高CO2含量天然气偏差因子影响研究

天然气偏差因子是天然气物性参数和地质储量计算的基础,其不仅受温度压力的影响,也是天然气组分与组成的函数。目前,对低含量CO₂的天然气偏差因子计算方法精度较高,但对以DF气田典型代表的高含CO₂天然气偏差因子,其计算精度难以得到保障。针对不同CO₂含量天然气采用PVT实验方法,分析了CO₂含量对天然气偏差因子的影响规律,并以实验结果为基础,用麦夸特法及通用全局优化法修正了DAK计算天然气偏差因子经验公式。结果表明,与重烃（乙烷、丙烷）对天然气偏差因子的影响规律相似,CO₂的存在明显降低了天然气的偏差因子,且影响幅度随CO₂含量增加而逐渐增大;当CO₂含量较低时,DAK经验公式能够较准确计算天然气偏差因子,而当CO₂含量大于50%时,应用修正的DAK经验公式能够获得满意的效果。     

跨临界CO2制冷系统中绝热毛细管性能模拟研究

建立了CO2制冷系统中绝热毛细管一维稳态分布参数模型,以研究跨临界CO2系统中毛细管的性能和流动特性.分别采用3种不同摩擦系数关联式(Churchill、Colebrook、Bittle&Pate关联式)进行模拟和比较,研究了CO2在毛细管内的温度、压力、焓、熵及干度等的沿程分布规律.分析了管径、入口压力、入口温度和背压等4个参数对毛细管质量流量的影响,并考虑了壅塞现象.结果表明:采用Churchill和Colebrook关联式的效果较好,92%的计算值误差在10%以内,而Bittle&Pate关联式不适用于CO2绝热毛细管计算,因为它未考虑毛细管内壁的粗糙度;背压对质量流量影响很小,即使发生壅塞,壅塞质量流量和未壅塞时的质量流量差别也不大.     

CO2催化加氢制乙醇研究进展

燃料乙醇是可再生的清洁燃料,具有替代汽油的应用前景.以CO2气体为碳源并通过催化加氢制燃料乙醇具有环境保护和节约能源的现实意义.主要介绍了CO2催化加氢的反应机理以及催化剂活性组分、前驱物、助剂及载体对催化活性、产物选择性的影响,同时介绍了反应条件对催化过程的影响.     

MDEA水溶液对CO2吸收速率的测定

为了精确测定气体吸收动力学的数据,建立了一套采用计算机数据采集系统的实验装置,改进了数据采集软件.气体吸收压力数据的测定精度为0.05%.测定了在石油化工、天然气净化和合成氨工业中常用的N-甲基二乙醇胺(质量分数32.4%)+哌嗪(2.6%)水溶液吸收CO2的动力学速度,并根据阻尼膜理论建立了相应的吸收动力学计算公式,可用于实际体系的吸收动力学计算.     

高CO2含量气藏物质平衡方程及其动储量评价

针对高CO₂含量天然气在气藏衰竭式开发过程中存在的溶解气释放效应导致动储量无法得到有效评价的问题,建立了考虑水侵、应力敏感效应、水蒸气含量以及溶解气释放效应的物质平衡方程。采用PVT实验研究了CO₂含量分别为3.18%~53.90%的天然气混合物在压力由53.01 MPa降低至3.01 MPa的溶解度变化情况,回归得到了溶解度的预测模型。为了研究高CO₂含量对气藏的动储量评价方面的影响,分别利用压降法、考虑应力敏感储量计算模型、考虑应力敏感、水蒸气含量及水蒸气膨胀量的储量计算模型,以及针对高CO₂含量提出的计算模型对A气藏动储量进行计算。研究结果表明,不考虑高CO₂含量天然气的释放效应计算得到的动储量结果普遍偏高,误差范围在（0.69~2.55）×10⁸ m³,因此,高CO₂含量天然气的释放效应在气藏的动储量评价过程中不能被忽略。     

SO2/CO2气体对纯镁及AZ91D合金的保护行为

为探究气体保护纯镁及镁合金免于氧化及燃烧的机制,研究了体积分数为3%SO2和97%CO2混合气体在非封闭熔化炉中对熔融纯镁及AZ91D合金的保护行为。借助具有能谱测定(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分别分析了熔融纯镁及AZ91D合金表面膜的显微组织、化学成分及相组成。结果表明:在680℃AZ91D合金表面膜密集连续,其厚度约为2μm,而纯镁表面膜厚度约为1μm,混合气体对AZ91D合金的保护效果优于纯镁。两种熔体表面膜由MgO、MgS及少量单质C相组成。除AZ91D表面膜含有少量Al外,两种表面膜均含有S、C、O及Mg元素。     

光电数显式CO2焊短路过渡频率计的研制

基于光电传感方法,研制了一种数显式频率计来检测CO2气体保护焊焊接过程熔滴短路过渡频率,达到对熔滴短路过渡稳定性进行时时监测,从而实现优化焊接规范参数,减低焊接飞溅产生,提高焊接质量的目的.     

超临界CO2直接合成碳酸二甲酯

考察了在高压反应釜中,以镁为催化剂,甲醇与CO2直接合成碳酸二甲酯的工艺过程。通过单因素试验和正交试验的研究,结果表明:合成碳酸二甲酯各因素的影响顺序为反应温度>反应时间>反应压力,最佳合成条件为反应温度180℃,反应时间7h,反应压力7.5MPa。     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

纳米SiO2强化CO2地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO₂盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO₂酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明：优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO₂混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_2...     

松南火山岩气藏流体相态特征研究

松南火山岩气藏流体CO2 含量高,相态变化复杂,特别是近临界区域密度、黏度随温度压力的变化不同于常 规烃类气体,因此,进行了高含CO2 气藏流体相态研究。开展了高含CO2 流体高压物性实验,观测了不同温度压力下 不同CO2 流体的高压物性参数,并观察到在低温条件下高含CO2 流体的近临界现象。在PVT 实验的基础上,分析了 不同CO2 流体的偏差因子、体积系数随压力温度的变化关系。针对含CO2 体系的近临界特征,修正高含CO2 体系状 态方程,分析了近临界区域密度、黏度的变化规律,解释了实验观测中的近临界现象。应用修正高含CO2 体系状态方 程绘制p − T 相图,可对松南气田开采及生产过程中的流体相态特征进行判断。     

低渗气藏CO2驱与埋存的数值模拟

为揭示低渗气藏中注CO_2提高气藏采收率和CO_2埋存(carbon sequestration with enhanced gas recovery,CSEGR)技术的效果,以苏里格气田召10区块为例,开展了注CO_2驱气的长岩心实验,并使用数值模拟的研究手段,分析了该区块采用CSEGR技术的可行性,并重点研究了扩散、吸附、天然裂缝、井型对于CO_2突破时间、气藏采收率及CO_2埋存的影响。模拟结果表明:采用面积为3. 2 km2的平行四边形"二注七采"井网,在气藏衰竭开采至12 MPa后注CO_2,在CO_2突破时能够提高采收率14. 26%,共能实现3. 8×106t的CO_2埋存;在废弃压力3 MPa时注入CO_2采收率仅能增加2. 2%,但CO_2埋存量可提高至1. 44倍;在低渗气藏中扩散和吸附对于CO_2驱的影响不大;随着扩散系数增大,CO_2突破越快,提高采收率效果越差;吸附滞后现象会略微降低提高采收率的效果;天然裂缝的存在会使气窜现象严重,突破时间大大提前,且裂缝渗透率越高,提高采收率效果越差,但依然可以实现CO_2安全稳定埋存;与直井相比,采用水平井注气将使提高采收率效果降低6%～8%,但对埋存有利。     

以高压气体为动力的水压施加装置与控制系统设计

稳定水压供给设备是岩石力学水力耦合试验的关键装置,以高压气体为动力设计的水压施加装置具有压力稳定、能耗低的优点。本文以PC为上位机,西门子S7-1200为下位机设计了一种以高压气体为动力的压力控制系统。系统中PLC采集数据与上位机目标压力值实时交互,通过自动控制电磁阀开闭实现高压气体输入量的动态调控,待系统内水压接近设定目标值后,再由控制系统启动电动试压泵精准调压至设定目标值。     

考虑渗透率时变及启动压力梯度的特低渗油藏CO2吞吐裂缝参数优化

对于冀东G5区块特低渗偏致密油藏的地质特点,注CO₂吞吐开发是一种很有效的开发方式,而吞吐裂缝参数是关键问题。考虑到特低渗的非线性渗流特征,表现为CO₂吞吐过程的变启动压力梯度以及注采中地层压力交替变化引渗透率时变的耦合性影响,在此基础上研究了水平井裂缝级数、分布方式、裂缝长度、导流能力等参数对CO₂扩散以及吞吐效果的影响,并对裂缝参数进行了优化。结果表明：变启动压力梯度和渗透率时变效应都会减弱CO₂吞吐的效果,其中变启动压力梯度的影响远大于渗透率时变,同时在考虑变启动压力梯度和渗透率时变情况下,交错布缝效果更佳,最优裂缝条数为8条,裂缝长度为150 m,裂缝导流能力为20μm²·cm。     

人工神经网络预测高含CO2天然气的含水量*

提出了一种基于人工神经网络模型预测高含CO2天然气的含水量的新方法。网络输入变量CO2摩尔分数、温度、压力,网络的输出为高含CO2天然气的含水量。该人工神经网络模型能够估算温度在20.0～200.0℃,压力在0.1～70.0 MPa,CO2摩尔分数高达70%天然气中水蒸汽的含量。对比文中建立的人工神经网络模型和目前常用的3种预测高含CO2天然气的含水量的经验模型,结果表明,人工神经网络的平均相对误差值最小,为1.275%,3种经验模型在CO2含量较高时,预测精度较低。这就表明,人工神经网络模型在预测高含CO2天然气含水量时,比3种常用的经验模型更具有优势。     

KH-2S型高温高压数控测井系统开发与应用

文章阐述了KH-2S型高温高压数控测井系统的组成、硬件结构、井下仪器的技术特点和优点,介绍了每个单元的工作原理。并对地面设备特点进行了重点介绍。     

注入压力对CO2驱气窜影响规律及裂缝封堵研究

为了确定注气压力对CO₂驱油过程中气窜的影响规律,结合矿场实际情况,设计不同注气压力方案,测试不同注气压力下的窜逸时间,得出注气压力与CO₂窜逸速度、采出程度的变化规律。实验结果表明,注入速度、基质渗透率、裂缝大小及宽度是影响注入压力主要因素,合理的注入速度是控制注入压力的关键。注入速度越大,注入压力越大;裂缝越大,注入压力越低;基质渗透率越大,注入压力越小,在此基础上优选淀粉体系合理注入速度为0.2 mL/min。通过岩芯造缝模拟实验可知,气体的波及体积受储层裂缝影响严重,当级差大于1 000时,采出程度小于1%,优选了高强度凝胶体系为：淀粉4%+单体4%+交联剂0.05%+成胶控制剂0.18%,该凝胶体系强度高,成胶时间在8~20 h、性能稳定能够能够有效封堵住裂缝,封堵裂缝后采出程度可达19%,有效扩大了CO₂驱的波及体积。     

空气源跨临界CO_2热泵最优排气压力的理论和实验

为了研究空气源跨临界CO2热泵系统中影响最优排气压力的主要因素,以跨临界CO2热泵机组为平台,在焓差室中进行了制热性能测试。结果表明,系统的蒸发压力和气冷器出口温度随排气压力的上升而下降,过热度随排气压力的上升而上升,制热量与制热能效比随排气压力的上升先上升后下降,且存在一个最优值。综合实验数据可以看出,系统的最优排气压力随着环境温度、进水温度、出水温度的下降而降低。在进水温度(环境水温)没有剧烈变动的条件下,通过数据拟合的方法创新性地提出了以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的实验关联式。实验对比证明,系统运行在预测最优排气压力时,制热能效比与实验最优值的偏差小于1.3%,说明以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的方法是值得同行参考的一种有效方法。