摘要：针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-工程一体化背景下的深部煤层气高效开发技术体系:(1)基于储层资源条件、构造保存条件和工程改造条件三大类11项指标,建立深部煤层气地质工程开发甜点评价标准;(2)基于微幅构造刻画、多尺度裂缝预测、三维地质模型构建等技术,形成“地质+工程”全要素定量化、可视化表征的煤储层精细评价技术;(3)按照“地质小尺度、三维地震微尺度、轨迹走靶体、少调快钻”导向思路,形成以钻前轨迹精优设计、精准入靶及靶后微调为核心的三阶段地质工程一体化导向技术;(4)按照实现资源动用和采收率最大化为目标,形成“地应力场、天然裂缝场、人工裂缝场、井型与方位、井网井距”五位一体井网优化设计技术;(5)依据深部煤层气赋存特征、渗流机理和气井生产特征,形成以产量不稳定分析法为主,经验产量递减法、数值模拟法和经验类比等多方法结合的气井产能评价及EUR预测技术;(6)遵循“四位一体”精准选段和“井间交错+段内差异化”设计原则,形成以构建人造气藏为目标的大规模体积压裂技术;(7)根据气井气水变化特征,形成全生命周期不同生产阶段排采优化控制技术;(8)结合当前AI技术进展与深部煤层气开发规律、集输等特征,探索了地质、工程、地面等多专业一体化协同环境下集输和数智化技术。在这一成果指导下,已投产29口水平井生产初期日产量5×10^(4)~16×10^(4) m^(3),平均10.2×10^(4) m^(3),区块日产气量突破300万m^(3),对加快鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气规模上产具有重要指导意义,也为同类资源高效开发建立了参考标准。

摘要：煤炭地下气化注入点可控后退(Controlled Retraction Injection Point,CRIP)工艺能够实现中深层煤炭资源的清洁高效原位开采,将我国富裕的煤炭资源转化为战略或缺的燃气资源。为取代CRIP工艺中氧气和点火液的注入、提高煤层气化反应活性,基于煤炭地下气化生产工艺和微波加热技术特点,创新提出了耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺设计,将气化剂和微波发生器产生的微波经由连续油管注入到地下煤层并在目标气化区释放。通过理论分析和实验研究,从微波的产生、传输、释放、与煤层作用、以及产业发展模式等方面分析了该工艺设计在工程实践中面临的难题和解决方案。研究结果表明,耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺在技术上是可行的;在煤炭地下气化过程中加热煤层所需的热量较大,大功率磁控管可以满足工业生产规模需求;微波能够通过双层连续油管镀铜的内管外壁和外管内壁间的环形空间远距离传输到地下煤层;微波频率越高,微波功率衰减越快,2450 MHz和915 MHz频率微波在双层连续油管中传输500 m时,其功率分别衰减至15.6%和32.1%,中深层煤炭地下气化应选用较低频率来远距离、低损耗输送微波;在双层连续油管前端的外管壁面上按一定规则割开缝隙,形成微波释能器,将微波从管线中泄漏出来辐射煤层;原煤在干燥、热解和燃烧阶段都能够较好地吸收微波能而被加热,在有氧条件下煤样温度升高到587℃时焦炭被点燃,最高温度可达1080℃;风光电−储能−煤炭地下微波气化融合产业模式能够充分利用绿色能源,实现中深层煤炭清洁高效原位开采。研究能够为微波辅助煤炭地下气化提供理论基础和技术支持。

摘要：煤炭地下气化是目前温度最高(超过1200℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1500 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注入点后退(CRIP)工艺的气化腔安全宽度计算方法尚未建立,为保证现场试验顺利实施,需要开展针对性研究。气化腔顶板“裸露”在气化腔后会受到高温影响,通过数值模拟方法研究了压应力约束条件下岩石内部热应力产生位置以及颗粒、基质热膨胀系数差异对热应力大小的影响规律,结合高温处理后的岩石电镜扫描结果,查明了高温下岩石热损伤机理。根据CRIP气化工艺造腔特点,建立了考虑高温影响的气化腔顶板薄板模型,结合“关键层”理论提出了气化腔安全宽度计算方法。研究表明:岩石热损伤是岩石物理化学反应与热应力互相促进、共同作用的结果,高温下岩石发生不规则变形,岩石热损伤引起的微观结构变化是导致岩石力学性质、物理性质变化的根本原因。岩石的最大拉张热应力出现在颗粒界面或热膨胀系数较小的颗粒中,颗粒与基质热膨胀系数比值在[0.01~1)时,最大拉张热应力随颗粒热膨胀系数减小而快速增加。泥岩加热到200℃时开始出现微裂隙;加热到400℃时裂隙发育更加明显,主要是沿颗粒边缘破裂;加热到600~800℃时,裂隙数量增多、尺寸变大;加热到1000℃时,除出现较大裂隙外,还产生了大量孔隙;1200℃时裂隙连通性明显增加,气孔发育较大。由于高温的影响,薄板模型的步距准数不再是定值,需要根据气化腔顶板热破坏范围与顶板硬岩层的空间位置关系确定具体数值。气化腔安全宽度受温度影响,在研究算例中,砂岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为34.3 m和14.1 m,相差达58.9%,泥岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为16.7 m和15.9 m,相差4.8%。最后从降低顶板垮落风险、有利于气化控制角度,提出了煤层纵向靶区位置的确定方法,当煤层厚度超过气化腔安全宽度一半时,建议将水平井纵向靶区设计在距离煤顶不超过气化腔安全宽度一半的位置。

摘要：页岩样品中普遍存在烃类散失和有机质吸附,导致页岩油可动资源评价不准,为解决该难题,利用中国渤海湾盆地沧东凹陷孔二段G19-25井45 m密闭取心,创新设计了45块次3类(0 h与24 h、密闭与开放、常规与多温阶)页岩热解对比实验和12块次干酪根溶胀实验,构建了轻烃恢复校正系数和有机质吸附系数.研究表明,样品放置24 h后轻烃平均损失率为29.4%,开放条件下碎样轻烃平均损失率为21.0%,常规热解轻烃平均损失率为15.5%,综合平均损失率为47.1%,即原始地层状态下页岩滞留烃量是常规热解游离烃量的2倍(页岩油轻烃校正系数为2.0);页岩中单位有机质吸附烃量随着镜质体反射率Ro增加而逐渐降低,当Ro为0.8%~1.1%时,页岩有机质吸附油量平均为0.1(质量分数).本研究创建页岩油可动资源评价的质量含油率新方法,提出用页岩质量含油率表征页岩滞留烃去除有机质吸附烃后的页岩中可动烃量,评价孔二段页岩油可动资源量为6.8×10^(8)t,研究成果可为类似盆地页岩油研究提供借鉴.

摘要：为研究流化催化裂化（FCC）催化剂的传质性能与其孔结构和酸性的关联性，制备了3种具有不同孔结构和酸性的半合成FCC催化剂（CAT1、CAT2、CAT3），并对催化剂的孔结构和酸性进行了系统表征；选用萘、菲、吖啶作为探针分子，测试客体分子在催化剂上的吸附穿透性能，并考察了其传质性能；采用超分辨成像技术，对催化剂上酸中心转化能力进行了可视化分析。结果表明，通过选择合适的探针分子，可实现FCC催化剂对大分子的吸附行为差异性的有效辨析；FCC催化剂上大分子的传质性能取决于催化剂的孔结构和表面酸性；使用新型大孔基质材料可优化FCC催化剂的传质性能，提升FCC催化剂中Y分子筛上酸中心的转化能力。研究结果可为FCC催化剂传质构效关系的研究提供有效方案，并且可为高效FCC催化剂的设计提供理论指导。

摘要：为优化煤层气井排采降压速度,提出了有效应力加载速度敏感性概念,设计并开展了室内实验和现场试验,证实有效应力加载速度敏感性的存在,建立相应的数学模型,提出应力加载速度敏感性评价指标,并分析了应力加载速度敏感性和应力敏感性对渗透率损害率的贡献。结果表明,应力加载速度敏感性能够有效地评价有效应力加载速度对煤层渗透率的损害程度;有效应力增幅相同时,有效应力加载速度越快,渗透率下降幅度越大,渗透率损害率越大,应力加载速度为2 MPa/d时的渗透率损害率比0.5 MPa/d时增加43%以上,证实应力加载速度对煤样渗透率存在损害且非常明显;现场试验和室内实验均进一步揭示煤储层具有明显的应力加载速度敏感性;同一煤样应力敏感性系数随有效应力加载速度增加而增加,且2者呈幂函数关系,据此建立了应力加载速度敏感性的数学模型,实现应力加载速度敏感性的定量表征;应力加载速度敏感性的强弱通过应力加载速度渗透率损害系数评价,其在数值上等于煤样应力加载速度与对应的渗透率损害率数据线性回归得到的直线斜率n,其值越大,煤岩应力加载速度敏感性越强;有效应力加载过程对煤样渗透率的损害率由单纯有效应力增加造成的渗透率损害率和单纯应力加载速度增加而导致的渗透率损害率组成。结果表明,应力加载速度造成的渗透率损害率占比随着应力加载速度增加而持续增加,其占比甚至可以达到50%以上,揭示了在煤层气井排采降压过程中,尽可能降低排采降压速度能够最大限度降低由于应力加载速度造成的渗透率损害率。

摘要：随着超深层致密砂岩气藏、页岩气藏等非常规气藏的大规模开发,非常规储层渗透率测试难度大、时间长、精度低等问题逐渐凸显。为提高在高温高压条件下测量储层岩石渗透率的准确性,依据高压脉冲渗透率测试原理,假设一维可压缩流体,且高压下岩石具有可压缩性,优化求解过程并推导出高压脉冲渗透率完整且实用的表达形式;考虑储层高温高压地层环境,设计并开展高温高压脉冲渗透率测试实验。提出压差保持程度概念,用以揭示压力脉冲衰减不同时段的变化特征。开展了高压脉冲渗透率与孔隙压力、压差保持程度、标准克氏渗透率以及常规脉冲渗透率的误差分析研究。结果表明:压差保持程度在20%~50%的压差衰减实验数据可准确计算岩样的脉冲渗透率。保持有效应力不变,不同渗透率范围的岩样所受高孔隙压力的影响不同。高压脉冲渗透率与其他渗透率相比,更加接近实际高温高压地层环境下的岩石渗透率。该渗透率测试方法快捷、准确,具有其独特的优势,是深层非常规气藏储层物性测试评价的有效手段。

摘要：研究了重金属Ni对FCC催化剂的毒害机理,考察了不同结晶度拟薄水铝石材料对Ni离子的钝化作用,从而提出采用功能性Ni氧化物可使FCC催化剂脱氢活性钝化的抗Ni催化剂设计的新思路,并探讨了Ni污染对催化剂形貌和反应性能的影响。实验结果表明,在FCC催化剂中使用高结晶度拟薄水铝石材料,可有效抑制Ni的脱氢活性,降低干气和焦炭产率,提高目标产物的收率,催化剂表现出优异的Ni钝化效果。

摘要：在稠油原位燃烧开采过程中,会产生大量含有氮气、二氧化碳和少量氧气的烟道气。烟道气渗透进入未燃烧区与稠油混合,不仅会降低稠油的黏度还会对油品产生影响。研究了不同温度下烟道气(N_(2)+CO_(2)+O_(2))对辽河齐-40区块稠油改性作用。利用气相色谱、红外光谱、热重分析了烟道气对原油理化性能的改性机理。结果表明,烟道气对稠油具有增容降黏的作用,随温度的升高,烟道气在稠油中的溶解度先增加后降低,体积因子则受溶解度和热的双重作用随温度的升高而增加;在100℃时降黏率最大,为9.84%。由于烟道气中少量的残余氧,会与稠油发生低温氧化作用,因此会增加稠油中沥青质含量,造成最终结焦量由原本的5%增加至14%。该结果为现场稠油火驱方案设计提供技术依据。

摘要：CO_(2)管道输送是CCUS(碳捕集、利用与封存)技术的重要环节。利用PR(Peng-Robinson)方程对管输不同相态纯CO_(2)物性参数进行了计算,并拟合了密度与温度、压力的相关经验公式;采用PR方程开展了含H_(2)S、H_(2)、CH_(4)、N_(2)、O_(2)等气体杂质CO_(2)多元体系物性、相特性计算。依托某油田CO_(2)管输示范工程,利用OLGA(全动态多相流模拟计算软件)和HYSYS(石油化工工艺流程模拟软件)计算分析了输送含有不同杂质种类和含量的CO_(2)气源对于增压功率、换热功率,管道沿程温降、压降,以及管输能力的影响。结果表明,杂质通过影响泡点线、露点线使两相区扩大,其中H_(2)和N_(2)扩大的区域最大;H_(2)、CH_(4)和H_(2)S会增大站场压缩机和换热器总功耗;杂质的添加将增大管道沿程温降和压降,其中H_(2)的影响最大;H_(2)S会略微增大管输能力,其他杂质均会降低管输能力。