输管道的安全平稳运行具有重要意义。

深度学习技术在油气勘探中的研究进展与应用挑战

摘要:随着全球能源领域“数智”及人工智能时代的到来,油气勘探面临着前所未有的机遇和挑战。深度学习技术作为人工智能领域的重要分支,在油气勘探中应用场景广泛,对其综合分析可为解决新时代油气勘探中复杂问题提供新的思路和方法。为此,通过深度学习技术在地震勘探、测井、岩石薄片鉴定、油藏地质建模、油气大模型等勘探领域中的应用综述,重点阐述了卷积神经网络(CNN)及其变体在地震勘探中的应用,分析了其优势与局限性,并根据目前深度学习技术面临的挑战,指出了油气勘探领域对大模型的探索方向和应用潜力。研究结果表明:①深度学习技术已广泛应用于地震资料解释、测井分析、油藏评价等油气勘探领域,以CNN 为代表的深度学习方法在去噪、速度建模、构造解释、地震反演等地震资料的处理与解释方面展现出巨大的应用潜力;②深度学习技术在测井评价、岩石薄片鉴定、油藏地质建模、油气大模型等任务中不仅能有效地提升勘探效率和精度,还能从复杂数据中发现新的规律,提出对油气勘探中非线性问题的解决方案;③深度学习技术在训练数据的质量及代表性、数据集的整合和共享、技术合作与交流等方面还存在问题与挑战。结论认为,基于大数据的深度学习技术将是未来油气勘探的主要技术手段,应建立一套完善的数据管理框架,注重数据标准化和质量控制,创新或持续优化现有模型,加大数据整合与共享,注重地质复杂性和非结构化解释等方面工作,以上工作将有助于推动油气地质勘探领域的科技进步和数智化发展。

中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

摘要:较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家,中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征,增加了储层改造的难度,制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持,针对我国煤层气高效开发所面临的工程技术难题,综述了国内外煤层气水平井钻完井技术研究及应用进展,介绍了煤层气井型设计与井身结构优化、井眼轨迹控制、井壁稳定、优化完井与储层保护等一系列技术,讨论了水平井双管柱筛管完井与洗井增产、径向水平井筛管完井及磁导向钻井等新技术及其适应性,提出了地下“井工厂”绿色开发模式以及深地煤层气与煤炭一体化绿色开发之道。结论认为:①针对我国煤层地质条件与地表环境,在进一步精细化高煤阶水平井钻井与完井技术的同时,需要兼顾煤系气综合开发;②加强中—低煤阶与碎软煤层水平井钻完井技术创新研究,深入探索复杂煤层气藏高效开发模式;③针对我国深地煤矿、低品位煤矿及薄煤层等非常规煤矿绿色高效开发面临的重大技术难题,有必要积极探索地下“井工厂”与非常规能矿原位转化开发模式,力求实现深部煤层气与煤炭一体化绿色高效开发的目标;④高质量推进我国能源低碳绿色转型,既要保障国家能源安全,又要实现“碳达峰和碳中和”战略目标。