摘要：天然气中的微量气态水在天然气开采、集输过程中可能与气体小分子形成水合物,造成管路堵塞,因此需要对天然气进行脱水处理。为了合理设计天然气最大容许水含量参数,准确测量和计算天然气-水合物相平衡时的气相水含量具有重要意义。在压力为3.44~6.00 MPa、温度为270.00~274.00 K的条件下,通过实验测量和模型预测研究了甲烷-水合物相平衡时的气相水含量。结果表明,相比于压力露点,常压露点和气相水含量体积比随温度和压力的变化都具有规律性,气相水含量随温度的降低和压力的升高而减小。在实验的基础上,基于热力学相平衡理论建立了甲烷-水合物相平衡时的气相水含量热力学模型,气相水含量体积比的模型预测值与实验值的平均相对偏差为2.33%。该实验方法实现了甲烷-水合物相平衡体系气相水含量的原位测量,建立的热力学模型相比于通过查图获得的甲烷-液态水相平衡时的饱和水含量再外推至水合物区的方法更快速和准确。

摘要：叶片式分离元件是一种主要依靠惯性进行气液分离的元件,因其高处理量、高分离效率和低压降的特点而广泛应用于气液分离领域。本文从叶片式分离元件分离机理、结构及性能影响因素两个方面进行了详细的调研。论述了叶片流道内的液滴惯性分离、液滴撞击以及液膜破裂导致的二次夹带问题等分离机理研究进展,从机理层面分析了二次夹带现象的成因并提出了抑制思路。归纳了叶片式气液分离元件的主要结构特征,分析了曲级数、弯折角度、间距以及疏水钩等结构参数对分离性能的具体影响。通过对比现有不同叶片结构的优缺点与适用场合,提出了增加拦截面积及开辟排液通道的叶片结构设计优化方向。分析了波形板叶片式分离元件及静态起旋转元件的应用现状,为叶片式气液分离技术应用选择及优化提供了参考。归纳了气流速度、压力以及入口湿度等操作工况对波形板叶片式分离元件性能的内在影响规律。最后,结合分离机理、结构研究与性能影响规律对波形板叶片式分离元件的结构设计与性能优化方向进行了总结与展望。

摘要：盐穴储库水溶造腔过程中流场特征和浓度场分布会很大程度影响腔体的扩展和腔体最终形态,而流场特征和浓度分布无法通过技术手段进行监测。为研究盐穴水溶多阶段造腔过程中流场特征、浓度场分布及它们对腔体扩展的影响规律,基于建立的盐穴储库多场耦合流动模型进行了相关的数值模拟计算,并与金坛两口储库井进行数据对比。模拟结果与现场造腔数据相一致,验证了模型的准确性。基于模拟结果和数据,分析了水溶多阶段造腔各阶段的流场特征、浓度场分布规律,并分析流场和浓度场的分布如何影响腔体的扩展。结果表明:正循环造腔会形成一个涡流,主要起冲蚀作用,一定程度抑制溶蚀作用;反循环会形成两个涡流,下部的促进卤水排出,上部促进溶蚀作用;强制对流会引起涡流,涡流强度随腔体扩大逐渐减弱,涡流使腔内流体流动,促进了对流扩散过程,从而影响浓度场的分布,最终影响到腔体扩展,通过调整正反循环方式、管柱的位置、油垫位置及注入量可以控制腔体的形态扩展;造腔前期主要受到冲蚀作用,造腔效率高,腔体表面积小使得造腔速率较慢,腔体主要向中下部扩展;后期随着腔体扩大,主要以溶蚀作用为主,造腔速率高,腔体主要向中上部扩展。研究结果和规律对现场造腔工艺设计提供一定的理论基础,对提高现场造腔效率、优化造腔工艺参数具有指导意义。

摘要：针对水平井尾管导向钻井技术存在的钻机旋转系统负载大、地面扭矩传动效率低、使用与维护成本高等问题,提出了水平井双管柱尾管差速旋转钻进新方法,揭示了相应的技术原理,设计了双管柱差速旋转传动、复合旋转导向及悬挂器等井下专用工具,优化了相关工艺流程;提出了导向钻具组合工具面控制方法,建立了水平井双管柱尾管差速旋转钻进延伸极限计算模型。结果表明:水平井双管柱尾管差速旋转钻进技术配备常规随钻测量仪器和螺杆钻具,通过调节钻柱转速可以控制导向钻具组合的工具面,实现了水平井双管柱尾管差速旋转导向钻进;基于鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气水平井工程案例计算水平井双管柱钻进延伸极限,与常规尾管钻井方式相比,采用双管柱尾管差速旋转钻进方式显著增大了水平井延伸极限,为水平井尾管完井与钻井一体化设计控制提供了参考。

摘要：为探究双金属复合管的屈曲失效机理,利用ABAQUS软件建立了双金属复合管有限元模型,考虑成型残余应力的存在,分析了弯曲过程中弯矩、椭圆度和内衬褶皱幅值随曲率的变化规律;研究了内衬管屈服强度、内衬管径厚比以及外基管径厚比对双金属复合管屈曲失效的影响,并进一步给出了临界弯矩和临界曲率的预测公式。分析结果表明:屈服强度更高的内衬管可提高复合管的临界弯矩,但会降低复合管的临界曲率;更小的内衬管径厚比和外基管径厚比均可提高复合管的临界弯矩和临界曲率;相较于临界弯矩,内衬管屈服强度和径厚比的改变对临界曲率影响更为明显,外基管径厚比的改变则对两者均具有十分明显的影响;临界弯矩和临界曲率公式预测结果与有限元计算结果的相对误差不超过4%和12%。所得结论可为双金属复合管的设计和安全评价提供参考依据。

摘要：煤炭资源是我国重要的基础能源。我国煤矿开采地质条件较为复杂,随着煤田开采深度及强度不断加大,对煤田微幅构造精细探测的需求日益增加。槽波勘探技术因其探测精度高、抗干扰能力强、波形特征易于识别等优点,是目前获取煤层工作面精细地质构造信息的有效勘探手段。但井下煤层中的波场复杂,反射槽波的波场特征尚待深入研究。本文对煤矿井下三维槽波数值模拟技术进行研究,设计不同类型的含断层三维煤层地质模型,采用三维交错网格高阶有限差分算法模拟反射槽波,分析了反射槽波的波场特征,探讨了不同倾角以及不同断距断层对反射槽波的影响。通过切除干扰波技术,获得有效反射槽波,进而对反射槽波的同相轴进行包络叠加处理,较好地压制了槽波的频散,同相轴明显收敛,能量更为集中,为后续成像处理提供了良好的数据基础。

摘要：针对稀疏矩阵向量乘(Sparse Matrix-Vector Multiplication,SpMV)在边缘端实施效率不高的问题,以稀疏矩阵的存储格式、SpMV的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)加速为研究对象,提出了一种多端口改进的行压缩存储格式(Modified Compressed Sparse Row Format,MCSR)与ARM+FPGA架构任务级数据级硬件优化相结合的加速方法。使用多个端口并行存取数据来提高计算并行度;使用数据流、循环流水实现循环间、循环内的并行加速;使用数组分割、流传输实现数据的细粒度并行缓存与计算;使用ARM+FPGA架构,ARM完成对系统的控制,将计算卸载到FPGA并行加速。实验结果表明,并行加速优化后的ARM+FPGA方案相较于单ARM方案最高可达10倍的加速效果,而且增加的资源消耗在可接受范围内,矩阵规模越大非零值越多加速效果越明显。研究成果在边缘端实施SpMV计算方面有一定实用价值。

摘要：CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO_(2)混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧。数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高。因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO_(2)气体运移距离,从而提高CO_(2)驱的波及效率。研究结果对于CO_(2)驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义。

摘要：珠江口盆地作为中国海上低渗油气的重要成藏区,低渗油气资源量巨大。陆丰凹陷L44油田是南海东部首个整装压裂开发的低渗油田,为提升开发效益,采用压裂等储层改造方式,但压裂后存在改造规模未达预期、裂缝起裂机理认识不清等问题。建立了一种基于地震解释、测井、地质相结合的海上低渗油田地质工程一体化建模方法,使裂缝扩展延伸更加准确。对研究区开展了三维地质力学建模和地质工程双甜点优选,提出了适用于海上低渗油田压裂设计的储层射孔段长度上限,对C3井重新进行了压裂方案设计和产能模拟,经二次压裂投产后产量水平与设计预期基本相符。研究结果表明:(1)低排量条件下,射孔段长度由4m增至16m,单段裂缝长度平均减少30m,前5年单井累计产能减小88%;(2)射孔段长度的增大对改造规模起到抑制作用,射孔段长度大于6m时,改造范围大幅减小,射孔段长度小于6m时,改造范围减小幅度不大,最优射孔段长度不应大于6m;(3)射孔段长度小于6m时,施工排量每提升1m^(3)/min,储层改造体积平均增幅为10.97%,提高施工排量可实现进一步增大压裂改造体积的目标。建立的海上低渗油田地质工程一体化建模方法为南海东部低渗油田的开发方案和压裂方案设计提供了全新认识,有利于提升油田开发效益。

摘要：CO_(2)封存是实现中国“双碳”目标的有效技术途径之一,海上CO_(2)封存通常依托海上油气平台管道回注,CO_(2)回注过程中可能发生泄漏而严重影响作业人员安全。以恩平15-1海上平台为研究对象,开展超临界CO_(2)泄漏扩散规律实验研究。通过缩比设计,搭建与恩平15-1相应的物理模型实验平台,利用相似理论和量纲分析方法,设计了超临界CO_(2)泄漏扩散参数,开展了海上平台管道CO_(2)在不同泄漏压力(1.5~3.0 MPa)、泄漏孔径(0.5~6.2 mm)、泄漏方向(水平、竖直、斜45°)及环境风速(0~0.5 m/s)下的相似模型实验,研究泄漏CO_(2)在平台上的扩散情况及浓度分布规律。结果表明:压力和环境风速的变化,会影响CO_(2)泄漏后的近场射流,但对其远场扩散的影响较小;CO_(2)浓度会在泄漏约20 s后达到峰值并保持稳定,不会随泄漏时间的增加而增大;泄漏口径会显著影响泄漏口轴向CO_(2)浓度的分布规律。研究结果为海上平台CO_(2)泄漏监测与安全防护设计提供了参考。