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物理模拟论文

时间:2022-04-22 04:09:32

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理模拟论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

物理模拟论文

第1篇

[论文摘要]:目前,微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球化学界等相关学科的广泛兴趣和关注。详细介绍微生物采油技术概况,明确分析微生物采油技术概况机理,并探讨其发展方向。

微生物原油采收率技术(microbialenhanancedoilrecovery,MEOR)

是利用微生物在油藏中的有益活动,微生物代谢作用及代谢产物作用于油藏残余油,并对原油/岩石/水界面性质的作用,改善原油的流动性,增加低渗透带的渗透率,提高采收率的一项高新生物技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。与其它提高采收率技术相比,该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。

一、微生物采油技术概况

1926年,美国科学家Mr.Beckman提出了细菌采油的设想。1946年Zobeu研究了厌氧的硫酸盐还原菌从砂体中释放原油的机理,获得微生物采油第一专利。I.D.shtum(前苏联)及其它国家等学者也分别作了大量的创新性工作,奠定了微生物采油的基础。美国的Coty等人首次进行了微生物采油的矿物试验。马来西亚应用微生物采油技术在Bokor油田做先导性矿物试验,采油量增加了47%。2002年至2003年,我国张卫艳等在文明寨油田进行了微生物矿场应用,累计增产原油1695t,累计少产水1943t,有效期达10个月。

美国和俄罗斯在微生物驱油研究和应用方面,处于世界领先地位。美国有1000多口井正在利用微生物采油技术增加油田产量,微生物采油项目在降低产水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年,俄罗斯在鞑靼、西西伯利亚、阿塞拜疆油田激活本源微生物,共增产原油13.49x10t,产量增加了10~46%。1988年至1996年,俄罗斯在11个油田44

个注水井组应用本源微生物驱油技术,共增产21x10t。

20世纪60年代我国开始对微生物采油技术进行研究,但发展缓慢。80年代末,大庆油田率先进行了两口井的微生物地下发酵试验(30℃)。大港、胜利、长庆、辽河、新疆等油田与美国Micro~Bac公司合作,分别进行了单井吞吐试验。1994年开始,大港油田与南开大学合作,成功培育了一系列采油微生物,该微生物以原油和无机盐为营养,具有降低蜡质和胶质含量功能,并在菌种选育与评价、菌剂产品的生产、矿场应用设计施工与检测等诸方面取得了成绩。1996年以来,吉林油田与13本石油公司合作,探究了微生物采油技术在扶余油田东189站的29口井进行的吞吐试验,21口井见效,见效率达70%。2000年底,大庆油田采油厂引进了美国NPC公司的耐高温菌种,在Y一16井组进行了耐高温微生物驱油提高采收率研究和现场试验,结果表明,采收率达43.41%,增加可采储量1.81×10t,施工后当年增油615.5t。胜利油田罗801区块外源微生物驱油技术现场试验提高采收率2.66%。

二、微生物采油技术机理

(一)微生物采油技术与油田化学剂

在大庆油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂,现以大庆油田为例。当大量化学剂进入油藏后,将发生物理变化和化学变化,对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境(渗透压、氧化还原电位、pH值)的改变,又可直接改变生物的生理(呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成)以及影响微生物细胞壁的功能,从而影响微生物的生长,降低采收率。

(二)微生物驱油机理

因为,微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程,除了具有化学驱提高原油采收率的机理外,微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入,但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述,据分析,主要包括以下几个方面:

1.原油乳化机理。微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂,能降低岩石一油一水系统的界面张力,形成油一水乳状液(水包油),并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度,使不可动原油随注入水一起流动[1引。有机酸能溶解岩石基质,提高孔隙度和渗透率,增加原油的流动性,并与钙质岩石产生二氧化碳,提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油,降低原油粘度。

2.微生物调剖增油机理。微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞,堵塞高渗透层,调整吸水剖面,增大水驱扫油效率,降低水油比,起到宏观和微观的调剖作用,可以有选择地进行封堵,改变水的流向,达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中,微生物易增殖,生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物,具有高效堵塞作用。

3.生物气增油机理。代谢产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体,可以提高地层压力,并有效地融入原油中,形成气泡膜,降低原油粘度,并使原油膨胀,带动原油流动,还可以溶解岩石,挤出原油,提高渗透率。

4.中间代谢产物的作用。微生物及中间代谢产物如酶等,可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃,降低原油的粘度,并可裂解石蜡,减少石蜡沉积,增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出,降低油水界面张力,改善原油的流动性。

5.界面效应。微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜,改善岩石孔隙壁面的表面性质,使岩石表面附着的油膜更容易脱落,并有利于细菌在孔隙中成活与延伸,扩大驱油面积,提高采收率。

(三)理论研究

1.国内外的数学模型。20世界80年代末,国外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。Zhang模型优于Islam模型在于可描述微生物在地层中的活动,却难于现场模拟。Chang模型是三维三相五组分,能描述微生物在地层中的行为,不能描述在油藏中的增产机理。

2.物理模拟。物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分,其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型,使微生物充分繁殖,便于分析研究微生物的驱油效果。通过物理模拟研究微生物驱油法,可获得微生物在岩心中的推进速度及浓度变化,对岩心渗透率的影响等信息。

(四)源微生物的采油工艺

国内油田(大庆等)已进人高含水开发期,是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油,要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落,宜采用内源微生物驱油工艺,这是目前国内致力于运用最新微生物采油技术。

三、结语

综上所述,在我国油田中,特别是大庆油田,在微生物采油技术具有提高采收率的效果,对大多数的油藏都能充分发挥微生物采油的优势。制约微生物采油技术的主要因素在于油藏中微生物群落结构、现场试验工艺及物理模拟实验的局限性。外源菌种的选育和评价指标、特性,微生物的研究、菌液的生产和矿场试验等方面还需深化。

参考文献:

第2篇

全国正在规划建设的13处大型煤炭基地,其中西部地区占7个,西北地区占5个。目前西部地区矿业工程专业的毕业生需求量较大,从近3a采矿工程等专业毕业生就业率高达90%以上就能说明这一点。所以必须针对西部地区经济特点等实际情况,提高西部矿业工程大学生的综合素质、科研及创新能力等综合素质。在这种意义上称之为“基于西部情结的综合素质”,也就是说西部的人才培养体系主要依靠西部人来支撑与建设。

1特色及优势分析

根据调研资料分析[4~6],结合我校西部矿业这一特色与优势学科的实际情况,对国内外目前矿业工程力学课程体系与实验示范(基地)构建的模式及特色进行全面分析,其主要包括以下几大优势。

1)国际优势及特色。在国外,采矿专业,目前只有美国的西弗吉尼亚大学、哥伦比亚大学、宾尼法尼亚州立大学、印度矿业学院、英国诺丁汉大学、澳大利亚的新南威尔士大学等还保留有采矿专业,波兰的矿业领域人才培养也已经萎缩。在国内,只有我校拥有西部惟一的矿业工程一级学科,而中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学、重庆大学虽然还开设有矿业类基础工程专业的课程,但毕业生所服务的地区很少涉及西部矿区。

2)项目构建优势。2000年山东科技大学获得的教育部教改项目“矿业类专业课程体系整体优化与实践”属于“世行”贷款21世纪初高等教育教学改革项目,并于2002-12-17在西安交通大学由教育部召开的高等理工科教育教学改革交流会上进行了经验交流交流,获得好评与认可。但是针对力学实验教学与示范建设,涉及西部矿山工程力学实验教学改革却是凤毛麟角。

3)地域优势。若仅从工程力学的角度进行教改项目申请,在西安乃至全国,我校均不占优势,如果站在西部矿业工程人才培养的角度来进行矿山工程力学实验教学与示范构建,我校有独特的优势。西部地区经济相对东部地区落后,这是不争的事实。西部的教育更需要加强,贫困地区必须立足自己的实际,培养自己的高素质精英人才。作为西部地区的高等教育,尤其是工程基础类专业的教育,对西部经济发展有重要奠基性作用,其教育内涵必须拓宽与拓深。随着国家对西部大开发的力度逐渐加大加强,西部矿山能源的战略地位已经凸显,采矿类优秀能源科技人才的培养、质量提高、需求模式等问题更是亟待研究的重大问题之一。

4)学科特色优势。我校在矿业工程领域虽然已形成特色和优势,但还需借鉴国内外著名大学相关课程设置与教学改革的成就和做法,结合我校矿业工程类专业课程与教学体系的建设以及毕业生综合素质拓展进行综合建设,以教学研究型大学的定位,争取建成西部矿山工程力学教学与示范基地或平台,为巩固我校西部矿业特色以及夯实内涵奠定基础。从传统的基础力学与矿业工程专业的课程设置方面分析,采矿工程专业学生的数学、力学知识学习较多,但有关矿山工程力学(包括岩石力学、岩层控制学、井巷工程、瓦斯动力学以及工程流体力学等)的教学与示范建设还比较薄弱,这一矛盾在近2a从采矿工程与安全工程专业的研究生招生与教育过程中也凸显出来。

5)人才需求优势。矿业工程学科中涉及到的采矿工程等专业属于矿业工程类基础性专业,毕业生在矿山主要从事矿山生产(安全开采与灾害防治)技术管理与科学研究方面的工作,要求基础知识扎实,综合性强。从现场反馈的信息亦如此。在教学改革中拓宽专业后需要夯实工程力学(矿山岩石力学与岩层控制)知识及实际应用能力,尤其是工程现场所需要的工程力学监测方面的仪器仪表相关配套课程与知识体系。这样毕业生到现场后能立即找到自己的定位,为后期发展奠定基础。

2理论教学平台内涵构建

2.1内涵构建目标与关键

随着现代科学技术与生产组织模式对高等教育要求的不断提高,人们更多地倾向采用项目(case)教学法来培养学生的实践能力、社会能力以及其他关键能力。根据国家教育部门有关的方针和政策,结合我校的优势学科和已经取得的一系列优秀教学科研成果情况,要实现西部矿业工程力学理论与工程实践的渗透,完成教学内涵的拓展,“基础厚、专业宽、能力强、素质高”的目标是理论教学平台构建的关键。

1)基础厚:系统学习理论力学、材料力学、弹性力学、结构力学等基础理论与矿山工程力学(主要包括矿山岩体力学、岩层控制学、井巷工程、矿山工程流体力学等)实验课程;

2)专业宽:在系统掌握矿山工程力学基础与实验(实践)理论的前提下,拓展对实验数据的深入分析与问题解决;

3)能力强:能对所遇到的工程问题形成正确判断,提高研究与创新能力;

4)素质高:能综合提出(或解决)现场工程问题的技术方案和具体运作程序,为决策者提供依据。

2.2关键教学手段

根据目前我校的教学软硬件建设环境,该课程开设的前提条件是学生建立在已经参加过认识实习和已经建立现场工程感性认识的基础上。教学方法主要采用4种:①理论教学;②实验室观摩与体验(有条件的情况下,自己亲自动手开展实验);③进行野外岩(土)石的参观与实践;④采用论文(大作业)和考试相结合的方式进行考核。

要有效实现以上过程,概括地讲,Case教学法是最有效的教学方法。该方法是由美国著名教育家、伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大教育家、阿尔伯特大学教授查理博士共同推创的一种以学生为本的教学法。该教学法在北美高校广为使用,因效果良好颇受欢迎,是符合构建教学理论、促进学生全面发展的科学的教学方法。清华大学等著名高校的教学研究人员,在构建性教学理论的指导下,结合我国高校的教学改革,进行了深入研究,取得了重大进展。由于矿业工程力学专业及课程的特点和学生毕业后所从事工作环境的特殊性,在力学课程教学与实践中采用Case教学法是非常有必要的。

2.3网络辅助教学

为了更好地实现以上教学手段,需要利用校园网、数字化和视频资料辅助进行Case教学,其中数字化格式主要为下列3种(正在进行修改素材):①MSWord文档,主要是教案和本书的主要教学与授课的关键点;②MSPowerPoint文档,主要授课讲义;③AdobePDF文档,为网络教学提供图片等素材。另外,为了及时更新教学内容,反映本课程或学科的当前状况,摒弃教学内容陈旧等缺陷,采用(最新)科研成果进课堂和教学名师上讲台等模式,对丰富课程内涵和提高教学质量大有裨益。

3实验示范教学平台构建

创建一流大学离不开实验室,建设教学研究型大学要有完善的本科教学体系的实验室条件保障、研究生培养的实验室条件保障[7,8]。为此,结合我校的矿业工程的西部特色,提出整合资源、组建矿山工程力学实验示范教学的平台。

3.1实验教学平台建设

1)构建以岩石力学性质伺服试验系统(MTS)为中心的基础实验平台。以岩石力学伺服试验系统(MTS)为中心,对已建岩石力学实验室进行改造,构建岩石(土)力学行为基础实验平台,进行岩层控制和岩土工程领域的基础教学与实验研究。

2)建设以三维可加载相似模拟系统为中心的物理模拟实验教学平台。围绕“大比例可加载三维实验模型系统”“固-液-气三相模拟实验系统”“可变角块体模拟架”,构建物理模拟实验平台,以提高试验测试水平和精度为目标,使物理模拟向定量化和可重复性发展,进行岩层运移和围岩灾变控制理论教学和实验技术教学与研究。

3)以三维相似模拟实验平台、固液气三相模拟实验台和数值模拟实验系统为中心,结合数值模拟试验系统和边坡稳定性物理实验系统,建设矿区地表移动与环境灾变预测实验平台,对西部特殊赋存条件下矿山开采引发的边坡稳定基础理论和控制技术、采动损害主导因素与控制机理的基础理论和方法以及矿区地质环境承载能力的基础理论和技术体系进行教学与研究。

第3篇

(中原工学院理学院,河南 郑州 450001)

【摘 要】在现代生产力加速发展的实践过程中,科学研究起着不可估量的巨大影响。 而哲学是人类认知世界、对现有世界进行改造的方法论之总结。在研究裂纹传播的分子动力学研究过程中,只有以哲学观点为指导,才能够揭示材料中断裂的机理与规律,预测发展规律,帮助工业工程师调控材料,从而减少断裂事故的出现。

关键词 哲学;裂纹传播;方法

回顾人类的发展过程,哲学先于科学发展,可以说,哲学是科学的源头和母亲,科学只是哲学的一个支派。如何才能在自然科学发展的同时保持人类社会与自然的平衡,这需要哲学思想的指导。[1]

恩格斯曾经说过“无论自然科学家采用什么样的态度,他们还得受哲学的支配”[2],对于物理学而言,研究自然界和人类社会生产和生活中的运动规律和发展规律,只是哲学中的一部分。

哲学提供了正确的世界观和自然科学发展的指导思想。回看物理学发展历史,出现了一系列的关于主体对客观世界认识出现偏差的情况,究其原因无不都是哲学思想出现了偏差。哲学作为方法论,在科研活动过程中不断指导科学家去进行科研活动。[3]

本文将结合经历的科研活动本身,在研究和实践活动自己的一些哲学思考做归纳总结,这样,能够更好的指导更深层次科研活动的展开。

1 论文的选题始于问题,来源于实践,立足于各学科之间的接触点

自然辩证法中讲到科学研究要始于问题,而问题的来源是从实践中得来的,离开了客观存在事实,脱离了实践,也就无从引出问题。经过周密的调研,我发现:断裂是材料或构件中非常严重的失效方式,在非常多的情况下,都能造成灾难性的可怕后果。因此,我选定裂纹扩展研究作为自己的研究方向,研究材料中断裂的机理与规律,帮助工业工程师调控材料,从而减少断裂事故的出现。

经过进一步的调研,我发现:近几年的研究结果表明,裂纹的前端是原子级的尖锐,因此新的研究方法需要建立在原子或分子尺度,这样才能更好的发现材料断裂问题的微观机理。

我选取的研究内容涉及了物理学、材料学、机械工程、数学、计算机、分子动力学、计算软件等多学科接触的体系,这是近几年新兴的一个跨学科分支——“计算材料学”,而多学科之间相互接触、融合正是适应了现代科学的发展。在相互融洽的情况下,不同学科之间传统的专业壁垒必将被人们所打破,使现代科学走上日益整体化的道路。

2 裂纹传播与扩展的分子动力学研究中的哲学思考

2.1 构建数学物理模型时,要遵循哲学指导思想下的物质统一性原理

在构建物理模型过程中,需要遵循哲学指导思想下的物质统一性,就可以合理地模拟物质的分子结构。因此在建模时,在空间中重复填充这些最基本单元,之后采用自然界共性所遵循的熵最大原理和能量最低原理,进行分子动力学弛豫,直到达到平衡状态,达到的平衡状态就是单晶硅存在于自然界中的理想形态。

另一方面,作为研究主体的人类大脑和计算机运算也具有物质统一性。人类的大脑对外部的客观实际进行分析和总结概括,寻找事物的客观规律;计算机通过人类的输入建模获得对客观实物的认识,而后按照预定的设计,模拟客观事物的客观规律,寻找规律性。因此,从功能上来讲,计算机和人类大脑是统一的,都具备世界物质的统一性。

2.2 裂纹扩展过程中存在着矛盾的辩证关系

对于材料而言,强度和韧性之间存在着一定的内在矛盾。提高大多数材料的强度时,通常会导致材料脆性的增加,现行的办法是根据不同材料在不同场合下的使用,在强度和韧性之间寻求一个最佳的匹配值。

通常以能量分析的方法,来研究裂纹扩展的能量变化,裂纹扩展要消耗的能量主要用于生成两个新表面的能量和用于消耗变形功,通常把这部分的能量称之为裂纹扩展的阻力,这是事物本质的属性,反映了材料本身不想被分开的意愿。既然裂纹扩展有阻力,那么只有当外载提供足够的动力时,裂纹的扩展才有可能,这里面,裂纹扩展的阻力和裂纹扩展动力是一对矛盾,这是裂纹扩展前期的主要矛盾。裂纹扩展后,此时,存在的矛盾是诸因素对裂纹扩展方向影响。

2.3 裂纹扩展过程中,存在量变与质变的辩证关系

应力场强度因子KⅠ的值随着外载而变化,这是一种渐进性的变化,反映了材料弹性的连续性。当应力场强度因子KⅠ的值达到KⅠC时,裂纹失稳开始扩展,材料弹性的连续性遭到破坏。KⅠ和KⅠC的关系可以看成是量变和质变的辩证关系,当外载逐渐增加时,KⅠ随之缓慢增加,裂纹扩展的趋势逐渐增强,当增加至KⅠC时,此时体系内的矛盾的主要方面是裂纹扩展,这是KⅠ缓慢增加的必然结果。

可见,任何质变的发生都是始于量变,量变是质变的必要筹备,质变是量变的必然结果,当量变积累达到事物的度,质变就出现了。

2.4 裂纹扩展过程中,存在着结构与功能的辩证关系

唯物辩证法认为,结构是物质形态的普遍属性,反映了事物内部各种要素相互联系与组织方式,我们在实验中发现,随着KⅠ缓慢增加,裂纹前端原子键开始断裂,为了抵制断键影响,维持裂纹稳定性,单晶硅材料自身通过原子键的旋转和交换,形成了不同于原有六圆环结构的圆环结构。

在内部和外部的关联中,具备特定结构的事物展现出来的配套能力称为功能。我们在研究中发现,这些新的圆环结构主要起到下面的作用:降低了裂纹前端的应力集中,提升了裂纹扩展的能量势垒,延缓裂纹的扩展。因此这些新的圆环结构可以看成是材料自身所具备的自保护机制。

2.5 裂纹扩展的分子动力学模拟中体现着“原型”与“模型”之间的关系

我们的实验属于模型实验中的物理模拟,因此,对模拟实验的结果必须要作出客观的评价,校正、补充或筛选模型,多次模拟,加以验证,直到获得最真实的,能够反映原型本质属性的模型,然后将模型的实验结果合理地外推到原型中。

3 小结

综上所述,在研究裂纹传播的分子动力学研究过程中,只有以哲学观点为指导,才能够揭示材料中断裂的机理与规律,预测发展规律,帮助工业工程师调控材料,从而减少断裂事故的出现。

参考文献

[1]马克思恩格斯全集:第一卷[M].121.

[2]恩格斯.自然辩证法[M].187.

第4篇

关键词 工程硕士 安全工程 核特色 培养模式 质量控制

中图分类号:G643 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2017.03.010

Exploration and Practice on the Training Mode of Master of

Engineering in the Field of Nuclear Safety Engineering

YE Yongjun, LI Xiangyang, LIU Yingyun, JIANG Fuliang, ZHENG Pingwei

(School of Environmental Protection and Safety Engineering, University of South China, Hengyang, Hunan 421001)

Abstract Since 2008, University of South China has undertaken the task of Cultivating Master's degree in the field of safety engineering in China National Nuclear Corporation. In order to improve the quality of personnel training, combined with the subject characteristics and advantages of running schools in recent years, demand-oriented enterprises, from the characteristics of nuclear safety engineering masters in the field of personnel training platform construction, engineering master training program, training mode and the reform of teaching mode, and determine the training process quality control five aspects of in-depth exploration and practice. Practice has proved that the training mode and related measures of the master of Engineering in the field of nuclear safety engineering in University of South China is feasible and successful.

Keywords master of engineering; safety engineering; nuclear features; training mode; quality control

0 引言

工程T士培养是我国面向企业生产第一线培养高层次工程技术与管理人才的重大举措。它通过提高我国工矿企业和工程部门在职工程技术和管理人员的素质,增强企业实力和参与国际市场竞争的能力。我国在1997年经国务院学位委员会正式批准设立工程硕士专业学位,长期实践证明,这种“进校不离岗”的工程硕士培养方式,避免了传统的工程类研究生培养模式固有的局限性,促进了企业与高校的联系,加快了我国高校从封闭式办学向开放式办学转变步伐,深受委培单位领导和广大科技、管理工作者的欢迎[1-3]。南华大学于2006年首批获得安全工程领域工程硕士学位点,2007年开始招生,至今已经达8年之久。特别是2008年南华大学与中国核工业集团公司达成为其下属的核厂矿企业培养一批安全工程领域工程硕士的协议以来,已于2008年、2010年、2012年和2014年共招收学员138人,安全工程专业的工程硕士研究生招生规模得到了实质性的壮大、人才培养特色得到彰显。近年来,南华大学安全科学与工程学科围绕如何结合学校的学科特色和优势,培养高素质的核特色安全工程领域工程硕士人才进行了努力探索和实践。

1 发挥学科优势,建设核特色安全工程领域工程硕士人才培养平台

南华大学是具有鲜明核特色的学校,办学历史悠久,特别在核科学与技术、核燃料与核资源、医疗卫生、安全与环境保护等领域已形成较齐全的学科(专业)和研究方向。安全工程领域工程硕士点依托于南华大学安全科学与工程一级学科博士学位点,近年来,为了培养高质量核特色安全工程领域工程硕士人才,安全科学与工程学科通过与中国核工业集团公司和中国核工业建设集团等央企下属的企业、研究院所的深入交流和合作,打造了以邹树梁教授、丁德馨教授等博士生导师为方向带头人的导师队伍,建设了多个研究生科研与实践教学平台,包括湖南省2011协同创新中心“核燃料循环技术与装备”、湖南省研究生培养创新基地“铀尾矿库退役治理技术中心”、湖南省重点实验室“核设施应急安全技术与装备实验室”、两个湖南省高校产学研合作示范基地“生产运作与安全管理”和“核测控与核安全防护中心”、两个南华大学研究生培养创新基地“铀矿通风与安全环保技术中心”和“AP1000建造安全技术中心”等。这些校企平台的建设,不仅为工程硕士培养提供了良好的从事科学研究和实践教学场所,而且也为学校与中国核工业集团公司下属的企业、研究院所的产学研合作提供了良好的互动平台。

2 以企业需求为导向,校企双方共同制定科学合理的工程硕士培养方案

培养方案是培养目标达成的基本教学要求,是培养质量得以保证的依据[4-6]。由于中国核工业集团公司下属的不同企业、科研院所有各自独特的安全生产任务及安全发展战略,从事安全技术和管理工作的职工有不同的专业背景、不同的人才培养规划及知识结构的要求。因此,南华大学在制定安全工程领域工程硕士研究生的培养方案时,以企业需求为导向,采取多种方式同集团公司安全环保部以及下属的企业、研究院所进行交流,共同制定和修订工程硕士的培养方案。如:2010年和2012年,中核集团安全环保质量部原主任孙先荣和副主任费洪澄先后到我校调研究工程硕士培训班的工作,并就培养方案的修订提出了指导建议。同时,在2011年至2014年期间,安全科学与工程学科骨干教师赴三门核电有限公司、中核韶关锦原铀业有限公司、核工业北京化工冶金研究院等科研院所和中核北方核燃料元件有限公司等企业实地考察,同以上单位的安全管理部门领导和一线员工就企业的生产特点和安全要求进行了深入的交流,讨论了安全工程领域工程硕士的培养方案和培养模式。经过多次校企协商和长期的实践,工程硕士的培养方案得到了学员企业的认可。2014年11月,安全环保部主任张金涛在与第四期学员见面会时也对南华大学安全工程领域工程硕士的人才培养方案进行了肯定。

(1)围绕总的人才培养目标,设置多个研究方向和课程模块方便学员选择。南华大学安全工程领域工程硕士的培养目标为:培养具有坚实的基础理论和宽广的专业知识,掌握解决安全工程领域实际问题的先进技术与方法,具有工程应用研究、安全工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与管理等方面的复合型高层次安全工程技术和安全管理人才。围绕这一总目标,设置了核安全、矿山安全、建筑安全、安全应急管理、安全监测与监控和信息安全等六个研究方向,并设置相应的课程组。为了确保每个研究方向的学员能达成培养目标,整个课程体系不仅包括国家工程硕士学位规定的公共学位课和专业学位课,同时也设置了可供不同研究方向学员自由选择的非学位选修课,以及为非安全工程专业本科毕业学员学习和了解安全工程专业基础理论知识的本科专业补修课。课程教学内容基本是以面向工程实际应用为主,不仅有引导学员了解安全科学国际发展前沿的“安全工程前沿进展”课程,也有让学员系统掌握安全管理和系统安全分析先进方法的“现代安全管理学”和“安全系统工程理论与实践”等必修课程;还有为了提高学生的工程能力,开设的“铀矿通风与辐射安全”、“安全监测与预警技术”、“职业卫生工程学”以及“核安全评价与应急救援”等非学位选修课程。目前,工程硕士的课程体系满足了安全工程专业多学科综合、宽口径培养的人才要求。

(2)采用课程学习、专业实践和学位论文相结合的培养方式。依据国家工程硕士培养的要求,采用课程学习、专业实践和学位论文相结合的人才培养方式,由学校负责学生的学位课程学习,课程实行学分制,学员应修满学分不低于32学分,其中学位课程不低于18学分;专业实践为学员必修环节,由学员在企业完成,校外导师负责指导;学位论文是培养学员综合运用所学基础理论、专业知识和专业实践经验去解决安全领域工程实际问题的重要环节,也是学员取得工程硕士学位论文的重要条件。学位论文工作主要由学员在企业完成。

3 依据企业生产需求和学校教学规律,采用灵活的学习方式以适应“进校不离岗”的培养模式

(1)实行弹性学制。由于中国核工业集团公司工程硕士班学员都是企业的工程技术或工程管理骨干,岗位工作任务较重,目前采用集中6个月左右的时间集中学习学位课程,其他时间在企业一边工作,一边完成工程硕士的相关培养环节,如开题报告、发表学位必须的期刊论文以及学位论文等。由于工作与学习矛盾突出,一些学员会因为工作任务繁忙或其它原因不能按时学习和完成学位论文,所以工程硕士研究生实行弹性学制。目前,工程硕士的学制3年,学习期限2-5年,即最短可2年授予工程硕士学位,对于不能按时完成培养环节的学员,授予学位的时间可延长至5年。

(2)研究生培养实行导师负责制。学员取得入学资格后,学位点将为每个学员指定一名硕士生导师负责学员的培养工作。根据学员选择的研究方向,由导师负责组织相关专业背景的专家成立指导小组(3~5人),共同制定培养计划。培养计划的执行采取导师负责和指导小组集体培养相结合的方式。

(3)学位论文指导实行双导师制。根据实际需求,学位论文的指导采取双导师制,即学校导师和企业导师联合指导。目前,学校已建立了健全的校内外双导师制,聘请学员所在单位业务水平高、责任心强的具有高级技术职称的人员作为副导师联合指导。校外导师参与实践过程、项目研究、学位论文等多个环节的指导工作。

第5篇

油田堵水包括在生产井堵水和在注水井调整吸水剖面两种措施。堵水剂一般是指用于生产井堵水的处理剂, 调剖剂则是用于注水井调整吸水剖面的处理剂, 两种剂有共性, 也有特性,但以共性为主, 多数情况两剂可以互相通用。为方便起见, 有时把两种剂统称为堵剂。可以通用的堵剂, 在使用时性能上需作适当调整。一般情况下, 用于堵水时用量较少, 相应的可泵时间较短, 要求强度较高。用于调剖时用量较大, 可泵时间则要求较长, 有些剂需用延迟凝胶技术或双液法注入工艺才能满足大剂量注入的要求。当然也有一些剂不能或不宜通用。

堵水调剖技术要在油田应用中获得成功、产生效益,除有好的堵剂外,还必须深入研究油藏及处理工艺,三者互相配合,不可偏废。

二、油田化学堵水调剖开发研究

1.堵水调剖物理模拟

由于油田在开采过程中,无法预知地底的实际情况,仅能够依据地面影像、超声波、附近区域地质等情况预测地层下实际的油层情况,因此通过微观模拟技术和核磁共振成像技术研究了聚合物冻胶在多孔介质中的充填、运移和堵塞规律,从而初步模拟化学堵水调剖剂在深入地层之后的具体情况,例如:聚合物冻胶提高注入水的波及体积、调整吸水剖面、改善水驱采收率的微观机理。从整个研究表面,冻胶类的调剖剂能够对高渗透的大孔道实现堵塞,强迫注入水向低渗透层进行挤压,这扩大了注入水的波和体积,从而提高了注入水的利用率。

注入水进入低渗透层后使原来未驱动到的原油被驱替出来,提高了产油量和阶段采出程度。同时,试验对层内堵水调剖时的堵剂用量、调剖时机、段塞个数等因素对堵水调剖效果的影响进行了研究,结果表明:多段塞效果好于单段塞;调剖时机越早越好;堵剂用量越大越好,但从经济效益考虑,认为0.2PV较为合适。

影响冻胶类堵荆封堵效果因素分析

从冻胶类堵水效果进行分析表明了,冻胶类堵剂随着堵后注水速度的增加封堵率下降,且两者具有较好的双对数直线关系;弱冻胶随着渗透率的增加封堵率下降,强冻胶可使不同渗透率的岩心的渗透率减少到近似同一个值,同时对冻胶类堵剂堵水不堵油的机理进行了探讨。

2.堵水调剖优化设计和决策技术研究

2.1堵水调剖数值模拟技术研究

进行堵水研究之前,必须对堵水的调剖数值进行了解,通过堵水模拟软件则可以以及影响堵水调剖效果的有关参数及基本规律进行了研究,并对现场以堵水调剖为主的进行整体综合治理的区块进行了历史拟合、优化设计,效果较好,符合率较高。

2.2压力指数(PI)法的决策技术

石油大学和胜利油田合作研究的PI决策技术在油田应用中取得良好效果。PI值由注水井井口测得,是与地层系数(渗透率与油层厚度的乘积)有关的压力平均值。PI决策可解决6个方面的问题:判断区块调剖的必要性;决定区块需调剖的注水井;选择适当的调剖剂;计算调剖剂用量 评价调剖井的调剖效果;判断调剖井下一次施工时间。PI决策方法已在胜利、大港、中原等油田十几个区块中得到应用.效果较好

三、我国化学堵水调剖剂的应用现状

我国的化学堵水调剖剂发展非常快,而且品种非常多,根据统计的数据,已经在油田中应用过的堵水调剖剂已经约达70多种,以下将分别作介绍:

1.水泥类堵水剂

水泥类堵水剂是大部分是通过水泥颗粒较大,使用水泥堵水可以适用于各种温度和环境,由于其存在着价格便宜、强度大的特点,水泥堵水剂在当前还配合其他堵水剂一起使用,以便达到最佳的使用效果。水泥堵水剂由于水泥的颗粒大,不容易渗透,所造成的封堵区域则是永久性的,一旦形成着产生水泥隔离直接隔离区域。其主要的产品是微粒水泥和新型水泥添加剂。

2.树脂类堵水剂

能够作为堵水剂的树脂主要包括酚醛树脂、脉醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂等。这些树脂包含着较强的韧性,他们在催化剂的使用下,能够在形成坚硬的固体堵塞孔和裂缝修补,其主要的用途在于油井堵水、堵窜、堵裂缝, 堵夹层水。其优点在于强度高,有效期长,缺点是成本高、没有选择性、误堵油层后解除困难。近年来纯树脂类堵水剂的应用已较少。

3.无机盐沉淀类调剖堵水剂

主要以水玻璃场为主。水玻璃由和组成。按二者含量分为原硅酸钠・、正硅酸钠・ 住、二硅酸钠・。与的摩尔比称为模数, 是水玻璃的一个主要特征指标。模数小生成的凝胶强度小, 模数大则生成的凝胶强度大。国内产品一般在一。硅酸钠溶液中加入酸性物质后先生成单硅酸, 后缩合成多硅

酸。多硅酸具有长链结构, 可形成空间网状结构, 呈现凝胶状, 称为硅酸凝胶, 在地层中起堵塞作用。为适应高温应用的需要, 可加入醛、醇或氧化物等, 以延迟凝胶时间。

4.粒类堵水调剖剂

颗粒类堵水调剖剂品种较多, 油田使用的品种可分为以下几个小类非体膨比颗粒果壳粉、青石粉、蚌壳粉、石灰乳等。体膨性聚合物颗粒轻度交联的聚丙烯酸胺颗粒、聚乙烯醇颗粒等。土类包括膨润土、粘土、黄河土、安丘钠土、夏子街钠土以及溶液一土类, 铬冻胶一夏子街钠土等。

颗粒堵剂是一种经济有效的堵剂, 尤其是高渗透、特高渗透地层, 需要进行深部处理的大孔道地层用颗粒类堵剂处理可获得明显的效果。在颗粒堵剂中近年来使用较多的是土类和体膨性颗粒, 土类与聚丙烯酞胺溶液或其凝胶配合使用效果更好, 既可增强堵塞作用, 又可防止或减少颗粒运移。使用颗粒堵剂时颗粒的粒径必须与地层的喉道半径配伍, 颗粒粒径为喉道半径的一时, 堵塞效果最好。大于这个粒径范围时不易进人, 小于这个范围则易于运移。土类堵剂价格便宜, 原料易得, 近年来在胜利、中原、大港等高渗透油田大面积推广使用, 已获得良好的经济效益。

5.泡沫类

泡沫分为二相泡沫和三相泡沫, 前者包括起泡剂和水溶性添加剂, 后者还含有固相如膨润土、白粉等。三相泡沫比二相泡沫稳定得多, 故现场多使用三相泡沫。三相泡沫的调剖机理是依靠稳定的泡沫流体在注水层中迭加的气液阻效应―贾敏效应, 改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面, 减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量扩大注入水的扫油面积、波及体积和驱油效率。

四、对堵水调剖研究和应用工作的几点建议

1.加强堵剂系列化研究,研制适合高温深井和特殊油田使用的耐温、耐盐堵剂;加强适台层内水和无法卡封作业井封堵用的选择性堵剂的研究和应用推广工作

2.加强堵水调剖施工工艺技术研究,针对高含水期后期大厚层层内出水、套管变形无法卡封作业井出水和底水锥进出水研究配套的选择I生注入工艺,减少调堵剌对非目的产油层的伤害;做好堵水调剖施工动态监f51lf技术研究,扶而为堵水调剖的效果评价提供科学指导

3.加强探部调剖剂及其配套工艺技术研究,研究深部堵水调剖剂的放置技术、效果预测方法和施工动态监删技术

4.加强水平井堵水技术研究,研究适合堵水平井底水的技术,解决水平井底水脊进问题。

参考文献:

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[4]朱堆耀.交联聚合物峙窜驱油蛆分模型模拟器.石油勘探与开发.1996,23(1]:43~46.

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