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1前言
我厂6台10万m3/日·台重油催化裂解炉自1991年投产以来,一直使用广州市石化总厂重油作为生产原料。但从1999年初后,提供给我们的重油油质发生变化,影响了油制气生产,主要表现为吨油产气量低。气化效率低、除灰水含渣少和焦油水沟产生较大量的浮油等。为对比不同油质重油对煤气生产的影响,我厂从1999年7月下旬开始,购入一批重油进行生产试验对比。经过近一个月的运行,发现吨油产气量和气化效率等主要工艺指标明显提高,证实了油质对生产效果有较大的影响。为便于比较,以下将1999年年初以来的一直使用的重油称为旧油,以7月下旬试验所
用的重油称为新油。
2两种不同油质重油的主要性质参数
2.1物化性质对比
物化性质对比详见表1。
2.2两种重油组分数据
两种重油组分数据详见表2,以RIPPIO方法测得。
两种不同油质的重油主要区别:
新油密度小、闪点高、粘度大、残碳高、芳烃含量较少、沥青、胶质含量高;
旧油密度大、闪点低、粘度小、残碳低、芳烃含量较多、沥青、胶质含量低。
3两种不同油质重油的生产效果
在两种不同油质重油的生产对比试验期间,我们主要以3#炉单台炉或3#、6#两台炉连续运行,并分别进行对比,表3、4为生产统计所得的数据。
从生产数据统计可见,无论是3#炉单炉或是3#、6#炉两台炉运行,在投用了新油后,气化效率均有所提高,其中3#炉单台炉运行时,气化效率可提高5.47%。3#、6#炉运行时,气化效率平均提高7.06%。
4两种不同油质的重油在3#炉单炉测试中的数据
试验期间,为验证生产数据的可靠性,我们曾在7月17日下午、8月11日上午以煤气缓冲罐来标定短时期的3#炉吨油产气量及气化效率,表5为测试中的原始数据。
可见3#炉投用新油后,气化效率可提高4.28%,与生产统计结果基本吻合。
5两种不同油质的重油生产期间制气炉炉况及煤气成分对比
在新、旧油对比试验期间,3#炉一直保证了长时问稳定运行,表6、7是试验过程中3#炉的工艺参数及洗气箱出日煤气成分的数据。
从试验期间新、旧油生产状况的对比,主要有以下几个工艺变化:
(1)新油裂解产生的煤气热值即使达到6000Kcal/M3时,焦油水沟也仅有少许浮油;而旧油投用时,煤气热值即使低至4000Kcal/M3时,焦油沟表面仍有大量浮油。从7月31日投用新油后,焦油量逐渐减少,且焦油质量出现变化,粘度明显增大,这与新油含残碳多,含油浆少有关,同时亦说明新油参与裂解反应的成份比旧油多,生成的焦油量相应要少。
(2)在催化床层及蒸上温度等工艺条件相近的条件下,新油裂解生成的煤气要比旧油裂解生成的煤气的热值高200—300Kcal/M3,其中煤气成分中重烃(CnHm)要高2—3%,且焦油产量低。这说明新油可裂解成分多,芳香烃少(见前面组分表,新油比旧油低15个百分点)。而旧油显然由于含油浆等不易裂解成分多,故有较大部分重油未经裂解既转为焦油,进入焦油水沟。
(3)新油投用后,除灰水含渣明显增多。在投用旧油期间,除灰水池每周排灰渣作业两次便可保持水池容积;但投用新油后,灰渣明显增多,每天必须排灰渣一次方可保证水位。
关键词:高分辨层序地层,层序界面,低渗透率,低孔隙
自Cross(1994)教授提出高分辨率层序地层学理论并由邓宏文教授(邓宏文,1995)将其引入到中国以来,高分辨率层序地层学在中国油气地质学研究中得到迅速推广和应用。到目前为止,己有大量文献对这一理论作了介绍并结合研究工作进行了应用.从发表的论文来看,大多数作者普遍认为高分辨率层序地层学是进行地层成因解释和地层对比的一个有用的工具,通过高分辨率层序地层学分析可以建立起地层形成和演化的系统概念,有利于进行地层的详细描述与对比。
目前,大庆外围油田扶杨油层主要是特低渗透、低产、低流度的油藏,探明地质储量6.3×108t,已动用地质储量2.6×108t,还有3.7×108t难采储量在目前技术经济条件下不能有效动用, 近年来,随着油田勘探开发的需要,相继进行了构造、地层、沉积相、油田地质、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”期间,储量增长也主要以扶杨油层为主,扶杨油层属于浅水河流-三角洲相沉积,为中——薄层、薄互层砂泥岩组合,砂体类型主要为低孔、低渗河道砂体,主砂体集中在扶一组和扶二上部,砂体厚度相对较大,是将来开发的主要对象,但是由于受古河流体系的频繁摆动和周期性湖泛作用,导致扶杨油层河道砂体纵向上呈“透镜状”、平面上呈窄条带、断续条带状分布,为稳定性极差的“迷宫”式网状砂体分布模式[1]。
在大庆长垣东部地区扶杨油层对高分辨层序地层对比方法的应用,对该区域沉积储层进行综合评价,不仅为了下一步油田挖潜和改善该区开发效果,提出下部有利储集区带方向,而且该项研究对于大庆长垣以东扶杨油层的开发研究也具有一定的指导意义。
以高分辨率层序地层学及储层评价为主要研究手段,在此基础上进行油气储层的精细对比、油气储层沉积学特征、非均质性特征和储层的分布规律研究[2]。论文参考,低孔隙。论文参考,低孔隙。将高分辨率层序地层学与沉积学、储层评价有机结合起来,以形成一套行之有效的,适用于油田不同开发阶段的油气储层对比描述技术。论文参考,低孔隙。论文参考,低孔隙。
储层研究以钻井、测井、地震和动态资料为基础,以层序地层学、现代沉积学、石油地质学理论为指导,综合应用地质和地球物理方法,通过基准面旋回界面的识别,划分储层边界并进行储层的精细对比,在基准面旋回格架内,讨论砂体的沉积演化规律,预测砂体的空间展布,通过成岩作用研究,结合沉积研究结果和含油性特征,预测有利的储集部位,最后应用分析化验资料、试油和生产资料,形成有效储层的动用标准,(图1)为油田的下一步生产提供技术准备。论文参考,低孔隙。论文参考,低孔隙。
图1 主要工作内容与流程图
随着高分辨率层序地层学在储层评价中的应用,再加之各项技术的支持,其精确度也会越来越高,日后必将成为各大油田对低孔低渗的细粒储集层发育的地区进行深入的剖析式研究的主要手段。
参考文献:
[1]邓宏文,王红亮,李小孟.高分辨率层序地层对比在河流相中的应用[J].石油天然气地质.1997,18(2):90~95;
[2]郭康良,周丽娟.应用层序地层学预测HJ凹陷隐蔽油气藏[J].大庆石油学院学报,2004,28(2):8~11;
(一)材料工程专业研究生调查分析
我们清醒地认识到,中国石油大学(北京)材料工程专业型硕士的培养刚刚起步,比起国外著名高校材料工程专业硕士研究生的培养存在较大差距。我们就材料工程专业的教学、实践、企业工作站科研与生活、毕业论文等方面存在的问题调查了已经毕业和在站的材料工程专业硕士研究生。学生普遍反映,与同一工作站其他高校的材料工程专业硕士生相比,中国石油大学(北京)学生在站时间为1年半至2年,其他高校学生大多为1年,中国石油大学(北京)学生在进入工作站之前已经开展了10周的工程实践训练,学生进入企业工作站所安排的研究课题相对较快,他们在进站工作中和工作站的员工接触非常融洽,都能够很快地适应工作环境,增长了社会见识,增强了沟通能力,而且企业工作站导师与校方导师之间有良好的沟通,学生能够很快地融入企业工作站的科研工作中。学生可以经常到油气田现场工作,对现场工作的认识更加深刻,现场工作经验非常丰富。学生也反映,尽管已有10周的工程实践经验,但是由于缺乏科研经验,导致进入课题研究的时间比较长,而工作站还很少对学生的课题研究进度进行考核和监督,致使课题的进展缓慢,最终影响论文的完成进度。工作站地点离学校较远,学生很少能回到学校和导师进行深入的面对面交流,致使导师对学生的研究情况不了解,而学生在研究过程中遇到的问题也不能得到彻底的解决,导致学生不能对课题进行深度的研究。在实际的课题研究过程中,由于现场工作条件测试手段的局限性,学生只能学会一些简单的检测技术,导致学生的学术深度不够。学生对目前的情况提出了自己的解决办法,包括:(1)研究生应带着项目进工作站,且在进入工作站之前,应该进行一些有关项目的培训工作;(2)要求进站研究生定期回学校汇报工作情况;(3)加强和工作站的沟通,由工作站抽查学生的出勤情况;(4)根据情况,实行专业型硕士研究生与不同的企业工作站实行双向选择;(5)在派遣学生进入工作站之前,应考察工作站的食宿医疗状况。通过分析,我们总结出专业型研究生培养过程中所存在的一系列问题:(1)由于专业型硕士研究生没有科研经验,不知道如何开展课题研究;(2)学校导师不知道每个研究生的具体研究内容、研究过程中存在的困难、课题进展情况、现场导师的指导情况等;(3)作为专业型硕士研究生应该掌握现代化的检测手段,并能够利用这些手段分析研究材料的性能、结构,但由于现场实验室的实验手段、仪器设备相对比较落后,导致现场的学生只是从事比较简单的金相分析、硬度分析、尺寸测量等没有科技含量的工作,这对于提高研究生的创新能力极为不利;(4)学生到现场后,认为自己不属于单位的工作人员,上班时间不去单位,甚至长期不到试验现场,缺乏自律性的学生没有把自己看做是一名研究生,工作积极性和主动性不够高,而现场导师也不能及时把他们的状况反馈到学校,导致学校、企业工作站和研究生之间缺乏相互沟通。由此可见,真正培养出市场紧缺的应用型人才,仅靠企业工作站明显不能满足要求。
(二)授课与学术交流的现状
专业型研究生区别于学术型研究生最主要的特征就是实践和应用能力。教育部指导意见明确指出专业学位研究生在校期间,必须保证不少于半年的实践教学,但受传统教学模式的影响,对在校研究生的培养大多仍然采用“教师授课—学生听课—考试”的本科化模式,即以教师为授课主体,将课本知识灌输给学生,或者教师布置要讨论学习的内容,让学生自己准备某一专题的内容,然后由该生讲授。这种传统的授课方式会导致学生专业知识面狭窄、综合能力低和学生充分利用学校和教师资源来提升自己的学习水平较低。从学术交流角度来看,研究生本是学科前沿的代表,应主动参与学术交流活动,但从实际情况来看,参与学术交流活动的研究生比例偏小,尤其是到工作站后参与学术交流的机会更少,大多以课题研究代替社会实践居多,不少学生没有安排实践,参与科研课题级别分布明显,牵头主持过课题的学生数量不多。可见,突出实践能力培养是全日制专业型研究生教育与学术型研究生教育区别之所在。因此,我们应对学生的学术交流、工程实践训练、企业站实习等问题制订切实可行的方案,提高学生创新能力。
(三)毕业论文现状
学位论文是研究生科学研究的重要成果,也是衡量研究生能否获得学位的重要依据之一。为了实现全日制专业学位研究生的培养目标,在评价学位论文质量时要摒弃以学术需求为导向的传统思维。专业学位论文不像学术学位论文那样注重原创性,而是侧重实践探索的创新,体现综合运用相关专业知识分析和解决实际问题,以及独立承担专业领域实际工作和管理工作的能力。此外,专业学位论文要突出社会性、经济性和实用性。专业学位论文必须立足于实践,在调查研究的基础上针对实践工作中需要研究的问题,或者制约某个部门、行业或企业发展所亟须解决的问题进行研究。再次,学位论文形式可以多种多样,可采用调研报告、应用基础研究、规划设计、产品开发、案例分析、项目管理、文学艺术作品等多种形式,主要体现专业型研究生运用知识解决实际问题的能力。专业硕士的培养目标是培养更多应用型、复合型的高层次专门人才,但并不是不要求了解最先进的分析手段,只是解决具体的问题即可。而已经毕业的2009级材料工程专业硕士学位论文远没有达到上述目标,其存在一定缺陷。譬如,一名学生开展二氧化碳驱输送系统腐蚀控制研究,主要针对近年来国内几大油田均进行二氧化碳驱先导试验后发现,二氧化碳驱过程中存在不同程度的腐蚀问题,导致某些工艺设施使用寿命仅为1~2年,为此必须开展缓蚀剂、防腐涂料等技术攻关以解决二氧化碳驱油注采输系统中金属设施的腐蚀问题。该生研究了二氧化碳驱采出水的腐蚀规律,针对二氧化碳驱的腐蚀条件,选择了多种材料进行筛选试验,确定了两种可行的金属材料,并筛选了缓蚀剂和防腐涂层。文中采用的实验手段包括压腐蚀挂片试验、高压腐蚀试验、腐蚀速率的测定、缓蚀剂合成及筛选试验、涂层优选试验。在论文中,只是开展了腐蚀试验,测定了腐蚀速率,没有提出较为创新性的试验。大多专业型硕士研究生论文都存在类似的问题,即创新能力不强、所从事的工作大多是企业工作站工作人员就可以开展的工作、所使用的仪器设备大多是比较普通的仪器设备,这表明专业硕士的培养环节仍缺乏创新能力的培养。
二、提高材料工程专业研究生培养质量的对策
(一)授课方式
要求在完善研究生专业基础知识结构的基础上以启发讨论式为主,辅之以其他多种形式的教学形式。在讲授基础知识后,以小组讨论的方式开展启发式教学。研究生在探讨问题的过程中,可以发表各自见解,同时将点滴的灵感融入集体配合协作之中。在授课内容上,授课教师根据学生在实际中需要掌握的知识去组织内容,提供若干参考教材、课程相关论文以及在相关学科中具有影响力或者有争论的论文给学生,扩大学生阅读面,跟踪最新的与课程相关的热门理论和实际应用情况,从而提高学生的创新能力。同时,授课教师可讲授学科前沿领域所面临的技术难题以及所对应的措施,使研究生少走些弯路,研究生学位论文也能够站在更高的起点,引导研究生进行深入思考。
(二)招生与录取对策
我们对报考材料科学与工程系的研究生大力宣传国家关于发展全日制专业学位研究生教育的各项政策,大力宣传经济社会发展对于应用型、高素质人才的迫切需要,大力宣传发挥好全日制专业学位硕士研究生作用对于促进我国经济社会又好又快发展的重要意义,营造良好的舆论环境,形成优秀人才踊跃报考专业硕士的氛围。同时增加全日制专业学位推荐免试的人数并给予相关的政策支持。报考专业型硕士研究生的学生优先录取,报考学术型研究生若不能被录取,没有机会转为专业型硕士研究生。录取为专业型研究生的,给予全日制专业学位更高的待遇,奖学金的评选也采取倾斜政策,全日制专业学位研究生所享受的待遇高于学术型硕士研究生。与此同时,由于专业型硕士研究生都要到工作站开展毕业论文或毕业设计工作,学校导师也希望招学术型研究生而不希望招专业型研究生,为此,应制定政策要求带学术型研究生的导师每年缴纳不同数额的配套经费,带的人数越多缴纳的数额越高,而指导专业型研究生不需缴纳任何费用,并且给予一定补助。
(三)制订合理的培养方案
材料工程以材料科学、机械和力学等自然科学学科为基础,主要研究材料的组织结构、合成与加工、性质和使用性能之间的关系,解决实际生产中出现的材料问题。随着我国油气资源勘探开发不断向高原、沙漠、山地和海域等地质条件比较恶劣的地区扩展,恶劣地质条件对油气装备用材料性能提出了更高要求,材料工程专业研究生需解决复杂油气田开采及储运过程中所面临的复杂难题,因此提出材料工程专业研究生应能够运用现代信息技术获取信息并进行调研分析的能力,应具有较强的综合运用材料工程专业理论和技术手段提出、分析并解决材料工程实际问题的能力,确定了几个培养方向。(1)腐蚀与防护工程:开展油气装备金属材料的H2S/CO2腐蚀机制与寿命预测研究,研究钢和耐蚀合金在高温高压H2S/CO2条件下的腐蚀失效机理及防护措施,解决油气安全生产所面临的关键问题。(2)高分子材料工程:基于高分子材料的微观结构与性能关系,通过分子结构设计、修饰新方法新技术,以高分子材料在高温高压高H2S/CO2介质中的老化机理为指导,开展高强、耐磨、耐腐蚀橡胶、涂层及工程塑料的研究与应用。(3)石油工程材料:基于材料科学理论,开发石油新型装备材料以及材料性能表征,满足日益苛刻的油气田环境对材料的要求。(4)先进功能材料:以材料的多功能化与智能化为目标,研发先进的功能材料及智能材料,满足现代高技术发展对先进功能材料的需求。要求专业硕士研究生入学后在学校导师和现场导师的指导下,明确研究方向、学习相关课程及进行资料和文献调查研究。每位硕士研究生在论文开题之前,必须阅读至少40篇与所从事的研究工作相关的文献,其中外文文献的数量不得少于15篇,并写出文献综述报告。工程硕士专业学位论文形式可以是工程设计、技术研究或技术改造、工程管理类型。论文工作应有明确的工程应用背景或来源于工程实际,有一定的技术难度,论文成果具有一定的先进性和实用性。对不同形式的论文有不同的要求,对于工程设计类论文,应以解决生产或工程实际问题为重点,要求设计方案正确、布局及设计结构合理、数据准确、设计符合行业标准;对于技术研究或技术改造类项目论文,要求分析过程正确、实验方法科学、实验结果可信;对于工程管理的论文,要求应有明确的工程应用背景,研究成果应具有一定经济或社会效益,统计或收集的数据可靠、充分,理论建模和分析方法科学正确。在入学后的第四学期开展中期考核,包括考核学生的选题与工程实际、工程技术和产业背景的关联度,对工程实际产生作用或价值,以及是否有利于解决当前工程实际、工程技术面临的难题,是否对产业有重要技术创新。考核学生课题的进展情况,如与开题报告时相比,完成课题研究工作的比例,是否在中期考核前取得相应科研成果;考核学生是否完成实践活动并提交实践报告;考核学生参加课题组内报告和参加国内外教授的学术报告情况,以及下一阶段工作安排的合理性和可行性,是否能按期完成课题研究,是否能按期完成学位论文等相关工作。
(四)工程实践课程的制订
中国石油大学(北京)材料工程研究生工程实践课程,安排在入学一年课程学习之后。以腐蚀与防护工程方向为例,我们开展10周的涉及腐蚀与防护相关的专业实习,是全日制硕士专业学位研究生了解油气田生产开发过程中石油装备材料与腐蚀防护技术专业知识的重要实践教学环节。通过现场材料与腐蚀工况、防腐措施的调研实习,辅以现场工程技术人员和教师的讲授等实践环节,熟悉油气田生产开发的主要设备和工艺流程,了解我国油气田生产开发过程中使用材料以及材料腐蚀与防护技术应用现状,增强学生对油田现场所使用的金属材料、非金属材料以及材料腐蚀与防护专业的感性认识,培养学生综合应用专业理论知识解决现场腐蚀与防腐问题的工程实践能力。通过专业实习,学生应达到以下基本要求:(1)了解井下管柱系统、井口装置与阀门、集输站场等关键部件的材质、腐蚀工况条件及腐蚀失效现象;(2)了解油田现场主要采取的控制或预防腐蚀的各种措施及其效果;(3)了解油田现场采取的腐蚀速度监测检测技术、腐蚀评定方法和标准;(4)总结油田现场腐蚀失效规律,分析油田现场发生腐蚀失效的可能原因和腐蚀机理,评价防腐措施的有效性。
(五)试验平台建设
重点是筹措经费建立研究生专用实验平台,大力开展实验教学,着力培养研究生的创新思维、实践能力和动手能力。在实验室环境、硬件设置、软件安装方面,按照研究生的教学和科研要求进行规划。如腐蚀与防护工程方向的实验室,设有制样室、常温常压室、高温高压室、电化学室、环境力学室等。近年来,学校加大投入,先后买入了多台电化学测量仪器、高温高压釜、慢拉伸试验机、拉扭疲劳试验机等,完全可以满足学生在腐蚀与防护工程方面的教学和科研需求,所提供的优质科研条件在研究生实践教学环节中得到了充分利用,使研究生科研能力及实践能力的培养更加系统和全面,极大地提升了材料工程专业研究生的科研创新能力和实践能力。
(六)企业工作站与学校优势资源共享,合作申报科研课题
重点是拓宽企业工作站与学校的沟通渠道,大幅增加前沿实践性、创新应用性课程,打通学校和企业工作站的沟通渠道,让三大石油公司相关机构参与大学课程体系建设。为此,学校组织导师深入三大石油公司相关机构实践基地考察调研实践课题,根据企业工作站对专业型研究生培养的目标要求完善课程设置体系,强化课程的实践创新性。与此同时,我们聘请了大量企业工作站的导师,让有丰富实践经验的专家教授走进课堂,讲授实践性质较强的课程,导师和学生共同探讨实践性课题中的设计、研究和问题等,依托各企业工作站实践基地或以实践基地为主组织研究生课程教学,让学生身临其境地学习、感受。学术型研究生主要从事自然基金项目的基础研究工作,专业型研究生的创新能力的提高,需要从具有高技术难度的技术难题入手,其中作为技术骨干参与国家863项目、国家科技部中小企业创新基金、科技部星火计划和国家科技部科技支撑计划等项目,对于提高研究生的创新能力具有巨大推动作用。我们与部分企业工作站已经开展了这方面的合作,取得了良好的效果。譬如,我们与一家企业共同申报国家科技部科技支撑计划,主要开展采输系统二氧化碳腐蚀控制关键技术研究,进入该企业工作站的学生主要围绕该计划开展如下工作。(1)开展二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀影响因素及影响程度研究:针对二氧化碳驱高含二氧化碳采出液性质,找出影响二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要因素。(2)产出井及集输系统耐二氧化碳腐蚀涂、衬层以及耐蚀材料的优选研究:针对二氧化碳驱体系的特点,研究玻璃钢环氧树脂内衬层、煤焦油环氧树脂防腐涂层、纳米陶瓷涂层、超高分子量PE内衬复合管、玻璃钢管、合金管等在该腐蚀体系中的耐蚀性能并优化耐二氧化碳腐蚀涂、衬层。(3)产出井及集输管线二氧化碳腐蚀体系缓蚀技术研究:在确定二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要影响因素的基础上,利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合二氧化碳驱腐蚀体系的缓蚀剂,并研究缓蚀剂可行的现场加注工艺技术。(4)产出井及集输系统阻垢技术研究:利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合不同部位的阻垢剂并研究阻垢剂的加注工艺技术。通过共同攻关,许多技术难题得到克服,研究生的创新能力得到极大提高。实践证明,共同合作申报科技攻关项目,让学生参与其中是切实可行的培养途径。
三、结论与展望
论文关键词:集输与注水,工艺模型,优化分析,流程模拟
1 概述
集输与注水系统生产优化开拓性地将地面流程模拟技术大规模应用在油田上游企业,不仅带来节能降耗、安全生产等直接效益,而且在提高生产决策质量、改善生产工作效率、增进人员技术水平等方面能够发挥积极的管理效力,推动油田企业经营更加科学化、精细化、规范化、集约化。
2 国内外集输与注水系统现状
20世纪80年代后期,随着计算机技术和网络技术的迅速发展,流程工业控制开始突破自动化孤岛模式,出现了集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合优化新模式。20世纪90年代以来,计算机集成生产系统的研究已成为自动化领域的一个前沿课题。国外大型流程企业、特别是石油化工企业均重视信息集成技术的应用,纷纷构架工厂级、公司级甚至超公司级的信息集成系统。
近年来英国、美国、西欧等国家已有多家石油公司在实施流程模拟、先进控制与过程优化项目,推动了流程工业综合优化技术在实际生产中的应用,如AGIP、BP、Shell石油企业都相继建立了综合优化系统。目前国际先进的油田生产信息系统是对油田生产过程进行建模(建立油藏模拟模型、油气集输模型、注水生产模型、机采模拟模型、热采生产模型、污水处理和电力系统等模型)。然后通过开放模拟环境将油田生产模型集成起来,形成完整的油田生产整体模型,即虚拟油田生产系统。
我国在流程工业综合优化技术与系统的研究与产业化过程中同国外先进技术相比还存在一定差距,应用的深度和广度、系统化程度不够,国内应用主要以引进为主。生产过程优化在石化炼油行业的流程企业应用较多,在油田采集生产过程中较少[1]。目前在油田企业上海油气分公司平湖油气田、中石油大庆油田采油六厂开展了综合流程优化工作,并且取得了一定效益。与国外相比,国内油气集输与注水系统存在设备运行效率不高、工艺流程不尽合理、能耗较高等问题。随着油田勘探开发工作的不断深入,老油田高含水、新区低品质油藏占的比例不断增加,地面条件也更加复杂,对油气集输与注水系统的技术要求也越来越高,特别是老油田单靠某一新型设备或某一单元的技术改造,节能降耗的空间不大,因此必须重视系统的整体优化。
3集输与注水系统优化在江苏油田的应用与创新
在节能减排作为国家“十一五”节能规划工作目标的背景下,中国石化2007年提出了在油田企业开展地面油气生产系统优化工作,实现节能减排的要求,在此背景下,江苏油田进行了集输与注水系统生产优化项目建设工作。
3.1 主要建设内容
集输与注水系统优化项目在江苏油田推广应用的建设内容包括:
(1)建立采油厂的油气集输工艺模型,并进行优化分析,提出优化分析报告。
(2)建立采油厂的注水工艺模型,并进行优化分析,提出优化分析报告。
(3)将集输与注水系统生产优化项目涉及的数据集成到“江苏油田勘探开发一体化数据中心”。
(4)实现模型优化分析所需油水井生产动态数据的自动导入。
(5)开发4类用户操作界面,站级油气生产操作界面、站级注水生产操作界面、厂级油气生产管理操作界面、厂级注水生产管理操作界面。
(6)建立局级集输与注水系统生产精细化管理查询显示系统。
3.2 系统技术路线
江苏油田集输与注水系统生产优化模型系统由三层组成,第一层为队(区块)级生产管理优化层,包括各站级的集输和注水优化模型;第二层为厂级生产管理优化层,将各站级集输和注水优化模型进行整合集成,形成厂级的集输和注水优化模型。第三层为局级管理优化层,将各厂级优化模型数据集中管理分析期刊网,实现精细化管理的量化,提供决策依据。
图1 集输与注水系统生产优化模型系统结构图
数据层:将来自源头数据库的生产数据通过数据接口软件导入模型,数据导入周期为每天一次。静态数据通过数据调研手动添加到数据层。
流程模拟优化层:将导入生产数据的集输和注水模型调整后,依据生产实际,对进行优化分析后,通过模型接口软件将分析结果提交到应用层。
功能应用层:利用模型优化分析的结果,制定集输与注水系统的生产优化方案,以及精细化管理方案。
通过开放数据接口如ODBC、OLE DB,从数据采集层中提取集输与注水系统的数据送给模型。
集输和注水模型是利用流程模拟软件,通过采集现场数据,建立起来的虚拟生产系统,通过实际生产数据对模型进行校核,使模型与实际生产过程相吻合,达到模拟实际生产过程的目的[2]。
图2 系统技术路线图
通过分析,系统的技术路线主要包括四个部分:(1)数据收集;(2)建模(包括数据接口及操作界面开发);(3)模型校核;(4)优化分析。
江苏油田引进软件的运行及授权采用客户端/服务器(C/S)模式,网络主干要求百兆以上,桌面十兆以上,需要配置授权服务器、模型存储服务器、客户端操作专用计算机。
根据系统配置原则和江苏油田实际情况,充分利用现有硬件设备和软件资源,同时购买配置上游专用软件,还开发相应的模型操作界面及数据接口软件[3]。软件配置见表1。
表1 系统软件配置表
序号
软件名称
江苏油田数量
备注
1
上游专用工艺流程模拟软件
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
原油处理包(根据化验据模拟原油)Aspen HYSYS Crude
1套
艾斯本公司
4
模型集成管理软件
关键词:二甲醚,危险评估,对策措施
1 前言
二甲醚组份单一,燃烧性能良好,热值高,燃烧后无黑烟、无残液,CO、NO排量低,是一种新型清洁燃料。二甲醚在常温、常压下为气体,压力下为液体,液化二甲醚性质与LPG(液化石油气)相似,可用承压钢制气瓶盛装,储运安全,使用方便,可替代LPG作为瓶装民用燃气,亦可作为气雾剂、推进剂应用于日用化工产品。近几年来,二甲醚的研发、生产发展很快,但作为民用的二甲醚充装、使用环节相对滞后。一些气体充装单位暗中往LPG钢瓶中掺入二甲醚,导致钢瓶泄漏现象频发,甚至酿成火灾爆炸事故。因此,如何安全、高效利用二甲醚,解决二甲醚充装、使用环节是一个紧迫而重要的课题。
2 二甲醚的理化性质和危险特性
2.1 理化性质
二甲醚分子式:(CH3)2O;结构式:CH3OCH3;摩尔质量:46.07;外观与性状:无色、易燃、易液化、含氧气体,有醚类特有的气味,燃烧时火焰略带光亮;熔点:-141.5℃;沸点-24.9℃:闪点:-41℃;自燃温度350℃;饱和蒸气压力:531kPa(20℃时);临界压力:0.54MPa(25℃时);临界温度:126.9℃;相对密度(空气=1):1.59;相对密度(水=1):0.66;汽化潜热467kJ/kg(20℃时),液相低位热值28.9MJ/kg,气相低位热值46.1MJ/m3;爆炸极限:3.4~17.0(%,V/V),理论空气系数6.96;溶解性:溶于水、汽油、醇、乙醚等;禁忌物:强氧化剂、强酸、卤素、氧化剂等。论文大全。
2.2 危险特性
二甲醚危规号:21040,UN编号:1033,属于第2.1类易燃气体。论文大全。主要危险特性表现在以下几个方面:
(1)易燃易爆性
二甲醚的火灾危险性为甲A类。二甲醚遇热源、火灾或氧化剂等极易着火燃烧,当燃烧失去控制,便可能引发火灾事故。二甲醚容易与空气混合成爆炸性气体,遇点火源即可引发爆炸事故。
(2)易蒸发性
液化二甲醚一旦泄漏将迅速蒸发、气化为,体积迅速膨胀。由于其爆炸下限很低,1个体积的气体最多能形成接近30个体积的爆炸性气体,爆炸危险性更大。
(3)滞留积累性
二甲醚气体的比重比空气大,一旦泄漏,二甲醇气体容易滞留积聚在低洼处、下水道等处,达到爆炸极限时,遇点火源即会引起火灾和爆炸。
(4)易产生静电的危险性
二甲醚在充装、储运、使用过程中容易因摩擦而产生静电,而且静电消散较慢,若无法及时导除静电,容易造成静电积聚放电,引发火灾、爆炸等事故。
(5)光照敏感性
二甲醚气体接触空气或受光照生成过氧化物。过氧化物对热、振动、冲击或摩擦极为敏感,当其达到一定数量,在受到热、振动、冲击或摩擦作用时分解放热。如果分解放热速度超过散热速度,盛装容器在分解反应热的作用下温度升高,可能发展到爆炸。
(6)毒害性
二甲醚为单纯窒息性气体,其毒物危害程度属于“轻度危害”,一般不会引发中毒,但人员大量吸入二甲醚气体,可能因为缺氧而窒息。瓶装民用二甲醚往往含有四氢噻吩等加臭剂,对人体也有一定的毒害作用。
(7)溶解性
二甲醚是良好的有机溶剂,对丁晴橡胶等有溶解、溶胀作用,非专用钢瓶可能因为密封圈受二甲醚浸蚀、变形而失去密封性能,从而导致泄漏。二甲醚溶于水、醇,含水份、甲醇等杂质的二甲醚对焊接钢瓶及其配件有腐蚀作用,可能因为腐蚀原因导致泄漏。
3 安全对策措施与建议
二甲醚作为瓶装民用燃气,要预防火灾、爆炸、容器(气瓶)爆炸等事故发生,关键在于防止二甲醚泄漏。具体应采取以下安全对策措施:
(1)必须采用二甲醚专用钢瓶、连接软管和炉具
由于二甲醚具有良好的溶解性,对丁晴橡胶有较强的溶解、溶胀作用。使用普通钢瓶(如LPG钢瓶)盛装二甲醚或使用普通炉具,容易导致钢瓶角阀、减压阀、连接软管、炉具进气阀门等处的丁晴橡胶构件受二甲醚的溶解、浸蚀、变形,从而失去密封性能,导致二甲醚泄漏,引发火灾爆炸事故。因此,二甲醚作为瓶装民用燃气,必须采用二甲醚专用钢瓶、连接软管和炉具。钢瓶的阀门密封件、连接软管等必须采用与二甲醚不相溶的材料,如全氟醚橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯等。
(2)不得在液化石油气钢瓶中掺入二甲醚
近几年来,国内一些气体充装单位为了降低成本,将一定量的二甲醚掺入LPG钢瓶中,作为民用燃气参烧,导致钢瓶泄漏频频发生,相关投诉络绎不绝,钢瓶泄漏引发火灾爆炸事故也时有发生。有的气瓶充装单位认为二甲醚只要按一定比例混装充入液化石油气钢瓶,就不会造成瓶阀腐蚀和气体泄漏。但实际上,国家燃气用具质量检验中心在不久前对混装后发生泄漏的瓶阀进行剖析后发现,瓶阀橡胶密封圈的外形尺寸均发生了变化,导致了泄漏,且随着掺混二甲醚的含量增加,密封圈的质量损失率也随之增大。
因此,对于二甲醚的使用,还是必须专气、专瓶、专用。气瓶充装单位应严格执行《气瓶安全监察规程》中气瓶必须专用和不得改装使用的规定,设立专人对气瓶逐只进行充装前、后的检查,保证只充装与气瓶钢印标记一致的介质,不得在民用液化石油气中掺入二甲醚后充入液化石油气钢瓶。
(3)加强安全监管力度和安全宣贯工作
要杜绝LPG钢瓶中掺入二甲醚,避免事故发生,必须从源头抓起。首先,各气体充装单位必须严格遵守国家法律法规、规章、技术标准和规范的规定,自觉抵制利益驱动,杜绝往LPG钢瓶等掺入二甲醚等违规违法行为。其次,各地政府职能部门要加强对气瓶充装、使用单位的监督管理工作,发现经过改装的气瓶,应立即予以查封。对存在向LPG钢瓶中掺入二甲醚的充装单位,特种设备安全监察机构要按照相关规定进行查处,避免事故发生。论文大全。再者,国家相关部门、单位应加紧制订、出台针对二甲醚钢瓶的国家标准以及配套法律法规、规章,并加强宣传教育、贯彻实施,引导瓶装民用二甲醚的正确充装、安全使用,促进二甲醚产业的健康发展,为我国构建节能减排、低碳经济、和谐社会作出贡献。
参考文献:
[1] GB12268-2005《危险货物品名表》
[2] CJ/T259-2007《城镇燃气用二甲醚标准》
[3] HG/T3934-2007《二甲醚》
[4]《安全评价》(国家安全生产监督管理总局编)