⑴ 國內外研究現狀
1.2.1 元素硫溶解度及沉積運移實驗研究現狀
(1)元素硫溶解度研究現狀
對高含硫天然氣中元素硫溶解度的認識是該類氣藏開發過程中重要的環節之一。國內外對該問題進行了深入的研究。硫溶解度的研究主要包括實驗和理論兩個部分,以下為實驗部分。
1960年,Kennedy[7]等人研究了硫在不同含量的CH4、CO2和H2S三種氣體中的平衡溶解問題。並且首次說明了硫的溶解性能與氣體壓力、溫度和組分有關。在一定溫度壓力的條件下,其溶解能力大小依次為H2S、CO2、CH4。
1971年,Roof[8]通過實驗研究了低溫低壓條件下硫在硫化氫氣體中的溶解度(壓力6.8~30.6MPa,溫度43.3℃~114℃)。
1976年,為了更好地研究深層氣藏的高溫高壓條件下硫在酸性氣體中的溶解度,Swift[9]進行了溶解度實驗研究(壓力34.5 MPa~138 MPa,溫度121℃~204℃)。
1980年和1988年,E.Brunner[10~11]等人將Kennedy等人研究進行推廣(壓力6.6MPa ~155MPa,溫度116℃~213℃),研究了硫在不同比例的CO2、H2S、C1~C4的14個合成酸性氣體混合物中的溶解度。
1992年和1993年,P.M.Davis[12]等人將E.Brunner等人的研究成果進行了深入研究(壓力7 MPa~55MPa,溫度60℃~150℃),將硫在簡單多組分中的溶解擴展到實際的酸氣組分中。
1993年,谷明星[13~14]等人建立了靜態法測定難揮發溶質(固體或液體)在超臨界、近臨界流體中溶解度的實驗裝置,針對硫化氫大於50%的富含H2S酸性流體溶解度進行了測試。
2003年,C.Y.Sun[15]在谷明星實驗研究的基礎上,在室內利用靜態實驗測試裝置完成了元素硫在7個高含硫混合氣體(H2S CO2、CH4)中溶解度測定,並建立了能預測和關聯硫在高含硫天然氣中溶解度的氣固熱力學模型。
2005年,曾平[16~17]對元素硫在天然氣中的溶解度進行了實驗研究,並對其機理進行了說明,分析了不同組分對元素硫溶解度的影響,提出混合物中含碳原子數目較多的烴類組分對硫溶解度有著重要的影響。
2009年,楊學鋒[18]通過自主設計的元素硫溶解度實驗設備,針對Chrasnti[19]和Roberts[20]常系數模型進行了關聯性研究,發現Chrasnti l溶解度計算模型更加科學可靠; 而Roberts溶解度模型,由於是根據有限特定的幾組數據擬合得到,具有一定的局限性。
由於硫在含硫混合氣中溶解度測試具有一定的危險性,故為了更好的得到硫在含硫混合氣中的溶解度,國內外學者在理論模型方面也做了很多深入的研究。
1980年和1983年,J.B.Hyne[21~22]等人研究發現隨著溫度壓力的升高,元素硫和硫化氫會生成多硫化氫。反之,隨著溫度壓力的降低,多硫化氫又會分解成為元素硫和硫化氫,從而導致硫沉積。
1982年,Chrastil[19]基於理想溶液理論,提出了一個簡化的熱力學方程來計算硫的溶解度。該經驗公式已經廣泛用於超臨界流體溶質溶解度的計算。
1989年,R.A.Tamxej[23]等人在對大量實驗數據進行擬合的基礎上,得到了元素硫在含硫氣體中溶解度的預測模型。
1997年,E.Bruce[20]等人利用Brunner[10]和Woll的實驗數據,對Chrastil經驗公式進行了回歸擬合,建立了元素硫在酸性氣體中的溶解度經驗公式,該公式考慮了溫度、壓力和氣體組分對元素硫溶解度的影響,因為方便應用,故一直被用於預測元素硫在含硫天然氣中的溶解度。
1998年,Kunal Karan[24]等人建立一個熱動態模型,可用於預測酸氣混合氣體中硫溶解度,並利用該模型計算了元素硫在硫化氫和高含硫氣體混合物中的溶解度。
2003年,C.Y.Sun[15]等人採用與谷明星類似的方法,建立了能夠預測和關聯元素硫在高含硫天然混合氣中溶解度的氣固熱力學模型。
2006年,楊學鋒[25]引入了超臨界流體的壓縮氣體模型,建立了元素硫和高含硫天然氣達到氣固相平衡時定量計算元素硫溶解度的關聯和預測模型。
(2)元素硫沉積運移實驗研究現狀
隨著溫度壓力的降低,元素硫會從含硫天然氣中析出,部分硫顆粒將會沉降,部分硫顆粒則會隨儲層流體運移。
目前,元素硫沉積實驗主要集中在油藏方面[27~29],由於硫化氫的劇毒性,開展高含硫元素硫沉積儲層傷害的實驗極少。
2000年,Jamal H.Abou-Kassem[30]利用氮氣攜帶升華的元素硫進入碳酸岩岩心,觀察和測定了元素硫對岩心的傷害。提出了一種簡易的方法來模擬實際高含硫氣藏元素硫對儲層的傷害,但由於元素硫升華的溫度極高,對其實驗及數據的可行性值得深入探討。
2008年,西南油氣田分公司勘探開發研究院[31 ]自主研製了模擬實際儲層高溫高壓的條件下,元素硫沉積對儲層傷害驅替實驗儀器,完成了不同初始壓力、溫度下元素硫對天然碳酸鹽岩岩心滲透率和孔隙度的傷害。
1.2.2 含硫氣藏儲層改造鐵離子傷害研究現狀
儲層改造作為低滲透油氣藏重要的增產措施已經得到了廣泛的認可,目前含硫氣藏也通常進行酸壓改造增產作業。由於含硫氣藏涉及元素硫沉積和酸性氣體等因素,對其儲層改造必要性的探討還存在空白。
考慮到元素硫沉積和酸性氣體的影響,含硫氣藏儲層改造的核心就是控硫控鐵。在處理含硫化氫氣井的儲層改造問題上,國內外主要集中在控制鐵沉積上[32~37]。在酸壓作業中,對於控制鐵離子沉澱,通常有三種方法:
一是對主體工作液進行研究,採用弱酸體系來控制殘酸液的pH值,使得殘酸pH值處於一個相對較低的位置,以便於抑制殘液中析出含鐵的硫化物。
二是採用鐵離子絡合劑。由於絡合劑對高價的金屬離子具有較強的親和力,從而使得溶液中鐵離子濃度低於析出沉澱的濃度,從而抑制鐵離子沉積的產生。
三是採用還原劑,將溶液中的三價鐵離子還原成為二價鐵離子,從而達到避免沉澱析出的目的。
2004年,陳紅軍[38]等人對於含硫化氫氣井酸化過程中,硫化鐵沉澱預測及抑制劑研究進行了詳細的調研和研究,並提出了一套適應含硫氣井酸壓作業且與之匹配的添加劑,優化了酸液體系的整體性能,其具體表現為鐵離子穩定劑、硫化氫吸收劑和控硫劑。
2007年,Jairo Leal[39]等人在分析了在對解除硫化鐵沉積過程中可能會出現的問題,提出了一系統有序的方法來對硫化鐵沉澱進行移除。
2009年,Tao Chen[40]等人建立了一套新的硫化鐵測試方法來評價硫化鐵抑制劑的性能。在此基礎上,研製了一種新的抑制劑並對硫化鐵抑制劑機理進行了說明。
1.2.3 元素硫沉積對儲層傷害研究現狀
為了研究地層條件下元素硫沉積對儲層的傷害,國內外學者分別建立了考慮元素硫傷害的含硫氣藏傷害模型,分析元素硫沉積對儲層參數及產能的影響。
1966年,C.H.Kuo[41]建立流體流動數學模型,該模型能夠描述多孔介質中固相沉積。該模型假設初始狀態含硫天然氣飽和溶解元素硫。
1972年,C.H.Kuo[42]將硫沉積模型引入,在黑油模型的基礎上,建立元素硫沉積的儲層傷害數學模型,該模型考慮了硫溶解度的變化和硫沉積對滲透率和孔隙度的影響。該模型能夠模擬均質氣藏一維徑向流動情況下,采氣速度、井距和井筒半徑對硫沉積的影響。
1980年,J.B.Hyne[21]等人通過統計學原理,分析了100多口含硫氣井的元素硫沉積問題,分析了混合物中不同碳原子數、CO2、硫化氫含量對元素硫沉積的影響。
1997年,E.Boberts[20]在等溫穩態理想流動的條件下,研究了酸性氣井中元素硫沉積對流人動態的影響,建立了考慮元素硫沉積儲層傷害模型,分析了不同時間,不同徑向距離處元素硫飽和度的分布。發現硫的聚集速度與徑向距離平方成反比,徑向距離小,元素硫沉降距離的越快。同時還考慮表皮的影響,表皮越小,硫的聚集速度越小,但該模型假設元素硫析出就地沉降,沒有考慮元素硫運移。
1997年,王琛[43]在Roberts建立的理論基礎上,研究了硫沉積對氣井產能的影響及各因素對硫沉積的影響。
2001年,Faruk Civan[44]將延遲效應引入到元素硫沉積裡面,考慮元素硫動態沉積,即元素硫析出後不會就地沉降,而是運移一段時間或位移後再沉降。但並沒有說明元素硫何時沉降,運移多長時間和位移。
2002年,Nicholas Hands[45]等建立了天然裂縫性含硫氣藏硫沉積預測解析模型,該模型考慮了溫度和近井地帶的氣流臨界流速的影響,對元素硫在近井地帶的分布進行了分區和詳細地研究,並給出了相應的井底除硫時間,但對於元素硫顆粒臨界流速計算並沒有給出具體計算方法。
2004年,楊滿平[46]考慮非達西滲流的影響,建立了高含硫氣藏元素硫沉積模型。該模型在完善硫沉積傷害模型基礎上,對比了考慮非達西和達西流動下,不同徑向距離,不同時間元素硫飽和度隨時間的變化關系,同時還分析了產能對硫顆粒沉積堵塞的影響。
2005年,曾平[47]就高含硫氣藏滲流規律進行了研究,得到孔隙度,滲透率隨時間的變化關系,進一步完善了考慮非達西影響的元素硫沉積傷害模型。
2006年,楊學鋒[48]在Faruk Civan建立的模型基礎上,考慮元素硫沉積的延遲效應,完善了元素硫動態沉積預測模型。
2006年,H.Mei[49]等人在Roberts建立傷害模型基礎上,根據實際井參數,建立了無阻流量與滲透率和儲層厚度之間的關系。
2006年,Du Zhi-Ming[50]等人建立了裂縫性氣藏氣液固三相耦合數學模型,並利用Roberts實例井數據進行計算,同時進行了結果對比分析。
2006年,Guo Xiao[51]等人將氣液固三相耦合模型與硫沉積實驗相對比,分析了流速,初始硫濃度和岩心滲透率對元素硫沉積的影響。
2007年,Guo Xiao[52]等人基於組分模型和相平衡原理建立了氣液固三相數學模型,該模型可用於預測元素硫沉積,並提出需要進行儲層解堵時間。
1.2.4 考慮元素硫沉積的產能方程及物質平衡方程研究現狀
由於壓力降最快的地方在近井地帶,導致元素硫析出最快的地方聚集在近井地帶,從而使得常規的產能方程需要進一步考慮元素硫沉積的影響。含硫氣藏開發過程中元素硫沉積而導致試井曲線發生變化,對此學者們也進行了相應的研究。
2005年,李成勇[53]等人進行了高含硫氣藏解釋方法研究,建立了高含硫氣藏兩區復合試井模型,並用Stehfest反演演算法對井底壓力響應典型曲線進行了計算,分析了污染半徑和流度比對井底壓力動態的影響。
2007年,段永剛[54]等人建立了基於含硫氣藏與井筒耦合的非穩態產能預測新方法,該方法為沒有試采資料的氣井合理配產提供了一種方法。
2008年,張烈輝[55]等人基於滲流力學相關理論,對高含硫氣藏的滲流模式進行了分析,建立了考慮附加表皮的復合滲流模型與產能試井解釋數學模型。
2009年,晏中平[56]等人在現代試井解釋方法和油氣滲流理論基礎上,建立了考慮含硫氣井硫污染區和未污染區兩區雙孔介質復合試井解釋數學模型,並利用Stehfest反演演算法對井底壓力響應典型曲線進行了計算,同時完成了多參數對井底壓力的敏感性分析。
隨著高含硫氣藏的開發,儲層壓力會不斷降低,析出的元素硫將會占據儲層部分孔隙空間,使得在建立含硫氣藏物質平衡方程的時候,體積平衡方程發生了變化。
1936年,R.J.Schilthuis[57]根據物質平衡原理首先建立了油藏的物質平衡方程式,因為該方法需要的相關地質及流體生產數據較少,同時計算方法相對簡單,故一直在油藏工程中得到廣泛使用。
國內的陳元千[58~60]等人在物質平衡原理的基礎上建立了氣藏的物質平衡方程,並完善了不同類型的氣藏物質平衡方程式。
在凝析氣藏物質平衡方程式的問題上,國內的馬永詳[61~62]利用摩爾平衡原理對凝析氣藏物質平衡方程進行了研討。
2006年,張勇[63]等人給出了高含硫氣藏物質平衡方程的推導,該模型考慮了元素硫沉積的影響,但僅僅是基於體積平衡原理,沒有考慮元素硫的析出會導致混合天然氣密度發生變化。
2008年,卞小強[64]考慮了元素硫析出後,會使得天然氣密度發生變化,必須使用質量平衡原理來建立含硫氣藏物質平衡方程,故其利用摩爾平衡原理建立了氣藏物質平衡方程,並進行了實例計算,但在建立物質平衡時,由於對元素硫產生的機理認識不足,使得摩爾平衡原理建立的方程求解具有一定難度。
⑵ 關於國內外太陽能自動跟蹤裝置的研究現狀,求資料!
在太陽能跟蹤方面, 我國在 1997 年研製了單軸太陽跟蹤器, 完成了東西方向的自動 跟 蹤,而南北方專向則通過屬手動調節,接收器的接收效率提高了。[16]1998 年美國加州成功 的 研究了 ATM 兩軸跟蹤器,並在太陽能面板上裝有集中陽光的透鏡,這樣可以使小塊的太 陽 能面板硅收集更多的能量, 使效率進一步提高。 2002 年 2 月美國亞利桑那大學推出了新 型 太陽能跟蹤裝置, 該裝置利用控制電機完成跟蹤, 採用鋁型材框架結構, 結構緊湊, 量輕, 重 大大拓寬了跟蹤器的應用領域。在國內近年來有不少專家學者也相繼開展了這方面 的研究, 1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統,1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自 4 動跟蹤器,完成了單向跟蹤。 目前,[17]太陽追蹤系統中實現追蹤太陽的方法很多,但 是不外乎採用如下兩種方式: 一種是光電追蹤方式,另一種是根據視日運動軌跡追蹤;前者 是閉環的隨機系統,後者是 開環的程式控制系統。
⑶ 國內裝載機工作裝置研究現狀
工作裝置研究不充分。
1、傳統的裝載機工作裝置設計思路比較單一,以提高工作效率為主要目標,而忽略了運用先進技術和材料,提高工作安全、降低能耗、減少噪音等方面的考慮。
2、國內裝載機廠家大多數缺少科研投入,很少伍襲有橡敬針對工作裝置的研發項目,這導致腔如兄了國內裝載機工作裝置研究的缺乏和不充分。
3、與國外裝載機廠家相比,國內裝載機廠家的技術水平還有較大差距,這也是導致國內裝載機工作裝置研究不足的一個原因。