工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

摘要:工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。

油气综合立体调运关键技术现状与趋势

摘要:油气调运系统是以油气管道为主体,道路、轨道、水路等多种调运方式协同构成、既相互独立性又彼此关联的交通运输网络系统,但中国的油气调运仍以单一管道、道路、轨道、水路调运方式为主。统筹考虑各种方式的油气调运规律,以及不同调运方式之间的匹配衔接关系,实现多种油气调运方式与运载工具组合、调运路径与设备设施的全局优化配置,是保障国家能源供应安全的重大需求。文章总结了天然气、成品油、原油的调运模式及管道、道路、轨道、水路调运的关键技术现状;指出了推动管道、道路、轨道、水路多种调运方式融合,建立油气综合立体调运系统,提升油气调运经济性、安全性、时效性、灵活性和韧性的发展趋势;阐述了油气综合立体调运大数据技术、调运网络耦合机制、调运系统一体化大模型仿真、调运优化决策、油气综合立体仿真优化调运平台开发5个方向面临的挑战;提出了4方面的理论技术研究和政策建议。

海洋油气油管套管特殊螺纹接头评价技术研究

摘要:油管套管管柱在服役过程中,螺纹连接通常是管柱安全的薄弱环节,随着油气开采的环境条件、油井深度、井底压力和温度等油气井钻采范围的不断深入和扩大,对油管套管螺纹连接性能提出了更高要求。本文通过分析油管套管特殊螺纹接头的结构特点和密封机理、特殊螺纹接头评价内容、评价技术方法,比较不同评价技术方法的优缺点,以及评价技术研究与分析,针对海洋油气开发和钻采工艺特点,提出了油管套管特殊螺纹接头的技术特点组合优化创新设计,并通过理论计算、有限元模拟、优化设计验证、“API RP5C5+特殊试验评价方法”全尺寸实物性能试验,初步制定了满足海洋油气特殊螺纹油管套管产品的产品结构,为海洋深水油气开采防泄漏保安全提供了保障,具有重要的推广应用价值。

掺氢天然气中氢气分离纯化技术的研究进展

摘要:【目的】掺氢天然气运输是规模化输氢的路径之一,氢气的分离纯化则直接关系到终端用氢品质与经济效益。由于掺氢天然气氢含量低、组分复杂、压力范围广以及对分离后氢气与天然气的质量要求等,传统分离纯化技术面临分离效率低、能耗高、适应性不足等挑战。【方法】通过文献调研,系统综述了掺氢天然气氢气分离纯化技术研究进展,总结了掺氢天然气的特性与分离纯化要求,分析了变压吸附、膜分离、电化学氢泵及集成技术的发展情况和特点,并就实际应用的关键研究方向进行了展望。【结果】在经济效益的约束下,变压吸附面临性能不足与天然气再压缩问题,需开发高效低成本的吸附剂和优化工艺,探索氢气直接吸附与吸附热利用路径;膜分离技术工艺简单、回收率高、扩展性强,其性能、寿命及成本的改善将有力促进掺氢天然气氢气分离纯化的应用,应重点关注预处理方向的材料与装备开发,通过材料改性、支撑加工等方法提高分离效率与稳定性,加速规模化应用;电化学氢泵凭借高效、同步压缩等优势展现了集成潜力,但存在能耗成本高、水热管理难、杂质中毒等问题,未来需提高质子膜导电率与抗杂质渗透性,开发耐毒催化剂,优化流场与水热调控策略,进一步降低设备成本;集成技术兼顾纯度、回收率和成本,与掺氢天然气氢气分离纯化最为匹配,需继续优化多场景工艺流程,研究杂质协同处理方法并拓展新型集成工艺。【结论】目前掺氢天然气中氢气分离纯化技术的研究多集中于理论研究与实验阶段,需要尽快在天然气掺氢平台或项目上开展实际测试,结合真实场景推动工艺优化与装备开发,提高技术经济性、成熟度及适应性,助力氢能规模化应用。

我国油井管标准化技术进展及展望

摘要:综述了我国油井管标准化技术和标准化工作的主要进展,提出了油井管标准化的发展方向。经过石油工业和冶金工业40 余年的联合攻关和艰苦努力,建立了我国油井管从生产到使用全寿命周期的技术和标准体系,包括通用基础、设计与选材、产品制造、检验与试验、使用与维护、失效分析与完整性评价等方面,涵盖10 大类产品共91 项标准,其中自主制定73 项,在油井管性能质量控制和使用安全保障等方面发挥了重要作用。面临加大油气开发力度的新要求和油气工业发展的新挑战,特别是超深、非常规、海洋油气开发、煤炭地下气化、页岩油原位转化、天然气水合物等复杂力学- 化学- 物理耦合工况条件,以及油气开发与大数据和人工智能融合发展需求,应持续坚持整合、提升、国际化方向,推动油井管标准体系与核心标准的持续完善和发展,支撑保障油气工业健康发展,引领油气工业和相关产业技术进步。

自蔓延高温合成陶瓷内衬油管的力学和耐腐蚀性能分析

摘要:为提升油田开发用油管的使用服役性能,以Ф73×5.51 mm J55油管为基体,运用自蔓延高温合成技术(SHS)在Al+Fe2O3 基本铝热体系中(B 组分)添加质量分数为4%Nb2O5、8%ZrO2、13%CrO3、5%SiO2 为新型SHS 材料体系,制备了新型陶瓷内衬耐磨涂层油管(A 组分)。运用SEM、EDS、XRD、FTIR等分析手段测试了耐酸性腐蚀、结合强度、弯曲强度和压溃强度等性能,对比分析结果表明:A组分制备的陶瓷内衬层的耐腐蚀性、弯曲强度、结合强度及压溃强度均优于B。其中,A 组分涂层和B 组分涂层1200 h 的流动腐蚀失重率分别为0.42%、0.54%,性能均优于J55油管基体。A组分制备的陶瓷内衬油管弯曲强度比B组分提升了15.9%。基于滑脱位置观测,确定了Fe-Fe界面部分冶金结合力与Fe-Al2O3界面机械结合力强弱的转换温度约为200℃,低温时机械结合力大于冶金结合力,高温时机械结合力小于冶金结合力。

LNG储罐用新型7%Ni钢的研制

摘要:中国镍资源贫乏,为节约LNG储罐建造资本,开发研制储罐用新一代低镍钢具有重要意义。通过试验测试分析了新一代低镍型7%Ni钢母材性能及其焊接性能,结果表明:7%Ni钢板抗拉强度主要分布在690~730 MPa,-196 ℃低温冲击功为150~200J,钢板强韧性优良;焊接接头抗拉强度不低于690 MPa,焊缝和热影响区冲击功不小于80J,母材、热影响区等位置硬度不大于340 HV10,焊接接头综合性能良好。LNG储罐用新型7%Ni钢板性能满足技术指标要求,能够达到LNG 储罐制造和焊接要求。

用于CO2捕集转化的金属有机框架及其衍生材料专利状况分析

摘要:在CO2捕集与转化技术领域,金属有机框架材料凭借其结构和功能的可调性、高孔隙率等优势而成为备受青睐的吸附剂和催化剂。关于金属有机框架及其衍生材料形成了研究热点,相关技术的全球专利申请数量也在持续增长。通过分析专利数据可以发现,中国在该领域的专利申请数量位居世界第一,是主要的创新来源国。在全球专利申请量排名前10 的申请人中,有7 家来自中国。然而,值得注意的是,国内申请人主要是高校和科研机构,从事产业化的企业在专利布局方面显得较为薄弱。此外,在专利价值评估和高被引专利数量上,我国与国外机构相比仍存在一定的差距。因此,建议我国的创新主体进一步挖掘核心技术,提高专利管理能力,以培育出更多具有市场竞争力的高质量专利。同时,企业应当加强与高校、科研机构的合作创新,促进产学研用相结合的创新生态系统的构建。

页岩油体积压裂原位生成支撑剂材料研究进展

摘 要:页岩油水平井体积压裂形成的复杂裂缝系统,需要有效支撑才能最大化发挥体积改造的作用,但因现有的支撑剂密度高、粒径大,很难运移到主缝远端和微缝内部。为了实现体积压裂全尺度裂缝的支撑,研究者们提出通过压裂液与岩矿原位反应生成支撑剂的技术思路,实现压裂液到哪里、支撑剂就到哪里的目的。本文综述了两类在地层温度、压力条件下原位生成支撑剂方法的最新进展:一类是利用地层高温高压水热合成无机矿物颗粒支撑剂,另一类是形成对温度压力敏感的高分子聚合物颗粒支撑剂。在介绍原位支撑剂颗粒生成的方法和原理基础上,将其性能与传统支撑剂进行比较,并且探讨了原位生成支撑剂的应用前景。新型压裂液地层条件下原位生成固体支撑剂可能对整个油气工业,乃至能源领域带来一场全新的变革。希望可以引起研究者们更广泛的关注。

高性能钢铁材料在实体膨胀管领域的应用前景

摘要:实体膨胀管技术作为一项先进的钻井技术,其技术优势在套损修复、固井、完井等领域逐渐显露出来。管材的设计研发是实体膨胀管3大关键技术之一,也是制约膨胀管应用的主要技术瓶颈。介绍了实体膨胀管的技术原理,综述了国内外实体膨胀管管材的研发现状,重点分析了实体膨胀管管材所需的力学性能。在此基础之上,着重介绍了现有的双相钢、TRIP-assisted钢以及高锰奥氏体TWIP/TRIP钢3种高塑性高强度钢铁材料的力学性能特点、材料设计原理及热处理工艺,对它们作为实体膨胀管管材使用的可行性进行了讨论。