Aiming at the problems that pressure energy in high-pressure NG pipeline network don't fully utilized and the adaptability of application scenarios is insufficient, a Internet data center(IDC) energy supply optimization method with multipurpose use of NG pressure energy is proposed under the background of the increasingly prominent problems of high energy consumption and carbon pollution in the data center. Firstly, the IDC energy supply system architecture considering the multipurpose use of NG pressure energy for power generation and refrigeration is designed. Then, based on the exergy analysis theory, the power generation and refrigeration output characteristic models of NG pressure energy are established. Considering the energy consumption and heat dissipation characteristics of IT equipment in the IDC, the power demand model and cold power demand model of the IDC are established. Secondly, considering the energy supply constraints of distribution network, the power constraints of gas turbines, absorption chillers and battery charging and discharging power constraints, the optimal scheduling model is constructed with the minimum daily operating cost as the objective function. Finally, the simulation is carried out according to the energy consumption demand data setting example of a NG pressure regulating station and a class A IDC in Southwest China, which verifies the feasibility and economy of the proposed system scheme and optimization method.
针对超稠油油藏SAGD开发中蒸汽腔发育不均衡、横向扩展缓慢和汽窜等问题,在SAGD基础上采取了多井型组合、多介质辅助及多措施方式等方法进行开发增效,其中,直井辅助SAGD可以明显改善蒸汽腔发育,提高采油速度且所需费用较少,可操作性较强.目前,直井辅助SAGD技术的关键参数尚无系统性的论证.为了达到最优生产效果,通过数值模拟对风城油田超稠油典型井区Z01井区直井辅助时机、考虑隔夹层时射孔参数、直井吞吐预热阶段的注采参数、直井转汽驱辅助阶段的注采参数进行了优化研究.研究结果表明,直井辅助双水平井SAGD措施能有效地提高水平井动用程度和采油速度,改善开发效果,参数优化后的方案切实有效.该研究为超稠油油藏直井辅助SAGD高效开发提供了重要技术支撑.
碳酸盐岩储层孔-缝-洞组合类型多样,从孔隙尺度刻画和认识气水两相在不同类型储层中的流动规律具有重要的科学意义.建立了适用于深层碳酸盐岩储层气水两相流动的多松弛颜色梯度格子玻尔兹曼模型(LBM),实现了气水两相在多孔介质中的可视化模拟,揭示了成藏过程(气驱水)和水侵过程(水驱气)不同孔-缝-洞组合流动通道中的气水两相动态流动行为.研究表明,碳酸盐岩气藏成藏过程中主要存在的残余水类型有盲端孔隙水、洞穴边部残余水、水膜水、"H型"残余水和网状残余水;水侵过程中,主要存在的封闭气类型有盲端孔隙封闭气、变径卡断气、绕流封闭气、"H型"封闭气和网状封闭气;由于洞穴体积较大,成藏和水侵过程中缝洞型储层残余水饱和度和封闭气饱和度均最大;裂缝型和缝洞型储层的气相渗流能力随含水饱和度变化波动明显,呈非线性变化规律.研究成果可为深层碳酸盐岩气藏微观渗流、水侵动态预测等提供理论支撑.
长堤地区具有很大的油气分布成藏潜力,但限于该地区复杂的构造情况,层序及沉积等情况不明.为探明该区内层序发育及湖平面变化情况,基于高分辨率层序划分及小波分析定量层序划分的方法,利用测井、录井等资料在长堤地区东营组划分出4个三级层序、10个准层序组及19个准层序,并在测井小波变换分析的基础上绘制出Fischer图解,揭示了长堤地区东营组的可容纳空间的变化,近似反映了研究区相对湖平面的变化趋势.研究表明,研究区内东营组呈现一次大规模的湖退和湖侵,其内部的小规模湖退与湖侵的过程与三级层序相互吻合.SQ1期,相对湖平面达到最大值,期间有小规模的湖侵湖退,此后缓慢湖退,在SQ2末期达到最低值.SQ3期快速湖侵后又快速湖退,维持在相对低值波动,整体上表现为湖盆萎缩,被三角洲平原覆盖.
粒子冲击钻井是一种新型高效的钻井技术,结合冲击技术和机械破岩,实现了钻头在研磨性硬地层的高效钻进.当前粒子冲击辅助破岩的机理还不够明确,为优化粒子冲击钻井参数,提高钻井效率,基于离散元颗粒流方法,建立了具有微观聚团特性的黑砂岩数值模型.在考虑黑砂岩的矿物组分及占比情况下,研究了粒子在不同粒径、入射角度、入射速度条件下的单粒子冲击、多粒子冲击及辅助切削破岩规律.研究表明:1)粒子冲击辅助切削破岩相比传统切削破岩效率更高,粒子粒径在1.5和3.0 mm时,破岩比功会呈现急剧降低的现象,粒径在1.5-2.5 mm破岩比功变化不大;2)粒子粒径、入射角度和入射速度对辅助破岩有重要影响,为提高辅助破岩效率,建议使用粒径为3.0 mm的粒子和0°～25.的入射角度,同时加大入射速度.研究表明,粒子冲击钻井技术是提高研磨性硬地层高效钻进的有效手段,研究结果能为该技术的发展提供一定的指导意义.
针对盆1井西凹陷三工河组二段(J1s2)深层特殊的坡折带高颗粒含量密度流砂体的沉积特征和优质储层形成机理,系统开展岩芯、普通薄片和铸体薄片观察,扫描电镜、电子探针分析以及碳氧同位素测试.结果表明,盆1井西凹陷三工河组二段深层高颗粒含量密度流沉积砂体包含块状含泥砾细砾岩、块状含砾粗砂岩、块状粗砂岩、块状中—细砂岩、层状细砂岩和泥岩或粉砂岩等6种不同的岩性.其中,块状含砾粗砂岩、块状粗砂岩和块状中—细砂岩物性最好,发育大量的剩余粒间孔和溶蚀孔隙.由单一绿泥石组成的"黏土矿物膜"和由绿泥石和菱铁矿共同组成的"复合矿物膜"普遍发育于优质储层中,有效地抑制了石英的次生加大,使得砂体在深埋藏下原生孔隙得以保存.后期有机酸等流体的溶蚀作用对储层质量的改善也有一定的积极意义.
塔里木盆地西南西昆仑山前石炭系具有良好的油气勘探潜力,但至今未获得突破,沉积相分布特征及规律研究不够深入是其主要的原因之一.针对这一问题,通过系统分析塔里木盆地西昆仑山前石炭系12条野外剖面、3个钻井和一幅地震剖面沉积特征,首次在石炭系发现台地边缘斜坡相,并根据"沿坡定缘"的思路明确了区域沉积相类型、特征及沉积相分布和演化.研究表明,石炭系台缘斜坡相包括滑塌沉积、岩屑流沉积、浊流沉积和静水沉积等,沿塔里木盆地西昆仑山前呈东西向展布.早石炭世晚期和什拉甫—晚石炭世早卡拉乌依期,新藏公路以东为铁克里克古陆,新藏公路以西的台地边缘高能相带沿西昆仑山前呈自西向东条带状展布,其内侧发育潟湖相沉积,覆盖了喀什—叶城凹陷的主要区域.晚石炭世阿孜干—塔哈奇期,海侵范围扩大,古陆消失,沿西昆仑山前地区发育台缘斜坡—台地边缘—局限台地—蒸发台地相沉积体系.因此,喀什—叶城凹陷为高能相带的主要发育区,且具备良好的生储盖组合,是塔里木盆地西南西昆仑山前石炭系勘探的主要目标区.
根据储层测井资料以及压后试油资料,分析了准噶尔盆地玛瑚凹陷风城组陆相页岩储层的地质力学特性,研究了地质力学参数对陆相页岩储层压裂效果的影响,并对陆相页岩储层可压裂性进行了评价.研究结果表明,风城组页岩油储层岩石力学参数与声波、体积密度间存在良好相关性,以此为基础,建立了储层岩石力学参数的测井计算模型;基于已钻井压裂、测井资料,建立了研究区陆相页岩储层地层压力、地应力计算模型;利用灰色关联法明确了储层影响压裂效果的地质力学主控因素(弹性模量、水平应力差、最小水平主应力、抗张强度以及单轴抗压强度);利用层次分析法构建了研究区陆相页岩储层可压裂性评价指标,地质力学主控因素的权重系数依次为0.369 6、0.244 0、0.209 0、0.109 3 及 0.068 1.
泥浆滤液侵入深度是测井评价泥浆污染储层程度与准确认识储层评价参数精度的基础参数,传统获得该参数的方法多样,但适用性不够且时效性差.基于地层取样技术,利用泵抽取样过程中时间和电导率曲线的动态关系,可大体把泵抽过程划分为4个阶段,即启动阶段、初始阶段、过渡阶段和稳定阶段,据此可有效确定地层流体突破时间和稳定时间.结合宏观地层模型、储层物性和泵抽参数等因素,建立侵入深度体积模型,实现了定量计算泥浆滤液的侵入深度.分析了地层岩性物性、流体物性、仪器参数和储层污染程度等关键因素对模型计算结果的影响.新方法较传统的数值模拟方法,时效性更高,可靠性更强.该方法在海上数十口探井进行了应用验证,取得了很好的效果,为现场作业决策提供了重要依据.
渝东南彭水地区自中新生代以来,构造变形作用复杂,精细解析古构造应力场的方向与构造演化时序,对彭水地区地应力进行定量表征,对整个彭水地区甚至整个渝东南地区页岩气的勘探和开发都具有重要的指导意义.通过对彭水地区以及周缘野外节理和断层擦痕进行统计分析处理,结合流体包裹体均一温度和磷灰石定年方法,重建研究区古构造应力场演化过程.同时,应用Abaqus对五峰组—龙马溪组页岩储层两期古构造应力场的应力值进行了定量计算.结果表明,渝东南彭水地区主要经历了两期构造作用,中燕山期,受到江南隆起SE-NW的递进扩展作用;晚燕山期—喜马拉雅期,青藏高原的隆升在研究区引起NE向的挤压.构造应力场数值模拟显示,最大主应力的高值区主要分布在向斜核部、断裂带末端和断层交汇处.应力数值模拟是研究裂缝发育程度以及深层压裂效应的基础,能够有效提高钻探的成功率.
普光气田属于特高含H2S气田,随着气田的开发,地层压力逐渐降低,单质硫逐渐从天然气中析出,附着沉积在地面设备、集输管线以及油管内壁,造成硫沉积堵塞.目前,普光气田地面集输流程和井筒均已出现硫沉积与堵塞,严重影响气井正常生产.针对气井硫沉积堵塞动态特征不清,缺乏相应的硫堵治理对策的难题,首先,开展单质硫在天然气中的含量实验研究,明确了原始地层条件下天然气中单质硫的含量,不同压力和温度条件下的单质硫饱和溶解度;其次,研究了地面流程硫沉积堵塞和井筒硫沉积堵塞的动态特征及变化规律,提出了地面硫堵和井筒硫堵的治理对策,评价了各类措施的效果及现场适应性;最后,根据理论研究及现场实践,分析认为硫堵会逐渐发展到储层,前瞻性地提出了储层解硫堵的对策.研究成果对高含硫气井的地面-井筒-储层硫堵综合治理具有很强的指导意义.
泡沫排水采气工艺因成本低、施工简单及收效快在国内外各大气田广泛应用,在众多排水采气工艺中扮演主力军作用.准确揭示泡沫排水井井筒压降规律及携液规律对于优化泡沫排水工艺技术参数、提高泡沫排水采气工艺技术水平具有重要意义.搭建了高8m、内径30mm可视化实验装置,通过垂直管流实验对比了起泡剂对气液两相流型特征及流型转化条件的影响,揭示了其内在机理;测试了起泡剂浓度、气相表观流速、液相表观流速和倾角对气液两相压降、持液率和临界携液气相流速的影响规律.实验表明,加入起泡剂后:1)降低了段塞流向搅动流、搅动流向环状流转变的气相表观流速,使段塞流和搅动流的气相流速区间变窄.2)段塞流和搅动流的压力梯度显著降低,环状流压力梯度显著增加.3)段塞流和环状流气液间的滑脱减弱,持液率降低.4)连续临界携液气相流速急剧降低,在50.左右的倾斜管段效果尤为明显,最大降幅超过40％.
为突破国外技术封锁,解决国内技术功能较少的缺点,克服现有装置体积大、质量重、搬运不方便的问题,提出了 一种多功能环空带压地面诊断方法,设计了一套模块化设计方案和集成组合方案,并研制出了便携式实物装置系统.该系统包括气液分离及固相过滤模块、温压及流量监测模块、气相参数监测模块、液相参数监测模块及液面高度监测模块,可形成不同功能的集成组合方案,结合数据无线传输技术和配套分析软件,具备环空带压原因分析、漏点位置计算、泄漏程度评估及风险程度判断等多种诊断分析功能.现场测试结果显示,案例井环空压力增加的原因是水泥环胶结存在一定缺陷,漏点深度为3 120 m左右,泄漏速率0.012 m3/min.系统测得结果与实际情况吻合,验证了诊断方法的合理性和装置的可靠性.
针对超低孔超低渗页岩地层的井壁失稳问题,以延长组长7段页岩为参考对象,采用X射线衍射、渗透率、孔隙度、比表面积、平均孔径测定和扫描电子显微镜等手段,分析了矿物组分、岩性特征,提出了页岩井壁维稳思路.借助模拟"标准厚泥饼"封堵评价方法,对ZD-1、JB53、EP-2和ZD-3等封堵剂最佳加量及其复配的封堵效果进行评价,优选得到了高效封堵的复配封堵剂SPA-1.在延长页岩用水基甲酸钾钻井液体系中加入4.0％SPA-1后,其流变性易于控制且渗透率降低率高达94.20％,作用前后的模拟岩芯电镜图像进一步验证了其封堵效果,并分析了封堵剂封堵作用机理.结果表明,SPA-1集合理的粒度级配和刚柔性粒子协同作用可以实现有效封堵,有利于延长组长7段页岩井壁稳定.
多孔介质中,含油泡沫处于破裂与再生的动态平衡.利用Waring Blender法对原油与两性离子表面活性剂(RC)溶液进行重复剪切模拟含油泡沫再生,深入研究RC溶液与不同含量原油(0～60％)作用后,溶液性质及其再生泡沫起泡能力与稳定性的变化规律.结果表明,RC分子在油相及油水界面分配令起泡体系中的RC质量分数显著下降(最大降幅达到72％),原油在RC胶束中增溶令液膜稳定性明显减弱,两者共同作用下,RC溶液的再生泡沫性能严重受损.含油量40％以内,随含油量增加,一次剪切含油泡沫的析液半衰期不断延长直至无油泡沫的2.4倍,而二次剪切含油泡沫的析液半衰期持续降低直至无油泡沫的27％.二次剪切时,由于油水界面张力降低造成油相被乳化为大量小尺寸油滴,无法阻碍排液且易随水相析出,液膜内油量减少,二次剪切含油泡沫的泡沫半衰期与一次剪切含油泡沫相差较小.研究有助于进一步认识含油泡沫的再生行为,并对耐油起泡体系的构建具有积极意义.
天然气长输管道是将上游天然气气源输送给下游用户使用的主要设施.相较于传统的天然气体积计量交易模式,采用热值计量交易能够更大程度体现天然气的能量价值,实现更加公平的市场竞争.在考虑天然气由体积计量向热值计量转换方式的基础上,创新性地建立了热值计量模式下的管道运行优化模型.该模型旨在最大化管道运行经济效益,并以气源流量、压缩机开机数和压缩机转速为决策变量.将所建立的优化模型应用于川气东送管道,并采用通用数学建模系统(General Algebraic Modeling System,GAMS)和DICOPT求解器对优化问题进行了求解.优化结果表明,热值计量模式下川气东送管道的天然气销售利润较传统的体积计量模式提高了 10.82％,压气站能耗减少约3.4％,虽购气成本有所增加,但售气收入的增幅高于购气成本的增幅.
基于康滇隆起东缘西昌盆地上三叠统大量露头剖面、钻井和测试资料综合分析,评价了西昌盆地米市拗陷及周缘白果湾组富有机质页岩的主要指标,进行页岩气选区评价.西昌盆地白果湾组第一至第四段均发育湖相或沼泽相富有机质页岩,其中,果湾组二段下部厚度一般为40～89 m,果湾组三段下部厚度最大可达251 m.白果湾组页岩平均有机碳为1.0％～1.6％,干酪根有机碳同位素为-26.2‰～-23.2‰,有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型,米市拗陷东部Ro为1.1％～3.0％,演化程度适中.通过对比不同地区陆相页岩的各项指标,发现有机质含量、热演化程度是研究区页岩气形成的重要因素.采用成因法估算白果组页岩含气量为1.0～1.5m3/t,利用多因素叠合法分段优选了页岩气有利区,分区评价了页岩气资源量,西昌盆地白果湾组有利区页岩气资源量共7 106×108 m3,其中,白果湾组三段最有利,资源量为3 094×108 m3.米市拗陷东部的特尔果和七里坝等有利区有望实现新区新层系的页岩气发现.
针对海洋立管(Pipe-in-pipe,PIP)系统在海水作用下发生的振动问题,开展了对PIP系统在涡致强迫振动下的动力学响应研究,分析了在涡致强迫振动下海洋立管外管直径、轴向拉力、外激力频率对海洋立管位移响应的影响规律.基于Euler-Bernoulli双梁模型,采用Lamb-Oseen涡模型,建立了动力学模型,利用格林函数法求得该强迫振动的稳态响应.结果表明,随着管道直径增加,外激力增加,产生最大力幅值的位置离管道越远;轴向拉力对外部管道的影响较大,对内部管道的影响较小;无因次频率取0.4时,外部管道位移超出允许变形极限,内外管壁发生周期碰撞,易对海洋立管造成损伤.
基于烃源岩地球化学实验成果和常规测井资料,通过拟合地球化学参数敏感测井值,建立了可靠性较高的总有机碳含量以及生烃潜量测井解释模型,同时结合研究区实际,制订了相应的烃源岩分级评价标准,并对其平面展布进行了初步刻画,结果表明:1)川中北部须家河组烃源岩在测井曲线上具有高自然伽马,高声波时差,较高电阻率以及低补偿密度响应特征;2)声波时差和电阻率曲线对烃源岩总有机碳含量、生烃潜量的响应较为敏感,基于二者与实测地球化学参数间的多元回归,可以得到较为可靠的烃源岩总有机碳含量以及生烃潜量解释模型;3)研究区须家河组烃源岩总有机碳含量多在0.75％～1.50％,生烃潜量多在0.60～1.00 mg/g,以差烃源岩为主;4)纵向上,须五段是本区须家河组烃源岩发育的主力层段,其次为须二段;平面上,须五段烃源岩厚度具有自西向东减薄的趋势,而须二段烃源岩厚度呈北西至南东向减薄.
均衡流量控水完井技术在新投产水平井中的控水效果多采用"邻井"对比法进行对比评价,评价结果受干扰程度大.基于此类技术原理的控水效果评价方法,可对现有的评价方法进行补充.此类技术控水原理是通过控流装置和分段工具调节各生产段井壁处的回压,从而均衡产液剖面.短时间关井将使得井壁附近回压重新分配,在压力平衡的过程中出现高含水饱和度生产段的流体倒灌进入低含水饱和度生产段的现象.因此,此类技术的生效与倒灌现象的发生有一定的相关性.以应用此类技术的LFY13-2-A7井为例,关井前含水稳定在85.00％,再次开井出现含水率从90.81％逐渐降至85.69％后保持稳定且略有下降的"倒灌"现象.该现象与此类技术原理吻合,结合已有的"邻井"对比法结果,进一步证实该技术在LFY13-2-A7井中发挥了控水作用.
