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1前言
我廠6臺10萬m3/日·臺重油催化裂解爐自1991年投產以來,一直使用廣州市石化總廠重油作為生產原料。但從1999年初后,提供給我們的重油油質發生變化,影響了油制氣生產,主要表現為噸油產氣量低。氣化效率低、除灰水含渣少和焦油水溝產生較大量的浮油等。為對比不同油質重油對煤氣生產的影響,我廠從1999年7月下旬開始,購入一批重油進行生產試驗對比。經過近一個月的運行,發現噸油產氣量和氣化效率等主要工藝指標明顯提高,證實了油質對生產效果有較大的影響。為便于比較,以下將1999年年初以來的一直使用的重油稱為舊油,以7月下旬試驗所
用的重油稱為新油。
2兩種不同油質重油的主要性質參數
2.1物化性質對比
物化性質對比詳見表1。
2.2兩種重油組分數據
兩種重油組分數據詳見表2,以RIPPIO方法測得。
兩種不同油質的重油主要區別:
新油密度小、閃點高、粘度大、殘碳高、芳烴含量較少、瀝青、膠質含量高;
舊油密度大、閃點低、粘度小、殘碳低、芳烴含量較多、瀝青、膠質含量低。
3兩種不同油質重油的生產效果
在兩種不同油質重油的生產對比試驗期間,我們主要以3#爐單臺爐或3#、6#兩臺爐連續運行,并分別進行對比,表3、4為生產統計所得的數據。
從生產數據統計可見,無論是3#爐單爐或是3#、6#爐兩臺爐運行,在投用了新油后,氣化效率均有所提高,其中3#爐單臺爐運行時,氣化效率可提高5.47%。3#、6#爐運行時,氣化效率平均提高7.06%。
4兩種不同油質的重油在3#爐單爐測試中的數據
試驗期間,為驗證生產數據的可靠性,我們曾在7月17日下午、8月11日上午以煤氣緩沖罐來標定短時期的3#爐噸油產氣量及氣化效率,表5為測試中的原始數據。
可見3#爐投用新油后,氣化效率可提高4.28%,與生產統計結果基本吻合。
5兩種不同油質的重油生產期間制氣爐爐況及煤氣成分對比
在新、舊油對比試驗期間,3#爐一直保證了長時問穩定運行,表6、7是試驗過程中3#爐的工藝參數及洗氣箱出日煤氣成分的數據。
從試驗期間新、舊油生產狀況的對比,主要有以下幾個工藝變化:
(1)新油裂解產生的煤氣熱值即使達到6000Kcal/M3時,焦油水溝也僅有少許浮油;而舊油投用時,煤氣熱值即使低至4000Kcal/M3時,焦油溝表面仍有大量浮油。從7月31日投用新油后,焦油量逐漸減少,且焦油質量出現變化,粘度明顯增大,這與新油含殘碳多,含油漿少有關,同時亦說明新油參與裂解反應的成份比舊油多,生成的焦油量相應要少。
(2)在催化床層及蒸上溫度等工藝條件相近的條件下,新油裂解生成的煤氣要比舊油裂解生成的煤氣的熱值高200—300Kcal/M3,其中煤氣成分中重烴(CnHm)要高2—3%,且焦油產量低。這說明新油可裂解成分多,芳香烴少(見前面組分表,新油比舊油低15個百分點)。而舊油顯然由于含油漿等不易裂解成分多,故有較大部分重油未經裂解既轉為焦油,進入焦油水溝。
(3)新油投用后,除灰水含渣明顯增多。在投用舊油期間,除灰水池每周排灰渣作業兩次便可保持水池容積;但投用新油后,灰渣明顯增多,每天必須排灰渣一次方可保證水位。
關鍵詞:高分辨層序地層,層序界面,低滲透率,低孔隙
自Cross(1994)教授提出高分辨率層序地層學理論并由鄧宏文教授(鄧宏文,1995)將其引入到中國以來,高分辨率層序地層學在中國油氣地質學研究中得到迅速推廣和應用。到目前為止,己有大量文獻對這一理論作了介紹并結合研究工作進行了應用.從發表的論文來看,大多數作者普遍認為高分辨率層序地層學是進行地層成因解釋和地層對比的一個有用的工具,通過高分辨率層序地層學分析可以建立起地層形成和演化的系統概念,有利于進行地層的詳細描述與對比。
目前,大慶外圍油田扶楊油層主要是特低滲透、低產、低流度的油藏,探明地質儲量6.3×108t,已動用地質儲量2.6×108t,還有3.7×108t難采儲量在目前技術經濟條件下不能有效動用, 近年來,隨著油田勘探開發的需要,相繼進行了構造、地層、沉積相、油田地質、油藏工程等方面的研究工作,取得了大研究成果。而在今后及“十一五”期間,儲量增長也主要以扶楊油層為主,扶楊油層屬于淺水河流-三角洲相沉積,為中——薄層、薄互層砂泥巖組合,砂體類型主要為低孔、低滲河道砂體,主砂體集中在扶一組和扶二上部,砂體厚度相對較大,是將來開發的主要對象,但是由于受古河流體系的頻繁擺動和周期性湖泛作用,導致扶楊油層河道砂體縱向上呈“透鏡狀”、平面上呈窄條帶、斷續條帶狀分布,為穩定性極差的“迷宮”式網狀砂體分布模式[1]。
在大慶長垣東部地區扶楊油層對高分辨層序地層對比方法的應用,對該區域沉積儲層進行綜合評價,不僅為了下一步油田挖潛和改善該區開發效果,提出下部有利儲集區帶方向,而且該項研究對于大慶長垣以東扶楊油層的開發研究也具有一定的指導意義。
以高分辨率層序地層學及儲層評價為主要研究手段,在此基礎上進行油氣儲層的精細對比、油氣儲層沉積學特征、非均質性特征和儲層的分布規律研究[2]。論文參考,低孔隙。論文參考,低孔隙。將高分辨率層序地層學與沉積學、儲層評價有機結合起來,以形成一套行之有效的,適用于油田不同開發階段的油氣儲層對比描述技術。論文參考,低孔隙。論文參考,低孔隙。
儲層研究以鉆井、測井、地震和動態資料為基礎,以層序地層學、現代沉積學、石油地質學理論為指導,綜合應用地質和地球物理方法,通過基準面旋回界面的識別,劃分儲層邊界并進行儲層的精細對比,在基準面旋回格架內,討論砂體的沉積演化規律,預測砂體的空間展布,通過成巖作用研究,結合沉積研究結果和含油性特征,預測有利的儲集部位,最后應用分析化驗資料、試油和生產資料,形成有效儲層的動用標準,(圖1)為油田的下一步生產提供技術準備。論文參考,低孔隙。論文參考,低孔隙。
圖1 主要工作內容與流程圖
隨著高分辨率層序地層學在儲層評價中的應用,再加之各項技術的支持,其精確度也會越來越高,日后必將成為各大油田對低孔低滲的細粒儲集層發育的地區進行深入的剖析式研究的主要手段。
參考文獻:
[1]鄧宏文,王紅亮,李小孟.高分辨率層序地層對比在河流相中的應用[J].石油天然氣地質.1997,18(2):90~95;
[2]郭康良,周麗娟.應用層序地層學預測HJ凹陷隱蔽油氣藏[J].大慶石油學院學報,2004,28(2):8~11;
(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??己藢W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
論文關鍵詞:集輸與注水,工藝模型,優化分析,流程模擬
1 概述
集輸與注水系統生產優化開拓性地將地面流程模擬技術大規模應用在油田上游企業,不僅帶來節能降耗、安全生產等直接效益,而且在提高生產決策質量、改善生產工作效率、增進人員技術水平等方面能夠發揮積極的管理效力,推動油田企業經營更加科學化、精細化、規范化、集約化。
2 國內外集輸與注水系統現狀
20世紀80年代后期,隨著計算機技術和網絡技術的迅速發展,流程工業控制開始突破自動化孤島模式,出現了集控制、優化、調度、管理、經營于一體的綜合優化新模式。20世紀90年代以來,計算機集成生產系統的研究已成為自動化領域的一個前沿課題。國外大型流程企業、特別是石油化工企業均重視信息集成技術的應用,紛紛構架工廠級、公司級甚至超公司級的信息集成系統。
近年來英國、美國、西歐等國家已有多家石油公司在實施流程模擬、先進控制與過程優化項目,推動了流程工業綜合優化技術在實際生產中的應用,如AGIP、BP、Shell石油企業都相繼建立了綜合優化系統。目前國際先進的油田生產信息系統是對油田生產過程進行建模(建立油藏模擬模型、油氣集輸模型、注水生產模型、機采模擬模型、熱采生產模型、污水處理和電力系統等模型)。然后通過開放模擬環境將油田生產模型集成起來,形成完整的油田生產整體模型,即虛擬油田生產系統。
我國在流程工業綜合優化技術與系統的研究與產業化過程中同國外先進技術相比還存在一定差距,應用的深度和廣度、系統化程度不夠,國內應用主要以引進為主。生產過程優化在石化煉油行業的流程企業應用較多,在油田采集生產過程中較少[1]。目前在油田企業上海油氣分公司平湖油氣田、中石油大慶油田采油六廠開展了綜合流程優化工作,并且取得了一定效益。與國外相比,國內油氣集輸與注水系統存在設備運行效率不高、工藝流程不盡合理、能耗較高等問題。隨著油田勘探開發工作的不斷深入,老油田高含水、新區低品質油藏占的比例不斷增加,地面條件也更加復雜,對油氣集輸與注水系統的技術要求也越來越高,特別是老油田單靠某一新型設備或某一單元的技術改造,節能降耗的空間不大,因此必須重視系統的整體優化。
3集輸與注水系統優化在江蘇油田的應用與創新
在節能減排作為國家“十一五”節能規劃工作目標的背景下,中國石化2007年提出了在油田企業開展地面油氣生產系統優化工作,實現節能減排的要求,在此背景下,江蘇油田進行了集輸與注水系統生產優化項目建設工作。
3.1 主要建設內容
集輸與注水系統優化項目在江蘇油田推廣應用的建設內容包括:
(1)建立采油廠的油氣集輸工藝模型,并進行優化分析,提出優化分析報告。
(2)建立采油廠的注水工藝模型,并進行優化分析,提出優化分析報告。
(3)將集輸與注水系統生產優化項目涉及的數據集成到“江蘇油田勘探開發一體化數據中心”。
(4)實現模型優化分析所需油水井生產動態數據的自動導入。
(5)開發4類用戶操作界面,站級油氣生產操作界面、站級注水生產操作界面、廠級油氣生產管理操作界面、廠級注水生產管理操作界面。
(6)建立局級集輸與注水系統生產精細化管理查詢顯示系統。
3.2 系統技術路線
江蘇油田集輸與注水系統生產優化模型系統由三層組成,第一層為隊(區塊)級生產管理優化層,包括各站級的集輸和注水優化模型;第二層為廠級生產管理優化層,將各站級集輸和注水優化模型進行整合集成,形成廠級的集輸和注水優化模型。第三層為局級管理優化層,將各廠級優化模型數據集中管理分析期刊網,實現精細化管理的量化,提供決策依據。
圖1 集輸與注水系統生產優化模型系統結構圖
數據層:將來自源頭數據庫的生產數據通過數據接口軟件導入模型,數據導入周期為每天一次。靜態數據通過數據調研手動添加到數據層。
流程模擬優化層:將導入生產數據的集輸和注水模型調整后,依據生產實際,對進行優化分析后,通過模型接口軟件將分析結果提交到應用層。
功能應用層:利用模型優化分析的結果,制定集輸與注水系統的生產優化方案,以及精細化管理方案。
通過開放數據接口如ODBC、OLE DB,從數據采集層中提取集輸與注水系統的數據送給模型。
集輸和注水模型是利用流程模擬軟件,通過采集現場數據,建立起來的虛擬生產系統,通過實際生產數據對模型進行校核,使模型與實際生產過程相吻合,達到模擬實際生產過程的目的[2]。
圖2 系統技術路線圖
通過分析,系統的技術路線主要包括四個部分:(1)數據收集;(2)建模(包括數據接口及操作界面開發);(3)模型校核;(4)優化分析。
江蘇油田引進軟件的運行及授權采用客戶端/服務器(C/S)模式,網絡主干要求百兆以上,桌面十兆以上,需要配置授權服務器、模型存儲服務器、客戶端操作專用計算機。
根據系統配置原則和江蘇油田實際情況,充分利用現有硬件設備和軟件資源,同時購買配置上游專用軟件,還開發相應的模型操作界面及數據接口軟件[3]。軟件配置見表1。
表1 系統軟件配置表
序號
軟件名稱
江蘇油田數量
備注
1
上游專用工藝流程模擬軟件
Aspen HYSYS
3套
艾斯本公司
2
模型操作界面Aspen Simulation Workbook(ASW)
3套
艾斯本公司
3
原油處理包(根據化驗據模擬原油)Aspen HYSYS Crude
1套
艾斯本公司
4
模型集成管理軟件
關鍵詞:二甲醚,危險評估,對策措施
1 前言
二甲醚組份單一,燃燒性能良好,熱值高,燃燒后無黑煙、無殘液,CO、NO排量低,是一種新型清潔燃料。二甲醚在常溫、常壓下為氣體,壓力下為液體,液化二甲醚性質與LPG(液化石油氣)相似,可用承壓鋼制氣瓶盛裝,儲運安全,使用方便,可替代LPG作為瓶裝民用燃氣,亦可作為氣霧劑、推進劑應用于日用化工產品。近幾年來,二甲醚的研發、生產發展很快,但作為民用的二甲醚充裝、使用環節相對滯后。一些氣體充裝單位暗中往LPG鋼瓶中摻入二甲醚,導致鋼瓶泄漏現象頻發,甚至釀成火災爆炸事故。因此,如何安全、高效利用二甲醚,解決二甲醚充裝、使用環節是一個緊迫而重要的課題。
2 二甲醚的理化性質和危險特性
2.1 理化性質
二甲醚分子式:(CH3)2O;結構式:CH3OCH3;摩爾質量:46.07;外觀與性狀:無色、易燃、易液化、含氧氣體,有醚類特有的氣味,燃燒時火焰略帶光亮;熔點:-141.5℃;沸點-24.9℃:閃點:-41℃;自燃溫度350℃;飽和蒸氣壓力:531kPa(20℃時);臨界壓力:0.54MPa(25℃時);臨界溫度:126.9℃;相對密度(空氣=1):1.59;相對密度(水=1):0.66;汽化潛熱467kJ/kg(20℃時),液相低位熱值28.9MJ/kg,氣相低位熱值46.1MJ/m3;爆炸極限:3.4~17.0(%,V/V),理論空氣系數6.96;溶解性:溶于水、汽油、醇、乙醚等;禁忌物:強氧化劑、強酸、鹵素、氧化劑等。論文大全。
2.2 危險特性
二甲醚危規號:21040,UN編號:1033,屬于第2.1類易燃氣體。論文大全。主要危險特性表現在以下幾個方面:
(1)易燃易爆性
二甲醚的火災危險性為甲A類。二甲醚遇熱源、火災或氧化劑等極易著火燃燒,當燃燒失去控制,便可能引發火災事故。二甲醚容易與空氣混合成爆炸性氣體,遇點火源即可引發爆炸事故。
(2)易蒸發性
液化二甲醚一旦泄漏將迅速蒸發、氣化為,體積迅速膨脹。由于其爆炸下限很低,1個體積的氣體最多能形成接近30個體積的爆炸性氣體,爆炸危險性更大。
(3)滯留積累性
二甲醚氣體的比重比空氣大,一旦泄漏,二甲醇氣體容易滯留積聚在低洼處、下水道等處,達到爆炸極限時,遇點火源即會引起火災和爆炸。
(4)易產生靜電的危險性
二甲醚在充裝、儲運、使用過程中容易因摩擦而產生靜電,而且靜電消散較慢,若無法及時導除靜電,容易造成靜電積聚放電,引發火災、爆炸等事故。
(5)光照敏感性
二甲醚氣體接觸空氣或受光照生成過氧化物。過氧化物對熱、振動、沖擊或摩擦極為敏感,當其達到一定數量,在受到熱、振動、沖擊或摩擦作用時分解放熱。如果分解放熱速度超過散熱速度,盛裝容器在分解反應熱的作用下溫度升高,可能發展到爆炸。
(6)毒害性
二甲醚為單純窒息性氣體,其毒物危害程度屬于“輕度危害”,一般不會引發中毒,但人員大量吸入二甲醚氣體,可能因為缺氧而窒息。瓶裝民用二甲醚往往含有四氫噻吩等加臭劑,對人體也有一定的毒害作用。
(7)溶解性
二甲醚是良好的有機溶劑,對丁晴橡膠等有溶解、溶脹作用,非專用鋼瓶可能因為密封圈受二甲醚浸蝕、變形而失去密封性能,從而導致泄漏。二甲醚溶于水、醇,含水份、甲醇等雜質的二甲醚對焊接鋼瓶及其配件有腐蝕作用,可能因為腐蝕原因導致泄漏。
3 安全對策措施與建議
二甲醚作為瓶裝民用燃氣,要預防火災、爆炸、容器(氣瓶)爆炸等事故發生,關鍵在于防止二甲醚泄漏。具體應采取以下安全對策措施:
(1)必須采用二甲醚專用鋼瓶、連接軟管和爐具
由于二甲醚具有良好的溶解性,對丁晴橡膠有較強的溶解、溶脹作用。使用普通鋼瓶(如LPG鋼瓶)盛裝二甲醚或使用普通爐具,容易導致鋼瓶角閥、減壓閥、連接軟管、爐具進氣閥門等處的丁晴橡膠構件受二甲醚的溶解、浸蝕、變形,從而失去密封性能,導致二甲醚泄漏,引發火災爆炸事故。因此,二甲醚作為瓶裝民用燃氣,必須采用二甲醚專用鋼瓶、連接軟管和爐具。鋼瓶的閥門密封件、連接軟管等必須采用與二甲醚不相溶的材料,如全氟醚橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠、聚四氟乙烯等。
(2)不得在液化石油氣鋼瓶中摻入二甲醚
近幾年來,國內一些氣體充裝單位為了降低成本,將一定量的二甲醚摻入LPG鋼瓶中,作為民用燃氣參燒,導致鋼瓶泄漏頻頻發生,相關投訴絡繹不絕,鋼瓶泄漏引發火災爆炸事故也時有發生。有的氣瓶充裝單位認為二甲醚只要按一定比例混裝充入液化石油氣鋼瓶,就不會造成瓶閥腐蝕和氣體泄漏。但實際上,國家燃氣用具質量檢驗中心在不久前對混裝后發生泄漏的瓶閥進行剖析后發現,瓶閥橡膠密封圈的外形尺寸均發生了變化,導致了泄漏,且隨著摻混二甲醚的含量增加,密封圈的質量損失率也隨之增大。
因此,對于二甲醚的使用,還是必須專氣、專瓶、專用。氣瓶充裝單位應嚴格執行《氣瓶安全監察規程》中氣瓶必須專用和不得改裝使用的規定,設立專人對氣瓶逐只進行充裝前、后的檢查,保證只充裝與氣瓶鋼印標記一致的介質,不得在民用液化石油氣中摻入二甲醚后充入液化石油氣鋼瓶。
(3)加強安全監管力度和安全宣貫工作
要杜絕LPG鋼瓶中摻入二甲醚,避免事故發生,必須從源頭抓起。首先,各氣體充裝單位必須嚴格遵守國家法律法規、規章、技術標準和規范的規定,自覺抵制利益驅動,杜絕往LPG鋼瓶等摻入二甲醚等違規違法行為。其次,各地政府職能部門要加強對氣瓶充裝、使用單位的監督管理工作,發現經過改裝的氣瓶,應立即予以查封。對存在向LPG鋼瓶中摻入二甲醚的充裝單位,特種設備安全監察機構要按照相關規定進行查處,避免事故發生。論文大全。再者,國家相關部門、單位應加緊制訂、出臺針對二甲醚鋼瓶的國家標準以及配套法律法規、規章,并加強宣傳教育、貫徹實施,引導瓶裝民用二甲醚的正確充裝、安全使用,促進二甲醚產業的健康發展,為我國構建節能減排、低碳經濟、和諧社會作出貢獻。
參考文獻:
[1] GB12268-2005《危險貨物品名表》
[2] CJ/T259-2007《城鎮燃氣用二甲醚標準》
[3] HG/T3934-2007《二甲醚》
[4]《安全評價》(國家安全生產監督管理總局編)