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一种快速计算溶解油气比的工程实用方法 预览
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作者 魏纳 席永钊 +5 位作者 刘安琪 赵金洲 张烈辉 吕鑫 李蜀涛 赵向阳 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期90-95,共6页
天然气在原油中的溶解度是评价油气溶解性的重要参数之一,在工程上需查取图版而得到,结果不够准确、使用不太方便,不适于现场快速应用。为了便于在实际工程中快速准确地计算该参数,在雷萨特的模型上将美国石油协会相对密度与脱气原油摩... 天然气在原油中的溶解度是评价油气溶解性的重要参数之一,在工程上需查取图版而得到,结果不够准确、使用不太方便,不适于现场快速应用。为了便于在实际工程中快速准确地计算该参数,在雷萨特的模型上将美国石油协会相对密度与脱气原油摩尔质量的图版进行取点拟合成函数关系,结合原雷萨特关系式将其数学模型归纳推理得到一个新模型,只需要代入绝对压力、温度、脱气原油对水的相对密度以及天然气对空气的相对密度4个已知参数,通过计算机便可快速计算出溶解油气比。研究结果表明:①较之于雷萨特相关式,新模型简化了繁琐的迭代,不仅可以一步到位计算溶解油气比,而且还可以从公式中反映出各个参数是如何影响溶解油气比的;②油气比随着绝对压力的增大而增大、随着温度的增大而减小、随着脱气原油对水相对密度的增大先增大后减小、随着天然气对空气相对密度的增大而减小。结论认为,新模型可以快速、准确地计算出溶解油气比,其计算结果与原雷萨特模型符合度高;新方法提高了工程上计算溶解油气比的效率及准确性,可以推广使用。 展开更多
关键词 天然气 溶解度 溶解油气比 雷萨特模型 美国石油协会相对密度 脱气原油摩尔质量 数学模型
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水合物法捕集烟气中CO2的新拟合热力学模型 预览
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作者 李璐伶 赵金洲 +7 位作者 李海涛 张烈辉 樊栓狮 李清平 庞维新 吕鑫 郑利军 魏纳 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期104-110,共7页
水合物法捕集烟气中的CO2具有能耗低、操作简便和有利于后续CO2储存利用的优点,为了降低多级水合反应累计的总误差,建立准确的热力学模型就显得尤为重要。为此,基于vdW-P+CPA模型,考虑了CO2与H2O之间的相互缔合作用,重新拟合了热力学模... 水合物法捕集烟气中的CO2具有能耗低、操作简便和有利于后续CO2储存利用的优点,为了降低多级水合反应累计的总误差,建立准确的热力学模型就显得尤为重要。为此,基于vdW-P+CPA模型,考虑了CO2与H2O之间的相互缔合作用,重新拟合了热力学模型中的参数。首先将H2O与CO2的能量参数α0.5分别拟合为[1-(T/Tc)0.5]的三次函数与一次函数,然后基于与温度相关的二元交互作用参数(kij),将vdW-P模型中Langmuir吸收系数的计算参数重新拟合。研究结果表明:①新拟合的热力学模型在预测饱和液相密度时,H2O与CO2的平均绝对误差分别由1.84%降至0.08%、由4.06%降至2.09%;②在预测纯CO2与纯N2生成水合物的相平衡压力时,平均绝对误差分别为0.86%与0.82%;③在计算不同组成烟气生成水合物的相平衡条件时,平均绝对误差由15.16%降至5.02%。结论认为,新拟合的热力学模型准确度较高,一定程度上降低了多级水合反应的总累计误差,为水合物法捕集烟气中CO2的实际应用提供了参考。 展开更多
关键词 水合物法 烟气 CO2捕集 CO2热力学模型 多级水合反应 能量参数 Langmuir吸收系数 预测
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海洋天然气水合物层钻水平井不同扩径方式携岩能力图版 预览
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作者 魏纳 刘洋 +3 位作者 崔振军 江林 李海涛 徐汉明 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2019年第4期435-440,共6页
我国海洋天然气水合物具有埋深浅、层薄、欠压实、弱胶结的成藏特点,长水平井可能是未来商业化开发的有效模式。然而在海洋天然气水合物层钻水平井过程中,由于水合物层欠压实、弱胶结岩石力学强度极低且含水合物的岩屑颗粒会在其重力作... 我国海洋天然气水合物具有埋深浅、层薄、欠压实、弱胶结的成藏特点,长水平井可能是未来商业化开发的有效模式。然而在海洋天然气水合物层钻水平井过程中,由于水合物层欠压实、弱胶结岩石力学强度极低且含水合物的岩屑颗粒会在其重力作用下沉积,造成携岩不畅,从而增大钻具摩阻、扭矩并制约水平井眼的延伸能力。为此,建立了直角扩径、45°斜角扩径、圆弧扩径3种不同扩径方式模型,并用EDEM和FLUENT进行耦合仿真得到了携岩所需临界流速理论图版。仿真研究结果表明:在3种不同扩径方式下,水合物丰度一定时,随着含水合物的岩屑颗粒增大,携岩所需临界流速增大,随着钻井液密度增大,携岩所需临界流速减小;钻井液密度一定时,随着水合物丰度增大,携岩所需临界流速减小;水合物丰度和钻井液密度一定时,直角扩径方式的携岩能力最差,45°斜角扩径方式携岩能力中等,圆弧扩径方式的携岩能力最强。研究结果为海洋天然气水合物藏水平井开采模式的施工参数优化提供了前期技术支撑。 展开更多
关键词 海洋天然气水合物 水平井 扩径方式 仿真模拟 临界流速理论图版
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海洋非成岩天然气水合物原位快速制备实验及评价 预览
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作者 李海涛 赵金洲 +8 位作者 刘安琪 张烈辉 魏纳 伍开松 周守为 裴俊 张文颐 杨璐岳 戢慧 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期151-158,共8页
我国的海洋天然气水合物(以下简称水合物)资源主要分布在沿海大陆架水深介于300~3 000 m的深水区,具有弱胶结、非成岩的特征,为了测试和研究该类型水合物必须原位、大量、快速制备样品,而目前常用的搅拌法、喷淋法、鼓泡法等制备技术却... 我国的海洋天然气水合物(以下简称水合物)资源主要分布在沿海大陆架水深介于300~3 000 m的深水区,具有弱胶结、非成岩的特征,为了测试和研究该类型水合物必须原位、大量、快速制备样品,而目前常用的搅拌法、喷淋法、鼓泡法等制备技术却存在着生成速度慢、储气密度低等问题。为此,自主设计、研制了1 062 L非成岩水合物快速制备釜,针对我国南海非成岩水合物的物性特征,开展了搅拌法、鼓泡法、喷淋法单一制备方法及“三合一”法(上述3种方法相结合)水合物制备实验,测试了实验过程中温度、压力、电阻率及反应时间等数据,分析比较了几种不同制备方法的水合物生成情况与制备效率。实验结果表明:①搅拌法、鼓泡法、喷淋法制备水合物过程中,生成的水合物均缓慢增加并逐渐铺满整个液面;②搅拌法制备过程中可以观测到明显的诱导期,而喷淋法、鼓泡法及“三合一”法却无明显的诱导期;③单一制备方法及“三合一”法制备水合物过程中,电阻率均随反应时间的增加而增加,其变化趋势亦与水合物制备速率基本一致;④“三合一”法的制备周期明显短于单一制备方法(搅拌法、喷淋法、鼓泡法单一方法的制备时间分别约为“三合一”法的5.14倍、3.59倍、3.16倍)。结论认为,所研制的1 062 L水合物快速制备釜能够实现海洋非成岩水合物样品的原位、快速制备;较之于单一制备方法,“三合一”法大大提高了水合物的制备效率。 展开更多
关键词 非成岩 天然气水合物 快速制备 “三合一”法 制备釜 诱导期 搅拌法 喷淋法 鼓泡法
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固态流化采掘海洋天然气水合物藏的多相非平衡管流特征 预览
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作者 魏纳 赵金洲 +6 位作者 孙万通 周守为 张烈辉 李清平 付强 吕鑫 郑利军 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2018年第10期90-99,共10页
由密闭管线将破碎的海洋天然气水合物(以下简称水合物)颗粒向上输送至海面平台,是固态流化采掘水合物藏工艺流程的核心环节,但水合物固相颗粒在上升过程中受到温度升高、压力降低的影响,至某一临界位置将会分解产生大量气体,使井... 由密闭管线将破碎的海洋天然气水合物(以下简称水合物)颗粒向上输送至海面平台,是固态流化采掘水合物藏工艺流程的核心环节,但水合物固相颗粒在上升过程中受到温度升高、压力降低的影响,至某一临界位置将会分解产生大量气体,使井筒中的流动变为复杂多相非平衡管流,进一步加剧了井控、固相输送等安全风险。为了研究水合物在上述过程中的动态分解规律,通过建立井筒温度和压力场、水合物相平衡、多相上升管流中的水合物动态分解、耦合水合物动态分解的井筒多相流动数学模型,提出了数值计算方法并予以验证。研究结果表明:①应用数值模型分析,得到了不同施工参数条件下的液相排量、固相输送量(日产气量)、井口回压对多相非平衡管流的影响规律;②提出了基于多相非平衡管流特征的现场施工措施,适当提高固相输送量可以提高天然气产量,应同时增大液相排量、施加井口回压来保障井控安全。结论认为,该项研究成果为施工参数优化和井控安全提供了技术支撑,也为其他海区水合物藏固态流化采掘多相非平衡管流预测提供了手段。 展开更多
关键词 天然气水合物 固态流化采掘 多相非平衡管流 动态分解规律 井控风险 施工参数 预测手段
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固态流化采掘海洋天然气水合物藏的水平管段固相颗粒运移特征 预览
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作者 李蜀涛 魏纳 +4 位作者 李海涛 庞维新 席永钊 郑利军 付强 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2018年第10期100-106,共7页
为了弄清在固态流化采掘条件下,海洋非成岩天然气水合物(以下简称水合物)藏固相颗粒在水平管段内的运移规律,基于液固两相流模型,采用Fluent软件耦合EDEM软件模拟了在水平管段不同液相速度、不同粒径、不同丰度下的水合物固相颗粒运... 为了弄清在固态流化采掘条件下,海洋非成岩天然气水合物(以下简称水合物)藏固相颗粒在水平管段内的运移规律,基于液固两相流模型,采用Fluent软件耦合EDEM软件模拟了在水平管段不同液相速度、不同粒径、不同丰度下的水合物固相颗粒运移特征,并采用大型固态流化采掘物理实验模拟工具对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:①单颗粒水合物在水平管段中的运移方式以跃移和蠕移为主,水合物颗粒群在水平管段中的运移方式受水合物丰度、液相速度、管径、水合物固相颗粒粒径影响较大;②当水合物丰度较低、颗粒粒径较大、液相流速较低时,固相颗粒运移方式主要以跃移、蠕移为主;③当水合物丰度较高、颗粒粒径较小、液相流速较大时,固相颗粒运移方式主要以悬移为主;④提高液相进口速度是提高水平管内净化效果的有效手段。结论认为:①选取破碎效果较好的二级破碎工具可以提高水平管段固相颗粒群的净化效果;②水合物固态流化开采水平管段内压力降主要受液相流速影响较大,在满足举升泵设备负荷前提下,应调整注入排量来达到合适的液相流速。 展开更多
关键词 天然气水合物 固态流化开采 固相颗粒 水平管段 运移规律 粒径 管径 丰度 速度 破碎效果
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非成岩弱胶结天然气水合物沉积物弹性力学参数的实验分析 预览
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作者 赵军 向薪燃 +7 位作者 赵金洲 李海涛 郭平 张烈辉 周守为 魏纳 李清平 庞维新 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2018年第12期48-53,共6页
海洋环境中的大部分天然气水合物(以下简称水合物)都存在于弱胶结沉积物中,原状取心难度大、成本高,因而不得不通过室内试验来了解水合物声学性质与弹性力学性质之间的关系。为此,通过室内制备水合物沉积物样品,并对其进行岩石物理实验... 海洋环境中的大部分天然气水合物(以下简称水合物)都存在于弱胶结沉积物中,原状取心难度大、成本高,因而不得不通过室内试验来了解水合物声学性质与弹性力学性质之间的关系。为此,通过室内制备水合物沉积物样品,并对其进行岩石物理实验,通过实验测得了水合物沉积物的岩电、声波参数,根据弹性理论计算出3种不同三轴压力、3种不同粒径骨架、3种不同泥质含量情况下的动态弹性力学参数,分析不同条件对水合物沉积物动态弹性力学参数的影响规律。研究结果表明:①在一定的水合物饱和度范围内,水合物的饱和度和沉积物的弹性参数呈现出一定的正比关系;②当水合物饱和度一定时,随着粒径(0.125~1.180mm)的变大、泥质含量的减少、轴压的增大,水合物沉积物的动态杨氏模量增大,而泊松比与轴压的关系则不大;③建立了弹性参数与泥质含量、轴压的关系模型。结论认为,利用声波测井方法分析水合物的动态弹性力学参数,可以解决水合物取心难、造价高、无法获取连续数据的问题;该研究成果为利用测井资料计算水合物沉积物的力学性质提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 天然气水合物 弱胶结沉积物 测井资料 动态弹性力学参数 岩石物理声波 粒径 泥质含量 轴压
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AD401-7定向井卡钻复杂事故的处理及分析 预览
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作者 魏纳 李蜀涛 +1 位作者 陈亮 刘金晶 《探矿工程:岩土钻掘工程》 2018年第4期10-16,共7页
AD401-7井属于吐哈盆地鲁克沁油田AD-I块构造。该区块在勘探开发初期极少出现因井下坍塌而发生的卡钻事故,AD401-7井在井身结构设计时,参考的是前期地质勘探资料和邻井数据资料,未考虑到钻井过程中出现薄煤层夹层的情况,原有设计在该井... AD401-7井属于吐哈盆地鲁克沁油田AD-I块构造。该区块在勘探开发初期极少出现因井下坍塌而发生的卡钻事故,AD401-7井在井身结构设计时,参考的是前期地质勘探资料和邻井数据资料,未考虑到钻井过程中出现薄煤层夹层的情况,原有设计在该井段易导致井壁不稳,所以实际钻井过程中发生了卡钻事故。本文通过对AD401-7井卡钻事故的研究,从地质因素、物理化学因素、工艺因素等几方面,深入分析了该井发生坍塌卡钻可能存在的原因及机理,并对这些原因导致的卡钻事故提出了针对性的预防措施和处理方法。 展开更多
关键词 定向钻井 卡钻事故 井壁坍塌
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钻井液液压作用下裂缝性定容封闭体地层压力的变化规律 预览 被引量:1
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作者 赵向阳 孟英峰 +3 位作者 杨顺辉 魏纳 李皋 何青水 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2018年第6期91-96,共6页
裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的复杂情况,目前对其机理只能采用经验描述,缺乏基础理论研究和模型描述。为此,以伊朗雅达油气田大量现场实钻录井和测试资料为例,采用基于真实裂缝的液—液置换可视化实验装置对液—液定容置换... 裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的复杂情况,目前对其机理只能采用经验描述,缺乏基础理论研究和模型描述。为此,以伊朗雅达油气田大量现场实钻录井和测试资料为例,采用基于真实裂缝的液—液置换可视化实验装置对液—液定容置换行为进行了模拟实验和CFD单裂缝定容仿真验证,分析了钻井液密度、井口回压、裂缝宽度等参数对地层压力的影响规律。研究结果表明:(1)置换现象随钻井液密度的增大而变得更加明显且地层压力迅速下降,随着置换时间的推移,地层压力基本稳定;(2)地层压力随着回压升高而逐渐增大;(3)当高密度钻井液抵达缝板后,地层压力逐渐增加并达到最大值,随着置换的发生,地层压力重新建立起新的平衡;(4)裂缝越宽地层压力变化越大,置换形态越不易受裂缝面形态的影响,置换推进速度越大。结论认为,对于定容性油气藏地层压力与所用钻井液密度和回压呈正相关,现场宜采用封堵和井口控压结合的方式进行钻进,采用泄压法实施压井作业。 展开更多
关键词 定容封闭体 裂缝 地层压力 液—液重力置换 室内试验 CFD模拟 泄压法 压井
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大学课程考核评价体系的改革与实践——以工程流体力学教学为例 预览 被引量:1
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作者 肖东 陈小榆 +2 位作者 张涛 刘恩斌 魏纳 《教育教学论坛》 2017年第38期116-117,共2页
一套先进科学的课程考核评价体系,不仅能准确衡量及提高大学教学质量,而且能准确定位学生掌握知识及技能水平的高低。本文以中国大学课程教学的“应试教育”、“考核方式单一”为背景,构建了过程考核及结果考核相结合的大学课程考核... 一套先进科学的课程考核评价体系,不仅能准确衡量及提高大学教学质量,而且能准确定位学生掌握知识及技能水平的高低。本文以中国大学课程教学的“应试教育”、“考核方式单一”为背景,构建了过程考核及结果考核相结合的大学课程考核评价体系,并以《工程流体力学》教学为例加以实践,取得了良好效果。 展开更多
关键词 考核评价体系 过程考核 结果考核 流体力学 教学改革、
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石英砂中甲烷水合物渗透率实验与模型验证 预览 被引量:3
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作者 李刚 李超 +1 位作者 李小森 魏纳 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2017年第12期53-60,共8页
多孔介质渗透率是影响天然气水合物开采的重要物理参数,目前研究该参数所采用的测试手段和多孔介质差别很大,没有形成较为公认的实验手段和测量结果。为此,研制了含甲烷水合物多孔介质渗透率一维测试装置,利用该装置合成甲烷水合物,并... 多孔介质渗透率是影响天然气水合物开采的重要物理参数,目前研究该参数所采用的测试手段和多孔介质差别很大,没有形成较为公认的实验手段和测量结果。为此,研制了含甲烷水合物多孔介质渗透率一维测试装置,利用该装置合成甲烷水合物,并在稳定流态条件下测量流入液态水的流体流量和压差;基于达西定律的基本原理,采用稳态法注水计算了30~40目石英砂中甲烷水合物体系的渗透率。结果表明:(1)该装置可以在稳定压力、温度的条件下,获得稳定流体流量和压差,满足达西定律的基本条件,进而计算出渗透率;(2)该装置可在渗透率试验中有效控制甲烷水合物饱和度,保证了含甲烷水合物石英砂渗透率测量的可靠性和可重复性;(3)甲烷水合物晶体在孔隙中心形成并逐渐生长,占据孔隙空间并阻碍流动通道,液相有效渗透率随甲烷水合物饱和度的增加而迅速降低;(4)Masuda模型、Dai模型和Li模型渗透率参数值分别为13.0、7.0和4.0时,其计算的渗透率与实验结果吻合良好。结论认为,该研究成果为含甲烷水合物的多孔介质中流体渗透率的量化,提供了实验数据和理论计算依据。 展开更多
关键词 多孔介质 石英砂 甲烷水合物 渗透率 饱和度 实验室模拟 数学模型 验证
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水平井段内不同丰度天然气水合物固相颗粒的运移规律 预览 被引量:1
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作者 魏纳 徐汉明 +6 位作者 孙万通 赵金洲 张烈辉 付强 庞维新 郑利军 吕鑫 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2017年第12期75-80,共6页
在采用水平井对不同丰度天然气水合物(以下简称水合物)层进行钻进的过程中,含水合物的固相岩屑容易导致水平段固相颗粒沉积或黏附聚并,从而造成携岩不畅。为此,依据水平井多相流条件下的岩屑受力与运移规律及颗粒运移理论,建立了考虑... 在采用水平井对不同丰度天然气水合物(以下简称水合物)层进行钻进的过程中,含水合物的固相岩屑容易导致水平段固相颗粒沉积或黏附聚并,从而造成携岩不畅。为此,依据水平井多相流条件下的岩屑受力与运移规律及颗粒运移理论,建立了考虑水合物凝聚力条件下水平段岩屑滚动(正常钻进)和跃移(停泵沉砂)时钻井液临界返速模型并进行了数值模拟,分析了正常钻进和停泵条件下钻屑起动的影响因素和运移规律。结果表明:(1)起动临界流速随水合物丰度的增大而降低,该值在考虑水合物凝聚力条件下比不考虑该条件下要高,且水合物丰度越高水合物凝聚力的影响越明显;(2)水合物丰度小于85%时,起动临界流速随钻屑颗粒粒径的增大而增大,水合物丰度超过85%后,起动临界流速随钻屑颗粒粒径的增大而减小;(3)起动临界流速随钻井液密度、黏度的增大而减小;(4)相同条件下跃移所需临界返速约为滚动条件的1.28倍。结论认为,正常钻进条件下应考虑滚动模型,而停泵沉砂后再循环应考虑跃移模型的工艺思路,该成果对于优化水合物钻井施工参数以及降低钻井安全风险均具有重要意义。 展开更多
关键词 不同丰度 天然气水合物层 水平井 固相岩屑 运移规律 携岩规律 临界流速 数值模拟 流场分析
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海洋天然气水合物藏钻探环空相态特性 预览 被引量:8
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作者 魏纳 孙万通 +4 位作者 孟英峰 周守为 付强 郭平 李清平 《石油学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期710-720,共11页
海洋天然气水合物藏钻探过程中,水合物钻屑随钻井液向上返出,随着温度升高、压力降低,水合物钻屑上升至一定位置开始分解,使井筒流动变为环空复杂气液固多相流,这对井下流动安全产生严重威胁。考虑井筒温度、压力与水合物分解的耦合作... 海洋天然气水合物藏钻探过程中,水合物钻屑随钻井液向上返出,随着温度升高、压力降低,水合物钻屑上升至一定位置开始分解,使井筒流动变为环空复杂气液固多相流,这对井下流动安全产生严重威胁。考虑井筒温度、压力与水合物分解的耦合作用与影响,建立了海洋天然气水合物钻井过程中井筒温度模型、井筒压力模型、水合物动态传质分解模型和复杂环空多相流模型。通过模型求解,数值分析了井筒温度、环空压力和水合物分解在不同钻井工况下的变化规律。结果表明:增大钻井液排量,井筒中井底处循环钻井液温度升高,环空中井口处返出钻井液温度降低,分解起始位置下移;增大钻井液密度,环空压力升高,分解起始位置上移;增大钻井液入口温度,井筒温度升高,分解起始位置下移;增大机械钻速,分解起始位置不变。 展开更多
关键词 海洋天然气水合物 相态特性 海洋钻井 复杂多相流 井筒温度 动态分解
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四通道燃烧器运行参数对回转窑温度影响研究 被引量:1
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作者 肖东 陈志荣 +1 位作者 王媛 魏纳 《热科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期229-235,共7页
针对四通道煤粉燃烧器存在着风量匹配不合理、燃烧温度低、煤耗高以及火焰形状不合理等问题,根据热工测试结果,提出了一种计算回转窑内热量的经验计算方法,得出回转窑内烟气、物料与窑壁沿轴向一维的温度分布。研究表明:对现场使用的燃... 针对四通道煤粉燃烧器存在着风量匹配不合理、燃烧温度低、煤耗高以及火焰形状不合理等问题,根据热工测试结果,提出了一种计算回转窑内热量的经验计算方法,得出回转窑内烟气、物料与窑壁沿轴向一维的温度分布。研究表明:对现场使用的燃料,过量空气系数为1.10是四通道煤粉燃烧器一个较好的操作状态,有利于产生较大的内、外回流区,保证较长的高温带分布,满足煤粉及时、完全燃烧,同时避免形成局部高温。 展开更多
关键词 水泥回转窑 四通道煤粉燃烧器 煤粉燃烧
冀东油田大斜度大位移井井眼清洁技术 预览 被引量:5
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作者 徐小峰 孙宁 +2 位作者 孟英峰 宋巍 魏纳 《西南石油大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期148-154,共7页
随着冀东油田勘探开发的持续深入,大斜度大位移井比例逐年增加,钻井过程中井眼清洁问题凸现。针对大斜度大位移井的特点,通过室内模拟实验及岩屑颗粒的受力特征探讨了岩屑床成因及岩屑运移规律。并基于水力学计算模型优化设计水力参... 随着冀东油田勘探开发的持续深入,大斜度大位移井比例逐年增加,钻井过程中井眼清洁问题凸现。针对大斜度大位移井的特点,通过室内模拟实验及岩屑颗粒的受力特征探讨了岩屑床成因及岩屑运移规律。并基于水力学计算模型优化设计水力参数,应用CFD仿真模拟岩屑床清除钻杆周围流体的流动特性,评价优选钻井液材料维护钻井液性能,同时采取井眼清洁实时监测、高效携岩剂等工艺,从设计到施工全面提高井眼净化水平,形成了一套改善大斜度大位移井井眼流动条件的配套技术措施,为大位移井的安全施工提供了技术支持。现场应用结果表明,后续施工的大斜度大位移井极少发生井眼清洁不好导致的憋钻卡钻等复杂情况。 展开更多
关键词 冀东油田 大斜度大位移井 井眼清洁 岩屑床 配套工艺
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天然气水合物脱气装置研制及性能试验 预览
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作者 魏纳 陈光凌 +2 位作者 郭平 李清平 吕鑫 《石油钻探技术》 CSCD 北大核心 2017年第2期121-126,共6页
天然气水合物录井过程中,与振动筛相连接的脱气装置其脱气效率非常低,为解决该问题,研制了专用于天然气水合物录井的脱气装置并对其性能进行了室内试验。采用长0.7m、宽0.7m、高1.7m的试验装置,开展了气液比10%~30%、转速0.33~1.33r/s... 天然气水合物录井过程中,与振动筛相连接的脱气装置其脱气效率非常低,为解决该问题,研制了专用于天然气水合物录井的脱气装置并对其性能进行了室内试验。采用长0.7m、宽0.7m、高1.7m的试验装置,开展了气液比10%~30%、转速0.33~1.33r/s条件下的脱气效率数值模拟研究和室内试验。研究发现,在相同转速条件下,气液比为30%时模拟和室内试验得出的脱气装置的脱气效率最高;在相同气液比条件下,转速1.00r/s时脱气装置的脱气效率最高。研究结果表明,研制的天然气水合物脱气装置能显著提高脱气效率,最优工况为气液比30%、转速1.00r/s。 展开更多
关键词 天然气水合物 录井 脱气装置 数值模拟 脱气效率
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一种新型天然气水合物层钻井录井用脱气器 预览
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作者 魏纳 陈光凌 +4 位作者 孟英峰 李皋 郭平 李清平 吕鑫 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第8期149-154,共6页
在天然气水合物层钻井过程中,水合物在井筒返出的过程中将分解成气体,通过地面气测录井技术可有效识别层位、检测水合物层丰度,故在天然气水合物层钻井过程中气测录井就显得尤为重要。气测录井数据精确与否,主要取决于仪器的精度和效率... 在天然气水合物层钻井过程中,水合物在井筒返出的过程中将分解成气体,通过地面气测录井技术可有效识别层位、检测水合物层丰度,故在天然气水合物层钻井过程中气测录井就显得尤为重要。气测录井数据精确与否,主要取决于仪器的精度和效率。针对天然气水合物层钻井的新型开采方式设计了一种专门用于天然气水合物层钻井过程中的脱气器,与陆地油田所用的脱气器相比它具有脱气效率高、测量准确、使用方便快捷、安全可靠等优点。详细介绍了这种脱气器的原理及优势,给出了这种脱气器的结构示意图和三视图,并通过对圆筒和支架的理论强度校核及静力学仿真对该脱气器进行强度分析。最终,通过理论研究和仿真技术结合得到了现场所需要的脱气器的应用要求。 展开更多
关键词 天然气水合物 钻井录井 脱气器 强度校核 数值仿真
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全球首次海洋天然气水合物固态流化试采工程参数优化设计 预览 被引量:17
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作者 周守为 赵金洲 +5 位作者 李清平 陈伟 周建良 魏纳 郭平 孙万通 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2017年第9期1-14,共14页
我国南海的天然气水合物(以下简称水合物)90%以上都属于非成岩矿体,常规方法难以开采。周守为院士创新性提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术之一——固态流化法,并在中国南海神狐海域依托国内自主知识产权的技术、装备和工艺等... 我国南海的天然气水合物(以下简称水合物)90%以上都属于非成岩矿体,常规方法难以开采。周守为院士创新性提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术之一——固态流化法,并在中国南海神狐海域依托国内自主知识产权的技术、装备和工艺等,成功试采了该类水合物。在流化试采过程中,井底射流破碎水合物矿体至细小颗粒并随钻井液向上返出,含水合物固相颗粒在温度升高、压力降低至受施工参数影响的、区别于常规静态相平衡曲线的动态相平衡状态时发生分解,使得环空液固流动变为复杂气液固多相流动,井控安全要求极高,需要对施工参数优化设计。为此,基于目标区块工程地质特征并结合复杂井筒多相流动分析,对该工程参数进行优化设计,建立了复杂介质井筒多相流动、温度、压力以及水合物相平衡、分解理论模型和数值计算方法,通过数值仿真、软件仿真以及实验验证,对不同施工参数下的流化试采井筒多相流动进行了分析,形成了海洋天然气水合物流化试采现场工程参数优化设计方法及方案:井底射流流化井段直径不宜过大,应适当提高钻井液排量、密度、施加井口回压,以保证安全携岩和降低井控风险。该基础理论研究成果为现场施工以及试采产能的提升提供了重要技术保障。 展开更多
关键词 海洋 天然气水合物 非成岩 固态流化 试采 射流破碎 井筒多相流 工程参数 数值仿真 优化设计 中国 南海神狐海域
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世界首个海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验系统 预览 被引量:16
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作者 赵金洲 周守为 +6 位作者 张烈辉 伍开松 郭平 李清平 付强 高杭 魏纳 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2017年第9期15-22,共8页
天然气水合物(以下简称水合物)分别蕴藏于海洋和陆地永冻土带中,但前者的储量约为后者的100倍。海洋环境中的大部分脉状、块状水合物以及细粒沉积物中的水合物都属于非成岩天然气水合物,一般没有像常规油气藏和砂岩水合物储层那样稳... 天然气水合物(以下简称水合物)分别蕴藏于海洋和陆地永冻土带中,但前者的储量约为后者的100倍。海洋环境中的大部分脉状、块状水合物以及细粒沉积物中的水合物都属于非成岩天然气水合物,一般没有像常规油气藏和砂岩水合物储层那样稳定的圈闭构造。针对海洋非成岩水合物的物理特征、成藏特点,依据水合物固态流化开采法的工艺流程,建立了世界首个海洋天然气水合物固态流化开采实验室。该实验室定位于“全自动化的白领型实验室”,实验系统共分为大样品快速制备及破碎、高效管输、高效分离、快速检测等模块单元。该实验室的主体功能包括:(1)高效破岩能力评级;(2)海洋天然气水合物层流化试采携岩能力评价;(3)水合物非平衡分解规律及流态动变规律评价;(4)不同机械开采速率条件下水合物安全输送;(5)井控安全规律模拟。该实验室的关键技术指标:工作压力12 MPa、水平管长度65 m、立管长度30 m、管径3英寸。该实验室能模拟1 200 m水深的全过程水合物固态流化开采工艺过程,是西南石油大学联合中国海洋石油总公司、宏华集团原始创新自主设计、自主研发的标志性实验室。 展开更多
关键词 天然气水合物 固态流化开采 实验室 全过程模拟 制备系统 破碎系统 管输系统 西南石油大学
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气体钻井空井压井井筒气液两相瞬态流动数学模型 预览 被引量:2
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作者 魏纳 孟英峰 +4 位作者 吴鹏程 李皋 方强 李鹏杰 陶祖文 《天然气工业》 CSCD 北大核心 2017年第6期64-71,共8页
气体钻井钻遇高压、高产气层后往往要进行压井作业,空井压井期间,随着压井液的注入,井筒环空气液两相流动与地层渗流产气发生耦合作用,目前国内外对此研究都很少。为此,基于地层瞬态渗流理论和井筒气液两相流动理论,建立了气体钻井空井... 气体钻井钻遇高压、高产气层后往往要进行压井作业,空井压井期间,随着压井液的注入,井筒环空气液两相流动与地层渗流产气发生耦合作用,目前国内外对此研究都很少。为此,基于地层瞬态渗流理论和井筒气液两相流动理论,建立了气体钻井空井压井过程中地层瞬态产气与井筒气液两相瞬态耦合流动数学模型及其数值求解方法。实例模拟计算结果表明:(1)气体钻井空井压井是由气相空井筒—瞬态气液两相流动—纯压井液井筒的物理过程,同时也是一个地层瞬态渗流与井筒气液两相瞬态流动耦合的过程;(2)成功的压井作业需要井口回压、泵排量、压井液密度等关键参数的共同配合,其中控制好井口回压是保证压井作业获得成功的关键。结论认为,研究成果首次量化了气体钻井压井过程,对气体钻井空井压井施工参数的优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 气体钻井 压井液 空井压井 井控 地层瞬态产气 瞬态气液两相流动 井口回压 施工参数
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