水平井钻井技术的石油勘探开发运用论文[优秀范文5篇]

第一篇：水平井钻井技术的石油勘探开发运用论文

摘要：对于居民的日常生活和基本的工业生产活动，石油是必不可少的能源之一，但作为化石能源而言，石油的储量极其有限，在使用过程中必须用可持续的眼光来看待。各种各样的石油化石燃料都来自原油开采，因此，原油的开采能力和质量直接体现了国家的工业和综合国力，可见石油钻井技术的重要性。

关键词：水平钻井；石油勘探；开发利用

1石油水平井钻井

在石油勘探工程实践中，钻井角度大于87°的钻井称为水平钻井。为了保证钻进的准确性和效率，水平钻井必须进行分段压裂，尤其对于渗透性较低的油田而言，水平井的分段压裂在节段部位形成了多条相互之间各自独立的人工裂缝，通过裂缝的分布形式以改善钻井的渗流条件，水平井钻井效率较低，考虑到后期的压裂，能够扩大泄油气面积，在此基础上能够起到缓解拥堵的作用，并最大程度提高钻井的单井产量。对于水平钻井而言，其较为常用的完井方式主要有固定完井和不固定完井，其中固定完井主要涵盖射击钻孔、固定滑套及高压水枪喷射等方式，不完全固井主要涵盖筛选管、切割裂缝管及管外封割滑套完井等方式。对于水平井而言，其本质属于定向井的特殊形式，在定向井的倾斜角度为0时，且在端部以倾斜角度为90°的方向左右倾斜一段井段，就可以得到水平井；水平井的倾斜角度不一定是准确的90度，一般的水平井倾斜角度介于85°~95°度之间，且其一般定向井只允许有一个靶向点位，但水平井可以允许有2个靶向点位。

2关于水平井钻井的基本技术特点分析

对于石油钻井技术的具体应用而言，主要依赖于不同油层的位置，依照既定设计的轨道进行钻进。其中，石油钻井如何计算卡位点，钻井反循环原理，钻井设备的工作效率及钻进具体事项都是需要注意的内容。1）对于拟使用的钻进设备的吨位和钻井设备的长度的预提拉时间可以通过规范给定的公式直接计算，并直接咨询专业的钻井工程师。2）所谓循环泥浆就是通过泥浆泵送设备、水龙头设备、钻井机械、防喷射组、砂浆流出槽及三角罐体等设备组成的固体控制系统的正常工作，保证钻井工作的顺利推进；使用反循环设备的主要原因在于防止出现水眼拥堵的问题，通过砂浆流出槽直接向井下注入重浆，确保钻井通过钻具-水龙头设备-钻机流程以实现拉升游车大钩发放低游车大钩。3）在具体的石油钻井施工过程中，必须落实好以下三大基本纪律，首先，在钻井设备进入井下的过程中，必须保证匀速进入，不允许出现卡钻和空溜等问题，且单根钻井进入时间不能低于1min，此外，严禁出现强行拉压钻井设备的情况，必须注意钻井压力及泵送设备内部压力的变化情况，并及时记录内部压力，对应到具体的编号下，做好记录工作。还需要注意的是，使用的4PDC型钻头的主要作用和功效是为了实现井下底部的切削工作，并需要保证井下质地较适中。若在1开或者2开过程中遇到砂岩层，为了保证钻井顺利，必须更换专用的带牙钻头，以快速实现岩石的破碎。

3关于水平井钻井施工技术在石油开发阶段的运用分析

考虑到石油资源储存的极其有限性，在全球范围内的开采和储运中，石油的开采水平和能力体现了其重要意义。通过使用水平钻井设备和技术，能够在确保环保优势的前提下，最大程度降低开采成本，并能够快速在石油化工领域推广使用。当前的水平钻井主要应用在石油的勘探和开发实践中，通过使用水平钻井技术和相关设备能够保证在石油开采中获取最大程度的经济效益，并提升油气产品的质量。所以，在当前的钻井技术中，水平钻井技术得到了广泛的应用。

4使用水平钻井设备的相关注意事项分析

对于水平钻井设备而言，为了保证其能够正常发挥其工作效果和质量，必须首先掌握一定的技术要领和基本原理，在综合使用过程中就显得非常重要和关键。水平钻井设备及相关技术在当前的使用过程中已经较为成熟和可靠，但在具体使用过程中仍然会出现各种各样的问题，例如钻井设备扶正器的问题，在常规的定向钻井设备中，当井倾斜角度小于5°时下伸设备，并采用直螺杆小钻压纠斜；双扶正器螺杆，螺杆本身的尺寸一般都比常规扶正器小2~4mm，例如216井眼，一般用214mm常规扶正器，在螺杆上尺寸一般为212或210mm。下双扶正器如果采取复合钻进，只能起到稳斜的作用，而且井斜可能越来越大。如果采取转盘定向的话，下弯螺杆，螺杆本身的扶正器尺寸与螺杆上部的常规扶正器尺寸不要超过2mm石油钻井。

5结束语

伴随石油化工行业的飞速发展，我国的石油开采行业日新月异，其综合开采和生产能力已经跻身世界前列。伴随我国相关勘察技术和开采设备的进一步升级和提高，我国的石油初步实现了安全、高效、可持续的发展态势，为世界上石油资源的高效、合理、安全使用奠定了基础和条件。积极推进和开展各类新的钻井技术的使用和普及对石油开采行业的健康发展意义深远，是所有石油从业者必须努力的方向。

参考文献

[1]刘汝山，王宝新.胜利油田水平井钻井技术[J].石油钻探技术，1999，27（5）：27-29.

第二篇：胜利油田的水平井钻井技术

胜利油田的水平井钻井技术

1、“八五”期间水平井钻井技术取得了突破性的进展

胜利油田水平井钻井技术始于1990年。1990年9月23日胜利油田第一口水平井埕科1井正式开钻，从而拉开了“八五”水平井钻井技术攻关的序幕。1992年即提前三年全面完成了国家科研计划任务，形成了较为完善的一整套胜利油田长、中半径水平井钻井技术，同时为我国水平井钻井技术的发展提供了大量成功的经验。经过5年的攻关和推广应用，至1995年6月项目通过国家鉴定时，胜利石油管理局已在六个油区、五种不同类型的油气藏中完成水平井30口，其中包括国内仅有的4口水平探井、稠油砾石油藏长裸眼水平井、“一井双探”水平井、普通水平开发井等各种类型的水平井，累计进尺5429.06米，累计水平段长10429.15米。所钻探井发现油层673.9米，投产的开发井稳定产量为同区邻井的3  5倍，累积产油32.2万吨，经济效益十分显著。在科研阶段即已实现了产出大于投入的良性循环。为此《胜利油田水平井钻井技术研究》被列入国家“八五”攻关重大科技成果，受到国家计委、国家科委和财政部的联合表彰。

2、水平井钻井及配套技术

(1)水平井钻井工程设计技术

建立了一整套符合胜利油田不同地区、不同类别水平井的工程设计方法和工作网络，并通过钻井实践不断完善，逐步实现了设计工作的规范化、标准化。其主要内容包括：

A．井身轨迹和井身结构设计。具体作法是：在满足油藏特性和地质条件的前提下，根据工具造斜能力，提高造斜井段造斜率，大幅度缩短靶前位移和造斜井段长度，改善井眼摩阻、扭矩及清洗效果，简化套管程序。依据这一原则，建立了二维、三维、多段增斜轨道的设计方法。目前，胜利油田中半径水平井增斜段的轨迹设计已全部由传统的增—稳—增剖面改为三增剖面设计，井身结构简化为最多一层技术套管，乐安油田和其它地质情况相近区域的水平井一般都采取了与普通直井一样的长裸眼井身结构，从而大大降低了钻井周期和钻井综合成本。由于井身结构的简化和工艺水平的不断提高，乐安油田水平井的平均建井周期由初期的58天，降到了目前的22天，其中草南-平28井钻井周期仅用了8天16小时。

B.钻具组合及钻井参数的设计。根据井身轨迹控制技术和井下专用工具研究取得的最新成果，规范了增斜井段和水平段钻具组合选择的方法，以最大限度减少更换钻具组合的次数、求得最佳钻井参数和水力参数为原则进行设计。目前胜利油田的水平井在增斜段基本采用弯壳体动力钻具和转盘钻钻具相结合的钻具组合，在水平段采取转盘钻具组合（辅以DTU 1

或小度数单弯钻具），由于转盘钻在钻井施工中所占比重的增加，井下情况的到了极大的改善，在中半径水平井中基本消除了岩屑床的影响。

(2)水平井井眼轨迹控制技术

通过开展水平井下部钻具组合系统的力学分析、水平井钻头与地层相互作用的研究、水平井井眼轨迹控制工艺技术研究，结合水平井钻井专用工具、仪器研制的成果，形成了一整套水平井井眼轨迹控制技术，实现了对水平井下部钻具的优选、井眼轨迹预测和监控，从而保证了井眼轨迹控制的精确性。

应用此项技术成功地完成了目的层垂深不确定性比较突出的4口水平探井；完成了靶区半径5米、长555.43米的水平“巷道”井；完成了靶前地层极度疏松、增斜异常困难的35口稠油砾石油藏水平井。其中草南-平9井入靶点靶心距1.66米、终靶点靶心距仅0.67米。

(3)水平井轨迹测量技术

通过研制和改进下井仪器附件，完善测量仪器的配置，研究新的测量工艺，形成了有线随钻、无线随钻和组合随钻三种水平井轨迹测量工艺技术。本项技术还包括有水平井测量精度分析和误差校正方法，成套仪器检测、校定和维修标准及流程规范，保证有线随钻仪顺利下入和防止仪器脱键的锁紧装置等工艺、工具方面的专利技术。

独具胜利油田特点的水平井有线随钻技术，在近百口水平井施工中得到了成功的应用，对降低钻井综合成本和促进水平井技术的大面积推广，有着十分重要的意义。

（5）水平井井下专用工具设计、配套技术

“八五”期间胜利油田根据水平井科研攻关的需要，先后研制出4种水平井专用稳定器、5种弯壳体螺杆钻具和二种水平井取心工具，并投入批量生产，应用于各个油田。通过多口水平井钻井的实践，已形成了胜利油田水平井钻井工具的配套系列。其中以简单解析方法推导出的弯壳体动力钻具造斜率计算数学模型，可以根据不同造斜率的需要，为制造厂家提出钻具结构参数的要求。对设计工具、选择钻具组合、预测井眼轨迹都有很好的实用价值。由于这一计算方法简单、便于使用，深受现场施工人员的欢迎，并一直沿用到“九五”短半径侧钻水平井的施工。

（6）水平井计算机软件技术

目前胜利油田自行开发的水平井计算机软件包，已基本具备了Landmark公司同类产品的所有功能，主要由水平井轨道设计、摩阻、扭矩和正压力计算、屈曲载荷和倒装钻具组合计算，套管、尾管和筛管强渡设计校核、多段法面中靶预测、、水平段法面扫描、三维动态模拟中靶预测、基准参数计算、测斜结果的磁场分析和校正、技术资料管理等十个程序组成。水平井计算机软件技术在水平井设计、现场轨迹控制有着十分重要的作用，经过百余口水平井的实践，不断修改完善，其可靠性得到了充分的验证。

3、水平井技术的推广应用

胜利油田继续利用水平井技术服务于油田生产，至今在胜利油区已累计钻成水平井86口、产油106.8万吨，并以技术服务的方式将水平井钻井技术应用于塔里木、长庆、江苏、吐哈、新疆、河南、大港等油田和江苏洪泽芒硝矿，共完成水平井33口。在水平井技术推广阶段胜利油田以降低成本、提高工艺水平和钻井速度为主要目标，做了大量富有成效的工作，同时为适应不同类型油藏对水平井的需求，在发展水平井类型方面又创出新的成绩。胜利油田现有的水平井类型：

（1）水平探井

胜利油田先后在埕东凸起的东北坡设计并完成了四口水平探井。该区是二迭系至中生界的屋脊式不整合油藏，油层分布于中生界残丘山不整合面以下。由于不整合面以下每个储集层的含油高度有限，一口直探井难以钻探到更多的油层，因此考虑到利用水平井的优点，在不整合面以下 5  10米处钻水平探井，以探明这一不整合油藏上古生界含油层系的含油面积和石油地质储量。这四口井是：CK-1井，SP-1井，SP-2井和SP-4井。

四口水平探井都获得了高产油流，其中CKP5 井在下入391.88米的 339.7mm表层套管后，直接用 244.5mm钻头完成了从直井段到水平段的钻进施工，裸眼长度达 1150.77米，在砂砾岩稠油油藏中安全地水平钻进了 300余米。这种井身结构在乐安油田得到了广泛的应用，目前该区以长裸眼方式已钻成水平井31口，钻井周期和综合成本都有了大幅度的降低。31口水平井仅技术套管一项已节约投资4千余万元。

（3）丛式水平井

丛式水平井是将水平井合理地安排在丛式井平台之中，与直井、定向井统一纳入井网，从而更有利于油田开发方案的制订和实施。采用这种布井方式可以大幅度地节省投资、更合理地开发油气资源。

1994年在乐安油田曾动用4部钻机在不到三个月的时间内完成了包括26口定向井、2口直井和8口长裸眼水平井的七个丛式井钻井平台。其中水平井的钻井周期平均为15天、建井周期22天，井眼轨迹控制、中靶精度、固井质量全部达到设计要求。目前胜利油田已完成10组水平井—丛式井钻井平台的施工，并将在海上钻井平台普遍推广这一技术。

（4）海油陆采水平井

“海油陆采”是指利用海边陆地的井场，井眼轨道向海里延伸，开发海底的油气藏。孤东7平1井之后，又钻成孤东6平

2、孤东7平

1、在新疆完成LN10-H1、TZ16-12三口阶梯水平井。

（9）双井连通水平井

97年胜利油田钻井工程技术公司在江苏省洪泽县成功地钻成一口双井连通水平井--顺9平1井水平段长250米，水平位移486米，与顺5井连线角87°，钻至2629米实现连通。这口井的成功为地下盐矿高效开采开辟了崭新的途径。98年在该矿又钻成顺10平3二口连通水平井，产量达到原直井的8倍。

（10）单井蒸气驱重力泄油井

蒸气驱重力泄油是利用水平井开采稠油油藏的新工艺技术，通常要钻两口上下平行的水平井来实现。胜利油田草南SWSD-平1井是国内第一口单井蒸气驱重力泄油水平井，即在一口井中下入两套采油管柱、一采一注，达到蒸气驱重力泄油的目的。该井设计位移与垂深比大于1:1，要求273.5mm套管下至730米、以下为177.8mm套管，两种异径套管中间并有244.5mm套管过渡，因热采工艺需要不能使用挂接方式相联。该井于1997年11月2日开钻，施工中成功地解决了因钻不同井径井眼携屑不利、因垂深短下套管困难等问题，11月30日完钻，实际井深1500米、垂深812.52米，水平段长642.72米，总水平位移823.78米，位移与垂深比1:1.014。

（11）短半径试验水平井

《5-1/2"套管内开窗侧钻短半径水平井》是胜利油田“九五”期间承担的国家重点科技攻关项目，到目前为止已在15个区块、四种类型油气藏中钻成侧钻短半径水平井9口，其中139.7mm套管内侧钻短半径水平井8口、177.8mm套管内侧钻短半径水平井1口。完成的短半径水平井平均造斜率为1.13 /m，其中辛50-14侧平1井最大造斜率达到3.6 /米 ；盘40-41侧平1井从侧钻到完钻仅用5天17小时，创139.7mm套管内侧钻短半径水平井钻井周期最短记录。侧钻水平井产量是同地区新钻直井的3  5倍，原油含水比同期直

井低2080 ；仅胜利油区投产的侧钻水平井已累计增油19899吨，新增可采储量22.8万吨，取得了明显的经济效益和社会效益。

第三篇：对当前国内外水平井钻井技术的研究与分析

对当前国内外水平井钻井技术的研究与分析

《环球市场信息导报》 2012年8月14日 作者：史秀辉【小 中 大】

文章关键词： 水平井钻井技术研究分析

水平井作为一项具有先进特征的钻井和采油技术，对于老油田的开发具有特别重要的意义。由于水平井技术具有的适用性和先进性，可以实现油藏地质研究和钻完井技术、采油作业技术的有机结合，在生产中发挥更加重要的作用。

在国内，以辽河油田等为代表的一些油田广泛应用水平井技术开发各种油气藏，每年钻各类水平井200余口，并都见到较好的效果。同样，在国外各油田，为了提高单井产量和原油采收率，降低开发生产成本，水平井技术更加广泛的用于开发各种油气藏，并先后取得了显著的经济效果，应用规模迅速扩大，全球每年钻各类水平井在2000口以上。取得较好的经济效益。

1.此项技术的发展沿革

水平井钻井技术经过最近10多年的迅速发展，使其水平井钻完井工艺技术较为完善，专用工具、仪器完善配套。并将水平井技术作为开发油藏的常规技术广泛推广应用。水平井钻井优化设计技术、井眼轨迹控制技术、下部钻具组合优选、确保施工安全和防止油层污染的钻井液完井液技术、组合完井工艺技术、大扭矩多级马达、可控弯接头、变径稳定器、水力加压器、高效PDC钻头、MWD和LWD仪器等一大批先进的工艺技术、工具和仪器在水平井钻井中广泛应用，创造多项水平井井深、水平位移、水平段长度和水平井施工周期等世界纪录。

基本概念。水平井的定义为：凡是井眼在油层中延伸较长距离，井斜角达到85°以上的井称为水平井。水平井因为定义角度的不同所引起的含义不完全相同，但核心是井眼都必须在油层中延伸出较长距离。

水平井的主要分类：按照水平井的用途分类：生产水平井；注入水平井；横向勘探水平井。按照井的类型分类：常规水平井；套管侧钻水平井；分支水平井。

2.技术应用的现状

当前国外已经相当普遍地采用水平井钻井生产技术，与国外大量的水平井应用相比，我国的水平井钻井技术还存在差距，特别是在钻井设备、工具和仪器、自动化钻井以及水平井技术的集成系统和综合应用方面的差距较大。水平井技术已经成为我国油田“少井高产”重要的技术支撑，在原油上产中发挥着越来越重要的作用。目前，国内水平井施工基本能够满足国内水平井施工的需要，但适应薄油层、边部断块油藏的LWD和SWD仪器数量有较大的缺口，需要在设备和技术方面进行引进。

阶梯水平井示意图

辽河油田从二十世纪九十年代开始从事水平井、侧钻水平井技术的研究与试验工作，1992年在冷家堡油田冷43块S1＋2油藏完成第一口水平井——冷平1井，1996年在沈阳油田沈95静17块完成第一口套管侧钻短半径水平井——静31-71CP井，1997年在杜84块完成国内第一对水平井——杜84平1-1井和杜84平1-2井。经过“八五”和“九五”期间的深入研究与推广，截止2005年9月底，辽河油田共完成水平井、侧钻水平井129口，其中水平井103口，侧钻水平井22口、分支井4口。

3.水平井技术应用的主要不足

国内与国外水平井钻井技术之相比工艺技术配套性差、缺乏专业的技术人员和施工队伍，设备不配套而且性能差、不稳定；工具、仪器不配套，性能也不稳定。工艺技术配套性差。国内虽然从事水平井技术研究与推广应用已有十多年的时间，在水平井钻井优化设计、井眼轨道控制等方面有较大的进步和提高，但在水平井下部钻具组合受力分析、水平井安全钻井、提高钻井速度、水平井采油、作业及增产措施等方面的研究还不够深入，不能适应油田大规模应用水平井的需要，影响了水平井应用效果、规模实施和经济效益的提高。

缺乏专业的技术人员和施工队伍。国内缺乏专业的水平井技术服务公司和专业的技术人员，水平井施工队伍和现场服务人员流动性大，随意性大。造成施工不熟练，掌握专业技能不够，给水平井施工带来安全隐患并影响水平井钻井施工速度。

设备配套问题。我国大部分性能好的钻机在国外或外油田服务，现有的设备陈旧、老化、性能差，有部分水平井施工队伍的设备不配套，适合水平井施工的顶驱设备更是无从谈起，造成设备修理时间长、施工周期长和存在安全隐患。适应薄油层开发的LWD仪器和性能稳定的MWD仪器（进口）严重不足，不能适应辽河油田水平井快速发展的需要。

4.水平井钻井技术应用效果及存在的问题

水平井在辽河油田的底水油藏、稠油油藏、低渗透油藏、薄油层和井间剩余油的开发中都见到明显的效果。特别是应用井眼轨迹控制技术，解决了由于受地面条件制约而造成靶前位移不够的“L”型井身剖面，为了提高固井质量，防止顶水下窜的双靶点“S”型井身剖面，以及各种三维井眼轨迹和防碰绕障问题。

在杜84-平45、46两口稠油水平井钻井施工中，确定现场地质跟踪导向实施原则：

根据地质设计要求，钻井轨迹既井眼轨迹纵向摆动幅度距设计轨迹误差±1m，左右平面摆动距设计轨迹误差±2m，现场地质人员进行随钻监测。地质导向跟踪人员通过随钻γ、岩屑、钻时、钻压等综合信息，运用随钻地质导向跟踪技术监测储层岩性、含油性变化等。随钻绘制自然γ、钻时、钻压曲线。及时向甲方汇报。要求录井人员从Ng组底部650m，开始岩屑录井，每2m取一包，岩屑要求在泥浆高架槽口录取。钻至水平段入口前，根据现场地质人员要求，进行中途电测，测井项目为：2.5Ωm底部梯度视电阻率、自然电位SP。现场地质人员与工程人员密切配合，根据油层变化特点，共同研究确定钻具组合，为最大限度降低轨迹偏差，做到提高纠正预测。待两口井实施后，地质研究人员根据录井、测井以及现场跟踪参数资料，形成综合地质实施总结报告。钻至入口点时，要求进行电测，测井项目：

2.5Ωm底部梯度视电阻率，自然电位SP、井斜。入口电测后，下套管，固井候凝24小时

后进行固井质量检测，测试项目：变密度、声幅。钻至水平段末端点，完井电测，测井项目为：自然电位SP、自然γ、感应深浅、八测向、声波时差、密度、补偿中子等。要求测井派一名测井解释人员跟随测试队伍到现场，在完井电测后与地质人员在现场共同研究确定完井事宜。

5.技术攻关的目标及方向

水平井钻井攻关目标：通过水平井钻井技术配套研究和工具、仪器的完善配套，能够满足各种油藏类型的水平井施工需要，提高水平井施工质量，提高油层钻遇率，加快水平井施工速度，最终实现提高单井产量和经济效益的目的。

第四篇：电磁技术在石油勘探开发中的应用

电磁技术在石油勘探和开发中的应用

高国忠博士今天上午在地质楼525会议室，给我们做了一个非常精彩的讲座，作为石油大学的老学长，其幽默的谈吐让我们倍感亲切。同时，其丰富的工作经验和学术功底给了我们很多启发和感悟。

电磁技术在石油勘探和开发中有着广泛的应用。在地球物理勘探中，有“重、磁、电、震”四种主要的方法。其中“电”，就包含电磁技术。通过人工或天然电场来获得大地电阻率，进而来评价地下构造。在地球物理测井中，有广为人知的电磁波传播测井，通过人工向地层发射电磁波，分析接收到的信号，测量电磁波的幅值和相位，来进行地层评价，可以评价地层厚度，寻找油气层。电磁波传播测井所用频率很高，探测深度很浅，是该种方法的弊端。

电磁技术还可以被应用在随钻测量中，众所周知，随钻测量实时从地下向地面传输信号，电磁波可以携带信息，又地下向地面传输。但面临的问题是，电磁波在地层传播过程中衰减十分严重，对于信号的损失也较为严重。我认为，可以再后续的信号处理中，寻求合适的算法进行数据重构，重新得到想要的信息。

井间电磁成像测井是当代地球物理应用技术发展的重要前沿，也是一项极具挑战性的重大研究课题。其能够提供井间电阻率的二维乃至三维图像，为油田勘探、开发提供一种有效实用的技术手段。可以用于研究井间油藏的构造形态、储层展布情况；描述油气富集区及井间的流体分布；检测油田开发动态，指示水驱、蒸汽驱和聚合物驱的波及前沿和方向，分析井间剩余油分布。

井间电磁技术基本方法是将反射器和接收器分别置于邻近的两口井中，发射器此阿勇磁偶极子源，工作频率10Hz-10KHz，接收器接收由发射器激发并经地层传播的电磁波，反演后获得井间地层电阻率的分布图像。成像处理，是在假定地层基本满足轴对称的条件下进行的，这时可把地层电阻率的空间分布简化为二维子午面上的分布。由于接收器的响应是二维子午面上电阻率泛函，如果把子午面“离散化”，即吧子午面分为许多方格，并假定每个像素的电阻率各为一固定值，响应则为各个像素数值的电阻率都相等时，其响应方程才可描述。测量过程中，以一定的深度间隔固定接收器的位置，发射器以连续测量的方式进行采样，这样可以得到数量众多的响应方程。通过反演求解方程的未知数，达到求解各像素电阻率值得目的。

井间电磁技术有两个人们比较关注的问题，一是如何提高分辨率，影响分辨率的因素主要频率频；二是如何减小金属套管对电磁信号的强烈衰减和相移作用。对于第二个问题，可以在套管材质上进行创新，发展一种非金属套管来代替当前的金属套管，此种方法正在试验中，已经取得阶段性成果。

第五篇：化工开发技术论文

纳米材料在化工行业中的应用

摘要：纳米材料是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，纳米材料具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。纳米材料的应用前景十分广阔。关键词：纳米材料 化工领域 应用

纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其结构既不同于体块材料，也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，拥有一系列新颖的物理和化学特性，在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。1.在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应速率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10—15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。例如纳米Ti02，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氦反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO：，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的Tj0／SiO：负载型光催化剂。N；或Cu—Zn化合物的纳米颖粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600。c降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。2.纳米材料在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO：添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米Si0：是～种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO：，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。3.在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Si02，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米AI。O。，和SlO：，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO：，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的Sj0：，可使有机玻璃抗綮外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A1：O。，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO：具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO：的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO：及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米T；O：，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。4.纳米材料在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗茵棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。

结语

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。2 l世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“2 l世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。2l世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成2l世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。年全国石油总产量的29％，净进口量的35％。每增加1000万km3能源植物的种植与加工，相当于增加4500万t石油的年生产能力，可见潜力之大。根据我国农业生态区资源特点，可建设以甜商粱和林区废弃物为主体的东北绿色油田、以旱生灌草和甜高梁为主体的西北绿色油田、以甜高梁为主体的华北绿色油田、以麻疯树和甜高粱为主体的西南绿色油田，以及以多种木本和草本能源植物为主体的东南绿色油田。较之进口，绿色油田安全稳定，战备性强，可以持续，以及立足国内和不受制于人和付出外交代价。

生物质产业的工艺、设备和产业化方面，我国与发达国检间有较大的差距，但在资源和某些技术研究上市有优势和令人鼓舞的，特别是“三农”、能源和环境三股强劲需求的巨大拉力，使几乎在同一起跑线上的这项国际竞赛，中国有可能跑在最前面。当前最急需的是制定和实施一项推进我国生物质产业的国家重大专项计划，登高一呼，推动全局。

参考文献：

【1】张立德，牟季美．纳米材料和纳米结构【M】．北京科学出版社，2001．

【2】严东生，冯端．材料新星纳米材料科学【M】．长沙：湖南科学技术出版社，1998．

【3】【德】H.Gleiter．纳米材料【M】．崔平，方永，葛庭燧，译．北京：原子能出版社，1994．

【4】Dyer P E，Farley R J，Giedl R，et a1．．Excimer laser ablation of polymersand—asses for grating fabrication．Applied Surface Science，1996．