中国石油大学学报(自然科学版)

院士专栏

  • 深水水下生产系统损伤监测及预警技术现状与发展趋势

    张来斌;武胜男;林蓉;

    在全球能源结构转型与能源安全的双重压力下,深水油气资源凭借其丰富的储量和巨大的开发潜力已成为全球能源战略的核心焦点。在复杂的海洋环境和严苛的技术条件下各国通过创新和实践不断推动浅水向深水油气开发的跨越,取得了显著成效。作为深水开发的关键设施,水下生产系统的安全性直接关系到经济效益与生态保护;然而高压低温环境、强腐蚀性流体及动态载荷等复杂因素显著增加了系统损伤与泄漏的风险;现有监测与预警技术也面临着工况耦合、噪声干扰和精度不足等挑战。系统分析水下生产系统的潜在损伤模式和机制,综述水下油气开采泄漏监/检测、识别与预警技术的最新发展动态,提出在持续提升本质安全、增强高效风险防控与应急响应能力、推动智能化转型及健康管理等方面的研究建议,进一步促进深水水下生产系统智能监测与早期预警技术的发展,助力实现深水油气开采的安全、高效、智能与可控。

    2025年02期 v.49;No.268 1-15+273页 [查看摘要][在线阅读][下载 3366K]
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  • 柔性钻具侧钻短半径双分支水平井成井-压裂关键技术

    李根生;黄中伟;史怀忠;杨睿月;武晓光;王天宇;谷子昂;

    “两深一非一老”是当前油气勘探开发的重点领域,为加快突破油气高效开发关键技术瓶颈,提出“柔性钻具侧钻短半径双分支水平井成井-压裂一体化技术”,即将柔性钻具侧钻短半径水平井钻井技术与水力喷射压裂相结合,创新研发柔性钻具和压裂管柱组合,在2~4 m超短半径内完成造斜,水平钻进50 m以上,分支内完成趾端定点压裂,最终实现“一井多层、一层多支、一支多缝”的多层系-多分支立体缝控增产改造。首先介绍工艺提出的背景需求、柔性钻具侧钻短半径双分支水平井成井和压裂关键技术,然后结合长庆油田首口现场试验井阐明该技术的可行性与适用性,最后展望该技术的应用前景。结果表明:采用自主研发的柔性钻具可实现在直井多层位沿径向钻出双分支井眼(R1和R2),其中R1分支井眼长度为51.00 m、造斜半径为2.80 m, R2分支井眼长度为30.30 m、造斜半径为3.18 m;采用自主研发的柔性压裂管+底部喷砂射孔-压裂组合工具,实现双分支水平井眼趾端定点起裂,累积加砂量9.00 m~3、入井净液量198.13 m~3,按设计加砂完成率100%,压裂一次成功率100%;改造后日产油量由0.84 t提升至2.06 t,提升2.45倍。

    2025年02期 v.49;No.268 16-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 4289K]
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地质与勘查工程

  • 东营凹陷南部古近系沙四下亚段米兰科维奇旋回驱动的湖盆环境演化与沉积响应

    李荣堃;操应长;林敉若;王艳忠;焦红岩;

    针对米兰科维奇旋回驱动的滨浅湖环境演化及细粒物质沉积过程尚不明确的关键问题,以东营凹陷南部沙四下亚段滨浅湖细粒沉积岩为研究对象,综合运用岩石学分析、孢粉和元素地球化学分析、频谱和小波分析等手段,识别出稳定的米兰科维奇旋回信号,揭示长、短偏心率及斜率周期共同驱动的滨浅湖环境演化及其对细粒物质沉积作用的控制。结果表明,在长、短偏心率负相位叠加引起的相对干旱期,季节性较弱且湖平面整体较低,浅水三角洲大面积发育,斜率升高引起的短暂湖平面上升将促使浅水三角洲向湖盆南缘周期性退积,导致水下分流河道微相的薄层粉细砂岩与滩席微相的厚层泥岩交替沉积;当浅水三角洲不发育时,滨浅湖环境中粉砂级沉积物供给不足,主要发育泥坪微相的厚层泥岩;而斜率升高引起的短暂湿润气候将触发洪水事件,导致粉砂级细粒物质随洪水进入湖盆,并在湖浪改造下堆积形成砂坪微相的薄层粉砂岩。在长、短偏心率正相位叠加引起的相对潮湿期,季节性较强且湖平面整体较高,季风作用下的沿岸流易于改造浅水三角洲砂体,导致滨浅湖环境主要发育滩坝沉积,斜率周期驱动的高频湖平面波动将进一步引起滩脊微相的薄层粉砂岩与滩席微相的厚层泥岩频繁更替。在长偏心率正(负)相位与短偏心率负(正)相位叠加引起的气候过渡期,湖泊水位整体高于相对干旱期但低于相对潮湿期,季节性一般,斜率周期驱动的高频湖平面波动主要引起河口坝微相的薄层粉砂岩与滩席微相的厚层泥岩交替沉积。

    2025年02期 v.49;No.268 28-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 7088K]
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  • 鄂尔多斯盆地庆城油田Z211井区长6油组湖底扇多级次砂体构型表征

    刘瑞璟;岳大力;白斌;王武荣;侯秀林;赖桢媛;董若婧;李伟;李桢;吴胜和;

    选取鄂尔多斯盆地庆城油田Z211井区为解剖区,应用研究区丰富的岩心、测井、地震及生产动态资料,在精细等时地层格架的基础上,采用“层次分析、多维互动、直井与水平井结合”的构型解剖方法,表征长6油组湖底扇不同级次的砂体构型。结果表明:湖底扇构型可细分为单一湖底扇、复合朵叶体组合、复合朵叶体、单一朵叶体及其内部增生体共5个级次;单一湖底扇由多期复合朵叶体组合垂向叠置而成,复合朵叶体组合由多期复合朵叶体侧向组合而成,复合朵叶体由具有统一供给水道的多个单一朵叶体补偿叠置而成;单一朵叶体叠置样式和定量规模与短期基准面旋回有关;基准面低位时期,单一朵叶体连片补偿叠置沉积,规模更大,形态呈饱满的“纺锤状”;基准面高位时期,单一朵叶体孤立式沉积或部分补偿叠置沉积,规模更小,形态呈欠饱满的“窄带状”;基于构型解剖结果,建立指状朵叶与扇状朵叶2种湖底扇三维构型模式。研究成果对丰富湖相重力流沉积构型理论及油田下一步高效开发具有重要意义。

    2025年02期 v.49;No.268 42-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 9462K]
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  • 海拉尔盆地乌北次凹小型断陷湖盆断陷期重力流沉积演化特征

    南金浩;沙宗伦;李跃;孔凡顺;刘少然;侯思宇;于东旭;

    小型断陷湖盆具有源储距离小、储层发育等有利成藏因素,乌北次凹为典型的小型断陷湖盆,断陷期发育铜钵庙组和南屯组地层,成藏砂体以重力流沉积为主。岩心、地震、测井特征识别扇三角洲、辫状河三角洲、湖底扇等多种沉积类型基础上,以构造-沉积学为指导重建乌北次凹断陷期重力流的构造—沉积演化。结果表明:受断陷期强构造运动影响,乌北次凹湖盆面积不断扩张,东西物源扇体交互、满盆含砂逐渐过渡为陆源扇体局限分布在湖盆周围的沉积格局;重力流沉积也由铜钵庙时期仅湖盆中心发育,逐渐过渡为南屯组大面积展布的特征;洼槽中心铜钵庙组顶部和广泛发育的南屯组的湖底扇沉积成为该区主要的油气储层;精细的沉积特征分析认为不同时期湖底扇分别为滑塌重力流和异重流2种类型,其有利目标分别为南屯组时期浊积扇体浊积水道和铜钵庙组湖底扇前端浊流砂体。

    2025年02期 v.49;No.268 56-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 7006K]
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  • 东营凹陷牛庄洼陷古近系不同纹层组合富碳酸盐页岩的微观储渗能力

    孔政;程紫燕;乔俊程;张玉亮;曾溅辉;王云鹤;李静逸;刘姝宁;刘新龙;

    东营凹陷古近系纹层状富碳酸盐页岩中蕴含了可观的页岩油资源量,但岩相复杂、纹层结构多样,使得该类页岩储、渗非均质性强,“甜点”确定难度大。以东营凹陷牛庄洼陷沙三下、沙四上亚段纹层状富碳酸盐页岩为研究对象,通过镜下观察与地球化学测试对纹层组合特征进行研究,进而联合多种孔隙结构表征技术研究不同纹层组合类型页岩的微米—纳米孔缝系统特征及其差异。结果表明,牛庄地区主要存在Ⅰ类平行厚层碳酸盐-薄黏土矿物纹层组合、Ⅱ类平行等厚碳酸盐-含长英质黏土纹层组合和Ⅲ类不连续碳酸盐-含长英质黏土纹层组合3类组合类型。Ⅰ类纹层组合中粒间孔及微裂缝发育,400~600 nm的宏孔和微裂缝为主流通道;Ⅱ类页岩中晶间孔占比高,随碳酸盐纹层发育程度降低,主流通道半径降低至25~63 nm。Ⅲ类页岩中以晶间孔为主,介孔超过90%,主流通道集中在25~63 nm。纹层类型及组合控制了孔隙成因及其微观结构,是纹层状富碳酸盐页岩微观储渗能力差异的主要原因,有机质和矿物组成变化影响了介孔和宏孔发育及结构特征,加剧了储渗差异。

    2025年02期 v.49;No.268 68-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 6498K]
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  • 塔里木盆地阿满过渡带奥陶系油气成藏期压力特征

    刘华;王伸;蒋子月;刘永立;程斌;赵珊;魏鑫;

    为了明确油气充注期的动力条件,以实测压力为基础,综合利用流体包裹体显微观测、激光共聚焦分析和PVTx模拟等方法,对塔里木盆地阿满过渡带奥陶系的地层流体压力进行恢复。结果表明,研究区奥陶系储层发育黄—黄绿色、蓝绿色及蓝色荧光的油包裹体及气体包裹体,气液比分别小于5%、4%~8%及大于8%,伴生盐水包裹体的均一温度分别为70~80℃、90~100℃及130~140℃,存在加里东晚期、海西晚期及喜山期3期油气充注过程,对应的压力系数分别为1.03~1.29、1.05~1.31和1.09~1.61;随着油气成藏时期的变晚,地层超压幅度具有逐渐增加的趋势,且同一成藏期具有南高北低的分布特征;超压时空分布差异主要与烃源岩热演化程度南高北低、构造挤压南强北弱密切相关,此外,喜山期的原油裂解进一步提升了南部地区的储层超压。

    2025年02期 v.49;No.268 82-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 4721K]
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  • 辽河东部凹陷中南段走滑转换带发育特征及其对油气运聚的控制作用

    沈澈;蒋有录;韩宏伟;孙新宇;

    辽河东部凹陷中南段油气具有平面分布不均,纵向多层系富集的特征,走滑转换带对油气运移聚集起到重要的控制作用。综合利用地质、测井、地震等资料,识别并划分研究区走滑转换带类型,总结走滑转换构造对油气运聚的控制作用。结果表明:辽河东部凹陷中南段自北向南依次发育双断叠覆增压型、双断叠覆释压型、单断弯曲增压型、单断帚状释压型4类走滑转换带。释压型转换带内油源断裂活动速率大,发育连通砂体,有利于油气的垂向与侧向运移。增压型转换带内断裂活动性弱、封闭能力强,有利于油气的保存。建立4类走滑转换带控制油气运聚模式,单断S型增压型转换带和单断帚状释压型转换带具有断裂强输导特征,控制油气浅部层系富集;双断叠覆增压型和双断叠覆释压型转换带具有断裂强封闭特征,控制油气深层或多层系富集。

    2025年02期 v.49;No.268 93-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 10417K]
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  • 基于一阶速度-应力方程的起伏地表最小二乘逆时偏移

    李振春;卫二祥;黄建平;王九拴;杨静;

    最小二乘逆时偏移(least-squares reverse time migration, LSRTM)具有更高的成像分辨率、振幅保真性及均衡性等优势。然而,目前的LSRTM算法大多基于水平地表假设,在面对复杂地形时无法很好地适应剧烈的起伏地表。基于二阶常密度声波方程的LSRTM算法忽略了密度变化对振幅的影响,很难在变密度介质中取得保真的成像结果。为此,从一阶速度-应力方程出发,在曲线坐标系下推导相应的扰动方程和伴随方程,并通过伴随状态法给出梯度更新公式,最终实现基于贴体网格的起伏地表LSRTM算法。模型试算验证了算法的有效性和对复杂地表的适应性。结果表明,提出的算法能够消除起伏地表的影响、压制低频噪声、恢复高频成分、均衡成像振幅,实现地下变密度介质的高分辨率和高保真度成像。

    2025年02期 v.49;No.268 108-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 2305K]
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  • 孔弹性介质快慢纵波及横波真振幅矢量波场分离方法

    杨继东;田祎伟;张鑫;黄建平;郭威;杨永红;

    孔弹性介质理论考虑了地下固体基质与孔隙流体的性质,能够比弹性介质理论更加精确地描述地震波在实际介质中的传播情况,但孔弹性介质中存在快纵波、慢纵波以及横波3种基本波型,在传播过程中相互耦合,如果不对其进行分离,会严重降低地震成像的质量。提出一种孔弹性介质真振幅矢量波场分离方法,实现快纵波、慢纵波和横波3种基本波形的完全分离。首先引入一个辅助的泊松方程,将耦合的固相和液相双相介质波场分解为真振幅的纵波和横波矢量波场。然后,基于本征值和本征向量分析,使用一种双外积方法将纵波波场分解为快纵波和慢纵波。结果表明:所提方法具有很高的波场分离精度及可靠性;该方法不仅能够完全分离孔弹性介质中的快纵波、慢纵波及横波,获得的快纵波、慢纵波以及横波均为矢量形式,且其振幅、相位与物理单位均与原耦合波场保持一致。

    2025年02期 v.49;No.268 118-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 4082K]
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地质能源开采工程

  • 不同种类油井水泥降失水材料效能及作用机制

    庞学玉;张戈;戈晗;吕开河;孙金声;孙立君;张健;

    为进一步认识各种油井水泥降失水材料的效能及作用机制,在两种水泥净浆的基础上,分别筛选并添加胶乳、微硅以及6种聚合物降失水剂,开展滤失和流变性能测试。利用红外光谱、核磁氢谱、凝胶色谱、热失重测试表征聚合物降失水剂的化学结构以及热稳定性。结果表明:在60℃,微硅、胶乳能起到一定的降失水效果但是很难阻止气穿在30 min内发生,且增稠明显;聚合物降失水剂降滤失效果明显优于微硅和胶乳,仅添加少量(其中5种降失水剂的有效加量为0.8%~1.2%(干水泥质量分数))便可将API滤失量(90℃)控制在小于50 mL,同时水泥浆增稠不明显;多数降失水剂在120~150℃效果明显变差,仅有酰胺基含量更高、相对分子质量更大的ZL-1在180℃时仍可将API滤失量控制在小于50 mL;在30~90℃,添加聚合物的同一水泥浆配方滤失量随温度升高呈近似线性升高,而流变性总体变化不大。总的来说,聚合物降失水剂的相对分子质量越大、相对分子质量分布越宽,控制滤失的能力就更佳,同时滤失量随温度的变化也更小;相对分子质量类似的条件下,分子结构中亲水基团越多控制滤失效果越好;各种测试条件下水泥浆滤失量与滤饼厚度呈较好的线性关系,进一步结合达西公式可以得出滤失量与时间的平方根成正比例关系。

    2025年02期 v.49;No.268 131-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2899K]
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  • 基于地质-工程一体化的纠偏轨道优化设计及产能评价

    刘永升;豆子钧;张金成;高德利;

    在页岩气开发过程中,如果水平井偏离计划轨道,将会加剧缝间干扰效应。为了减少产能损失,实钻井须高效、安全地返回到计划轨道上。基于此,建立考虑产能损失评价的纠偏轨道多目标优化设计模型。首先,建立压裂影响域与压裂深度的函数关系,并结合体积流量思想得到多裂缝产能的计算公式;然后,基于“双圆弧”纠偏轨道设计模型,得到轨道纠偏后的产能损失计算方法;最后,结合轨道势能评价,建立以地质-工程一体化为核心的纠偏轨道多目标优化模型。结果表明:优化压裂深度、降低裂缝长度可以减弱纠偏井的缝间干扰效应,降低产能损失;最小曲率值将导致产能损失最大、轨道势能最小的纠偏轨道;综合考虑地质和工程评价目标,可以保证较低的钻井风险并获得较高的页岩气产能;通过整体优化钻井和压裂参数,纠偏轨道的轨道势能降低23.9%。

    2025年02期 v.49;No.268 142-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2285K]
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  • 爆轰冲击载荷作用下封隔器锚固系统失效研究

    刘献博;李军;柳贡慧;王典;席岩;连威;

    随着油气储层逐渐走向深层、超深层,射孔过程中完井管柱安全性问题受到越来越多的关注。基于爆炸动力学理论,结合井下射孔工况,建立井底-射孔串-封隔器井段的射孔爆轰冲击数值模型,明确射孔爆轰冲击波发生原理,揭示爆轰冲击波传播、反射规律。基于射孔爆轰冲击计算模型,分析热力耦合作用下封隔器服役可靠性。结果表明:射孔爆轰冲击波在传播至井底、封隔器位置处时发生了多次的反射叠加,传播空间的变化会引起爆轰冲击波幅值的快速增大;减小卡瓦锥角、增加卡瓦倾角及牙型角均可有效提高卡套接触压力,进而降低爆轰冲击载荷作用下封隔器失效风险。

    2025年02期 v.49;No.268 151-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 2452K]
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  • 基于尾流振子模型涡激振动数值模拟的加权显隐交替计算数值方法

    马宁;王宴滨;贾光燕;崔振轩;刘耀斌;

    采用尾流振子模型对柔性圆柱体建立振动控制耦合方程,以实现立管涡激振动(VIV)行为的准确预测和分析。鉴于方程的非线性、耦合性以及偏微分特征,提出一种新算法,即加权显隐交替计算数值方法,并对4种不同长径比的立管进行数值模拟。结果表明:该方法在提升计算效率的同时,也增强数值稳定性;不同的空间和时间步长对差分格式稳定性以及计算速度存在影响,应灵活地调整这些参数以获得最佳的模拟效果;不同加权系数组合的数值解的精度对加权系数的选择并不敏感,选择计算简单且稳定性好的加权系数即可;深海立管的振动行为呈现出明显的方向性特征,这一行为是由行波和驻波的共同作用所引导;行波主要对立管的中部区域产生影响,而驻波则主要作用于立管的两端;随着立管长径比的增加,行波的影响逐渐向立管中上部分迁移,并且它控制的区间长度也随之增大,同时驻波对立管下端的影响变得越发显著,参与涡激振动的模态数量也相应增加。

    2025年02期 v.49;No.268 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2402K]
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  • 考虑温压效应的裂缝扩展模型及其在分布式光纤测温中的应用

    沈安琪;王亮皓;魏建光;刘义坤;李玮;梁爽;王凤娇;姜亮亮;

    通过对井筒、裂缝与储层3部分的流动和传热模型耦合求解,得到温度影响下的压裂施工裂缝参数与井筒温度分布,求解过程中考虑温压效应对流体物性(密度、体积)的影响。结果表明:当滤失系数为0.21×10~(-5)m/s~(0.5)时,泵注开始后的150 min内,考虑温压效应与未考虑温压效应计算得到的裂缝半长最大差值可达46.64 m;分布式光纤测温(DTS)传感器位置对测试结果影响较大,通过温度模拟结果与实测DTS数据对比,可判断出DTS传感器安装位置。

    2025年02期 v.49;No.268 167-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 2105K]
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  • 基于可视化试验的普通稠油油藏N2降黏泡沫驱油特征

    张梦园;李宾飞;曾祥晖;付显威;辛岩;李兆敏;

    N_2降黏泡沫驱是普通稠油油藏开发中后期提高采收率的可靠手段,但围绕其驱油特征和影响规律的可视化试验研究有限。采用微观刻蚀模型和二维可视化平板模型分别开展可视化试验,探究N_2降黏泡沫微观驱油特征和原油动用机制,分析气液比和注入方式的影响。结果表明:N_2降黏泡沫驱显著改善N_2驱后期气窜现象,有效增加气体驻留时间,扩大波及并提高驱油效率;N_2降黏泡沫通过乳化分散、降黏和剥离作用提高洗油效率,通过与乳状油滴联合调堵作用扩大波及系数;气液比为3∶1时,波及系数和驱油效率最高;气液同注时,N_2降黏泡沫预生成且可在地层中大量稳定存在,利于发挥乳化降黏和封堵调驱的优势,波及系数和驱油效率明显高于气体前置、气体后置和气液交替的注入方式。

    2025年02期 v.49;No.268 175-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 3636K]
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  • 海上油田高倍水驱油微观驱油规律试验

    李彦来;杨东东;刘春艳;王美楠;郭敬民;

    为了进一步明确高倍数水驱油的微观机制和岩心物性的时变规律,以指导海上油田高含水后期开发。采用先进低场核磁共振技术,利用在线原位成像试验实现岩心高倍数水驱过程的可视化;同时,基于水驱过程中的岩心动态核磁T_2谱,量化不同孔隙内微观驱油效率,分析不同位置岩心孔隙的变化;最后,基于试验结果建立储层尺度的渗透率时变模型。结果表明:高倍水驱能够大幅度降低残余油饱和度,提高驱油效率,中孔的贡献最大,大孔与小孔的贡献相对较小;高倍水驱会改变有效孔隙分布,沿着水驱方向,靠近注入端的岩心内有效孔隙增多,而靠近出口端的有效孔隙减少;在高倍水驱后岩心的有效孔隙度增大,渗透率也相应增加。

    2025年02期 v.49;No.268 183-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1913K]
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  • 新型稠杂环季铵盐的合成及其酸化缓蚀性能

    王业飞;王婧;杨华;杨震;杨秋雯;吴佳佳;

    以喹啉、氯化苄和亚硝酸钠为原料,经“一锅法”两阶段反应合成一种新型稠杂环季铵盐(BQD),并评价其单独作为酸化缓蚀剂的应用潜力。采用静态失重法、电化学法、AFM(原子力显微镜)表面形貌和接触角分析等研究该缓蚀剂的缓蚀性能。结果表明:在90℃、15%HCl溶液中,“一锅法”得到的最终产物BQD在单独加量0.5%(质量分数)时,对N80钢片的腐蚀速率仅为2.48 g·m~(-2)·h~(-1),达到了行业一级标准要求,明显优于该“一锅法”的中间产物喹啉季铵盐BQC的缓蚀效果;该稠杂环季铵盐缓蚀剂能在N80钢片表面形成致密吸附层,且吸附模式符合Langmuir吸附等温规律,属于一种混合型缓蚀剂。

    2025年02期 v.49;No.268 189-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1863K]
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能源装备与控制工程

  • 海洋平台中小尺寸废弃套管水下等离子内切割新方法研究

    纪仁杰;邱玉威;李小璟;刘永红;

    提出一种适用于海洋平台中小尺寸废弃石油套管的等离子内切割技术,以解决传统套管切割方法切割小尺寸套管时应力大、环境污染严重以及成本高等问题。针对传统等离子割炬存在冷却效果差、损耗快等问题,研制一种新型等离子割炬,通过对冷却流场的流线分布进行研究,揭示冷却流道结构影响散热效果的内在机制,并进行结构优化设计,显著改善割炬的冷却性能;通过套管切割实验研究得到切割电流、进气气压和切割速度对套管切割质量的影响规律,并揭示其影响等离子束能量密度的内在机制;利用响应面法优化切割工艺参数,预测最佳切割速度时切割电流及进气气压。结果表明,采用新方法可以在3 min内完成管径为88.9 mm废弃石油套管的整圈切断,切割断面整齐光滑,实现了小尺寸废弃石油套管的高效切割。

    2025年02期 v.49;No.268 196-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 3536K]
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  • 甲醇/柴油顺序输送混油规律模拟

    刘翠伟;艾丽纳;杜长慧;聂超飞;杨文;裴业斌;欧维立;

    基于计算流体动力学中的不相容模型,建立甲醇/柴油顺序输送的数值模型,进行甲醇/柴油在3种管径、管长、倾角下不同输送顺序下的数值模拟,并与经验计算值进行对比验证,进而分析总结不同工况条件对混油量的影响规律。结果表明:在相同管长和流速条件下,不同输送顺序下,管径越大管道中产生的混油量越少;在相同管径和流速条件下,管长越长混油量增长速率越快;在相同高差倾角条件下,上坡工况密度大油品前行时产生的混油量更大,轻质油品前行随倾角的增加会抑制混油量的产生;在下坡工况时随倾角的增加混油量会逐渐增加,重质油品后行会产生更多的混油量,因此在甲醇/成品油顺序输送过程中应尽量避免大落差地形的出现。建议在实际运行管道中应尽量采用大管径且密度小的甲醇前行以减少管道中混油量产生。

    2025年02期 v.49;No.268 205-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 3265K]
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  • 基于集成机器学习模型的混合原油凝点预测方法

    何宇轩;苏怀;张成;苏杨;李鸿英;黄骞;张劲军;

    混合输送是不同原油在同一管道中输送最常用的一种方式,快速、精准地掌握混合原油的流动参数,是制定混合原油配输方案、保证管道安全高效灵活运行的基础,通过人工取样测试确定混合原油凝点,难以及时有效对进管原油进行管控;运用基于组分原油配比和凝点的经验模型计算混合原油凝点,虽简便易行,但在方法上存在预测精度提升的瓶颈;建立一种基于XGBoost集成机器学习模型的混合原油凝点预测方法。结果表明:当模型以组分原油凝点、密度、黏度以及配比为输入参数时,经8 912组数据训练后的混合原油凝点预测平均绝对偏差为1.12℃;当输入参数中组分原油凝点缺失时,预测平均绝对偏差为1.93℃,其中绝对偏差小于2℃的占88.0%。

    2025年02期 v.49;No.268 214-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 2566K]
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  • 耦合物理约束和数据模型改进的成品油管道混油长度预测

    杜渐;郑坚钦;蔡庆文;徐宁;夏玉恒;涂仁福;梁永图;

    通过分析混油发展过程并提取变量特征,考察各因素对混油长度的影响机制,构建定制网络层融合机制与数据模型,提高混合模型的机制可解释性及非线性关联能力,构造耦合损失函数并基于分级训练策略优化模型参数,提高模型收敛效果和鲁棒性,并利用多条管道小批量历史混油数据进行验证。结果表明:模型预测效果显著优于传统机器学习算法,均方误差降低64%;与现有研究成果相比,准确性和鲁棒性有大幅提升,误差的分布区间及平均值分别降低46%和21%;模型基于现场小批量数据,可对多条具有不同运行特性的管道混油长度进行准确预测,有助于提高站场混油控制智能化水平。

    2025年02期 v.49;No.268 223-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 2503K]
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  • 海上稠油油藏均热条件层段划分及配注方法

    张伟;周法元;林珊珊;王弘宇;王庆涛;张建亮;王新伟;董琪伟;

    由于海上油田稠油储层存在非均质等特点,导致了笼统配注方式在加热储层过程中出现传热不均、汽窜等问题,降低热采效率;为实现储层的均匀注汽和加热,需要提出一种合理的层段配注量计算模型。根据模糊数学的基本原理,在渗透率、孔隙度等储层参数中筛选出最具影响力的的5个关键参数;建立关键参数对储层影响程度的层段组合配注量计算模型;同时以储层均匀加热为目标,求解出层段间的配注比例计算公式,以此为基础,提出一种新的层段划分方法即比例导数判别法,对实际生产中注汽层段的组合划分进行预测。结果表明:配注量计算模型以及层段划分方法相较笼统注汽方式,产油量提高了20%,具有较好的加热效果;依据储层参数设计配注方案,是海上油田稠油储层均匀加热的新思路,未来研究可在此基础上建立动态优化模型,并扩大验证范围。

    2025年02期 v.49;No.268 231-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K]
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  • X70管线钢涂覆渗铝及阳极氧化制备氧化铝涂层试验

    贺庆强;庞坤;张帅;孙发哲;许智彬;邹智君;车航;张立军;

    以X70管线钢为研究对象,采用连续涂覆渗铝方法在试样表面制备涂覆铝层,通过双酸复配和缩短氧化时间克服涂层厚度较小的限制,在涂覆铝层外侧形成微孔氧化铝层;通过单因素试验并结合扫描电镜和能谱分析,研究阳极氧化工艺参数对氧化铝层制备的影响,并借助电化学与海水腐蚀试验分析具备不同涂层试样的耐腐蚀性能变化。结果表明:氧化时间3 min、电流密度2.5 A·dm~(-2)、质量浓度30 g·L~(-1)硫酸+100 g·L ~(-1)柠檬酸复配水溶液为最佳参数组合;阳极氧化试样耐腐蚀性能比涂覆渗铝试样提升约10%;未涂覆、涂覆渗铝和阳极氧化试样单位表面面积失重为0.38、0.14和0.04 mg·cm~(-2),在涂覆铝层外侧制备氧化铝层可显著提升X70管线钢耐海水腐蚀性能。

    2025年02期 v.49;No.268 240-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 2420K]
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能源化学与材料工程

  • γ-Al2O3负载Ni-Fe催化剂的制备及其催化NH3分解性能

    韩昕璐;戚诗涛;林日亿;张立强;王新伟;

    以Ni(NO_3)_2·6H_2O、Fe(NO_3)_3·9H_2O和γ-Al_2O_3为原料,采用浸渍法制备多种Ni-Fe氨分解催化剂,探究不同条件下氨定向催化分解制取氢气的效果,并采用单点比表面测试(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)对催化剂的结构进行表征。结果表明:前驱体溶液质量分数为20%所对应的Ni-Fe/Al_2O_3催化剂的Ni的分散度最大并且催化活性最高;当NH_3+N_2混合器流速控制在40+200 mL/min且反应温度为600℃时,氨分解转化率为91.3%。

    2025年02期 v.49;No.268 247-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 3369K]
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  • 用于高性能双碳锂离子电容器的氮掺杂有序介孔碳的制备及其性能

    房海秋;曹林芳;张燕;王斌;

    采用高温氨化法对有序介孔材料(CMK-3)进行氮掺杂,通过调控煅烧温度优化有序介孔材料(NC-T)的电子结构、氮掺杂量及类型。结果表明:煅烧温度为700℃下制备的NC-700获得3.79%的氮掺杂量,包含1.38%的活性吡啶氮及0.96%的吡咯氮;以NC-700作锂离子电容器(LICs)正极材料时,较未掺杂的有序介孔碳材料CMK-3比容量提升了近60%;当将NC-700同时作为正负极材料组装成对称LICs时,可在230 W·kg~(-1)的功率密度下达到225 W·h·kg~(-1)的能量密度。

    2025年02期 v.49;No.268 256-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 2990K]
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  • 《中国石油大学学报(自然科学版)》征稿简则

    <正>《中国石油大学学报(自然科学版)》创刊于1959年,是教育部主管、中国石油大学(华东)主办、国内外公开发行的综合性学术期刊。《中国石油大学学报(自然科学版)》被美国《工程索引》(EI)收录,是中文核心期刊、中国科技核心期刊和中国科学引文数据库期刊。为了促进学报高质量发展和更好服务中国石油大学(华东)学科建设,自2022年第4期栏目变更为“地质与勘查工程”“地质能源开采工程”“能源装备与控制工程”“能源化学与材料工程”等,欢迎国内外相关油气、煤层气、地热等能源工作者将具有创新性的相关稿件投到本刊。具体要求如下:

    2025年02期 v.49;No.268 265页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K]
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