摘要：为揭示鄂尔多斯盆地延长组张家滩陆相页岩各向异性及其对井壁失稳的影响,首先应用扫描电镜对页岩的微观孔隙结构进行分析;后钻取标准岩样,开展室内声学、力学试验,研究陆相页岩声学、力学及能量演化特征的各向异性。结果表明:鄂尔多斯盆地延长组张家滩陆相页岩孔隙和裂缝的类型及发育程度在不同层理方向存在明显差异;页岩声学、力学参数及能量演化特征均具有极强的各向异性。钻井方向与层理法线的夹角对页岩地层井壁稳定性有一定影响。该研究成果可为页岩气水平井井身结构设计及现场工程应用提供技术参考。

摘要：塔里木盆地库车坳陷山前构造带是典型的超深超高压高温复杂天然气藏,盐膏层段和储层钻井均为多压力层段,如何保障尾管固井既要压稳产层又要防止水泥浆漏失,成为该区块确保气井水泥环完整性的关键。为此,提出了全过程塞流注替水泥浆解决方案,以控制注水泥当量循环密度(ECD)和水泥浆雷诺数为核心,建立了裸眼地层承压能力获取、塞流注替排量和下套管速度计算方法 ;结合盐膏层和储层井段小间隙、偏心、高温以及塞流注替时间长的特点,完成了固井工作液外加剂、外掺料优选以及工作液用量设计。该区4井次现场应用试验结果表明,以控制ECD、水泥浆雷诺数为核心的塞流注替方法能有效防止漏失,隔离液、水泥浆体系能满足全过程塞流注替要求。结论认为,该项固井技术能降低漏失风险,提高顶替效率,提高尾管固井质量,为解决库车山前构造带"三超"气井固井难题提供了新的技术途径。

摘要：低渗致密砂岩气藏具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点,在作业过程中易于受到损害,即使在欠平衡条件下,仍然具有一定的损害可能。在水基欠平衡钻井条件下,低渗致密砂岩气藏主要的损害方式为水锁和应力敏感。利用裂缝可视化测试系统、毛管流动孔隙结构仪等分析测试手段评价了低渗致密气藏的水锁和应力敏感损害。研究表明,低渗致密气藏在欠平衡条件下仍有很强的水锁损害可能,初始渗透率越低,水锁损害程度越大;有效应力一定时,欠压值越小,水锁损害程度越大,过小的欠压值不能起到保护储集层的作用;欠压值一定时,有效应力越大,水锁损害程度越大。目前对欠平衡条件下的水锁损害评价还处于摸索阶段,下一步工作的重点是储集层原地作业条件的真实模拟以及将室内实验结果应用于现场工程设计。

摘要：岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法,对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下,三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS-1000型岩石力学测试系统上进行,通过对试验结果的分析表明:(1)灰岩在变、恒围压加、卸载循环中,形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小;而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大,而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2)在三轴变围压循环压缩试验中,围压增加和循环上限应力不变,残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势,轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3)在整个循环加卸载过程中,各个加卸载阶段变形模量值不同,卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4)变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验,揭示灰岩在三轴变围压循环下,加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。

摘要：首先采用声波纵、横波测量方法,进行岩样筛选。然后根据高压油气藏地质构造特征,设计模拟高压油气藏内部孔隙压力变化条件下岩石力学特性测试的方案。在GCTS-1000型三轴压缩试验机上进行高温高压三轴岩石力学测试,结果表明:随着砂岩内部孔隙压力增加,外部围压保持不变的条件下,岩石的强度与围压不呈单调上升的变化趋势,而是随着孔隙压力的增加,净围压减小,岩石强度先随净围压减小而逐渐减小,之后则表现出反常的增大现象。在地压梯度为2.20MPa/(100m)时,产生最低强度值。随着地压梯度的增大,岩石强度值反而升高,形成一个V形曲线。砂岩的弹性模量为一波浪形曲线,上下波动范围最大差值为2909MPa。泊松比的值从低向高;在地压梯度大于2.00MPa/(100m)时,泊松比接近0.5。重复试验揭示了岩石三轴强度特性的这一特殊现象。该结果对于高压油气藏、水泥环和套管系统的真三维套管变形与损坏的模拟有着重要的参考价值,而且是必不可少的基础数据。

摘要：采用水基钻井液欠平衡钻开砂岩气层时,欠平衡压差往往并不能完全抵消岩石的自吸毛细管力,从而产生逆流自吸效应。这种自吸效应可能对砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护效果产生影响,但目前与之有关的实验研究还很缺乏。为此,设计了一套实验装置,模拟水基欠平衡条件,研究了砂岩基块孔隙逆流自吸规律及其影响因素。结果表明,水基欠平衡钻井过程的逆流自吸效应引起岩石气相渗透率降低,削弱欠平衡钻井的储层保护效果;欠平衡压差越小,逆流自吸作用越强,过小的欠压值不能起到欠平衡钻井保护储层的作用;随着逆流自吸时间延长、围压增加和黏土矿物膨胀,逆流自吸导致气相渗透率下降的程度加剧;逆流自吸引起的气相渗透率下降速率可以表示成时间的幂函数。

摘要：工业和人类生活过程中产生的温室气体CO2排放量日益增加,由此导致的空气污染和温室效应正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。实行CO2高效利用与地质埋存相结合的一体化技术思路是缓解环境污染压力、提高石油采收率的有效途径。针对这一问题,建立了目标函数,并应用商业软件对注CO2驱的9套注采方案进行了数值模拟对比研究。结果表明:溶剂驱比纯CO2驱的采收率更高,但减少了CO2的埋存量;进行溶剂驱或水气交替驱到CO2驱的转换可以使目标函数值更大;井控方法是CO2埋存与EOR的最优方法,该方法累计产油量最大,储集的CO2也最多。这些结论为油田三次采油提供了技术参考,也为减排CO2提供依据。

摘要：含有表面活性剂乳液的分离是污染物处理领域面临的难题之一。本研究通过原位发泡改性的方式,成功制备了不同离子型聚丙烯酰胺修饰的聚氨酯(PAM@PU)泡沫。聚丙烯酰胺(PAM)的引入提高了聚氨酯(PU)泡沫的疏水性能,其水接触角(WCA)可达(143±3)°,并且具备优异的耐酸、碱、盐和物理磨损等稳定性。阳离子型和阴离子型PAM的引入使聚氨酯泡沫的压缩应力由7.6 kPa(纯PU)分别增大至25.5 kPa和21.6 kPa,提高了PU的力学性能,有利于其实际应用。值得一提的是,PAM@PU对不同表面活性剂稳定的乳液表现出优异的分离效率:其中,阴离子型聚丙烯酰胺复合聚氨酯泡沫(APAM@PU)对阳离子表面活性剂稳定乳液的分离效率高达92.27%,相比PU提升了22.17%;阳离子型聚丙烯酰胺复合聚氨酯泡沫(CPAM@PU)对阴离子表面活性剂稳定乳液的分离效率为84.15%,相比PU提升了10.92%。本工作为高效破乳材料的设计开发提供了新的思路。

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：不同的钻井方式对储层的损害类型和损害程度具有不同的影响。为此,根据对储层损害地质特征及潜在损害类型的分析结果,立足于不同钻井方式下地层压力和井底流压之间的关系,设计了气体钻井、液基欠平衡钻井和过平衡钻井等3种钻井方式下的储层损害实验流程,并以塔里木盆地侏罗系阿合组和四川盆地川中地区三叠系须家河组致密砂岩储层岩心为样品开展了模拟损害实验。结果表明:1欠平衡钻井对储层渗透率损害程度低,有利于保护储层,但表现出一定的应力敏感效应,得到了应力敏感系数经验公式;2过平衡钻井由于固相和液相的侵入,对储层损害程度大且随岩心含水饱和度增加到束缚水饱和度之后,气测渗透率降低程度加快,水锁损害程度增加。结论认为,室内实验储层损害结果与实钻条件下的储层损害特征一致,能准确反映实际钻井条件下的储层损害特征,可作为不同钻井方式下储层损害实验评价的新方法。