抗高温防塌水基钻井液体系研发与现场应用

摘要: 为解决常规水基钻井液的防塌性能和抗温性能难以满足复杂深井勘探开发需要的问题,研制了表面水化抑制剂和纳米封堵剂,并通过其他处理剂优选和配比优化,形成了密度达 2.00 kg/L 的抗高温防塌水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液体系抗温达220 ℃,静置96 h 后上、下部密度差仅0.02 kg/L,抗岩屑污染3.0% 以上,抗氯化钙污染0.6% 以上,润滑性能和抑制性能稍差于油基钻井液,致密砂岩封堵率达到了85.6%。现场应用效果表明,该钻井液体系在高温深井中仍然保持良好的井眼净化能力,沉降稳定性好,井壁稳定性突出,润滑减阻性能优异。抗高温防塌水基钻井液体系为复杂地层深井超深井钻完井施工提供了技术保障。

高熵合金氢化物的研究现状与展望:储氢解决方案的新视角

摘要:氢能作为清洁能源载体,其规模化应用受限于储氢材料性能瓶颈,传统储氢合金存在储氢容量低、动力学缓慢或循环稳定性差等问题,而高熵合金凭借多主元协同效应在储氢领域展现出独特潜力。为此,通过文献综述、性能量化对比、成分-结构-性能关联分析及经济性评估,系统探究高熵合金储氢材料的相结构、化学成分与合成工艺及热处理对储氢性能的影响机制,并评估其产业化可行性。研究结果表明:①性能对比上,高熵合金室温下可逆储氢容量可达3.54%,显著优于传统合金,且具有“自活化”特性,吸氢速率显著提升;②相结构方面,BCC 相结构有利于提高储氢容量,C14 Laves 相动力学优异但储氢容量较低;③成分调控上,Ti、V、Zr 等元素促进BCC 相形成,Al、Cr、Ni 等有助于调节相稳定性与氢扩散行为,多元素协同可实现性能平衡;④合成与热处理方面,真空电弧熔炼可提升材料纯净度,机械合金化细化晶粒,适宜退火处理可缩短活化时间、优化微观结构。结论认为,高熵合金在储氢性能上呈现显著优势,并具备多维度可调性,为发展下一代高性能储氢材料提供了理论与实验基础。

大排量喷射马达关键结构优化与海试应用

摘要:为了解决深水钻井大排量条件下喷射马达关键部件易产生冲蚀磨损而引起刺漏、断裂风险的问题,重点针对防掉结构和TC径向轴承等关键部件的冲蚀失效问题进行系统研究,提出了类双曲线形防掉结构和无沟槽均匀导流式TC结构的优化方案。耦合Realizable湍流模型和DPM离散相模型,建立了防掉结构和TC结构的冲蚀磨损仿真模型,对比研究了入口流量为36~95 L/s条件下结构优化前后的内部流体流速、冲蚀速率和冲蚀区域分布规律,明确了防掉杆出现表面大范围冲蚀剥落、TC动套出现刺漏以及轴头出现凹坑状冲蚀的失效原因,同时对匹配优化结构的喷射马达在水深2 000 m以深YL10-6-4和YL5-1-1这2口井进行了应用测试。应用结果表明:类双曲线形流道结构降低了流体在转向时的湍流程度,且冲蚀区域从原防掉台阶面转变为出口附近壁面区域,流速峰值比原结构最高下降57%;无沟槽均匀导流式TC结构的速度峰值下降约77%,冲蚀区域也由原来的区域分布变为点状分布;喷射马达海试累计运行34. 34 h,防掉杆无大范围表面冲蚀、TC结构无刺漏且轴头处未出现冲蚀坑,测试结果论证了优化结构的可靠性。研究成果可为喷射马达防冲蚀性能提升和海试应用研究提供参考。

沉淀粒子调驱剂的研究与应用

摘要: 针对注入水或地层水矿化度高油田聚合物驱驱油效果差的问题,开发了一种“硅酸钠+分散剂”的调驱体系。该调驱体系与注入水或地层水中的钙镁离子反应,可以迅速生成最小粒径小于100 nm 的沉淀粒子。通过调节分散剂与硅酸钠质量浓度之比,可调控沉淀粒子的团聚程度,使初始粒径在 60.4 nm 至3.85 μm 可控,分散时间在2~144 h 可控,可适配不同渗透率的油藏。沉淀粒子聚集后,聚集体的最终粒径超70μm,可有效封堵高渗流通道,实现深部液流转向。该调驱体系在南海某油田的P8 注采井组进行了现场试验,该井组注入水的矿化度为34 g/L,连续注入沉淀调驱体系192 d 后,平均注水压力升高2.9 MPa,2 口受效井的含水率分别降低了4.6 和17.8 百分点,累计增油量超6 200 m3,有效期在4 月以上。研究和现场试验表明,设计的沉淀调驱体系可以解决注入水矿化度高油田聚合物调驱效果差的问题,为注入水高矿化度油田调驱提供技术支持。

多元化氢储能技术路径与系统优化研究进展

摘要:随着可再生能源规模化发展,其波动性与时空不匹配问题日益凸显。氢能因具有高能量密度、长期储存和灵活转化等优势,成为协调可再生能源时空分布的重要载体。然而,氢储能系统仍面临制氢响应慢、储运成本高、多场景适配性差等挑战。为此,基于“源- 储- 用”协同视角,系统梳理了氢储能在可再生能源系统中的应用现状与发展路径,分析了主流储氢技术的特性、挑战及其与可再生能源系统的匹配适应性,归纳了系统协同控制、容量配置优化及全链条经济性评价等方面的集成优化进展,展望了未来氢储能在可再生能源系统中的发展趋势。研究结果表明:①不同储氢技术各具优缺点,在实际集成中需综合考虑可再生能源的时空分布、负荷特性及地理条件进行选型与容量优化;②通过协同控制策略与容量优化配置,可提升系统运行的经济性与可靠性;③当前系统发展仍面临制氢动态响应滞后、储运成本高昂及多场景适配性不足等瓶颈,需重点攻关。结论认为,未来应通过关键技术突破与系统多环节协同优化,推动氢储能实现规模化、低成本应用,从而为高比例可再生能源系统的稳定、高效与经济运行提供重要支撑,也为相关系统的设计与集成提供理论与技术参考。

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%。

CO2输送管线建设及研究进展

摘要:碳捕获、利用与封存技术(CarbonCapture,UtilizationandStorage,CCUS)作为当前实现化石能源近零排放的唯一途径,对大幅减少CO2排放、助力实现我国“双碳”战略目标至关重要。其中,作为连接CO2捕获地和储存地的大规模、长距离CO2输送管线对确保CCUS项目的高效运营具有决定性作用。本文以CO2的相态特征及输送状态为切入点,梳理了国内外重要CO2输送管线工程建设情况,总结了含水量、杂质气体及输送工艺等因素对CO2输送管线内腐蚀行为的影响机理和耐蚀管材、涂层及缓蚀剂等防腐蚀方法的研究进展,并对未来CO2输送管线的发展方向进行了展望。与CCUS项目需求和国际上成熟的CO2输送管线技术相比,我国在长距离、大规模的CO2输送管线建设和经验等方面仍存在一定差距,亟须深化超临界CO2输送管线技术的工程实践研究。当前,CO2输送管线的研究多集中在实验室环境中,且部分研究结果存在差异,无法有效指导我国的CO2输送管线建设及实际工程应用,亟须建立中试实验平台并开展大量实验研究,揭示实际复杂工况环境下多因素的交互作用机制;此外,建议采用高性价比的双金属复合管,并研发配套新型高效耐蚀涂层和缓蚀剂,以形成CO2输送管线成套防护新技术。

交变载荷下悬跨双金属复合管安全评估分析

摘要:双金属复合管(简称复合管) 铺设于海床时,管道在波流冲刷、地形变化及内应力作用下易形成悬跨段。而海流等交变载荷会诱发管道悬跨段持续振动,长期作用下可能导致结构疲劳甚至破坏,严重威胁管道的安全稳定运行。为此,基于有限元软件建立了复合管的成形模型,并验证了模型的有效性;研究了不同边界条件、海流流速及悬跨长度等关键参数对悬跨复合管力学行为的影响,重点分析了内管Mises应力分布及内外管间残余接触压力的变化规律;从应力水平和界面结合状态2个层面,对悬跨复合管的结构安全性进行了评估。研究结果表明:悬跨复合管内管的最大Mises应力与层间残余接触压力受边界条件与悬跨长度影响显著,随悬跨增长呈非线性变化;海流等交变载荷会引起二者波动,流速越高波动幅值越大,长期作用易导致内管疲劳及层间结合力减小,危及管道安全;在最大流速工况下,悬跨长度较短时使用最大Mises应力作为评估指标,悬跨长度较长时则更适合以残余接触压力作为评估指标。综合而言,使用层间残余接触压力评估复合管悬跨段在交变载荷作用下的安全性更为合适。所得研究结果可为悬跨复合管安全评估提供依据。

聚能压裂开发技术理论及实践

摘要:针对目前非常规储层单井储量控制程度低、初期产量高但产量递减快等问题,梳理分段多簇压裂出现的能量分散、主缝长度和高度受限等问题,提出“聚能压裂开发”理念,并对其技术内涵、理论模型、核心技术进行系统研究,明确聚能压裂开发技术的实现路径。聚能压裂开发通过地质工程一体化设计、射孔优化设计、压裂工艺设计和排采工程控制等技术来实现,将人工裂缝从“多、短、密”变为“少、长、疏”,聚焦压裂能量,提高缝长、缝高、裂缝侧向发育宽度和支撑剂远距离输送能力,提升单井控制储量及开发效果。聚能压裂开发技术在潜山碳酸盐岩储层、浅层煤层气以及煤岩气等领域成功应用,证实聚能压裂开发技术应用前景广阔,可大幅提升单井产量和单井预测最终可采储量,推动中国低渗透及非常规等低品位资源的高效开发。

融合逻辑规则的井漏智能诊断模型研究及应用

摘要:海洋油气勘探开发正朝着深层、高压等领域迈进,复杂的地质条件和井下环境导致井漏风险频发,准确及时的井漏诊断对保障安全高效钻井至关重要。基于机器学习的井漏智能诊断技术能有效提高诊断准确性和时效性,但仍面临复杂工况下模型适应性和泛化能力不足而产生的虚警问题。为此,提出了一种融合逻辑规则的井漏智能诊断模型。融合井漏识别领域知识进行数据预处理并形成高质量井漏建模数据集,优选卷积神经网络和长短期记忆神经网络构建井漏时序智能诊断模型,提取井漏风险多参数复杂时序演化特征,模型在测试数据集上准确率为93. 7%,漏警率为4. 4%,虚警率为7. 8%。结合现场专家经验构建了一套基于关键参数变化趋势和速率分析计算的井漏逻辑识别规则,根据实际虚警情况对智能模型进行前置条件和输出结果双约束,降低正常工况误判和传感器数据波动导致的智能模型虚警,进一步提高模型的工程适用性。并通过渤海油田实钻井数据对受约束智能模型进行验证。研究结果表明:融合逻辑规则的井漏智能诊断模型与未约束模型相比,实际虚警频次可降低75%,且对井漏发生时的关键参数变化响应较快,能够先于人工发现井漏风险。所得结论可为海洋油气安全高效钻井提供坚实保障,助力实现智能化钻井。