高压氢气管道氢脆问题明晰

摘要:利用长输管道(尤其是现有的天然气管道)进行氢气输送,是发展规模氢能经济、加速实现能源转型战略的重要一环,但在高压氢气环境中,管道存在发生氢脆的潜在可能,严重影响了管道安全,并制约了氢气管道工业的发展。解释了氢脆现象的科学含义,澄清了诸多关于管道氢脆问题的误解及不明之处,详述了管道氢脆发生的条件、过程及机理,着重阐明了“气态环境氢脆”与“液态环境氢脆”的实质区别,并梳理了管道氢脆的独特特征和技术挑战。根据最新的相关研究成果及亲身的学术交流经验,指出了管道氢脆领域当下迫切需要解决的科学与技术问题,以期为天然气管道掺氢输送的安全运行提供技术发展路径。

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。

深水油气开采用海洋立管研究进展与展望

摘要:海洋立管作为连接海洋平台和海底管道的关键装备,是深水油气开采全系统中重要而又薄弱的环节,事关海洋石油工业高质量发展;在深水油气资源开发受到广泛关注的时代背景下,系统梳理深水油气开采用海洋立管的研究与应用情况并前瞻未来发展,兼具理论研究和工程实践参考价值。本文从抗疲劳、耐腐蚀两方面分析了深水油气开采用海洋立管的严苛服役性能要求,针对钻井隔水管、钢悬链立管、张力腿平台筋腱立管3 种最为典型且应用广泛的海洋立管形式,综述了相应研究现状,比对了国内外相关产品的差距并展望了对应的发展方向。整体上,深水油气开采用海洋立管作为高风险、高难度、高附加值的石油钻采装备,制造工艺复杂、技术含量高,相关核心材料和技术一直被国外企业垄断;国产海洋立管材料存在强度波动大、断裂韧性低、抗疲劳能力不足等问题,难以全面满足严苛复杂的海洋服役条件,制约了我国海洋石油工业的发展水平。亟需系统布局,引导上下游企业与高校、科研院所联合开展相关产品的基础研发与工程应用研究,加快实施海洋立管制造全产业链的协同创新。

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。

海上油田高效开发钻完井关键技术研究新进展

摘要:随着越来越多的海上油田开发进入中后期,油田开发效益越来越差,钻完井费用高、生产井含水高、环境保护要求高等问题越来越突出,给油田高效开发钻完井技术提出了新的挑战。面对海上油田高效开发中存在的难点,“十三五”期间中国海油深化研究提高单井效能、降低成本、环境友好的钻完井技术体系,聚焦3个方面:①研发高效滑动导向控制系统提高钻井效率、优化防砂方式降低钻完井成本;②研发新型控水完井工具稳油控水提高单井效能;③从源头上减少废弃物的产生、通过集约处理废弃物满足高环保要求,实现环境友好。形成了一套高效、低成本、环保的海上油田开发钻完井技术体系,为海上油田高效开发提供了有力的技术支持。“十四五”期间将继续开展超稠油、超高温高压、深层超深层、深水超深水等复杂情况下的低成本钻完井技术、提高效能钻完井技术、环保钻完井技术等技术的研究。

全球海上CO2封存现状及中国近海机遇与挑战

摘要:海上CO2封存是碳封存的路径之一。全球已广泛开展的CO2海洋封存研究与商业示范案例对中国近海盆地CO2封存研究具有借鉴意义。本文从全球CO2海洋封存发展现状出发,结合典型CO2海洋封存示范工程,根据项目背景、政策/资金/技术支持、国际合作以及地质工程特性等相关项目概况,对比分析中国实施CO2海洋封存项目潜在的机遇与挑战,最后对CO2海洋封存技术在中国近海的发展进行了展望。未来中国近海盆地CO2海洋封存研究应从全海域级、盆地级、区带级以及场地级,由面到点、逐级递进、不断聚焦,构建适合中国近海盆地特点评价优选体系标准和相应的客观量化评价方法体系。

基于量纲分析的柔性立管骨架层辊弯成型弯曲变形特征预测

摘要:柔性立管是海洋油气开发的关键输运装备,骨架层是其最内层结构,由扁平的钢板经过多道次辊弯和缠绕锁扣2道成型工艺加工制成。由于骨架层结构特征复杂,几何参数繁多,且钢板在成型过程中存在纵向及横向变形,导致辊弯成型过程中关键加工参数对其变形特征影响尚不清晰。基于量纲分析原理,建立了多道次辊弯关键加工参数与骨架层变形特征(弯曲角度)关系的量纲表达式,并且采用多项式回归和符号回归方法分别获得了量纲表达式展开形式,明确加工参数(弹性模量、钢板厚度、辊轮半径、辊轮间距)对骨架层弯曲角度的影响,结论显示钢板厚度对弯曲角度影响较大,当厚度从1 mm增大至2 mm时,弯曲角度下降了27.74%。

熔融法天然气裂解制石墨烯工艺及应用研究

摘要:目的:采用熔融法天然气裂解技术将天然气中的碳元素转化为高价值碳材料——石墨烯,结合可再生能源供能,可实现整个工艺零碳排放且副产氢。为进一步实现天然气的低碳、高值化利用,有必要对熔融法天然气裂解技术进行研究。方法:介绍了熔融法天然气裂解制石墨烯工艺的反应机理、熔融介质研发进展与裂解反应器设计等,并以中国石油西南油气田公司(以下简称西南油气田公司)熔融法所产石墨烯粉体为样本,对其进行分析表征与应用研究。结果:在熔融法天然气裂解实验中发现:高温和高含量原料气有助于提升石墨烯生长的速度和转化率,石墨烯出现厚度增大的现象。西南油气田公司通过对熔融催化体系进行改性,降低裂解反应温度和提高原料气进气含量,成功制得少层石墨烯,提升了石墨烯产量。结论:根据应用性能评估结果,表明西南油气田公司所产石墨烯粉体可在导热、防腐、导电与封堵液等应用领域进行开发。此外,加强裂解反应器及其配套设备的研发、石墨烯行业标准编制将是未来重点发展方向。

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。

火电机组高中压转子选材的研究进展

摘要:为了节约资源和保护环境,传统燃煤机组面临降煤耗、提热效的重大挑战,热效率的提高依赖于机组蒸汽参数的优化和材料的更新换代。转子作为汽轮机组的核心热端部件之一,在高温高压蒸汽中服役并承受各种交变负载。随着蒸汽温度从600℃升高到700℃以上,转子选材面临更严苛的挑战——材料逐渐由传统的9~12%Cr耐热钢过渡到镍基高温合金。对于不同参数的汽轮机转子选材,各国纷纷制定了研究计划。本文论述了转子选材的注意事项以及世界各大国的研究进展,并回顾了国内汽轮机机组的发展情况;综述了国外700℃等级汽轮机高中压转子选材研究成果,为我国700℃等级汽轮机研发提供一定视角和参考。