摘要：碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是目前实现化石能源低碳化利用和碳中和的关键途径。随着CCUS技术的不断发展,超临界二氧化碳(CO_(2))输送管道的内腐蚀问题势必成为影响输碳管道工程安全运维的痛点之一。管线钢在超临界CO_(2)环境中的腐蚀行为和机理与传统油气田CO_(2)腐蚀有着较大不同,是一种在全新环境体系下的腐蚀问题。本文以水相介质导致超临界CO_(2)管道内腐蚀这一主要诱因为线索,综述了杂质、温度、压力以及流速等因素对典型管线钢在超临界工况下的CO_(2)内腐蚀行为的影响,尤其针对含水量这一关键因素进行了详述和对比,分析了当前超临界CO_(2)管输过程中仍然存在的腐蚀与防护问题以及挑战,最后对超临界CO_(2)腐蚀问题未来的重点关注方向进行了展望,结论有助于优化未来输碳管道工程设计与制定对应的腐蚀控制方法。

摘要：为了研究转子柔性状态下动力学特征对航空发动机附件机匣轴端液膜密封的影响,结合转子的振幅、弯曲角度和热流体动力润滑理论,建立了柔性转子-液膜密封稳态分析模型,探究柔性转子-液膜密封的成膜机理,研究偏心量、倾斜角度、结构参数和工况参数对液膜密封性能影响规律。结果表明:当动环发生偏心时,液膜压力分布呈现不均匀性,随着偏心量由0.1 mm增至0.5 mm时,密封泄漏量上升了11.84%;倾斜角度的增加在一定程度上可以减弱膜压不均匀性,但对密封性能的影响不明显,当倾斜角度从1×10^(-5) rad升至3×10^(-5) rad时,泄漏量仅增加2.1%;在工况参数不变时,适当减少螺旋槽数,并选取合适的螺旋角度,可以有效抑制泄漏现象;在相同的结构参数条件下,适当降低转速及压差可以有效降低泄漏量;基于柔性转子的液膜密封由于较大偏心量的存在,会导致密封性能下降,此外,高转速与大压差会进一步增加泄漏量,工程应用中可通过减少槽数,修改螺旋角度的方式抑制泄漏。研究可为液膜密封的优化设计提供理论依据。

摘要：裂缝对页岩岩石力学性质影响突出,准确表征含裂缝页岩的岩石力学性质变化是实现页岩油藏压裂-投产过程中四维地应力场精准刻画的重要基础。已有四维地应力研究通常认为应力变化主要源于孔隙压力改变,未考虑岩石力学性质变化对四维地应力的影响。利用在线CT实验,明晰了孔隙压力与页岩孔缝体积的关系,依据应变能理论,推导了裂缝体积与页岩泊松比、弹性模量的理论关系,建立了孔隙压力与泊松比、弹性模量的时变理论模型。结果表明,层理缝开启是页岩岩石力学参数具有时变性的主要原因,孔隙压力越大,裂缝开启条数越多,裂缝空间呈指数型增长。随裂缝体积增加,页岩泊松比快速增加、杨氏模量快速减小,页岩强度大幅降低。以济阳坳陷页岩为例开展分析,裂缝体积占比提高至1%时,杨氏模量由37.5GPa下降至15.06GPa,泊松比由0.22上升至0.35。依托数值模拟方法对比分析岩石力学参数时变性对四维地应力演化的影响,考虑岩石力学时变性特征的四维地应力模拟能够更好地表征页岩压裂-投产过程中的应力大小演化与方向偏转的规律,与实际油藏压裂-投产过程中的四维地应力演化规律更加吻合,模拟结果更加可靠。研究成果能够为页岩油立体井组合理部署、优化设计、风险预警等提供理论支撑。

摘要：永进地区位于准噶尔盆地中部,最近发现了多个与走滑断层相关的含油气构造,但关于走滑断层的发育特征及成因机制研究程度不够深入。本文通过三维地震资料精细解释,在研究区三叠系—侏罗系内识别出近东西向、北西西向以及北东东向的三组走滑断裂体系,平面上呈“网格状”展布,剖面上具有不同深度几何学形态差异展布特征。在此基础上基于相似性原理设计四组砂箱模拟对比实验,重现研究区构造演化过程。模拟结果表明,这类走滑断裂的形成与基底先存断层的发育位置有关,是受先存构造和地层属性双重控制的广布式走滑断裂系统,从而建立了研究区的断裂系统成因模式。研究成果对具有相似地质背景地区的走滑断裂成因解释具有借鉴意义。

摘要：钻机井架上的二层台增加悬挂式机械手可以提高钻采效率,但会导致二层台整体受力增大,而传统井架二层台结构设计时未考虑增加悬挂式机械手,需要改进其结构,提高二层台承载能力以满足加装二层台机械手后的井架整体承载要求。在现有二层台结构基础上,对普通井架二层台改进结构设计,优化力学结构,强化二层台承载性能,用Ansys软件对该设计模型进行了数值计算和结构分析。利用STS-WiFi无线结构测试系统对优化结构后的二层台进行现场应变测试,通过砝码施加阶梯载荷并实时监测二层台关键测试点的应力变化。整理分析测试数据并将现场测试结果与理论计算结果比较,研究表明现场测试结果与理论计算结果相吻合,该增加悬挂式机械手的二层台结构设计满足强度要求,可用于钻采作业。

摘要：含部分封闭断层油藏作为一种常见的油藏类型,低序级断层引起的断层部分封闭导致其与完全封闭油藏具备不同的流体渗流及剩余油分布规律。现有技术难以定量刻画整个水驱进程中油藏深部的优势渗流通道演化规律,进而影响了该类油藏的高效开发。因此,设计制作了含部分封闭断层油藏物理模型并开展水驱油实验,根据模型参数及实验结果建立数值反演模型。基于标准化过流量算法定量表征优势渗流通道,利用数值反演模型与无断层油藏优势渗流通道演化规律进行对比,揭示了含部分封闭断层油藏物理模型优势渗流通道演化规律。研究表明:断层遮挡区域采出井累积产油量较低、产油速度较慢,断层不连续处过流面积减小导致该处采出井见水最早。处于断层另一侧采出井虽初期产油量接近,但断层对注入水阻挡作用导致强阻挡区采出井分流率较高且后期产油速度最高。在无水采油期发育对驱油起积极作用的优势渗流区,该区域经过垂向均衡展布、“指状”展布发育形成油藏底部“纺锤体状”优势渗流通道。各井见水后除在强遮挡区外区域形成由注水井至生产井井底的优势渗流通道,随着注入量增大,该通道在垂向及采出井井周发育且对驱油起消极作用。与无断层油藏相比,部分封闭断层使优势渗流通道在强遮挡区发育滞后且强阻挡区注入水波及困难,导致各区域剩余油分布差异较大,集中分布于强遮挡区上部及强阻挡区断层附近。

摘要：考虑到青霉素发酵是复杂的多阶段动态批处理过程,提出多阶段多向可预测成分分析(multiphase multiway forecastable component analysis,MP-MForeCA)的故障检测方法。该方法基于K均值和密度峰值聚类算法设计阶段划分方法,将多批次的青霉素发酵过程数据划分成不同子阶段,在子阶段三维数据上分别应用多向展开的可预测成分分析(multiway forecastable component analysis,MForeCA)算法,提取各阶段中具有可预测特性的可预测成分,捕捉各阶段的动态变化;最后利用可预测成分和残差分别构建F^(2)和SPE统计量来监控模型。通过与MForeCA和多向主元分析(multiway principal component analysis,MPCA)的实验对比发现,MP-MForeCA方法不管是对青霉素生产中的突变故障还是缓慢变化故障都有更好的检测效果,包括提高检测率和降低误报率,体现了多阶段建模规则的MP-MForeCA方法的优越性。

摘要：针对稠油油藏在蒸汽驱过程中易发生汽窜,导致波及系数减小、采收率降低等问题,使用化学剂辅助蒸汽驱的热化学驱油技术得到发展。针对热化学驱油体系内化学剂扩散规律不明确、矿场应用效果存在差异的问题,在物理模拟实验基础上,建立机理模型,通过定性、定量研究降黏剂和泡沫在不同体系下的扩散规律,并考虑压力影响,得以明确化学剂扩散规律。研究表明:降黏剂段塞主要沿优势通道扩散,加剧汽窜,泡沫段塞在扩散中起到封堵调剖作用,促进蒸汽腔均匀扩展;两者间存在相互影响,降黏剂段塞应置于泡沫段塞后,可使主流线方向汽窜速度降低8%,泡沫物质的量浓度提高30.0%;同时应保证一定驱替压差,压力可使化学剂波及范围、平均物质的量浓度分别提高2.3、1.0倍。研究结果对稠油油藏热化学驱方案设计具有参考价值。

摘要：由于油田开发采出液含水率上升和海上平台空间的限制,亟需紧凑型污水处理设备用于对海上油田含油污水处理。对此设计了卧式紧凑型旋流气浮装置,通过Fluent数值模拟方法对该装置旋流筒区域的流场分布及油水分离性能开展了系统研究,探究了旋流筒结构、入口管径、含油污水入口速度和入口含油率等因素对油水分离效果的影响。结果表明,在入口管径为20 mm,含油污水入口速度为2 m/s时,采用导流叶片的旋流筒结构能获得较好的流场分布;含油污水入口速度越大切向速度衰减越严重;旋流筒在高度为100~300 mm时切向速度衰减较大,在高度为300~650 mm内衰减较小;相同含油污水入口速度下,增大入口管径能使旋流筒内油相体积分数增大;增大含油污水入口速度反而会导致旋流筒内油相体积分数减小;旋流筒内油相体积分数呈“U”型分布,且随入口含油率增大而增大,与入口含油率成正比。

摘要：深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩石的塑性破坏特征。建立了深部储层岩石的塑性硬化本构模型,推导了井周的弹塑性应力场分布。结合断裂力学理论,建立了考虑井周塑性区的射孔尖端应力强度因子计算模型,并提出相应的迭代求解方法。采用模型预测室内实验与新疆某油田实际条件下的水力压裂裂缝起裂压力,模型预测结果与实测结果对比表明,考虑弹塑性井周应力场的破裂压力预测值比实际压裂预测值高,储层塑性特征不利于水力裂缝的起裂。模型预测值与油田实测结果的误差为6.6%,验证了模型的可靠性。考虑弹塑性井周的破裂压力预测模型可保证压裂设计的安全性,为深部储层的压裂方案设计提供有效指导。