摘要：潜油电泵应用于出砂油井时,砂粒对离心泵叶轮磨损严重,导致增压性能降低,甚至机组失效。为了明确叶轮磨损规律,优化叶轮结构参数,开展了含砂条件叶轮磨损特性仿真分析。建立了全尺寸离心泵几何模型,利用六面体结构化网格进行网格划分,基于CFD数值模拟技术,优选RNG k-ε湍流模型和离散相模型模拟固-液两相流场,以冲蚀磨损率为评价指标,通过SIMPLEC算法进行求解。实验采用正交设计方法,解决多因素敏感分析的交互影响。结果表明:出口宽度对叶轮磨损影响最大,叶包角、入口宽度和叶片数次之,出口宽度越大,冲蚀磨损率越小。最优叶轮结构参数为出口宽度21.1 mm、叶包角90°、叶片数10、入口宽度13.6 mm,相比于原泵型叶轮结构,新叶轮几何形态更发散。研究成果对同类油井泵型选择提供了参考依据,也为潜油电泵制造商开展防砂优化设计提供了理论支撑。

摘要：现有旋转滑动钻井工具无法同时实现隔离上部钻具旋转和钻头破岩产生的反扭矩,且工具面角不可控。基于此,设计了分时动态隔离上部钻具旋转和承载下部钻具扭矩的反扭矩定向钻井系统;研制了反扭矩定向系统样机;利用该样机开展了实钻测试,实钻总进尺57 m,工具面角控制精度小于±5°、造斜率达23.0°/100 m,平均机械钻速约为6.5 m/h(泥岩)。研究表明:研制的反扭矩定向系统可同时隔离上部钻具旋转和下部钻具扭矩;能精确控制工具面角,实现了下部钻具自动精确导向钻井的功能,验证了反扭矩定向系统结构设计理论的正确性。相关成果有望解决滑动钻进钻柱“托压”和井眼轨迹控制难题,提高弯螺杆滑动导向钻井时效。

摘要：四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀环境设计上的不足,使用自研高温高压多相流动态循环腐蚀实验装置,综合考虑多种腐蚀介质下的酸性环境设计方法,还原了井下管柱的服役环境,对比了不同生产阶段腐蚀速率;并基于DCB实验,提出了高温高压强腐蚀环境下管柱断裂韧性的测试方法及管柱强度校核模型;最后,以四川盆地X井为例,得到了管材剩余服役年限与优化建议。研究结果表明:①对腐蚀环境与井下流动的精细化模拟,还原了不同服役阶段的腐蚀速率与特征,保证了腐蚀速率测定的准确性;②气井生产后期积水阶段管材平均腐蚀速率远大于生产初期携水阶段,且积水阶段点蚀现象极为严重,易造成管柱腐蚀穿孔甚至开裂;③C110管材的断裂韧性衰减严重,平均衰减比例达41.37%,必须针对应力腐蚀开裂现象开展管材DCB实验及强度校核;④在管柱服役寿命预测时,需综合考虑均匀腐蚀、点蚀及磨损对管柱强度的衰减作用,校核结果应满足安全服役的要求。结论认为,四川盆地超深高含硫气田是盆地天然气稳产、上产的主要对象,保障其安全高效开发对于四川盆地天然气“气大庆”建设具有重要现实意义,提出的井下管柱完整性设计理念及方法可为超深高含硫气田井下管柱完整性设计提供参考和借鉴。

摘要：基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达到52.12%和89.02%;模拟致密油储集层水平井生产3000 d,全耦合模型与未耦合模型的产能预测误差达38.30%,忽略流-固耦合效应的影响会使产能预测结果产生严重偏差;致密油储集层水平井产能对启动压力梯度最敏感,人工裂缝开度次之,提高人工裂缝初始导流能力有助于提高致密油井产能;压裂施工设计需考虑人工裂缝导流能力、间距、数量、长度的综合影响,片面追求增加裂缝条数无法取得预期的增产效果。

摘要：氢能具有来源丰富、应用广泛、燃烧热值高、清洁绿色等特点,是目前最有潜力替代传统化石能源的“未来”能源之一。在国家政策的大力支持下,中国氢能产业发展正步入快车道。为聚焦中国氢能产业发展现状和未来发展方向,研究了近年来各国政府制定的氢能相关政策和战略发展目标,从产业发展和科研成果角度分析了中国氢能产业的发展现状,并对未来的发展方向进行了分析。研究结果表明:①世界主要发达国家都在积极制定政策,推动氢燃料电池和汽车的发展,实现能源绿色化;②中国氢能产业发展迅速,相关产业方兴未艾,但其发展能否达到预期尚需观望;③中国绿色制氢技术科研成果数量世界第一,氢燃料电池销量呈指数型增长,但仍需以安全经济为核心,从政策上大力扶持,从技术上纵向挖深,从资金上加强监管。最后,指出了中国氢能产业下一步的发展方向:①降低绿色制氢成本,促进氢能由“灰”转“蓝”转“绿”;②与CCUS技术协同发展,积极建设中国的P2X系统;③克服“短板效应”,加强顶层设计与产业配套,以消费促生产,全面发展氢能相关产业;④加强国际交流与合作,打造氢能出口大国;⑤发挥传统能源公司优势,推动天然气掺氢商业化。

摘要：氢能既是零碳燃料,又是化石能源和可再生能源之间过渡和转换的桥梁。相对于水分解制氢,尿素分解制氢可以实现节能,以及解决尿素环境污染的问题。尿素具有储量丰富、安全性高和低成本等优点,且其理论上分解制氢性能远优于水分解制氢,是未来氢气获取的重要来源之一。尿素氧化反应(UOR)是尿素分解制氢技术的重要半反应,决定了尿素电解池或尿素燃料电池的工作效率。催化剂在UOR反应中起着关键作用,其本征物化性质以及表面性质会显著影响UOR反应动力学,目前大体发展出无基底材料支撑的镍基催化剂、有基底材料支撑的镍基催化剂和非镍基催化剂三类。然而,UOR反应的过电位很高,高于理论值约1000 m V。UOR反应是一种涉及多质子耦合电子转移步骤的复杂反应过程,其具体的反应机理远非简单的C-N键断裂。贵金属基催化剂具有良好的UOR催化性能,但存在价格昂贵和储量不足的缺点。非贵过渡金属基催化剂则成为研究的焦点,其催化性能可能与贵金属基催化剂相当或超过贵金属基催化剂性能。镍基催化剂成为催化UOR反应的明星材料,目前已发展出金属镍、氢氧化镍、氧化镍、磷化镍、镍金属有机框架材料等大量含镍催化剂。进一步,也发展出Ni-Zn-Co、MoO_(2)/Ni_(2)P等含镍复合催化剂。新型UOR催化剂发展的同时,也形成了缺陷工程、结构工程、界面工程等先进的催化剂设计与调控方法。以镍元素为主要活性成分的UOR催化剂是电催化或光电催化UOR反应的研究焦点,按照催化剂生长基底可以分为无基底材料支撑和有基底材料支撑两类催化剂。近年来,以金属、氧化物、氢氧化物、磷化物和金属有机框架材料等形式存在的非贵金属、高效镍基电催化剂因能降低成本和加速反应动力学而受到广泛关注。另一方面,由钴基、铜基、钼基、锰基和铁基等过渡金属和镍元素复合形成的双金属或者三金属催化剂用于UOR反应也被大量研究。为了解决常见镍基催化剂电导率低的问题,人们在使用泡沫镍、碳基材料、钛网等高导电率基底材料与含镍催化剂形成复合材料方面也进行了不断的尝试。此外,一些新型的非镍基材料也被用作UOR反应的催化剂。本文归纳了尿素分解制氢催化剂的研究进展,分别对尿素分解制氢原理、电催化尿素氧化催化剂、光电催化尿素氧化催化剂、催化剂设计与合成等进行介绍,分析了尿素分解制氢催化剂面临的问题并展望其前景,以期为制备高效的尿素分解制氢催化剂提供参考。

摘要：SC-CO_(2)(超临界二氧化碳)压裂技术不仅具有油气增产与CO_(2)利用的双重作用,而且还能有效避免水力压裂导致的地层伤害、环境污染等问题,但SC-CO_(2)压裂液在压裂施工过程中存在摩阻过高的问题,从而制约了压裂工艺参数的设计与优化。为了改善SCCO_(2)压裂液该项性能的不足来提高压裂效果,通过分子模拟和实验相结合的方式对SC-CO_(2)压裂液的降阻机理和影响规律进行了分析;最后根据多种降阻剂的降阻和增黏功能,得到了混合种类降阻剂的优化比例并验证了其优化后的效果。研究结果表明:①CO_(2)管流摩阻内部阻力和外部阻力产生的根本原因是流体的黏性和惯性,宏观影响因素为流速、流道性质和流体性质,微观上由分子间作用力、分子热运动、界面黏附力控制;②SC-CO_(2)压裂液降阻剂的降阻机理有2大类,癸基聚氟酯与聚烯酸月桂酯通过控制CO_(2)分子运动降低SC-CO_(2)压裂液体系流动摩阻,二甲基聚硅氧烷通过降低管壁的相对粗糙度实现降阻;③室内测试表明,癸基聚氟酯、二甲基聚硅氧烷、聚烯酸月桂酯在SC-CO_(2)压裂液中的可溶性和降阻性显著,含有这三种降阻剂的降阻剂体系对SC-CO_(2)压裂液体系的降阻率大于65%。结论认为,经降阻剂优化后的SC-CO_(2)压裂液降阻效果显著,有望代替滑溜水压裂液对页岩气储层进行高效增产技术改造,该认识对SC-CO_(2)体系优化具有重要的现实和参考意义。

摘要：近年来,近地面臭氧已成为我国仅次于PM2.5的大气污染物。催化臭氧分解技术具有条件温和、绿色环保的优点,被认为是极具潜力的臭氧治理技术。然而,水对催化剂的毒害作用是制约催化臭氧分解技术实际应用的重要问题之一。基于原位生长策略,制备了新型偏硼酸锰/氧掺杂氮化硼[Mn(BO_(2))_(2)/BNO]臭氧分解催化剂。Mn(BO_(2))_(2)与BNO界面之间强烈的相互作用诱导电子定向转移至Mn(BO_(2))_(2),不仅促进了臭氧的分解,而且抑制了水的吸附,避免了水对活性位点的毒害作用。催化活性测试表明,10%Mn(BO_(2))_(2)负载BNO样品在60%湿度下20 min内表现出最高的臭氧分解性能(92%)。这为获得优异性能的臭氧分解催化材料提供了新的设计思路。

摘要：综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块为例,开展了水平井注采开发过程中四维地应力演化规律研究。研究表明:①受注采关系影响,注水井处三向应力增大,生产井处三向应力减小,但平面上水平两向主应力沿各自应力方向呈明显的条带状分布。②注采开发过程中,水平两向主应力差在注水井所对应的水平井井筒处最大,而在注水井之间的未动用区域则最小;在注水井处最大水平主应力方向变化最大,且呈径向汇聚状分布。③注采井网中,水平井重复压裂时,水力裂缝受地应力影响会出现非对称扩展和方向偏转。研究结果有效指导了致密砂岩油水平井注采井网调整和重复压裂设计。

摘要：基于伊拉克哈法亚油田Khasib油藏油气水分布特征,设计岩心驱替实验,评价不同驱替方式、驱替参数对驱油效率的影响规律。研究表明,边部注水驱替时,先期衰竭开采有利于气顶弹性膨胀,形成“上压下顶”的立体驱替作用,驱油效果较好;顶部注气、边部注水气水协同驱替时,注入时机对高、低部位驱油效果的影响规律不同,考虑整体驱油效率,注入压力应大于原油饱和压力;推荐两种驱替方式合理注入时机为20~25 MPa。注入速度对不同注入介质影响规律一致,适当降低注入速度,有利于驱替前缘稳定,延缓注入介质突破,改善驱油效果,实验条件下水驱合理注入速度为0.075 mL/min,气水协同驱替合理注水速度0.15 mL/min、注气速度0.10 mL/min。气水协同驱替有利于高部位原油产出,原油采收率比边部水驱方式高5.0~14.8个百分点,推荐为Khasib油藏中后期合理开发方式。