發布時間:2022-11-29 23:23:16
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的油田化學論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
關鍵詞:實驗教學;教學模式;合作教育;創新能力
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)14-0071-02
創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力,創新精神和創新能力越來越成為一個國家國際競爭力和國際地位的最重要的決定因素。實踐教學作為高等院校教學體系的一個重要組成部分,是培養學生創新精神、分析和解決問題的能力、提高學生綜合素質的重要環節。傳統的實踐教學模式已無法滿足高等學校實現創新人才培養目標,必須建立既能緊跟時展和科技進步,又能夠符合創新人才培養目標的實踐教學模式。作為石油行業院校中的省級重點專業,根據地方經濟和石油石化行業發展需要,對應用化學專業實踐教學體系進行了探索研究,取得了一定的成效。
一、依托學科優勢,構建專業實驗教學新體系
東北石油大學應用化學專業的前身為油田應用化學專業,是1973年石油部最早設立油田應用化學專業的三所本科院校之一。依托東北石油大學石油和石化兩大學科的資源優勢,背靠大慶油田的地緣優勢,形成了油田化學和精細化工兩個特色專業方向,結合省級重點專業建設,構建了創新型專業實驗教學新體系。首先,將實驗教學體系整合為三個層次:基礎化學實驗(第一層次)、專業實驗(第二層次)、綜合性實驗和創新實驗(第三層次)。在無機化學、有機化學、分析化學和物理化學等四門基礎化學實驗教學與理論教學脫鉤單獨設課,增加創新實驗學時,改變了過去側重于驗證性實驗,形成了自身的系統性,有利于培養學生的創新精神和創新意識。在專業實驗課程內容的設置上注重反映與生產實際或日常生活密切相關、能夠反映應用化學專業發展前沿、體現應用化學應用性特點的特色實驗,內容涉及精細化工、高分子化學、油田化學等領域。綜合性和創新性實驗著重強化專業基礎知識的綜合與應用能力,提高學生的創新能力和科學研究能力,內容應包括文獻調研及實驗方案設計、物質合成及提純、結構表征、性能評價,做到綜合性、創新性、設計性、學科知識的交叉性。
二、依托地緣優勢,開展產學研合作教育
合作教育模式是校企(研)結合、以培養學生的創新精神、實踐能力和創業能力為重點,利用高校和企業兩種不同的教育環境和教育資源,將理論教育與實踐教育相結合,以培養適應現代社會或不同企業需要的知識、能力、素質協調發展的創新人才。東北石油大學原隸屬于石油部、中石油股份公司,地處大慶油田,其行業院校屬性決定其與石油石化企業結合緊密,校友遍布于石油石化眾多企業,校企合作和產學研結合有著天時地利人和的優勢。東北石油大學化工學院應用化學系師資力量雄厚,學術梯隊合理,學歷層次高,教學科研儀器設備先進,具有較強的教學科研實力,應用化學專業也是黑龍江省重點專業。本著邊改革邊實踐的原則,根據不同單位的特色和優勢,先后與大慶油田有限責任公司、大慶石油管理局、大慶石化公司等企業聯合建立了穩定的社會實踐基地、生產實習基地、科研中試基地。這種模式大大地提高了企業參與實習教學的積極性和熱情,建立穩定、互利、互信的產學合作關系。另外,還與大慶富杰化工有限公司、大慶慶魯精細化工有限公司等企業聯合成立了研發中心,不同程度地促進了培養人才質量的提高和產業部門的發展。
三、強化畢業設計環節,培養學生的科研能力
畢業設計是本科教學計劃中的一個重要組成部分,是本科教育中一個重要的、綜合性的實踐教學環節,是大學生大學期間所學的基礎知識、基礎理論和基本技能的綜合應用。近年來應用化學專業教師承擔的包括國家自然科學基金、中石油基金項目、黑龍江省科技廳、黑龍江省教育廳各類基金項目、大慶油田股份有限公司在內的各類縱向、橫向科研項目近200多項,堅持教學、科研工作齊頭并進,形成了以科研成果服務于教學,以教學促進科研活動的良好局面。實踐表明,參與教師科研項目的學生在理論知識的綜合運用以及先進儀器設備的使用,畢業后融于企業時間,接受新知識和新事物的能力,明顯優于未參與科研項目的學生,企業對這類學生的滿意度高、就業競爭能力強。現在出現大學三年級同學主動聯系教師,積極要求參加教師的科研項目的良好趨勢,如應用化學專業2010級彭玉龍、董亞萍等同學參加了李杰老師的大慶油田股份有限公司橫向課題壓裂液部分,極大地提高了自己的創新意識和科研動手能力,在2013年就業面試中深受用人單位好評,成功應聘于大慶油田股份有限公司和安東石油技術(集團)有限公司,表現出較強的就業競爭能力。另外,加強畢業設計導師對學生的指導,強化過程管理,建立導師與學生討論的例會制度,進行畢業設計論文中期檢查,確保指導教師和學生在時間與精力上的投入。經過近幾年的實踐,應用化學專業學生的畢業設計論文質量逐年提高,每年都有論文獲得學校挑戰杯優秀學位論文,且有多篇論文在有較高知名度的學術刊物上發表。
四、建立科學合理的實踐教學考核體系
實踐教學考核目的是通過考核使學生在實踐能力、綜合能力和創新能力等方面得到培養和提高,促進學生的學習能力和綜合素質協調發展。實踐教學考核體系是通過對實踐教學過程中影響實踐教學質量的各個環節進行監控與評價的體系,其內容包括評價主體、評價對象、評價內容以及評價標準4個方面,科學合理的評價不僅能夠促進提高教學質量,而且還能及時了解教學中存在的問題,為過程考核提供重要依據。在制定評價體系時,應從專業人才培養的目標以及實踐課程體系的特點出發,對實踐教學目標、實踐教學內容、實踐教學保障條件、實踐教學實施過程進行全方位、多角度、多渠道監控和評價,建立考核內容層次化、考核方式多樣化、注重過程考核的實踐教學考核模式。
應用化學專業實踐教學是培養具有扎實的化學理論知識和工程實踐能力的化學學科創新型人才的重要教學環節,必須在注重學生的基礎知識、基礎理論和基本實驗技能的同時,加強實踐教學,培養學生創新精神和實踐能力。創新性實踐教學對培養學生創新精神、工程實踐能力以及團隊協作精神具有不可替代的作用。新形勢下深化實踐教學改革,以人為本構建科學合理的實踐教學體系,具有深遠的現實意義和歷史意義。
參考文獻:
[1]李翠勤,王俊,李杰等.高校畢業設計教學模式的探討與實踐[J].中國電力教育,2013,(13):166-167.
[2]王俊,李翠勤,李杰等.構建具有行業特色的應用化學專業人才培養模式[J].化工高等教育,2012,(3):21-24.
[3]秦惠潔,劉建民.實驗教學培養創新人才的實踐與建議[J].實驗室研究與探索,2000,(5):11-14.
記者(以下簡稱記):非常感謝您能接受我們的采訪,我們剛采訪了張景廉先生,張先生向我們推薦您,說您很早就在做有關無機成氣的研究,一直堅持到現在。我們想請您深入談一下有關“石油無機成因論”的一些觀點。
王先彬研究員(以下簡稱王):關于石油的非生物成因問題,已經爭論了一百多年了。到目前為止,可以這么說,人類所發掘的油氣多跟有機成因論有關。從人類開發利用能源資源的發展史來看,人類最原始的能源資源是木柴,這是人類的第一個能源時代。隨著科學技術發展和蒸汽機的出現,需要有更大的能量供給,于是人類就開始使用煤,這是人類的第二個能源時代。隨著內燃機的出現,需要液體燃料,人類又開始使用石油,從而進入了第三個能源時代。當然,一直到現在,人類的能源結構始終不是單一的。邊遠貧窮的農村、山區里邊照樣燒木柴。
按照現在的說法,以目前的石油勘探技術、理論、觀念,在本世紀后期,常規石油就走到頂了,沒了。但這個“沒了”,也不是個絕對的概念。為什么呢?因為有些地方按照原來的勘探技術還沒有去找,隨著勘探程度的增加,又有可能會發掘新的石油資源。但不管怎樣,似乎現在大家都認可,常規石油已經快走到盡頭了。那么下面怎么辦?石油完了以后,怎么辦?在這種背景下,既然常規有機成因說快走到頭了,那么無機成因說的觀點自然會引起人們的強烈關注。
要我來看,人對能源的問題,不是沒有出路的。隨著的科學技術發展、觀念的轉變,人類必然會找到未來所需要的能源資源。但是這個轉變,是個漫長而艱辛的過程。上世紀二、三十年代,西方學者認為中國是貧油的。為什么貧油?因為國外大量的石油出在中、新生代海相碳酸鹽巖地層中,但中國以古生代為主的海相地層,時代老、有機質含量低、熱演化程度高,難以形成巨型油藏。我國老一輩科學家們,從玉門開始,經過長期艱苦卓絕的努力,提出了“陸相生油理論”。指出,不僅海相地層可以生油,陸相地層也可以生油。大慶油田的發現,更表明陸相地層不僅能形成油田,還能形成大油田。經幾代人不懈努力奮斗,提出和發展的“中國陸相生油理論”,指引了中國石油工業勘探開發的前進方向。陸相石油理論打破了“中國貧油”的謬論,支撐了中國石油工業五十多年的飛躍發展。
回過頭來,我們再看看中國古生代海相油氣問題。如果說,中國海相地層難以形成大油田,哪么能否形成大氣田呢?
中國海相碳酸鹽巖的油氣資源前景,一直是人們普遍關注的熱點和難點問題。它直接影響著我國油氣勘探的戰略部署和勘探投入。迄今我國油氣資源開發主要集中在埋藏較淺的陸相地層中。后備資源嚴重不足。世界范圍內,諸多大油氣田均產于中、新生代的海相碳酸鹽巖中。但問題在于中、新生代時期,中國大陸經受了強烈的構造運動,形成了極為復雜的地質格局,對油氣的形成、演化和分布產生了巨大的影響。
天然氣的特殊物理化學性質、多種成因類型和來源,使得它與石油既有一定的聯系,但其生、運、聚、保又與石油存在巨大的差異。從天然氣的特殊性質的角度,研究海相碳酸鹽巖的成氣機制(而不是成油機制)和運移、聚集特征,或許會使我們對我國碳酸鹽巖有新的認識。中國高演化的海相碳酸鹽巖地區,應以尋找天然氣為主要勘探方向。普光和塔河大氣田的發現,為此提供了強有力的證據。由于觀念、理念的轉變,我們的天然氣產量提高了,占的比重越來越大,大家都在用啊!
我們再來談談非常規油氣資源。應該說“常規”和“非常規”是一個相對的概念。按現行理論、勘探開發技術和工藝,可大規模生產的就是常規。非常規油氣則是指,尚缺乏堅實的理論基礎,或缺乏成熟的勘探技術和工藝途徑,尚不能大規模生產,但又顯示了巨大資源前景的油氣資源。比如,深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物,以及非生物成因天然氣等。當前,被世人稱之為“頁巖氣革命”的頁巖氣勘探開發問題,也引起廣泛的關注和興趣。頁巖氣開采的確使美國能源結構發生了巨變。但是,能否在世界其他地區復制,尚存在很大疑問。中國頁巖氣賦存的地質條件與美國大相徑庭。現行資源潛力調查和評價精準度改善,開發工藝技術水平效率的提高,以及減少大量水資源消耗、相應的環境安全和開采成本等,均是需冷靜思考和認真研究、解決的關鍵科學技術問題。
人們常談到氫氣是清潔、高效、無污染的能源(氫氣燃燒釋放大量能量,僅產生水)。就此而言,氫氣可作為能源。但在自然界能否形成獨立的能源資源,卻又是另一回事。自然界氫氣含量極低,不可能聚集成為資源。如果認為自然界存在巨量的水就是氫氣資源,這在概念上是非常錯誤的。因為從水制氫必須消耗大量的其它能源,比如,太陽能、核能、電能、天然氣等能源。因此,確切地說氫氣不是能源資源,而僅僅是能量載體。現今,氫氣用做能源必然以消耗其它能源為代價,人類進入氫能源時代尚為時過早。“氫燃料電池”出現固然可減小城市大氣污染,但不能減少制氫所消耗的能源和可能污物排放問題。世界上從來就沒有免費午餐。
記:那您覺得氫動力汽車有可能成為一代產品嗎?
王:氫動力是可以的,問題是怎么制氫。城市里面開出幾輛氫動力汽車很時髦,看起來也挺好的。但這種情況下,你就得消耗別的地方的能源資源,消耗別的地方的環境質量,來得到你所謂的城市發展、清潔。
記:我覺得您有很強的懷疑精神,您的學問做得有點老子說的“恍兮惚兮”的感覺,不確定性非常大。
王:人類認知自然過程本來就是從無知到有知,由不確定趨向于較確定。
記:從科學原理、科學實驗上講,您對石油無機成油論是持贊成態度呢還是否定態度?
王:早在20世紀70年代初期,我就開始關注、思考“非生物成因烷烴理論”,相繼開展了有關非生物成因天然氣的野外考察、實驗室分析測試和理論研究,積累了較豐富的基礎資料,至今已40多年了。
記:對非生物成因油氣這一重大科學問題,您是如何開展科學研究工作的呢?
王:根據對“原始非生物成因烷烴理論”的基本認識和理解,以及由此而拓展的相關地球科學問題開展了大量的研究工作。比如,太陽系形成演化和地球原始(前生命)有機質的特征、豐度和演化;地球深部甲烷等烴類的熱力學穩定性;地幔流體(氣體)的化學組成和氧化-還原特征;地球內部高溫、高壓和不同氧逸度條件下C-H-O流體體系的組成與演化;地幔脫氣作用與地殼烷烴的賦存狀態、運移和聚集特征等諸多科學問題。
記:您這項研究至少可以證明有一部分天然氣是無機成因的?
王:是的。世界眾多地區的觀察結果(包括我們的結果)表明,非生物成因烷烴氣體廣泛存在于眾多地質環境中,但能否形成有商業價值的天然氣藏,是廣泛關注和引發爭論的焦點。我們同大慶油田的郭占謙教授自上世紀90年代開始,并持續至今的合作研究成果,表明非生物成因烷烴能夠聚集形成商業天然氣藏。可以說,中國松遼盆地非生物成因天然氣藏的發現和確證,為研究和尋找非生物成因天然氣資源,提供了一個典型實例。
記:天然氣的無機成因說我看學術界好像基本上達成共識了。
王:非生物成因石油和天然氣能否成為油氣資源,這是世界學術界和油氣勘探部門爭論逾百年的科學難題。要達成“共識”,尚為時過早,也許會永遠如此。不過雖爭論不休,但也不斷取得了諸多重要進展,對此理論的關注已波及諸多學科領域。
記:您覺得什么原因導致在勘探開發這個實踐中,對非生物成因油氣學說重視不夠?
王:事實上對有機成因論的不斷深入研究亦重視不夠。如,我們前面所談及的非常規天然氣(深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物等)。
記:您在中科院蘭州地質所工作,這個所原來的主要研究方向是什么?
王:早年主要研究陸相生油理論及其在勘探實踐中的應用,上個世紀60年代至今主要研究天然氣成因理論及其在勘探實踐中的應用。
記:那你們跟油田聯系應該非常緊密了?
王:是的。通過與油田合作,承擔他們的科研和勘探任務,我們與諸多油田建立了長期密切的合作關系。
記:我看過您的簡歷,您當過這個所的所長,在您當所長期間,在您力所能及的范圍之內,對改變科學研究方向、目的和風氣能起多大作用?
王:可以說是無能為力。因為涉及傳統觀念和理論的強有力約束,也涉及科研任務、科研經費、甚至科研人員升職、工資、就業等社會環境因素的制約。
就非生物成因氣研究而言,探索性太強、爭論太大,讓學生介入的風險自然就很大,因此,我基本不讓他們參與其中。僅讓他們知道我在干什么,或參與野外考察采樣,做些實驗分析等。
我的學生進來后,我首先要考慮的是他們自身的興趣和愛好,特別是畢業后的就業問題。在這種背景下,幫助他們選擇和確定研究方向和選題,通常是給他們半年左右的時間查閱國內外文獻,根據選題寫出綜合評述報告和研究方案。要求他們不要羅列文獻,而是要有自己的觀點,凝練出學位論文要解決的科學問題。這樣一來他們對自己如何完成學位論文已心中有數,他們所了解和掌握的相關知識已遠勝于我。在完成學位論文中,他們既有興趣又有信心,我也樂得輕松、省事。
記:那您的學生當中有人接受您的無機成因氣的理論嗎?
王:當然有,而且也取得了優秀的研究成果。比如,太陽星云條件和地球深部高溫高壓條件下的費-托反應研究、地幔氣體地球化學研究和火山地熱區溫泉氣體地球化學研究等。這些成果為研究非生物氣提供了有力的地球化學證據,也為拓展氣體地球化學研究領域做了有益的貢獻。多數是他們不反對,但不一定贊成,畢竟我是老師嘛。因為風險太大,可能干了一輩子白干了,沒有人認可你。
關鍵詞:黃河口濱河地區,引蓄水系統,突發性水污染,應急處理技術
1.黃河口濱河地區引蓄水系統概況
勝利油田位于黃河三角洲沖積平原上,當地淺層地下水礦化度高、深層地下水含氟等有害物質超標,不能飲用和灌溉,因此黃河水是油田唯一能飲用的客水資源。上世紀70年代以來,勝利油田為滿足當地日益增長的生產生活用水需求,并解決黃河斷流時間逐步加長造成的用水困難,陸續在黃河三角洲上建設了11座大中型平原水庫,為濱河油區的開發建設、地方經濟建設與群眾生活提供了可靠的保障。
2. 濱河地區引蓄水系統面臨的突發性水污染隱患
2.1引蓄水系統沿線污水(廢水)排放隱患
孤東水庫、孤河水庫的引水渠系沿線,在引水渠、沉沙池兩側密布數萬畝的農田、葦田、魚池、藕池,這些田地普遍缺乏廢水排放渠道,都把水庫引水渠道做為自身的灌排溝渠。每次水庫進水,這些田地(魚池)也補水換水,加上雨澇季節又使用水庫引水渠和沉沙池排澇,這些廢水對渠道水質均造成污染。
2.2引蓄水系統沿線油污泄露隱患
因濱河地區引蓄水系統處于勝利油田生產區域,一些油氣生產設施不可避免地會出現在引蓄水系統附近。如位于黃河岸灘的西河口取水口、丁字路取水口上游均有穿越黃河的油管線。黃河下游為游蕩性河道,加上黃河調水調沙等汛情水情大幅變化的影響,一旦出現河道、灘地不可控的沖刷,平時埋于河底的油氣管線可能會遭受沖刷而至管線架空塌折,造成油氣泄露的突發事件,進而對黃河下游及取水口造成水質與環境污染。同樣,水庫的引水渠系上也有不少油氣管線穿越,如孤東水庫引水渠系:丁字路引黃輸沙渠穿渠油管3根(渠底穿過)、跨渠注聚玻璃鋼管2根;六號路沉沙池40公里險工附近有生產油井4口、南圍堤東部有油井2口;孤東干渠三十公里閘以下跨渠油管5根;孤東水庫南壩外庫區有油管1根、氣管線1根。這些油氣管線的存在,對水源地環境安全構成危險。孤東水庫庫區油管2007年、2008年各漏油1次;2008年10月份孤東水庫引水期間孤東干渠上油管漏油1次,因發現及時沒有釀成大的水質污染事故,引水工作被迫間斷10天。
2.3引蓄水系統重金屬污染隱患
因黃河口地區工業以石油開采業為主,礦冶、制造、電子、儀表等容易產生重金屬污染的工業項目很少,加上黃河水體因多泥沙而具有很強的特殊水體自凈能力,泥沙對污染物具備一定的集聚吸附能力,隨著在引黃渠系(干渠、沉沙池)沿程大量泥沙的沉淀,水中的各類污染物能得到一定程度的去除。因此,黃河口濱河地區黃河水體重金屬污染狀況不嚴重,丁字路取水口、西河口取水口以及緊鄰上游黃河水體重金屬檢測項目含量基本上可以滿足國家地表水Ⅲ類水的標準。取水口重金屬超Ⅲ類水標準的情況并不多見,且超標幅度也不大、時間段也不長。綜合調查近幾年孤東水庫、孤河水庫蓄水水質全分析報表,沒有出現重金屬超Ⅲ類水標準的情況。
3.引蓄水系統突發性水污染的應急處理技術[1]介紹
3.1 引蓄水系統引水期間遭廢水污染的應急處理
目前濱河地區孤東水庫、孤河水庫兩個引蓄水系統在引水期間遭到農業或養殖廢水污染的應急處理方法是做棄水處理。如孤東水庫每年引水為達到渠道水質符合入庫標準(國家地表Ⅲ類水),需向下游棄水700萬m3左右,合計直接損失約100萬元左右。若黃河灘岸的取水口出現廢水污染的情況,應急處理方法是停泵停止引水,待黃河水質符合引水標準后再進行引水。
3.2 引蓄水系統遭溢油污染的應急處理
因地處石油開采區,所以濱河地區的引蓄水系統從取水口到引水干渠(沉沙池)遭受溢油污染的概率還是很高的。溢油進入水體后,按存在形式的不同,可分為浮油、乳化油和溶解油等。溢油發生后可采取多種應急處理措施:
(1)物理方法處理溢油
可采用圍油欄圍控、機械(人工)回收、就地燃燒、吸附劑吸收(經吸附法處理后出水油含量可在5 mg/L甚至在1 mg/L以下[2])等方法。論文參考網。此種方法適用于溢油面積不大、沒有燃燒安全隱患的情況。2008年10月份孤東水庫引水期間,孤東干渠上一根油管突然爆裂漏油,因發現及時沒有釀成大的水質污染事故,引水工作被迫間斷10天。當時采取的應急處理措施就是上下游及時停泵、用圍油欄圍控溢油、人工回收方式處理了大部分浮油,用放水稀釋并棄水的方式處理了大部分乳化油和溶解油,及時消除了干渠水污染隱患。
(2)化學方法處理溢油
當溢油面積與油量過大或溢油區風浪過大、有燃燒安全隱患時,一般采取拋灑油處理劑的技術措施。當前各國使用最多、效果較好的是乳化分散型油處理劑,也稱之為化學消油劑或溢油分散劑。化學消油劑[3]是表面活性劑、溶劑及少量助劑復配而成的油處理劑。其作用機理是利用表面活性劑的乳化作用,使油膜乳化形成O/W型乳狀液。化學消油劑的優點快速形成水包油型微粒子,降低了油分濃度,增大了油粒子的表面積。其缺點是在短暫時間內化學消油劑的局部濃度較高,會給某些生物的發育生長帶來影響,造成“二次污染”。目前市場上流通的化學消油劑,對高黏稠油(如高黏度重油、高蠟質油等) 以及在低溫(10℃以下)下使用,還存在著乳化率低或無效的弱點。論文參考網。消油劑的用量起碼為溢油量的20%以上,以30%~40%為好,而有時在處理粘度小或薄油層時耗量更可達到溢油量的100%,造成費用昂貴。
(3)生物方法處理溢油
應用微生物治理石油烴類物質的污染,較物理或化學方法成本低、投資少、效率高,正受到世界各國的普遍重視。據測定,能夠降解烴類的微生物有70多個屬、200余種,其中細菌約有40個屬。論文參考網。一般來說,一種細菌僅能降解~種或少數幾種石油烴,或石油烴降解的幾個步驟。生物降解,最初的研究是從污染環境篩選合適微生物進行培養開始的,投放到污染環境中降解油污;有時候在污染環境中添加營養鹽促進降解微生物大量增殖來降解溢油。目前已有規模量產的生物添加劑商品。據報道,英國已于20世紀90年代首次在不用攔油柵和化學藥劑的情況下,用添加細菌混合培養物和N.P.營養鹽的方法,成功地進行了海上消除油膜的試驗,這種細菌能在2小時內將石油分子變成脂酸乳狀液,且不影響水的有機體。美國已利用此技術成功地消除了得克薩斯州海岸的一次油污染。
4.結語
一個地區擁有穩定健康的水源和優良的供水水質,是保證當地人民群眾身體健康、維護社會穩定、促進工農業發展的基礎性的和重要性的因素,因此,不斷地完善與改進提高引蓄水系統面對突發性水污染的應急處理技術研究具有重要的社會價值。目前水污染應急處理與治理技術研究水平基本能滿足社會的需求,但仍然存在許多不足或急待研究突破的地方:(1)目前水污染應急處理與治理技術,仍然是以物理化學方法為主,這方面的理論與實踐經驗也較成熟,但普遍存在著效率低、成本高、“二次污染”隱患較重的問題;(2)生物處理技術作為經濟、高效、環保的治理水污染的技術正受到越來越廣泛地關注,其可行性和有效性研究與應用正逐漸加強,具有良好的發展前景; (3)石油降解細菌對油污的凈化能力,不僅取決于細菌的數量和菌屬特性,而且也受到油污程度(海水中合油量)和原油成分以及環境條件如溫度、營養鹽、溶解氧和水文特征等因素的影響,應用中需要克服的困難也不少。
英文名稱:Oil Drilling & Production Technology
主管單位:中國石油天然氣集團公司
主辦單位:華北石油公司;華北石油管理局
出版周期:雙月刊
出版地址:河北省任丘市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1000-7393
國內刊號:13-1072/TE
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1979
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
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(一)材料工程專業研究生調查分析
我們清醒地認識到,中國石油大學(北京)材料工程專業型碩士的培養剛剛起步,比起國外著名高校材料工程專業碩士研究生的培養存在較大差距。我們就材料工程專業的教學、實踐、企業工作站科研與生活、畢業論文等方面存在的問題調查了已經畢業和在站的材料工程專業碩士研究生。學生普遍反映,與同一工作站其他高校的材料工程專業碩士生相比,中國石油大學(北京)學生在站時間為1年半至2年,其他高校學生大多為1年,中國石油大學(北京)學生在進入工作站之前已經開展了10周的工程實踐訓練,學生進入企業工作站所安排的研究課題相對較快,他們在進站工作中和工作站的員工接觸非常融洽,都能夠很快地適應工作環境,增長了社會見識,增強了溝通能力,而且企業工作站導師與校方導師之間有良好的溝通,學生能夠很快地融入企業工作站的科研工作中。學生可以經常到油氣田現場工作,對現場工作的認識更加深刻,現場工作經驗非常豐富。學生也反映,盡管已有10周的工程實踐經驗,但是由于缺乏科研經驗,導致進入課題研究的時間比較長,而工作站還很少對學生的課題研究進度進行考核和監督,致使課題的進展緩慢,最終影響論文的完成進度。工作站地點離學校較遠,學生很少能回到學校和導師進行深入的面對面交流,致使導師對學生的研究情況不了解,而學生在研究過程中遇到的問題也不能得到徹底的解決,導致學生不能對課題進行深度的研究。在實際的課題研究過程中,由于現場工作條件測試手段的局限性,學生只能學會一些簡單的檢測技術,導致學生的學術深度不夠。學生對目前的情況提出了自己的解決辦法,包括:(1)研究生應帶著項目進工作站,且在進入工作站之前,應該進行一些有關項目的培訓工作;(2)要求進站研究生定期回學校匯報工作情況;(3)加強和工作站的溝通,由工作站抽查學生的出勤情況;(4)根據情況,實行專業型碩士研究生與不同的企業工作站實行雙向選擇;(5)在派遣學生進入工作站之前,應考察工作站的食宿醫療狀況。通過分析,我們總結出專業型研究生培養過程中所存在的一系列問題:(1)由于專業型碩士研究生沒有科研經驗,不知道如何開展課題研究;(2)學校導師不知道每個研究生的具體研究內容、研究過程中存在的困難、課題進展情況、現場導師的指導情況等;(3)作為專業型碩士研究生應該掌握現代化的檢測手段,并能夠利用這些手段分析研究材料的性能、結構,但由于現場實驗室的實驗手段、儀器設備相對比較落后,導致現場的學生只是從事比較簡單的金相分析、硬度分析、尺寸測量等沒有科技含量的工作,這對于提高研究生的創新能力極為不利;(4)學生到現場后,認為自己不屬于單位的工作人員,上班時間不去單位,甚至長期不到試驗現場,缺乏自律性的學生沒有把自己看做是一名研究生,工作積極性和主動性不夠高,而現場導師也不能及時把他們的狀況反饋到學校,導致學校、企業工作站和研究生之間缺乏相互溝通。由此可見,真正培養出市場緊缺的應用型人才,僅靠企業工作站明顯不能滿足要求。
(二)授課與學術交流的現狀
專業型研究生區別于學術型研究生最主要的特征就是實踐和應用能力。教育部指導意見明確指出專業學位研究生在校期間,必須保證不少于半年的實踐教學,但受傳統教學模式的影響,對在校研究生的培養大多仍然采用“教師授課—學生聽課—考試”的本科化模式,即以教師為授課主體,將課本知識灌輸給學生,或者教師布置要討論學習的內容,讓學生自己準備某一專題的內容,然后由該生講授。這種傳統的授課方式會導致學生專業知識面狹窄、綜合能力低和學生充分利用學校和教師資源來提升自己的學習水平較低。從學術交流角度來看,研究生本是學科前沿的代表,應主動參與學術交流活動,但從實際情況來看,參與學術交流活動的研究生比例偏小,尤其是到工作站后參與學術交流的機會更少,大多以課題研究代替社會實踐居多,不少學生沒有安排實踐,參與科研課題級別分布明顯,牽頭主持過課題的學生數量不多。可見,突出實踐能力培養是全日制專業型研究生教育與學術型研究生教育區別之所在。因此,我們應對學生的學術交流、工程實踐訓練、企業站實習等問題制訂切實可行的方案,提高學生創新能力。
(三)畢業論文現狀
學位論文是研究生科學研究的重要成果,也是衡量研究生能否獲得學位的重要依據之一。為了實現全日制專業學位研究生的培養目標,在評價學位論文質量時要摒棄以學術需求為導向的傳統思維。專業學位論文不像學術學位論文那樣注重原創性,而是側重實踐探索的創新,體現綜合運用相關專業知識分析和解決實際問題,以及獨立承擔專業領域實際工作和管理工作的能力。此外,專業學位論文要突出社會性、經濟性和實用性。專業學位論文必須立足于實踐,在調查研究的基礎上針對實踐工作中需要研究的問題,或者制約某個部門、行業或企業發展所亟須解決的問題進行研究。再次,學位論文形式可以多種多樣,可采用調研報告、應用基礎研究、規劃設計、產品開發、案例分析、項目管理、文學藝術作品等多種形式,主要體現專業型研究生運用知識解決實際問題的能力。專業碩士的培養目標是培養更多應用型、復合型的高層次專門人才,但并不是不要求了解最先進的分析手段,只是解決具體的問題即可。而已經畢業的2009級材料工程專業碩士學位論文遠沒有達到上述目標,其存在一定缺陷。譬如,一名學生開展二氧化碳驅輸送系統腐蝕控制研究,主要針對近年來國內幾大油田均進行二氧化碳驅先導試驗后發現,二氧化碳驅過程中存在不同程度的腐蝕問題,導致某些工藝設施使用壽命僅為1~2年,為此必須開展緩蝕劑、防腐涂料等技術攻關以解決二氧化碳驅油注采輸系統中金屬設施的腐蝕問題。該生研究了二氧化碳驅采出水的腐蝕規律,針對二氧化碳驅的腐蝕條件,選擇了多種材料進行篩選試驗,確定了兩種可行的金屬材料,并篩選了緩蝕劑和防腐涂層。文中采用的實驗手段包括壓腐蝕掛片試驗、高壓腐蝕試驗、腐蝕速率的測定、緩蝕劑合成及篩選試驗、涂層優選試驗。在論文中,只是開展了腐蝕試驗,測定了腐蝕速率,沒有提出較為創新性的試驗。大多專業型碩士研究生論文都存在類似的問題,即創新能力不強、所從事的工作大多是企業工作站工作人員就可以開展的工作、所使用的儀器設備大多是比較普通的儀器設備,這表明專業碩士的培養環節仍缺乏創新能力的培養。
二、提高材料工程專業研究生培養質量的對策
(一)授課方式
要求在完善研究生專業基礎知識結構的基礎上以啟發討論式為主,輔之以其他多種形式的教學形式。在講授基礎知識后,以小組討論的方式開展啟發式教學。研究生在探討問題的過程中,可以發表各自見解,同時將點滴的靈感融入集體配合協作之中。在授課內容上,授課教師根據學生在實際中需要掌握的知識去組織內容,提供若干參考教材、課程相關論文以及在相關學科中具有影響力或者有爭論的論文給學生,擴大學生閱讀面,跟蹤最新的與課程相關的熱門理論和實際應用情況,從而提高學生的創新能力。同時,授課教師可講授學科前沿領域所面臨的技術難題以及所對應的措施,使研究生少走些彎路,研究生學位論文也能夠站在更高的起點,引導研究生進行深入思考。
(二)招生與錄取對策
我們對報考材料科學與工程系的研究生大力宣傳國家關于發展全日制專業學位研究生教育的各項政策,大力宣傳經濟社會發展對于應用型、高素質人才的迫切需要,大力宣傳發揮好全日制專業學位碩士研究生作用對于促進我國經濟社會又好又快發展的重要意義,營造良好的輿論環境,形成優秀人才踴躍報考專業碩士的氛圍。同時增加全日制專業學位推薦免試的人數并給予相關的政策支持。報考專業型碩士研究生的學生優先錄取,報考學術型研究生若不能被錄取,沒有機會轉為專業型碩士研究生。錄取為專業型研究生的,給予全日制專業學位更高的待遇,獎學金的評選也采取傾斜政策,全日制專業學位研究生所享受的待遇高于學術型碩士研究生。與此同時,由于專業型碩士研究生都要到工作站開展畢業論文或畢業設計工作,學校導師也希望招學術型研究生而不希望招專業型研究生,為此,應制定政策要求帶學術型研究生的導師每年繳納不同數額的配套經費,帶的人數越多繳納的數額越高,而指導專業型研究生不需繳納任何費用,并且給予一定補助。
(三)制訂合理的培養方案
材料工程以材料科學、機械和力學等自然科學學科為基礎,主要研究材料的組織結構、合成與加工、性質和使用性能之間的關系,解決實際生產中出現的材料問題。隨著我國油氣資源勘探開發不斷向高原、沙漠、山地和海域等地質條件比較惡劣的地區擴展,惡劣地質條件對油氣裝備用材料性能提出了更高要求,材料工程專業研究生需解決復雜油氣田開采及儲運過程中所面臨的復雜難題,因此提出材料工程專業研究生應能夠運用現代信息技術獲取信息并進行調研分析的能力,應具有較強的綜合運用材料工程專業理論和技術手段提出、分析并解決材料工程實際問題的能力,確定了幾個培養方向。(1)腐蝕與防護工程:開展油氣裝備金屬材料的H2S/CO2腐蝕機制與壽命預測研究,研究鋼和耐蝕合金在高溫高壓H2S/CO2條件下的腐蝕失效機理及防護措施,解決油氣安全生產所面臨的關鍵問題。(2)高分子材料工程:基于高分子材料的微觀結構與性能關系,通過分子結構設計、修飾新方法新技術,以高分子材料在高溫高壓高H2S/CO2介質中的老化機理為指導,開展高強、耐磨、耐腐蝕橡膠、涂層及工程塑料的研究與應用。(3)石油工程材料:基于材料科學理論,開發石油新型裝備材料以及材料性能表征,滿足日益苛刻的油氣田環境對材料的要求。(4)先進功能材料:以材料的多功能化與智能化為目標,研發先進的功能材料及智能材料,滿足現代高技術發展對先進功能材料的需求。要求專業碩士研究生入學后在學校導師和現場導師的指導下,明確研究方向、學習相關課程及進行資料和文獻調查研究。每位碩士研究生在論文開題之前,必須閱讀至少40篇與所從事的研究工作相關的文獻,其中外文文獻的數量不得少于15篇,并寫出文獻綜述報告。工程碩士專業學位論文形式可以是工程設計、技術研究或技術改造、工程管理類型。論文工作應有明確的工程應用背景或來源于工程實際,有一定的技術難度,論文成果具有一定的先進性和實用性。對不同形式的論文有不同的要求,對于工程設計類論文,應以解決生產或工程實際問題為重點,要求設計方案正確、布局及設計結構合理、數據準確、設計符合行業標準;對于技術研究或技術改造類項目論文,要求分析過程正確、實驗方法科學、實驗結果可信;對于工程管理的論文,要求應有明確的工程應用背景,研究成果應具有一定經濟或社會效益,統計或收集的數據可靠、充分,理論建模和分析方法科學正確。在入學后的第四學期開展中期考核,包括考核學生的選題與工程實際、工程技術和產業背景的關聯度,對工程實際產生作用或價值,以及是否有利于解決當前工程實際、工程技術面臨的難題,是否對產業有重要技術創新。考核學生課題的進展情況,如與開題報告時相比,完成課題研究工作的比例,是否在中期考核前取得相應科研成果;考核學生是否完成實踐活動并提交實踐報告;考核學生參加課題組內報告和參加國內外教授的學術報告情況,以及下一階段工作安排的合理性和可行性,是否能按期完成課題研究,是否能按期完成學位論文等相關工作。
(四)工程實踐課程的制訂
中國石油大學(北京)材料工程研究生工程實踐課程,安排在入學一年課程學習之后。以腐蝕與防護工程方向為例,我們開展10周的涉及腐蝕與防護相關的專業實習,是全日制碩士專業學位研究生了解油氣田生產開發過程中石油裝備材料與腐蝕防護技術專業知識的重要實踐教學環節。通過現場材料與腐蝕工況、防腐措施的調研實習,輔以現場工程技術人員和教師的講授等實踐環節,熟悉油氣田生產開發的主要設備和工藝流程,了解我國油氣田生產開發過程中使用材料以及材料腐蝕與防護技術應用現狀,增強學生對油田現場所使用的金屬材料、非金屬材料以及材料腐蝕與防護專業的感性認識,培養學生綜合應用專業理論知識解決現場腐蝕與防腐問題的工程實踐能力。通過專業實習,學生應達到以下基本要求:(1)了解井下管柱系統、井口裝置與閥門、集輸站場等關鍵部件的材質、腐蝕工況條件及腐蝕失效現象;(2)了解油田現場主要采取的控制或預防腐蝕的各種措施及其效果;(3)了解油田現場采取的腐蝕速度監測檢測技術、腐蝕評定方法和標準;(4)總結油田現場腐蝕失效規律,分析油田現場發生腐蝕失效的可能原因和腐蝕機理,評價防腐措施的有效性。
(五)試驗平臺建設
重點是籌措經費建立研究生專用實驗平臺,大力開展實驗教學,著力培養研究生的創新思維、實踐能力和動手能力。在實驗室環境、硬件設置、軟件安裝方面,按照研究生的教學和科研要求進行規劃。如腐蝕與防護工程方向的實驗室,設有制樣室、常溫常壓室、高溫高壓室、電化學室、環境力學室等。近年來,學校加大投入,先后買入了多臺電化學測量儀器、高溫高壓釜、慢拉伸試驗機、拉扭疲勞試驗機等,完全可以滿足學生在腐蝕與防護工程方面的教學和科研需求,所提供的優質科研條件在研究生實踐教學環節中得到了充分利用,使研究生科研能力及實踐能力的培養更加系統和全面,極大地提升了材料工程專業研究生的科研創新能力和實踐能力。
(六)企業工作站與學校優勢資源共享,合作申報科研課題
重點是拓寬企業工作站與學校的溝通渠道,大幅增加前沿實踐性、創新應用性課程,打通學校和企業工作站的溝通渠道,讓三大石油公司相關機構參與大學課程體系建設。為此,學校組織導師深入三大石油公司相關機構實踐基地考察調研實踐課題,根據企業工作站對專業型研究生培養的目標要求完善課程設置體系,強化課程的實踐創新性。與此同時,我們聘請了大量企業工作站的導師,讓有豐富實踐經驗的專家教授走進課堂,講授實踐性質較強的課程,導師和學生共同探討實踐性課題中的設計、研究和問題等,依托各企業工作站實踐基地或以實踐基地為主組織研究生課程教學,讓學生身臨其境地學習、感受。學術型研究生主要從事自然基金項目的基礎研究工作,專業型研究生的創新能力的提高,需要從具有高技術難度的技術難題入手,其中作為技術骨干參與國家863項目、國家科技部中小企業創新基金、科技部星火計劃和國家科技部科技支撐計劃等項目,對于提高研究生的創新能力具有巨大推動作用。我們與部分企業工作站已經開展了這方面的合作,取得了良好的效果。譬如,我們與一家企業共同申報國家科技部科技支撐計劃,主要開展采輸系統二氧化碳腐蝕控制關鍵技術研究,進入該企業工作站的學生主要圍繞該計劃開展如下工作。(1)開展二氧化碳驅產出井及集輸管線腐蝕影響因素及影響程度研究:針對二氧化碳驅高含二氧化碳采出液性質,找出影響二氧化碳驅產出井及集輸管線腐蝕的主要因素。(2)產出井及集輸系統耐二氧化碳腐蝕涂、襯層以及耐蝕材料的優選研究:針對二氧化碳驅體系的特點,研究玻璃鋼環氧樹脂內襯層、煤焦油環氧樹脂防腐涂層、納米陶瓷涂層、超高分子量PE內襯復合管、玻璃鋼管、合金管等在該腐蝕體系中的耐蝕性能并優化耐二氧化碳腐蝕涂、襯層。(3)產出井及集輸管線二氧化碳腐蝕體系緩蝕技術研究:在確定二氧化碳驅產出井及集輸管線腐蝕的主要影響因素的基礎上,利用篩選、復配、優化等技術手段研究適合二氧化碳驅腐蝕體系的緩蝕劑,并研究緩蝕劑可行的現場加注工藝技術。(4)產出井及集輸系統阻垢技術研究:利用篩選、復配、優化等技術手段研究適合不同部位的阻垢劑并研究阻垢劑的加注工藝技術。通過共同攻關,許多技術難題得到克服,研究生的創新能力得到極大提高。實踐證明,共同合作申報科技攻關項目,讓學生參與其中是切實可行的培養途徑。
三、結論與展望
論文摘要:《采油工程》是石油工程專業的一門專業必修課,該課程涵蓋的知識面廣、涉及內容多,學習難度大。筆者結合多年的教學經驗和油田現場對石油工程師的需求,介紹了采油工程課程不同環節的教學方式,深入分析了如何激發學生學習興趣,優化教學手段,時提高采油工程教學質量具有重要的指導意義。
0引言
采油工程是石油工程專業的一門專業必修課,是在修完油層(藏)物理、滲流力學、工程流體力學等專業基礎課之上而開設的一門主干專業課。該課程涉及的主要內容包括向井流動態分析、井筒多相管流和水平管流計算、人工舉升方法、注水、增產增注措施、復雜條件下的開采技術、完井方案設計、采油工程方案設計等內容。該課程涵蓋知識面廣,難點多。
1培養學習興趣
“興趣是最好的老師”。學生只有在對事物產生興趣時才會主動、自發的去了解和學習,才會產生強烈的求知欲望。因此,作為采油工程課的教師應該注重培養和激發學生對該課程的學習興趣。掌握當前國內外石油工業的發展動態,精心組織教案,做好充分的準備工作。①加強專業教育,認清國內外石油工業的發展形式。教師應對國內外石油工業的發展歷程和我國目前對能源的需求進行介紹和分析。讓學生了解到當前國內各油田采油工藝技術發展的狀況,懂得采油工程在石油開采中的地位和作用,懂得在新的就業形式下如何學好該課程,打下良好的基礎。②精心編制教案,采用手段多樣的教學方式。采油工程是一門與油田實際有著緊密聯系的專業課,因此,教師在編制教案時應多采用油田的實際資料和相關圖片來加深學生的印象。如封隔器,井下配水器等。如果只是從理論上講解,很難提高學生的認知水平,如果更多地采用實物或圖片,卻可以達到事半功倍的效果。教師要充分利用這一點,激發學生學習的興趣。如講述抽油泵的工作原理時,可以采用Flas進行演示,學生也就很容易掌握和理解這一內容,同時也避免了理論學習的枯燥。③積極開展互動式教學,激發學生學習熱情。如在講授向井流動態分析時,可以提問學生對達西滲流定律的理解,講述達西定律的來龍去脈。活躍課堂氣氛,調動學生聽課的積極性和學習激情。學生們在輕松愉快的環境中學習,就不會感覺到理論學習的枯燥,所學的知識也很容易掌握。④緊密結合油田實際。作為采油工程課的教師應該多收集油田實際生產資料,將科研成果與教學相結合,在教學過程中更多的運用油田資料來激發學生的學習熱情。如在講授注水井吸水剖面測試時,就可以運用油田真實的吸水剖面測試曲線來加深學生對知識點的理解,也讓學生懂得怎樣學好本領將來更好地服務于油田實際生產。
2優化教學手段
隨著石油工業的發展和國家對能源的需求,中石油、中石化、中海油等三大油公司積極發展海外業務,拓寬國內外市場。對人才的需求也更加趨向于復合型的人才。因此,為了適應新形式下石油工業對人才的需求,需要更新教學手段。《采油工程》課程應采用傳統教學與新型多媒體教學相結合的技術手段,傳統的教學手段即黑板和粉筆。對于教學內容中的重點和難點問題,如復雜油藏向井流動態分析、多相管流壓力梯度分布公式推導等,采用板書方式,引導學生思考,參與具體推導過程,加深理解。對于教學內容中的基本概念、計算方法(如有桿抽油泵系統API方法設計)和計算步驟(如連續氣舉設計)等內容的講解,以及一些復雜過程的動態模擬,如井筒氣液兩相流流動型態的劃分,應采用預先制作的多媒體課件(如Flas或放錄象)進行演示,引導學生進行形象思維,加深理解。多媒體教學具有生動、形象、直觀、信息量大等特點,能充分調動學生各種感官的綜合功能,提高學生的注意力。
3重點難點教學
采油工程課程涉及知識面廣,內容復雜。因此,教師要有針對性的對一些重點和難點進行講解。尤其是在今后的畢業設計或工作中常常遇見的部分內容,如綜合IPR曲線的繪制。該部分內容在舉升工藝設計和油井動態分析方面是非常重要的,過去常常容易被忽略,因此,學生在最后一學期畢業設計和工程設計中就感覺到力不從心。垂直多相管流壓力分布計算(上機編程)因教學大綱對課時數縮減而取消,此部分內容應強調學生課后上機操作訓練,培養實際動手能力。在講述水力壓裂部分內容時,應該補充有關低滲透油藏的基本知識,介紹中國低滲透油氣資源的分布情況以及低滲透油藏的劃分標準,讓學生了解到水力壓裂技術在油田有著廣闊的發展空間,激發學生學石油、愛石油、獻身石油事業的熱情。目前,從我們的畢業生反饋的信息來看,采油工程課程與油田現場實際應用有一定的脫節,因此,教師在講課過程中要適當補充當前油田所用的先進的工藝技術。如注水一章講述調剖時,應補充介紹調驅技術、深部液流轉向技術。因為這些都是目前針對高含水油田提高采收率的一項重要技術措施。在講述到調剖調驅化學劑時,最好能將實物或照片展示給學生,結合油田實際調剖調驅實例進行講解。這樣,對一些重點和難點問題的教學就能達到較好的效果,切忌學生死記硬背。
【關鍵詞】油田硫化氫,腐蝕機理,防護,現狀,發展
中圖分類號:R142文獻標識碼: A
一、前言
油田硫化氫的腐蝕已經對人們的生活造成了一定程度的破壞,如何對油田進行安全且合理的開采,已成為專業人士所重視的課題。
二、油田硫化氫腐蝕概況
油氣井開發過程中,從鉆桿到套管、油管、井口裝置、井下工具、輸氣管道,都存在不同情況的腐蝕。研究如何安全高效地防止硫化氫腐蝕成為勘探和開發硫化氫氣藏的一個重要課題。
1.對金屬的腐蝕
在絕大多數油田井腐蝕中,產出液含水量及其組成對腐蝕起著決定性作用。油田開發初期含水率較低,腐蝕并不嚴重。但隨著含水率的升高,井下管柱的腐蝕變得日益嚴重。
2.對水泥環的腐蝕
硫化氫能破壞水泥石的所有成分,水泥石所有水化產物都呈堿性,硫化氫與水泥石水化產物反應生成CaS、FeS、Al2S3,硫化氫 含量大時生成Ca(HS)2,其中FeS、Al2S3等是沒有膠結性的物質。如果水泥環耐硫化氫腐蝕,則可以阻擋硫化氫對套管的腐蝕。而溶于潮氣中的硫化氫腐蝕性更強。
三、防硫化氫完井工藝現狀
1.選擇耐腐蝕材質
井下管柱、井下工具以及井口裝置,是油井生產的關鍵設備,若出現腐蝕破壞會危害油井安全生產,不同腐蝕介質對不同材質的腐蝕程度存在很大差異,為了延長設備的使用壽命,保證生產和作業安全,節約成本,需要合理選擇材質。井口裝置、井下工具及完井工具配套設備的材質選用抗硫材質;油套管可選用防硫或既抗硫化氫又抗CO2腐蝕的管材或內襯油管;井下油管柱包括入井工具的連接,絲扣宜采用金屬對金屬密封扣。主要還是應根據油井腐蝕環境,確定合適的管材。但在耐腐蝕的材質選擇上還存在一些不足。
井口裝置、井下工具及完井工具配套設備的材質選用抗硫材質,如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金鋼;油套管可選用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蝕的管材或內襯油管,在管柱結構上,為保證井口安全、減緩套管、油管的腐蝕,一般多采用了封隔器完井。井下油管柱包括入井工具的連接,絲扣宜采用金屬對金屬密封扣,如FOX 、3SB等氣密封性較好的特殊密封扣,以保證氣密封性;根據安全開采期投資收益的高低選擇適當的抗硫管材。
2.涂層防腐
涂層在金屬表面形成一層牢固的薄膜,使金屬與腐蝕介質和腐蝕環境隔離,從而達到防腐的目的。此方法簡便易行,因此在油田防腐中廣泛應用。保護性涂層分為金屬涂層與非金屬涂層,大多數金屬涂層采用電鍍或熱鍍的方法實現,非金屬涂層絕大多數是隔離性涂層,其主要作用是把金屬材料與腐蝕介質隔開,非金屬涂層可分為無機涂層與有機涂層。
為獲得良好的涂層防腐效果,一方面金屬表面在敷涂層之前應進行處理,達到一定要求;另外涂層材料應具有必要的物理、化學性能,在金屬表面應有較強的附著力;具有一定的機械強度,耐磨、耐撞擊、耐沖刷和具有一定疲勞強度;涂層對環境的溫度、濕度、酸堿度應有一定的耐受性,從而具有優良的防腐性能。使用防腐涂層可以極大提高油管的抗腐蝕性,目前由于油氣井作業的復雜性,涂層使用還存在較大的限制。
3.緩蝕劑保護技術
緩蝕劑是用于腐蝕環境中抑制金屬腐蝕的添加劑,又稱腐蝕抑制劑。主要是防止電化學失重腐蝕,對氫脆和硫化物應力腐蝕破裂也有一定的減緩作用。使用緩蝕劑有以下明顯的優點:基本上不改變腐蝕環境,就可獲得良好的防腐蝕效果;基本不增加設備投資,操作簡便,見效快;對于腐蝕環境的變化,可以通過相應改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果;同一配方的緩蝕組分有時可以同時防止多種金屬在不同腐蝕環境中的腐蝕破壞。
4.電化學方法防腐
電化學保護就是利用外部電流使金屬電位發生改變從而達到減緩或防止金屬腐蝕的一種方法。保護法包括陰極保護和陽極保護。陰極保護主要是對套管柱的保護,對于超深井,需要進一步的探討。陽極保護法是通過控制電壓,使陽極電位達到鈍化電位,最終達到保護金屬的目的,陽極保護作為防腐措施在油氣田應用較少
四、油田硫化氫腐蝕及防護重要性及危害
在鉆井作業中,硫化氫主要來自于地層。原始有機質轉化為石油和天然氣的過程中會產生硫化氫。硫化氫貯藏在地層中,當我們進行鉆井作業時將地層打開,地層內的硫化氫氣體釋放出來,進入井眼內,對井眼內的鉆頭、鉆具和套管產生很強的腐蝕作用。同時硫化氫向上運移到達地面,如果沒有預防措施或突然發生?噴失控,大量硫化氫從井里噴出,勢必造成嚴重的災難性事故。因此鉆井現場必須有硫化氫預警裝置,有預防設施,并且每一位現場職工都清楚硫化氫的危害性及緊急逃生路線,以防發生事故時,能夠快速離開危險區域,杜絕事故的發生。
硫化氫的職業危害大部分是由硫化氫對設備腐蝕造成泄漏而引發的,在鉆井作業中,硫化氫對油氣田設備的腐蝕主要包括電化學腐蝕和硫化物的腐蝕破裂。鉆具暴露在空氣中或在井內鉆井液中,受到硫化氫的腐蝕,發生電化學反應,放了出氫氣,滲入鋼材內部,體積增大,在金屬內部產生很大應力,致使低強度鋼和軟鋼發生鼓泡,高強度鋼產生裂紋,使鋼材變脆,再受外力斷裂,產生“氫脆”現象。硫化氫腐蝕會造成鉆具發生氫脆斷裂而無法壓井,被迫完鉆。尤其在含硫油氣田鉆井中,硫化氫對油管、套管、鉆桿腐蝕比較嚴重,其中由于鉆桿受到拉、壓、擠、扭、沖等復雜載荷的作用,且工作環境十分惡劣,造成鉆桿的硫化氫腐蝕最為嚴重。
五、控制油田硫化氫腐蝕及防護的措施
目前,我國已開發的油氣田均不同程度含有硫化氫氣體,其中部分油氣田含量較高一些。由于現場員工對于其特性及危害性認識程度不高,再加之現場的管理和防范措施不到位,曾經引發了多起硫化氫中毒事故,對職工的生命安全構成了很大威脅。因此,為確保人身安全,杜絕硫化氫中毒事故的發生,加強防硫化氫中毒的這項工作就顯得越發重要。因此需要采取有效措施,做好防范工作
1.“培訓”:在上崗前首先要接受硫化氫防護技術的培訓。對可能接觸硫化氫氣體的所有作業人員應經過專門機構的培訓,使其明確硫化氫的特性及其危害,明確硫化氫存在的地區應采取的安全措施,以及推薦的應急預案和急救程序。另外對于工作人員進行現有防護設備的使用和訓練,最終經考試合格后,取得有資質的機構頒發的相應證書后方可上崗。
2.“準入”:培訓考核合格取得上崗資質才能夠進入含硫化氫現場。對于涉及接觸含硫化氫環境作業的本崗位人員和外來人員都要辦理準入手續。使其明確自身工作環境中的風險以及遇到該風險時應該采取的安全措施以及推薦的應急救護程序,從而最大限度的避免人身傷亡事件。
3.“防護”:在進入含硫化氫環境作業之前一定要采取防護措施。施工單位應按規定為現場作業人員配備足夠數量的正壓式空氣呼吸器;并且要放在作業人員能迅速取用的方便位置。
4.“警示”:在可能遇有硫化氫的作業井場必須要在井場的入口處設置上明顯、清晰的警示標志。
5.“警報”:當空氣中硫化氫含量超過閾限值時,現場所有的監測設備應能自動報警。
6.“預案”:制定應急預案,是保證作業安全進行的前提
在進入含硫化氫地區作業前做好應急管理工作,制定一個切實可行、有效的應急預案,是保證作業安全進行的前提。一旦作業場所內有硫化氫氣體超標的情況,應急預案將能夠控制現場事故的擴大,降低事故后果的嚴重程度,保證現場人員的生命健康。
六、油田硫化氫腐蝕及防護的發展方向
1.因為高酸性油氣田具有高壓、高含硫化氫以及高流速等惡劣的腐蝕環境。所以建立一整套高流速、高含硫化氫的試驗評價方法以及苛刻環境中油井管的腐蝕評價標準和規范十分必要。
2.由于緩蝕劑體系的復雜性,以往的研究集中在用電化學和表面分析探討緩蝕劑結構參數與緩蝕性能的關系,而對用量子化學計算緩蝕劑與材料的相互作用研究甚少,將這3種方法結合,能建立更加完善的腐蝕控制機理模型。
3.面向工程的神經網絡技術、模糊數學及灰色系統理論發展較快,已運用于腐蝕科學。用這些技術研究緩蝕劑,在預測緩蝕效率、模擬緩蝕現象和建立緩蝕模型方面有廣闊的前景。
4.油氣井中設備的局部腐蝕(點蝕、應力腐蝕、氫致開裂等)也很嚴重,而對防止局部腐蝕的緩蝕劑研究相對較少。搞好衡鉆井,設計人員要弄清楚可能含硫的層位、深度、含硫量、地層壓力,在一次井控上做到衡鉆井。在施工過程中進行地層壓力監測,發現與設計有出入者立即告知設計單位并要求更改設計。保證全過程的衡鉆井,將硫化氫控制在地層內。 在井筒內消除硫化氫。在鉆井液中通過調整 pH 和使用硫化氫化學清除劑的方法,使硫化氫在井筒內轉化為其他無毒物質。化學藥品用得越多,藥品間的適配越難。因此, 多功能緩蝕劑,而且應多利用煉油副產品作為原料,降低成本,節約資源。
七、結束語
本文介紹了油田硫化氫的腐蝕原理和防護工藝的現狀及發展趨勢,相信不久之后,就能夠進行危害相對減小的對含硫化氫的油田進行開采,而這一課題將會是我國油田開采的一大進展。
參考文獻:
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各位領導、評委、專家:
你們好!
我叫XXX,1989年7月畢業于西北大學石油地質專業,同期分配到采油八隊任見習技術員;90年1月到采油一礦地質組;94年3月任地質組長,6月任礦生產辦付主任,同年被評為工程師;95年8月調到地質所三采室任付主任;現任地質所開發一室付主任。自94年晉升為工程師以來,本人牢固樹立“科技興油”意識,刻苦鉆研、努力進取,不斷探索孤島油田“三次采油”的新途徑,取得了一定成績。目前,孤島采油廠的注聚驅三次采油已發展到一定規模,為全局最大的注聚區,聚合物累計增油已達206萬噸,年產油量卻占了采油廠的41%左右。截止目前,共參與國家級科研項目2項,局級科研項目11項,廠級科研項目5項,合理化建議12項。并有3項榮獲治理局優秀開發方案1等獎,2項QC成果榮獲采油廠3等獎,7項現代化治理成果榮獲廠級1、2、3等獎,1項合理化建議榮獲廠級1等獎,2項獲二等獎,3項獲三等獎,在省級以上科技會議5篇,在局級以上科技會議2篇,在廠級以上科技會議2篇,編寫了《化學驅礦場試驗設計及技術要求》企業標準。連年被評為采油廠雙文明先進個人,96年被評為“采油廠雙文明標兵”。
一、立足于理論與實踐的有機結合,充分發揮業務優勢,為保持采油一礦原油超產穩產做出了積極的貢獻
1994年在采油一礦任地質組長。地質作為開發的龍頭,我充分發揮自己的業務優勢,積極組織開展了各項地質研究與生產運行及各項開發指標的控制,采油一礦的各項地質工作水平一直保持在采油廠前列。同時,工作過程中非常注重運用新理論新工藝新方法,如94年與石油大學合作對西區開展了《非均質研究》工作,為西區各項上產措施的提出提供了可靠的依據。勤于動腦,善于動腦,為保證原油生產任務的圓滿完成,狠打聰明措施,在深入調查的基礎上,每月提出各類有效上產措施30余項。勤于總結,善于總結,在總結中尋找探索油田生產的規律,在總結中不斷提高自己的業務素質和駕馭知識的能力。在95年采油廠春季和上半年采油廠開發技術座談會上的發言均獲得了2等獎的好成績。94年6月至95年8月擔任起了采油一礦生產辦副主任的職務,在抓好地質工作的同時,不斷強化協調運行好生產、狠抓生產治理。同時,充分利用業余時間先后系統地學習了油田生產、治理方面的理論知識,虛心向老師傅學習,深入現場施工一線,注重在實踐中積累經驗和吸收教訓,很快就適應了工作,成為了領導指揮生產的先行官,在為一礦的原油上產中發揮了積極的作用。
二、立足于增加可采儲量和提高采收率,大力推廣應用注聚驅三次采油技術,為采油廠持續穩定發展做出了積極的貢獻
1995年8月,因工作需要我被調到地質研究所任三次室副主任,主要從事三次采油技術推廣與研究工作。由于聚合物驅是一項高新技術,采油廠正處于先導試驗和擴大試驗階段,國內外可借鑒的現場試驗不多,試驗為常規井網污水注入,加之孤島油田處于特高含水后期開發,油稠、高溫、高鹽,聚合物試驗的條件較苛刻,工作難度非常大,注入治理、開發規律的熟悉等等國內外更無可借鑒資料,一切工作從零開始,摸著石頭過河,這是一項非常具有挑戰性的工作。工作一上手,我注重從基礎理論入手,認真學習和借鑒了國內外注聚方面的一些規律,查閱了大慶油田關于注聚驅增油方面的有關資料,同時結合孤島油田注聚開發的實際,不斷探索、不斷總結,在學習中提高熟悉,在總結中積累經驗,使采油廠的注聚開發效果逐年好轉。為了增強注聚開發工作的針對性、眷屬、和科學性,與石油大學合作進行了《孤島油田中一區Ng3-4油藏精細描述》工作,對有針對性地進行注聚單元整體調配和提出科學合理的措施方案提供了有力的依據。該項成果同時獲得治理局科技進步成果一等獎。由于三次采油技術關系到孤島的開發方向,關系到采油廠生存發展的出路,同時其又具有高投入、高風險、高回報的特點,因此,治理局和采油廠領導極為重視,采油廠每月召開一次三次例會,自己都針對注入動態,開發規律的熟悉及調整措施作重點發言匯報,并且在每季度一次的治理局三次例會上也作重點發言匯報。經過全廠上上下下注聚工作者的共同努力,注聚增油工作取得了明顯的效果,受到國內外同等的青睞,總公司領導、全國其他油田同行前來考察、參觀學習的絡繹不決,根據領導按排自己都向他們作一具體匯報,這樣一年匯報次數約30余次,而每次匯報都需要加班加點,精雕細刻。通過一次次的匯報、分析和總結,使自己對注聚開發規律的熟悉不斷提高,業務水平和分析問題、解決問題的能力明顯增強,并用于指導實際生產,采油廠的注聚開發效果越來越顯著。非凡是20xx年的注聚效果達到了歷史最好水平,有效地緩解了采油廠產量接替不足的矛盾。每次匯報都有新的收獲,尤其是在SPE年會上宣讀論文,在全國石油學會組織的提高采收率會議上的發言并獲得優秀證書 ,在集團公司的“三次采油發展戰略研討會”和“三次采油技術座談會”上的發言等,都受到有關領導和專家的一致好評。
隨著先導試驗和擴大試驗的進一步推進,注聚開發工作取得比較理想的效果。采油廠開始大面積工業化推廣聚合物驅技術。96-99年,我與地質研究院合作,先后編寫了《孤島油田中一區Ng4聚合物驅方案》、《孤島油田西區Ng4-6聚合物驅方案》、《孤島油田中二南Ng3-5、中二中Ng3-4聚合物驅方案》、《孤島油田中一區Ng5-6及Ng3剩余聚合物驅方案》等。同時,積極開展其他多種提高采收率方法的研究,96年與地質研究院合作編寫了國家重點科研項目《孤島油田西區復合驅先導試驗方案》;98年編寫了《孤島油田南區渤19斷塊交聯聚合物驅先導試驗方案》;99年與石油大學合作編寫了《孤島油田中一區Ng3LPS深部調剖試驗方案》,這些方案的實施均取得了較為理想的增油效果,先導試驗項目對孤島油田三次采油的發展起到了較大的指導作用。其中《孤島油田中一區Ng3注聚方案》已通過局級驗收,被評為局優秀開發方案一等獎,《孤島油田復合驅試驗方案研究和實施》已通過部級驗收。為進一步提高注聚增油效果,及時對注聚單元進行跟蹤分析,合理進行注采調整。先后對中一區Ng3聚合物區實施注采調整5次。針對西區注聚后效果一直不明顯的現狀,我發現隔層不發育對注聚效果影響較大,于98年編寫了西區調整方案,對原注聚方案進行了重大調整,使開發效果明顯改善。先后對中一區Ng4注采調整3次,對中二南、中二中注聚區注采調整2次;與采油工藝研究院合作對不同注聚區先后6次編寫了添加交聯劑方案;98年還編寫了《中一區Ng4陰陽離子堵水方案》;編寫了《孤島油田西區、中一區Ng4化學示蹤劑室內實驗研究及現場注入方案》。所有這些方案對注聚驅增油都發揮了一定的作用,取得了明顯的增油效果。截止目前,采油廠的注聚驅三次采油已發展到一定規模,為全局最大的注聚區,聚合物累計增油已達206萬噸,年產油量卻占了采油廠的41%左右。我本人在97年獲得治理局“油田堵水調剖技術”先進個人。
三、立足于提高自身的理論水平和技術素質,刻苦鉆研,銳意進取,不斷開創采油廠三次采油工作新成績
三次采油是一項多學科的高新前沿技術,既需要常規水驅分析的扎實功底,又需要最新物理、化學知識的把握和地質、油藏工程的綜合應用能力,同時還需要較高的外語水平,以利于把握國內外的最新發展動態。從開始從事這項工作起自己就樹立了永遠當學生,把失敗當成功之母,永立潮頭的信念。經過幾年的努力,在領導的親切關懷和同志們的幫助下,在治理局召開的歷次三采會議上的發言無論從深度和廣度上都表現出了較突出的優勢,在參加的三次全國提高采收率會議上的發言也都名列前茅。這就更需要自己不斷加強學習和研究,刻苦鉆研、銳意進取,不斷學習和吸收國內外先進的三次采油技術和經驗,積極探索,勇于實踐,在學習和探索中提高,在實踐和應用中再熟悉、再提高,不斷提高自身的攻關能力和綜合素質,不斷開拓孤島油田三次采油工作的新途徑、新領域,為采油廠可持續發展做出新的貢獻。
總之,過去的工作中,在領導的關懷和同志們的支持與幫助下,經過不斷努力,取得了一定的成績,個人評價業務水平已達到了高級工程師的標準。但我清楚地熟悉到,為適應油田開發生產的新形勢,今后還需不斷地加強理論學習,尤其是新技術、新理論的學習,勤奮工作,在實際工作中鍛煉和成長,不斷積累工作經驗,提高業務能力和工作水平,為油田開發和建設做出自己新的、更大的貢獻!
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