导航工程概论心得体会及展望[5篇范例]

第一篇：导航工程概论心得体会及展望

导航工程概论心得体会及展望

吴佳豪

测绘学院 导航工程 2012301650006 【摘要】本文主要记录了个人对导航工程概论课程的心得体会及展望，第一部分介绍了导航工程基本内涵，第二部分阐述了各种导航方法及其基本原理，第三部分讨论了导航应用与位置服务并提出了自己对导航应用的想法，第四部分为对本课程的教学建议。【关键词】导航工程 导航方法 导航应用 设想 教学建议

一 导航工程基本内涵

在导航概论课程中，由多位老师为我们介绍了多种导航技术、基本原理及其应用，这门课程使我对导航工程专业有了更为深刻的了解。

导航是解决我现在在哪里、我如何到达目的地、我何时到达目的地和到达目的地时我干什么等问题的手段，包括定位、定姿和制导。定位是解决何时、何地及事件等问题的方法，是导航的基础。定姿是确定和控制物体运动姿态的方法。制导是按照采用导引和控制的手段，控制物体的运动方向、姿态、高度和速度，使其准确到达目标的方法，包括航路规划和目标跟踪。

导航科学是指认知导航现象的本质，发现新型导航原理，揭示利用自然信号导航的原理和规律，探索产生人工信号导航的原理和规律，研究导航事件有关的时间空间问题。导航技术是指实现不同用途、精度、可靠性和需求的导航方法、相关器件、设备、软件和工作流程的总和。导航工程是指组织各种资源，利用某一种或多种导航科学技术并与其他技术集成后，以实现某种导航应用服务功能的活动。

导航要解决的问题有以下几点:现在所在地的位置与时间，到达目的地的位置与时间，用何种方法技术手段到达目的地，到达目的地的目标，目的地的位置是否变化，路上是否有妨碍物，所在地与目的地的位置时间是否对准。

导航可以解决人、事件与目标相互位置动态关系随时间变化的科学、技术和工程实现的有关问题。导航与人类出行、物流交通及目标救助捕获有关，它涉及人类行为知识、社会发展、经济建设、国防军事、防灾救灾等一系列重要需求。导航是一门科学，涉及许多技术，已经成为工程，即将形成一个产业。

导航是许多动物生存的本能。在动物界，导航分为主动式与被动式。主动式是指利用自身器官功能对距离和方位进行感知，对目的地判断。被动式是指利用自然信号对距离和方位进行感知，对目的地判断。许多动物有不同的导航方式，如海豚和蝙蝠利用超声波导航，沙蚁利用偏振光导航，信鸽利用地磁导航。

人类对导航的认识经历了漫长的发展，包括对方向、时间和季节的认知，人们由对东南西北方位的认知识别了方向，由对太阳正午高度角变化的认知识别了季节，由对昼夜交替周而复始的认知认识了时间。而放牧对水草的需求推进了原始部落导航能力的形成与发展。中国古代导航技术的最早记录是指南车，导航技术的探索是指南针，主要利用了地磁，它包括战国时的司南、北宋时的指南鱼及南宋时的罗盘。中国古代有关导航技术的探索还有浑天仪、牵星板。可以说中国古代的导航历史是丰富灿烂的。

二 导航方法及其基本原理

现代导航技术有许多种类。包括无线电导航、双曲线导航、惯性导航、电罗经导航、重力/磁力匹配导航、影像/地形/地图匹配导航、激光制导、星敏感器、卫星导航、太空导航等。

导航要确定时间和空间，所以我们首先要建立时间基准和空间基准。时间基准要有时间系统，空间基准要有坐标系统。可以作为时间基准的某种运动条件有连续、周期性、充分稳定和复现性。主要的时间基准有地球自转——世界时基准、公转运动——力学时基准、原子振荡——原子时基准。世界时包括恒星时和太阳时。恒星时是由天球上的春分点周日运动所确定的时间。太阳时包括真太阳时、平太阳时、民用时和世界时UT。力学时系统以地球绕日公转为基准，以地球动力学时描述地球卫星，以太阳系质心力学时描述九大行星。原子时包括原子时、国际原子时、协调世界时UTC和GPS时间。原子时以秒长为单位，即以铯-133(133 Cs)的基态超精细结构的跃迁频率确定的秒长计量的均匀时间。天球坐标系即建立以地心为球心，以任意长r为半径的天球，以天球球心作为坐标系中心的坐标系。它有两种表达坐标：天球赤道球面坐标和天球空间直角坐标系。天球赤道坐标系 按球心位置不同分为日心坐标系、地心坐标系和站心坐标系。地球坐标系也是一种坐标系，分为大地坐标系和空间直角坐标系两种形式。某一历元的平天球坐标系由岁差章动影响转换为观测瞬时的真天球坐标系，再由旋转SG角转换为观测瞬时的真地球坐标系，再由极移修正转换为某一历元的平地球坐标系。

无线电导航是利用无线电信号引导运动载体沿规定航线、在规定时间到达目的地的航行技术。无线电导航原理是导航设备通过测量无线电导航台发射信号确定运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何参量，进而确定运动载体与导航台之间的相对位置关系。利用无线电波的传播特性测定运动载体的导航参量（方位、距离、速度）。无线电导航基本观测量有方位（角度）、距离（距离差），可以形成测角--测角、测角--测距、测距--测角和测距差等多种方式的导航定位方式。优点是不受时间天气限制，精度高，作用距离远，定位时间短，设备简单。缺点是需发射和接收无线电波，易被发现和干扰，需要载体外的导航台支持。按作用距离可分为近程、远程和全球。根据导航台位置可分类为陆基、空基和星基。陆基导航有罗兰C系统，机场微波着陆系统，地基增强导航系统；空基导航包括卫星导航系统，卫星增强系统，未来天基系统。处于发展阶段的无线电导航技术还有室内无线电定位导航技术，包括移动通信定位系统和wifi室内定位系统。

卫星导航系统是利用卫星不断向地面广播发送某种频率，并加载某些特殊定位信息的无线电信号，来实现定位、导航和测时的导航定位系统。它包括发射卫星分系统，发射场地分系统，卫星制造分系统，地面总控分系统，测试评估分系统和用户应用分系统。主要提供定位、导航和授时服务。特点是高精度、全天候、高效率、三维定位、多用途、自动化和全球化。组成为地面控制部分（连接卫星和用户的调控平台）、空间部分（提供稳定实时时空数据的卫星）和用户部分（保障PNT需求的信号发射和接收于一体的导航设备）。其几何原理是一个站星确定球面，两个站星确定圆，三个站星确定点。现有以下卫星导航系统:GPS、GLONASS、GALILEO、COMPASS。卫星导航系统的应用有车载导航系统、移动目标监测、车辆跟踪系统、防盗、精确打击、时间传递和时间同步、地学应用、大气监测和其它应用。卫星导航系统需要满足精确度、空间覆盖、可用性、完好性、连续性、通信、安全性、抗干扰性、易维护性等方面的要求。卫星导航系统工程的任务是建立卫星导航系统空间段、地面控制段和用户段。

匹配导航是一种高性能景象匹配技术，可利用地形、地图、影象、地磁、重力和星光等实时采集属性信息与基础数据进行匹配导航，它的特点是借助于地球固有属性，自主无源。它包括三个要素:背景场、实测数据和匹配方法。地形匹配导航是利用相机实测的地形起伏轮廓与背景场匹配从而对运动物体姿态进行修正进行导航。主要应用有巡航导弹、机器人、潜艇声呐等。为减小误匹配的影响，可以选择更有代表性更有特征的地形进行导航。影象匹配导航是对采集的图像进行校正和压缩后与预处理过的参考图进行匹配来进行导航。磁力匹配导航是利用磁力仪测得的地磁数据与地磁背景场匹配进行导航。它的优点是利用了地磁这一种基本地球物理学特征，匹配源丰富，保证了匹配的多样性和稳定性 具有指向性、无源性和隐蔽性；它的缺点是背景磁场磁力值变化差异大，干扰较大，不稳定。主要应用有潜艇等。重力匹配导航是利用重力仪和高度计求得的重力值与背景重力值匹配后求得位置进行导航。星光导航是利用星光位置反推运动物体位置并进行导航，目前还在研究中。

先进任务规划系统是以陆基飞行器（如陆基巡航导弹）任务规划系统为基础发展起来的开放式组件化任务规划系统，可用于多种无人飞行器（含路基、潜射、无人机、和空射飞行器等）的新一代任务规划系统。现代战争是高技术战争，任务规划就是要使武器系统使用、作战应用、指挥决策一体化、定量化、精确化。它的任务包括制订攻击计划，规划飞行器航迹（路径）。飞行器在发射后经过中段制导和末段制导便可以实现精准到达目标。先进任务规划系统是武器系统作战效能的”倍增器”，是实施精确打击有控飞行器的必备系统。

惯性导航是利用陀螺仪和加速度计这两种惯性敏感器，通过测量运动物体加速度和角速度而实现的自主式导航方法。其主要原理是牛顿定律。陀螺仪是一种利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，分为转子陀螺、振动陀螺和光学陀螺等。加速度计是测量物体加速度的仪器，包括石英加速度计、微硅加速度计等。惯性导航在二维空间可分为平台式和捷联式。平台式惯性导航系统根据建立的坐标系不同，又分为空间稳定和本地水平两种工作方式。空间稳定平台式惯性导航系统的台体相对惯性空间稳定，用以建立惯性坐标系。这种系统多用于运载火箭的主动段和一些航天器上。本地水平平台式惯性导航系统的特点是台体上的两个加速度计输入轴所构成的基准平面能够始终跟踪飞行器所在点的水平面，因此加速度计不受重力加速度的影响。这种系统多用于沿地球表面作等速运动的飞行器。在平台式惯性导航系统中，框架能隔离飞行器的角振动，仪表工作条件较好。平台能直接建立导航坐标系,计算量小，容易补偿和修正仪表的输出,但结构复杂，尺寸大。捷联式惯性导航系统根据所用陀螺仪的不同，分为速率型捷联式惯性导航系统和位置型捷联式惯性导航系统。前者用速率陀螺仪，输出瞬时平均角速度矢量信号；后者用自由陀螺仪，输出角位移信号。捷联式惯性导航系统省去了平台，所以结构简单、体积小、维护方便，但陀螺仪和加速度计直接装在飞行器上，工作条件不佳，会降低仪表的精度。这种系统的加速度计输出的是机体坐标系的加速度分量，需要经计算机转换成导航坐标系的加速度分量，计算量较大。惯性导航可分类为战略级、导航级和战术级。它的特点是需要初始数据，自主可靠，价格昂贵。它通常与其他多种导航方式组合使用。惯性导航的历史可追溯到二战时期V2火箭制导。未来它将向着更精准更低廉更普及的方向发展。

三 导航应用与位置服务及自己对导航应用的想法

导航应用系统工程的主要产品有基础类产品，包括时频器件、惯性器件、方位器件、通信器件；软件类器件，包括系统软件、应用软件；终端类产品，包括惯性导航、卫星导航、位置服务数码产品、水下导航设备；数据类产品，包括导航电子地图、时空基准数据、大气环境参数、社群动态数据。同时，作为一门高度信息化、自动化和智能化的应用服务，现代导航工程需要有要求指标，技术指标和质量控制指标来维持其稳定运行。导航的应用与位置服务是多种多样的，可以说它的应用只受到人们想象力的限制。目前导航需求类型包括陆地、室内（地下）、海面、海下、航空、太空、深空、太阳系外。导航全球导航卫星系统又称为定位导航授时系统，它的应用领域包括军事、交通运输、测绘、农业、航空航天、大气和通信等。GPS是全球定位系统，它的主要功能是定位、授时和测速。在测量方面，它可用于多点连续测量，建立和维持全球性的参考框架，板块运动和监测，建立国家各级平面控制网，形变测量，航空摄影测量、地籍测量、海洋测量等。在军事方面，它可用于导弹制导，炮兵或战略导航部队阵地定向，单兵导航等。在交通运输方面，它可用于航运、航空搜索，陆路交通（车辆导航、监控），船舶远洋导航和进港引水等，包括车辆导航系统，动态目标监控，车辆跟踪系统，舰船飞机导航系统，广域增强辅助系统，移动测量车等。GPS还可用于机械自动化。在大气科学方面，它利用无线电信号传播时所发生的特性变化可进行天气预报。GPS还可实现对地观测卫星的精密定轨。它可应用于以下领域：科学研究（卫星定轨，地球动力学，坐标框架维持，大气监测，板块运动，地壳形变，环境变化，灾害预报，精密时间传递，动物跟踪等），工农业生产（航天遥感，精细农业，捕鱼，工程施工，勘探，物探，形变监测，时间同步，通讯工程，电力工程，运动目标监控等），军事领域（军用卫星定轨，时间同步，飞机、导弹导航，协同作战，求援引导，精确打击，坦克、陆军部队、炮兵、空降兵和步兵等的定位），娱乐、体育（GPS手机、手表，运动员训练监控，导游等），测绘领域（大地测量，工程测量，航空摄影测量，遥感，海洋测绘等），交通运输与管理（智能交通，物流管理，车船调度监控），海陆空运动载体导航（车、船、飞机自主导航等）。在移动互联时代，位置服务应用的重要性日益突出。步行者地图、个人导航，位置社交与信息沟通，位置分享与兴趣点点评，游戏和娱乐服务，位置情景感知的智能服务等应用充实了人们的需求。但同时其中存在的安全问题也值得我们考虑，GPS的使用泄露了用户位置信息，威胁到个人安全和国家利益，所以建立安全高效的中国位置服务网已成为应时之需。利用泛在精确定位、全系导航地图和智能位置服务等前沿技术可以构建导航与位置服务系统，从而形成自主可控的位置服务能力。泛在精确定位以北斗导航系统和羲和系统等为基础，北斗导航系统提供导航定位授时测速服务，羲和系统提供全空域、全时域无缝的导航定位服务。全息导航地图是以位置为核心的时空视觉合成地图，可实现时空一体化的多维信息集成与管理。智能位置服务可支持海量位置信息搜索。

联系我国的北斗导航系统，它已应用在渔业、科学、生活、农业、交通、工程、国防和救灾等方面，例如利用系统进行时间传递和时间同步，进行全球板块运动监测，确定大气参数预报灾害天气，寻找鱼群，参与抗震救灾，建立森林防火系统，水资源和大气环境监测，建筑物变形监测，大坝外形变形监控，大桥施工监控和变形监测，公路路基压实施工的质量控制，航空航天应用，铁路和高铁运行管理，精密农业，位置服务（个人位置服务、搜寻救助安全管理、弱势群体监护、学生安全监控、位置游戏应用），其他应用（运动员训练、旅游休闲、生物考察）。

在我的设想中，物品导航将变得十分有价值，如可以让计算机、自行车等贵重物品在出厂时配置导航定位装置，并利用手机等移动终端相关软件开启防盗保护，追踪物品位置，达到防盗的目的。室内无线电定位导航技术也将得到更为广阔的应用，如利用手机等移动终端在云端下载所需建筑物室内三维地图数据，通过接收楼层间分布的无线电小型基站发出的无线电信号并利用wifi室内定位系统及卫星导航系统进行组合导航来导航定位，这一技术可应用在人员位置服务、设备定位跟踪、设备位置管理、应急疏散指引。此外，多维导航地图和卫星导航技术可应用在考古研究中，通过对不同地形和位置等因素的比较来对考古发掘地点地形位置及内部构造进行判断。同时，由于位置安全问题的严重性越来越突出，隐藏式导航定位技术也将得到发展，利用这一技术我们可以对所需控制物体进行导航定位而不暴露自己的位置，提高导航定位技术的安全性。

四 对本课程的教学建议

希望在这门课程中，我们可以多一些实践性的活动，如参观卫星导航基站，了解导航仪的原理构造等。希望学习时利用学习资料辅助学习。希望平时能与老师有更多的交流。

【参考文献】 导航概论课件：

导航学与导航工程概论--刘经南 时间系统和坐标系统--魏二虎 无线电与卫星导航--张小红 匹配导航--闫利 惯性导航--牛小骥 导航应用与位置服务--施闯

百度百科:导航工程，无线电导航，惯性导航，匹配导航等词条。

第二篇：制药工程展望

我国化学制药现状与发展展望

学院:化学工程学院 专业：制药工程

摘要：化学制药是目前和未来新药研发的重要领域，本文总结了化学制药产业的发展现状，指出了当前我国制药存在的漏洞，以及对未来化学制药的发展提出了建议。

正文：药物化学是发现和发明新药，合成化学药物，阐明药物构效关系、研究药物分子与机体细胞和生物大分子之间相互作用规律的一门综合性学科。药物化学这门学科有着十分丰富的内涵和广阔的研究领域，既要研究化学药物的结构、性质和变化规律，又要了解用于人体后的生理、生化效应。药物化学在创制新药中，首先提供后续学科研究的物质基础，因而起着十分重要的作用，是药学研究领域中的带头学科。

一、我国化学制药工业发展现状

（一）产业规模快速增长：“十一五”以来，化学新药和运用生物技术改造传统化学制药工业的总产值和利润均保持了较快增长，且增速快于化学制药工业的整体增速。

（二）新产品、新技术开发取得积极进展

（三）企业实力显著增强

（四）出口规模持续增长：2009年在全球性金融危机的背景下，我国化学药出口总额达到193.03亿美元，其中原料药出口额165.59亿美元，制剂出口额11.98亿美元。出口约占药品销售额的14%，原料药出口量约占产量的45%，我国占全球化学原料药贸易的1/4。

二、存在的问题

（一）自主创新能力弱

我国化学制药企业研发投入较少，平均研发投入占销售收入的比重仅为2 %左右，无法与国外专利药公司占销售收入15%以上的研发投入比，也比不上印度8~10%的研发投入，与国外仿制药公司研发投入占销售收入5%以上比也有很大的差距。

（二）产业结构问题突出

生产企业多、小、散，产业集中度低，产品结构趋同，重复建设严重，产能过剩，造成过度竞争和资源浪费。2009年制药工业前十强企业占医药工业总产值的比重仅为14%，制药工业百强为42.2%。国家基本药物目录中多数品种有50多家企业可以生产。

（四）国际竞争力不强

我国药品出口以量大的中低档原料药为主，污染重，资源消耗多制剂出口量小且基本出口到欠发达国家，国际贸易纠纷不断，不能理性应对出口；疗效好的品种往往重复建设，恶性竞争。企业国际化程度低，较少化学制药企业在境外建立研发、生产和销售机构。

（五）药品质量安全存在风险

药品质量安全事件时有发生，损害了我国药品的质量信誉，暴露出我国药品总体质控水平不高，存在安全隐患。一些企业虽然通过了GMP认证，但还存在管理水平较低，质量意识淡薄，不能严格按照药品生产质量管理规范组织生产的现象。

三、发展展望

中国的化学制药行业未来还有极为广阔的成长空间，具体到整个化学制药行业的发展将具有以下特点：

1、优势化学原料药将继续做大。中国作为世界第二大原料药出口国，在原材料价格、劳动力成本上有着其他国家无可比拟的优势。面对入世直接受惠的大好机会，有望进一步扩大国际市场，继续做大做强。

2、化学制剂药仍有相当发展空间。加入WTO后由于知识产权的保护，这将使中国化学制剂药企业在国外优势企业竞争中处于极端不利的地位，但实际上中国制剂企业只要采用仿创结合战术，仍有相当发展空间。国外公司的成功证明这是一条捷径。

3、重组兼并将进一步掀起热潮。2002 年是中国加入WTO的第一年，对于化学制药行业而言，重组兼并、资源整合将进一步掀起热潮，这是因为目前国内企业为了提高抗风险能力，将会采取多种形势进行整合重组，另外外资并购也有可能成为热点，外资企业为了进入国内市场，将会采取各种方式展开整合和并购。

参考文献：刘瑜，徐文方，制药工业的发展，齐鲁药事（J），2008年08期

2黄丁毅，制药企业应对环保新标准的探讨（J），中国药事，2010年03期

3李迪，浅谈我国制药企业应如何做好环境保护工作（J），黑龙江科技信息，2011年06期

4徐国铭，WTO条件下中国化学制药企业发展战略研究（D），大连理工大学，2002年05期

5沈枫,李野，我国化学制药企业的内向国际化经营，中国药房，2007年10期

第三篇：石油工程概论

《石油工程概论》

中国石油大学（北京）

一、综述题

1.阐述井身结构的主要内容，说出各内容所包括的具体知识，并画出基本的井深结构图。知识点提示：井深结构的主要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返高等，请详细列出各内容所包含的具体内容，并画出简单的井深结构图。

答：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。井身结构是钻井施工设计的基础。

（一）井身结构的组成及作用

井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。

1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近的地表层。

2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。

3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层，保持钻井工作顺利进行。

4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管。油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100～150米。其作用封隔油气水层，建立一条供长期开采油气的通道。

5.水泥返高：是指固井时，水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离

（二）相关名词及术语

1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离。

2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度。

3.人工井底：钻井或试油时，在套管内留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离。

4.水泥塞：从完钻井底至人工井底的水泥柱。

2002年12月29日，渤海四号平台在印尼SURABAYA海域KE38-1井的12-1/4”井眼钻进作业中，钻至井深4169ft。此时正好35柱钻杆钻完，划眼过程中各种参数正常。17:54停泵，开始接立柱，17:59分立柱接完后，井口两名钻工提出卡瓦。18:00开泵泵入稠泥浆，当地钻工KAREL在盖转盘钻杆防磨板时发生井喷，转盘小补芯和钻杆防磨板瞬时飞出，领班立即停泵，关闭上闸板防喷器，发出警报。观察套压，1400psi，钻杆压力0psi（钻具内有单流阀）。随后进行压井作业。于此同时，电器人员切掉钻台附近电源，机舱启动消防泵，平台进入井喷应急状态。经提高压井泥浆比重从8.5PPG至9.4PPG将井压住，恢复作业。

危害：某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。事故原因：

1、预计高渗地层提前500ft，未预测到存在高压层；

2、直至接立柱前的钻进中未发现任何井涌显示，使人员产生麻痹；

3、泥浆比重偏低，8.5至10.1PPG；

4、气测人员发现异常，但没有通知钻台和监督；

5、接立柱时由于停泵后，返出流量计被堆积岩屑垫高，不能回零，因此给溢流的判断造成失误。

6、转盘小补芯没有锁销,造成被强大的井喷流体顶出。

造成的危害：延误工期，并且某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。预防措施：

1、经常调校井口返出流量计，避免判断失误；

2、提高人员的井控意识，接立柱时安排专人观察井口返出，增强防范手段；

3、要求气测人员将钻井参数的异常变化及时通知钻台；

4、在平台范围内展开学习讨论，同时加强井喷应急程序的训练。

中国石油的二次开发是一项战略性的系统工程,是“油田开发史上的一场革命”,是近期主要任务之一。经初步研究,中国石油二次开发一期工程预计增加可采储量9.1亿吨。所谓油田二次开发,是指当油田按照传统方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的条件时,采用全新的概念和新的“三重”技术路线,对老油田实施二次开发,重新构建油田新的开发体系,实施再开发,大幅度提高油田最终

采收率,最大限度地获取地下油气资源,并实现安全、环保、节能、高效开发。

简言之,二次开发的对象是“老油田”,条件是“传统的方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的油田”,观念是“全新的”开发观念,中心工作是“重新构建油田新的开发体系”,目的是“大幅度提高油田最终采收率”,最大限度地获取地下油气资源,效果体现在“安全、环保、节能、高效开发”上。老油田二次开发的根本宗旨是建设“科技油田、绿色油田、和谐油田”,其思路也可以扩展到老气田上

二次开发与传统的开发相比，其最大变化和最大难点，就是要面对已开发了20年以上的老油田，而这些油田剩余油高度分散，油水关系及其复杂，总体上表现出“两低”、“双高”和“多井低产”的极难特点。要采用不同于传统的开发理念，才能走出油田开发的新路。

辽河、克拉玛依、玉门等油田“二次开发试点”的初步成果表明:二次开发可在老油田分批次逐步推广,是老油田再生的一条全新出路;二次开发可以创造可观的经济效益。初步预测中国石油二次开发一期工程可增加可采储量9.1亿吨(约合66.43亿桶),按油价80美元/桶计算,可实现产值41608亿元;按照2006年的纳税方法计算,可为国家创造税收18376亿元。

“二次开发”还可以从根本上改变目前老油田的开发面貌，提高采收率并创造巨大的经济价值，是当前中国石油油田开发的一项战略性的举措，同时，也是一项战略性的系统工程，对于中国经济的快速发展，实现“小康社会”目标，极具资源保障的战略意义。老油田是个宝，老油田“焕发青春”是当今国际石油行业的热门课题，国外公司在老油田的投入约占开发投资的70％以上，以实现老油田的长时间可持续开发。老油田采收率超过70%已经不是神话，大庆油田、峡湾油田、克恩河油田已经接近证实。

石油工程学的基础是十九世纪九十年代在加利福尼亚建立的。当地聘用了一些地质学家来探查每口油井中产油区与水区之间的联系，目的是防止外部水进入产油区。从这时开始，人们认识到了在油田开发中应用技术的潜力。“美国采矿与冶金工程师学会”(AIME)于1914年成立了石油技术委员会。1957年，AIME改名为“美国采矿、冶金和石油工程师学会”。石油工程是对石油资源进行开发、使用、研究的一种系列工程，主要针对油气田的工程建设，如油气钻井工程、采

油工程、油藏工程等，下面就三大工程谈一下自己的认识。

一、对钻井工程的认识

钻井是石油工业的龙头，钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程的实施对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用。作为勘探开发的重要一环，合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探成功率、发现油气田、提高产量、提高采收率，推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。

（一）石油钻井是指利用专业设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。

（二）从钻井发展过程来看，钻井方式主要有四种：人工掘井、人工冲击钻、机械顿钻、旋转钻。

（三）钻井施工工序主要包括：钻前施工、钻井施工、完井施工。

（四）钻井新技术主要包括：

1、定向井、水平井、大位移井技术；

2、分枝井技术；

3、深井、超深井、特超深井；

4、深海钻井；

5、欠平衡钻井技术；

6、小井眼钻井技术；

7、地质导向钻井技术；

8、挠性连续管钻井技术；

二、对采油工程的认识

采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。它所研究的是以提高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。

采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施，使油、气流入井底，并高效率地将其举升到地面进行分离和计量，其目的是经济有效地提高油井产量和原油采收率。

采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。采油方法分为自喷采油和人工举升采油。

自喷采油是利用油层本身的能量将原油举升到地面的方式。人工举升采油主要包括：气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油气举采油是利用从地面向井筒注入高压气体，将原油举升至地面的一种人工举升方式，该方式主要适用于高产量的深井、油气比高的油井、定向井和水平井。有杆泵采油：由抽油机、抽油杆、抽油泵和其它附件组成。抽油机包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。其工作原理是：工作时动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄低速旋转，曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动，挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把原油抽到地面。

无杆泵采油：电潜泵电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。增产措施：水力压裂、酸化、酸化压裂。水力压裂是用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减少油气的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的目的；酸化是利用酸液溶解岩石中的所含盐类物质的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施；酸化压裂是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀溶蚀产生的一定导流能力。

三、对油藏工程的认识

油藏工程的主要内容：研究油藏内流体性质和流体运动规律的方法。一般包括油层物理、油气层渗流力学、试井解释、数值模拟、油藏动态分析方法等。主要包括以下几个方面：开发方案设计、水驱油理论基础、开发动态分析、油藏动态监测与调整。最后，石油工程专业就业前景堪为乐观。石油作为一种重要的能源，可以说是现代经济的血液。我国是石油消费大国，同时又是世界排名第五的石油生产大国。石油工业作为一种基础工业，需要大量的技术人才。石油生产领域具有科技含量高、技术性强的特点。随着生产的发展和石油企业人员的不断更新，在石油生产管理与技术应用方面，将需要大量的具有较高科学文化素质和职业技能的高级技术应用型人才，所以我要学好石油工程各项技术，更好为我国油气田发展做出自己的贡献。

第四篇：冶金工程概论

一 选择题

1．高炉生产的产品有：

A）生铁B）炉渣C）高炉煤气D）炉尘

2．高炉干式除尘的方法有：

A）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔

3．高炉内对煤气阻力最大的区域为：

A）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区

4．炼钢过程的主要反应是：

A）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D）磷的氧化

5．常用的氧枪喷头类型为：

A）直孔型B）拉瓦尔型C）螺旋型D）扇型

6．炼钢终点控制主要控制：

A）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D）终渣量

7．碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：

A）双渣留渣法B）返回吹氧法C）氧化法D）不氧化法

8．氧枪的常用冷却保护介质为：

A）水B）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油

9．采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：

A）N2B）ArC）O2D）H

210．高炉中配加焦炭的作用是：

A）作还原剂 B）燃烧后产生热量C）作料柱骨架，起支撑料柱作用 D）氧化剂

11．高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：

A）渣铁处理系统B）原料系统C）煤气处理系统D）送风系统 E）装料系统

12．高炉湿式除尘的方法有：

A）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔

13．高炉内发生间接还原反应的区域主要在：

A）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区

14．炼钢过程前期的主要反应是：

A）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D）磷的氧化

15．顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有：

A）O2B）H2C）ArD）N2

16．在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制：

A）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D）终渣量

17．顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有：

A）喷嘴型B）砖型C）细金属管多孔塞式D）环型供气元件

18．Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为：

A）水B）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油

19．采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制：

A）顶吹和底吹的流量比B）顶枪枪位C）底气量D）供氧强度

20．连铸钢坯激冷层的结构特点：

A）窄B）厚C）晶粒粗大D）晶粒细小

二、判断题

1我国钢铁工业的能源构成以煤为主，能源主要消耗在炼钢系统。

2铁矿石中w(T.Fe)>60％称为高炉富矿，可直接入炉。

3用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应叫直接还原。

4转炉终点控制主要控制钢水碳含量和钢水温度。

5连铸坯凝固组织结构由外到里分别为粗大等轴晶、柱状晶、细小等轴晶。

6我国钢铁工业的主要污染物质包括空气污染物、污水和炉尘。

7耐火材料在冶金中可用作高温炉管，炉膛，容器，热电偶保护管和绝缘管等。用CO还原铁氧化物，生成CO2的还原反应属铁氧化化物的间接还原。铁氧化物的还原是由高价氧化物逐级还原为低价氧化物的。

9生球的焙烧过程要经历干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个阶段。

10连铸坯的质量缺陷主要有表面质量缺陷、内部质量缺陷和脱方。

三 名词解释

1）冶金学2）热 脆3）硫负荷4）烧结矿5）炉外精炼6）料线零位7）直接还原度8）球团矿9）高炉煤气净化系统 10）矿物、矿石、矿石的品位11）

低温烧结12）高炉有效容积13）枪位14）溅渣护炉 15）炉外精炼16）拉坯速度

17）熔炼 18）硬吹 19）连铸结晶器20）连铸机台数、机数、流数

四 填空

1钢铁工业的主要污染包括、和。

2渣中和浓度之比值称为炉渣碱度。

3氧从气相进入金属液有和两种途径。

4在烧结过程中，烧结料沿料层高度方向由上到下依次分

为，。

5高炉冶炼过程中送往高炉的热风是由提供的。

6钢液浇铸的任务是，常用的方法是。

7常用脱氧元素有、和，脱氧剂的加入次序是先后。8冶金方法按冶炼工艺过程分、和，其中钢铁冶金属于，采用ZnSO4 的水溶液电解制取Zn属于。

9非高炉炼铁主要包括和两种方法。

10炉渣的氧化性通过来体现。炉渣吸收有害元素的能力用性质来衡量。

11水当量即。

12电弧炉的装料原则：下，上，中间，四周，炉门口无大料，使得穿井快，不搭桥。

13转炉炉膛内氧气射流的特点是：。142R4.56—450表示一台机，拉辊辊身长度为，外弧半径为的弧形 连铸机。

15高炉炼铁中加入焦炭的作用是、、。炼钢中，常用脱氧元素脱氧后的产物分别为、和。

16高炉炉型为圆断面五段式即：、、和，五部分。

17按冶炼工艺过程分，钢铁冶金属于；锌精矿经浸出再电解得到Zn属于、。

18炉外精炼即。

19提取冶金过程按冶金工艺过程不同分为____、_____、______三种。

20烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、______、______、______、_____，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。

21高炉炼铁中，焦炭的作用：______、______及______。

22某大型高炉有效容积4350m3，年产370万吨炼钢生铁，消耗100万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉205kg，此高炉有效容积利用系数为_____，焦比为_____，燃料比为_____。23 根据高炉冶炼中炉料的状态，高炉内可分为____、____、____、____和____5个区域。24 炼钢的任务的四脱为______、_____、_____、_____，二去为_____、_____。25 顶底复吹转炉吹炼中，前中期底吹气体为_____，后期底吹气体为_____。RH最主要的精炼手段是____，最主要的精炼功能是____。连铸中，钢水过热度定义为_____与____之差。冶金学按研究的领域分为提取冶金学（化学冶金学）和_____；提取冶金过程按冶炼的金属不同分为_____和____两类。生产烧结矿时先经过______、______、______、_____等工序，然后对烧结矿进行破碎、筛分、冷却及整粒处理。高炉炼铁中，可以通过喷煤代替_____的部分作用。

某大型高炉有效容积4000m3，年（365天）产370万吨炼钢生铁，消耗105万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉200kg，此高炉有效容积利用系数为__，燃料比为_____。32 高炉炼铁时热风是由热风炉产生的，目前用得最多的热风炉是____。

顶底复吹转炉炼钢工艺包括 ______、_____、_____、_____、_____、_____等内容。34 传统电炉炼钢过程中，主要的金属料为____，造渣剂主要有_____、萤石及火砖块等。35 LF基本的精炼手段是_、、___，其精炼功能有____、____、__ __和__。36炉外精炼方法中的RH法的具体含义是_____。

连铸机的主要设备有钢包及回转台、____、结晶器、_____、____、切割装置和引锭杆。

五 问答题为什么要选矿？选矿生产工艺过程分为几个阶段？各起什么作用？选矿方法有哪些？如何选用？衡量选矿效果有哪些技术经济指标？粉矿造块的意义和方法有哪些？烧结法的流程和机理是什么？烧结过程涉及到哪些化学反应？

3请用图示法说明钢铁工业的两种生产流程。以图示出钢铁冶金生产长流程主要工序，并标出各工序主要原料及产品。炼钢脱氧的方法有哪几种，它们有什么特点？风口前燃料燃烧有何重要的意义？高炉内燃烧反应的特点是什么？写出风口前焦炭燃烧的化学反应式。什么是回旋区和燃烧带？高炉冶炼过程为什么P被全部还原进入生铁中？以高炉为中心，图示出高炉炼铁生产中的原料及其来源和各产品的去向。高炉造渣的作用是什么？写出有炉渣脱硫反应的化学方程式（分子式或离子式），并讨论影响脱硫的因素。氧对钢材质量有什么影响？请说出常用的脱氧方法有哪些？

10转炉炼钢过程对造渣有什么要求？目前用到的造渣方法根据什么确定？转炉炼钢时的造渣方法有哪些，各有何特点？

11转炉炼钢的基本任务是什么？其中影响钢液脱碳的因素有哪些？写出有石灰参与的氧化性脱磷反应的分子式或离子式，并讨论影响脱磷的因素。13 为什么要进行炉外脱硫？采用哪些脱硫剂？主要有哪些方法？

14何谓传统电弧炉炼钢法？该法有哪些优点？电弧炉炼钢的装料经验是什么？钢和生铁有哪些区别？传统的氧化法电炉炼钢冶炼工艺操作过程包括哪几个阶段，其中哪三个阶段为老三期，老三期每个期的任务是什么？电弧炉炼钢的操作方法有哪两类？炉外精炼的基本手段有哪些，其作用是什么？电弧炉有哪些主要机械设备？电弧炉的电气设备主要由哪几部分组成？各自的任务是什么？叙述真空提升脱气法、循环脱气法、钢包炉精炼法的工作原理。叙述连铸的工艺流程。连铸与模铸相比的优越性表现在哪些方面？

21常用的弧形连铸机的主要设备有哪些，并简要说明各设备的作用。

22冶金的方法及其特点是什么？

23一个现代化的钢铁联合企业有哪些主要工序和辅助工序，用框图画出钢铁联合企业的生产工艺流程。

24铁矿石入炉前需要进行哪些准备工作？烧结矿是如何形成的？

25高炉冶炼过程分为几个区域？高炉内燃烧反应有什么特点？什么是回旋区和燃烧带？

第五篇：冶金工程概论

冶金工程概论绪论

1． 1金属及其分类

元素周期表中109个元素，其中93个为金属元素。

欧美分类：铁金属；Fe,Cr,Mn.非铁金属

前苏联：黑色金属；有色金属――我国采用此类分类方法

有色金属按密度大小，原料富集程度，发现早晚以及用途和价格又分为；重，轻，稀，贵金属四大类。

重金属；密度大于6g/cm3,如Sb（6.2）,Zn(7.14),Cu(8.95),Pb(11.34),Hg(14.2)。其产量大，用途广，价格低，又称常用有色金属或贱金属。火法加湿法提取。

轻金属；密度小于4.5g/cm3,Al（2.7）,Mg(1.74).比重金属化学性质活泼，提取较困难，采用熔盐电解或金属热还原。

贵金属；价格比常用金属贵而得名，如Au,Ag,Pt族等。与其它金属区别在于其化学活性很低，不与氧起反应，故又称惰性金属。小部分从矿石中提出，大部分从Cu,Ni,Pb,Zn冶炼过程的付产品（阳极泥）中回收。

稀有金属；已知的93种金属元素中约占60种。这类金属中有的地壳丰度小，天然资源少；有的地壳丰度大，但赋存状态分散，不易经济的提取，有的物化性质上近似不易分离成单一金属。故制取和使用得很少，得名为稀有金属。其提取方法多种多样。

稀有金属根据其物化性质，赋存状态，生产工艺等特征，又分为稀有轻金属，稀有高熔点金属，稀有分散性金属，稀土金属和稀有放射性金属等五类。

稀有轻金属；特点是密度小，如锂密度为0.53g/cm3。

稀有高熔点金属；特点是熔点高，如Ti的熔点为1660℃，W的熔点为3400℃。

稀散金属；特点是在地壳中平均分布，没有单独的矿物，更没有单一的矿床，常以微量杂质形态存在于其它矿物的晶格中。

稀土金属；包括镧系元素和化学性质近似的钪和钇共17个元素。稀土并不似土，也不稀少，地壳中含量比Pb,Zn,Sn等多几十倍，但物化性质非常近似，总是相互伴生；所有提取单独的纯金属或其化合物都相当困难。

稀有放射性金属；习惯上不视为普通提取冶金的对象。

1．2 金属产量和价格

p3 图1－2

1．3 冶金和冶金方法

冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它原料中提取金属或化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

广义的冶金包括采矿，选矿，冶炼和金属加工。由于科技进步和工业发展，采矿，选矿和金属加工已形成各自独立的科学。狭义的冶金是指矿石或精矿的冶炼，即提取冶金。

冶金又分为物理冶金（性能――结构）和化学冶金（性能――成分）；即提取冶金。它研究火法冶炼，湿法提取或电化学沉积等各过程的原理，流程，工艺及设备，故又称过程冶金学。

冶金方法；

（1）火法冶金；在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中金属与脉石

和杂质分开，获得纯金属的过程。包括备料，熔炼，精练三个工序。

（2）湿法冶金；在常温（低于100℃）常压或高温（100－300℃）高压下，用溶剂处理

矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。它包括浸出，分离，富集和提取等工序。

（3）电冶金；利用电能提取和精练金属的方法。按电能利用形式可分为两类； 电热冶金；利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质与火法冶金相同。

电化学冶金；用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出。

水溶液电解；如铜的电解精炼和锌的电解沉积，属湿法冶金。

熔盐电解；如铝电解，属火法冶金。

冶金方法的采用：

（1）节能

（2）环保

（3）处理低品位矿

（4）综合利用

1．4冶金工艺流程和冶金过程

黑色金属矿石的冶炼：一般情况下，矿石成分单一，常采用火法处理，即使矿石成分较为复杂，通过火法处理后，也能促使其伴生的有价进入渣中，再处理渣提取有价金属。如高炉冶炼钒钛磁铁矿。

有色金属矿石的冶炼：由于其矿石的成分极为复杂，含有多种金属矿物，不仅要提取或提纯某种金属，还要考虑综合回收各种有价金属，以充分利用资源和降低生产成本。考虑冶金方法时，要用多种方法才能完成。

工艺流程图：各工序间的联系及其所获得的产品（包括中间产物）间流动线路图。设备连接图；表示主要设备间的联系。

原则流程图；表示各阶段作业间的联系。

数质量连接图；表示各阶段所获产物的数量和质量的情况。

冶金工艺过程；由单元冶金过程组成。

（1）焙烧；在适当气氛下，加热至低于熔点温度，发生氧化，还原或其它化学变化的过

程。其目的改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或埐出的要求。按气氛不同分为氧化焙烧，还原焙烧，硫酸化焙烧，氯化焙烧等.（2）煅烧；将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变

成氧化物的过程，又称焙解。如石灰石煅烧成石灰；氢氧化铝。

（3）烧结和球团；将粉矿或精矿经加热焙烧，固结成多孔状或球状的物料，以适应下一

工序的要求。如铁矿粉的烧结，铅精矿的烧结。

（4）熔炼；在高温下（熔点以上）通过氧化还原反应，使矿物原料中金属组分与脉石和

杂质分离两个液相层即金属（或金属锍）熔体和熔渣的过程，也叫冶炼。按作业条件可分为还原熔炼，造锍熔炼和氧化吹炼等。

（5）火法精炼；在高温下处理含少量杂质的粗金属，以提高其纯度。如生铁经氧化精炼

成钢。火法炼锌得到的粗锌，再经蒸馏精炼得纯锌。其种类有氧化精炼，硫化精炼，氯化精炼，熔析精炼，碱性精炼，区域精炼，真空冶金，蒸馏等。

（6）浸出：用适当的浸出剂选择性地与原料中金属组分发生化学作用，使其溶解而与其

它不溶组分初步分离的过程。浸出又称浸取（重金属冶金）,溶出（轻金属冶金），湿法分解（稀有金属冶金）。

（7）液固分离：将残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相和固相的湿法冶金单元过程。

主要用物理方法和机械方法，如重力沉降，离心分离，过滤等。

（8）溶液净化；将浸出液中杂质除去的湿法冶金单元过程。其方法多种多样，主要有结

晶，蒸馏，沉淀，置换，溶剂萃取，离子交换，电渗析和膜分离。

（9）水溶液电解；利用电能转化为化学能使溶液中的金属离子还原成金属而析出，或使

粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。前者为电积，也称不溶阳极电解。后者为电解精炼或可溶阳极电解。

（10）熔盐电解；利用电热维持熔盐所要求的温度，又利用直流电转化的化学能自熔盐中

还原金属。

1．5冶金工业在国民经济中的地位和作用

冶金工业与能源工业和交通运输业一样是构成国民经济的基础产业。能源技术，信息技术和材料技术是人类现代文明的三大支柱。材料是人类社会发展的物质基础和先导，没有金属材料便没有人类的物质文明。

钢铁是用途最广泛的金属材料，占使用金属的90％以上。目前我国是世界上第一钢铁大国，但还不是钢铁强国，我国的钢铁工业将以提高质量，扩大品种，降低成本和节约原材料和能源为中心，进一步发展现代化钢铁冶炼技术。

世界有色金属产量仅占钢产量的7％左右，我国目前只占4.8%，但有色金属具有许多特殊的优良性能，如导电，导热性好，密度小，化学性能稳定，耐热，耐酸碱和耐腐蚀，工艺性能好等特点是许多工业部门不可缺少和不可替代的材料。我国有色金属工业具有潜在的资源优势，矿产资源潜在总值仅次于前苏联和美国而居世界第三位，是资源总量丰富，储量可观，品种齐全，资源配套程度较高的少数国家之一。我国有色金属工业的发展目标是充分利用有色金属资源，依靠科技进步，高效率，低成本，节能降耗，减少污染，提高综合利用水平，生产品种齐，纯度高，质量优的更多有色金属及材料。