水泥磨料流调控方法的研究与应用

① 低水泥浇注料的现状与发展 求一篇毕业论文

水泥窑用耐火材料的应用现状与发展

古城炉料新型水泥窑用耐火材料介绍

河南省新郑市古城冶金炉料厂坚持科技创新，依靠科技进步不断提升产品质量和档次，以满足各类大型水泥企业不断追求提高设备运转率、降低生产成本的内在需求，产品在市场上供不应求。2005年以来，厂内就瞄准了水泥企业的发展机遇，确立了依靠科技创新，走高端市场的发展思路，与国家级科研单位——洛阳耐火材料研究所、北京建筑科学研究院等国内知名科研院所建立起科研合作关系，对公司产品进行了全面优化和提升。古城牌耐火材料已形成六大系列60个品种，产品先后进入一些大型水泥企业。

为了不断提升古城牌耐火材料的内在品质，公司以国外先进指标为参照值，制订出高于国家标准的企业产品标准体系，并以此作为科研开发的方向和产品质量考核的标准。与此同时，公司科研人员联合有关专家，对各种耐火材料的上百种配方进行科学对比研究和性能测试，以提高产品使用效果。在原料选用上，公司坚持选用优质原料组织生产。这些措施的采用使古城牌耐火材料的防爆、耐磨及热稳定性能远远优于国家颁布的《水泥窑用耐火材料使用规范》所规定的指标。

第一部分

古城炉料现代机立窑节能型衬里技术与实践

机立窑水泥企业是中国水泥工业的特色，随着国家产业政策的调整，环保执法的力度加大，以及ISO新标准的实施，对立窑企业将是一个严竣的挑战，因此立窑企业只有加大科技投入力度，依靠合理的生产工艺、先进的生产设备、科学的管理方法，彻底的粉尘治理，才能够以低成本的投入，实现优质、高产低消耗（即各种生产指标、经济效益）达到现代化的水泥生产要求，立窑企业才有生存空间。

机立窑是我国建材工业中大量消耗能源的窑炉之一，节约能源显得十分重要。十几年来随着机械化立窑的不断发展，对优质耐火材料的需求也日益迫切，这种市场需求，有力地促进了我所在耐火材料方面的研究更进一步，并向优质高效、多品种、系列化发展，在提高质量、发展品种方面又取得了一定的成绩。至今在全国400多机立窑厂家使用实践表明，可降热耗15—20%，且改善操作工况，为高产优质创造良好的条件。

第一章：立窑窑衬的作用及机理

一. 窑衬的作用

1.保护筒体

立窑是一个高温煅烧设备，料球在烧成带的煅烧温度达到1450℃，然而立窑筒体只是一个用一厘米厚的钢板卷制成的外壳，必须要求具有一定强度和密封性能的窑衬材料来保护它，共同承担来自窑内物料和气体的高温、高压、腐蚀、磨损作用，以完成物料在窑内的一系列物理化学变化过程。

2.减少热损失

每生产一吨熟料，需要消耗发热量为5500×4.18KJ/kg的实物煤146～200公斤，这其中真正用于熟料煅烧的用煤约80公斤，即：理论热耗仅占51%；另外，蒸发料球水分的热耗占15.8%、熟料带走6.5%、烟气带走5.2%，其余22.55%为包括“窑壁散热”在内的各种热损失。因此，窑衬材料的隔热保温对于立窑煅烧节能十分重要。

3.稳定热工制度

在立窑内，物料主要依靠自重作垂直向下运动，相互之间交叉换位较少，造成料球受热不均；加上窑体结构带来的先天不足，如：“边风过剩、中心通风不良”及窑壁散热损失等原因，使中部需要热量少、边部需要热量多，在立窑的同一断面上，煅烧所需要的热量是不一样的，一般情况下，边部比中部多需要（300～500）×4.18KJ/kg，这给生产工艺及煅烧操作带来难度。从传热角度考虑，优化窑衬材料、强化隔热保温效果、减少窑壁散热损失，是均衡立窑断面热力强度、稳定热工制度的最佳选择。

4．改善立窑煅烧状态

窑体内壁的形状由窑衬材料砌筑所决定，它直接影响着窑内风、料、煤的动态三平衡。上部预烧带的喇叭口角度、下部冷却带的倒喇叭口和倒阶梯形式，对控制立窑煅烧过程中的加料速度、上火速度、卸料速度三平衡至关重要。它不仅引导边风向窑中心移动、强化中心通风，而且在冷却带逐步扩大物料之间的空隙率，减小通风阻力、预热底风、改善熟料质量；近年来研制的新型节能窑衬材料，配套合理、热阻增大，还可以适当减薄立窑衬里厚度，在窑体规格不变的情况下，扩大窑内有效容积，提高单机生产能力及熟料台时产量。

二. 立窑对窑衬材料的要求

常用的窑衬材料实际上是由三部分组成：耐火材料、隔热保温材料和胶结材料。

1.耐火材料

①抗高温热力损失：耐火度不低于1580℃的无机非金属材料及制品称之为耐火材料。在窑内高温作用下，不软化、不溶化；在正常或不正常的情况下，都能保持一定的结构强度和体积密度的稳定性。这种耐火材料砌筑的窑体衬里，才能维持正常的操作和生产。

②抗酸碱化学侵蚀：物料在窑内的煅烧过程，要经过一系列各种复杂的物理化学反应，不同部位产生的酸性气体或碱性熔渣都会侵蚀窑衬。尤其是烧成带，反应物料在高温下出现液相，对耐火材料的化学侵蚀作用更为强烈。因此要求材料不能参与化学反应，不出现粘料现象。

③抗物料运动磨损：立窑煅烧过程中，物料从由上到下、从低温到高温、再到低温不停地运动。窑体内壁的衬里始终经受着物料的运动磨损，尤其是煅烧后形成的熟料磨琢性较强，对衬里的磨损更为严重。因此，砌筑在窑体内壁的耐火材料必须具备较强的抗磨能力。

④规范的外形尺寸：耐火材料的砌筑质量对立窑煅烧过程有着重要影响。立窑内壁不圆，煅烧时容易引起“偏火”现象；砖面不平、接触不紧密，在窑内底火位置不稳定时，由于热震现象会发生衬里松动，降低使用寿命和窑体热损失增加等等。因此，耐火砖的形状和外形尺寸一定要规范和准确，这是保证砌筑质量最基本的条件。

GC-75高强耐磨砖 100mm

本产品采用多种规格的高铝熟料，并加入复合铝系超微粉和纳米级的硅微粉，使成品砖中氧化铝的含量达到75%以上，进一步提高了产品的抗侵蚀能力，延长了耐磨砖的使用寿命，使用时间达到一年以上，最高可达两年。

性 能

performance
SA

化 学 成 份chemical composition
Al2O3, %
≥75

Fe2O3, %
≤3.2

CaO, %
≤0.6

耐压强度 MPa cold crushing strength
≥70

体积密度 g/cm3

bulk density
≥2.6

0.2MPa荷重软化开始温度 不低于 ℃

0.2MPa soften temperature under load ≥℃
≥1350

耐火度 ℃

refractoriness ℃
≥1780

2.隔热保温材料

①导热系数小：传递热量能力大小的物理量称之为导热系数。金属导热系数大于非金属、液体导热系数大于气体；数值越大，传热能力越强，反过来说：隔热能力越差。在固体材料中，一般把导热系数最小的（≤0.22W/m·℃）非金属材料称之为隔热材料。这些材料气孔多、分布均匀、容积密度小，隔热保温性能好。

②热稳定性好：隔热材料的使用温度低于耐火材料，一般在1100℃以下。在使用温度范围内，要求长期工作不变质、不损坏、不腐蚀立窑筒体；材料中可燃物、有机物、含水量极少。

③具有一定的强度和可塑性：隔热保温层一般设置在耐火砖与筒体之间，需要满足施工要求，并能承受一定的外力作用；除隔热保温制品之外，在其余空间还要用不定型的浇注料，来胶结成一个保温的整体。

（1）GC-FB复合砖 120mm

本产品无毒、无害、无污染、无刺激、防水、不可燃。容量轻，导热系数小，保温绝热性能良好，物理性能稳定，不老化，施工快捷，可随意弯曲裁剪。也是大型机立窑的必需材料。

理化名称

physical &chemical name
单位

unit
指标和数值

index & date

Al2O3+SiO2 ≥
%
96

Al2O3 ≥
%
50

Fe2O3 ≤
%
1.2

K2O+Ma2O ≤
%
0.5

工作温度 ≥

service temperature
℃
1000—1200

渣球含量(>0.25mm) ≤

slag content (>0.25mm) ≤
%
5

线收缩1150℃×6h ≤

linear shrinkage 1150℃×6h ≤
%
4

含水量 ≤

water content ≤
%
0.5

容量

volume density
Kg/m3
100—150

（2）GC-QZ多孔保温砖 180mm

本产品是采用轻质骨料和耐火粉料混合制作，具有多孔结构的保温砖，导热系数降低到小于等于0.4 W/（m.k），筒体高温带外部的温度小于等于45℃，保温性能更好，热能损失更少，节省了能源。因而达到整体密实的保温效果。

理化名称

physical & chemical name
单位

unit
指标和数值

index and date

常温耐压强度 >

cold crushing strength >
MPa
3

重烧线变化 不小于2%的试验温度

test temperature of linear change on reheating, ≥2%
℃
1350

导热系数

coefficient of thermal conctivity
w/(m·k)
0.50

建议使用温度

suggested service temperature
℃
1200

体积密度 <

bulk density <
㎏/m3
1000

（3）GC-135高强高温浇注料 220mm

本产品常温、中温强度高，具有很高的抗高温气流冲刷及耐磨损性能，热震稳定性好，高温体积微膨胀，有效保证窑炉衬底的气密性。

理化名称

physical & chemical name
单位

unit
指标和数值

index & date

耐压强度

crushing strength
常温

room temperature
MPa
26.5

110℃
MPa
28.8

1000℃
MPa
22.4

线收缩1000℃×2h

linear shrikage
%
±0.3

导热系数

coefficient of thermal conctivity
W/(m·k)
0.42

耐火度

refractoriness
℃
1200

建议使用温度

suggested sercive temperature
℃
1000

体积密度

bulk density
㎏/m3
2300

（4）GC-QZ陶粒隔热砖 300mm

本产品由轻质粘土陶粒，经高温烧制而成，具有轻质、隔热、隔音、高强、导热系数低、耐火、耐腐蚀、耐磨和抗震性好的特点。

理化名称

physical & chemical name
单位

unit
指标和数值

index and date

耐压强度

crushing strength
常温

room temperature
MPa
19

110℃
MPa
21.5

1000℃
MPa
16

线收缩1000℃×2h

linear shrinkage
%
±0.5

导热系数

coefficient of thermal conctivity
W/(m·k)
0.42

耐火度

refractoriness
℃
1000

建议使用温度

suggested temperature
℃
900

体积密度

bulk density
㎏/m3
1000

3.胶结材料

在砌筑耐火砖和保温砖的时候，需要化学成分与物理性能与砖接近的结合剂，来填充砖缝、使衬里形成一个严密的整体，这就是胶结材料。俗称：耐火泥（或称火泥）。它是由粉状耐火物料和结合剂组成的一种不定形耐火材料。按火泥的材质可分为粘土质，高铝质，硅质和镁质火泥，其粒度根据使用要求常控制在1毫米以下。选用时，除注意必须与所砌材料性质一致（或相当）之外，还要求它必须具备粘结力强、施工性能好、耐酸碱腐蚀、耐冲刷磨损和必要的耐火度；同时，不能因干燥和烧成引起的膨胀或收缩而造成砖缝开裂。

MF－170涂料（抹面料）

理 化 名 称

physical & chemical name
单 位

unit
指 标 及 数 值

Index and date

适用温度

Suggested temperature
℃
-40—800

浆体密度

Slurry density
g/m3
600—700

容重

volume density
kg/m3
180—220

导热系数

Coefficient of thermal conctivity
w/(m·k)
＜0.052

体积收缩率

volumetric shrinkage
%
＜15

抗压强度

Compressive strength
MPa
＞100

粘结强度

adhesive strength
MPa
＞25

产品特点

Proct specification
1、 产品无毒、无害、无污染、无刺激、防水、不可燃。

1, nonpoisonous, harmless, non-pollution, waterproof, nonflammable.

2、粘结度高、收缩率小、用料省、不开裂、无施工缝隙、整体性好、中高温隔热效果优越。

2、high adhesive strength, little shrinkage, material saving, non-construction crack, good integral performance, superior heat insulating effect.

第二章：立窑衬里节能技术的优化进程—新型窑衬材料的发展

立窑衬里材料的配套选用和砌筑质量，直接影响到立窑煅烧的产、质量，以及能耗和安全生产，这一点早已被人们所共识。上个世纪，立窑一直是我国水泥生产的主体，从70年代起，国家曾经投入一定数量的人力、物力和资金，进行了一系列的科学研究和工业试验。提出了一些办法和措施，并在生产中也曾经取得过一定的效果，但应用周期不长。主要原因之一是：“生产工艺变化较多、材料质量改进不足”。

九十年代后期，国、内外材料科学研究水平的提高，尤其是冶金行业的技术进步，促进了耐火材料行业的高速发展。许多新型耐火材料、隔热保温材料相继出现，其品质指标、使用性能，都上升到一个新的台阶。它带动了水泥行业的窑衬材料应用技术研究，相关部门也自动地由单一的熟料煅烧工艺研究，转变为衬里材料的品质、性能、配套、优化研究。

磷酸盐结合高铝质耐火砖简称为：磷酸盐砖。目前被公认为是水泥窑炉优质耐火、耐磨衬里之一。磷酸盐砖近于中性砖，无论是在氧化气氛、还是还原气氛，都不会影响使用强度。在1500℃以下，磷酸盐砖的化学稳定性非常好、在高温下，热稳定性也非常好，具有良好的抗冲击、抗磨损能力；实践证明，作为立窑高温带衬里，比高铝砖使用寿命长1～2倍。一般情况下，用于立窑喇叭口的磷酸盐砖寿命为1.5～2年、用于烧成带的寿命为3～4年。

磷酸盐砖以高铝矾土熟料为骨料和细粉，其吸水率为3.4%，体积密度3.12g/cm3；根据制品的使用条件，适当加入石墨粉、工业硅等，以磷酸或磷酸铝为结合剂，采用半干法成型，在400～600℃热处理，化学结合成为高铝质耐火制品。该耐火制品按结合剂不同分为：

（1）磷酸盐结合高铝质砖（简称：磷酸盐砖）。代号P，锁缝砖代号PC。结合剂为磷酸溶液、浓度42.5%～50%；

（2）磷酸铝结合高铝质耐磨砖（简称：耐磨砖）。代号PA。结合剂为工业氢氧化铝、工业磷酸配成的磷酸铝溶液。耐磨砖的耐磨性优于磷酸盐砖，因此在有条件的情况下，立窑衬里应优选耐磨砖。

用于立窑衬里的保温材料，除了要求导热系数小（热阻大）之外，还要看其使用温度能否达到900℃以上，否则保温层非常容易粉化，失去应有的强度和隔热性能。选择导热系数低于0.05w/m℃的硅酸钙隔热板与硅酸铝板、空心球浇注料等配套的保温层，能够使保温层整体化、延长服务年限，同时，厚度最薄、隔热效果最好。基本达到窑内中、边部物料温度差不大于50℃、烧成带窑体外壁温度低于45℃。最简单、最直观的感觉就是在现场去触摸窑体烧成带外壁，不感觉烫手。这样的工作状态，就给立窑煅烧热工制度稳定、实现优质、节能、高产，创造了有利条件。

第三章、新型窑衬材料的技术经济分析

河南省新郑市古城冶金炉料厂，多年来与科研院校合作，为耐火、保温材料的研制、开发，进行了大量工作。尤其是对水泥立窑节能衬里的材质优化、应用配套，为用户之急所急、为用户之想所想，取得了显着效果，赢得了赞誉。厂内提出“快乐来自为人着想、成功在于以诚相待”的服务宗旨，2004年获得“全国建材行业诚信、维权标兵企业”、“全国耐火材料行业领军企业放心品牌”的光荣称号。

在立窑煅烧过程中，影响产、质量及能耗的因素很多，一般可归纳为三大类：工艺因素、机械因素和操作因素。工艺因素如：配料方案、生料合格率、易烧性、煤质与配热、成球质量等；机械因素包括：窑体结构、加料装置、卸料篦子、通风除尘等；操作因素是指：煅烧方法、热工制度、控制手段、岗位工技术水平等等。一个生产多年的立窑水泥厂，在这诸多的影响因素中，采用“立窑节能衬里配套技术”，见效最快、受益最明显。因为仅“减少热损失和保温层减薄”这两点带来的经济效益，就十分可观。

中国水泥协会立窑研究会提出“现代立窑八个基本条件”后，各地立窑企业纷纷采用二十项适用技术，进行节能挖潜技术改造。河南省新郑市古城冶金炉料厂参与的就有许多家，他们原来的熟料热耗都在（1000～1100）×4.18 KJ/kg左右,改造后都达到900×4.18 KJ/kg以下，窑体外壁温度也能触摸不烫手。根据国内建材研究院校热工检测部门，对立窑热工标定的统计数据表明，立窑烧成带窑壁温度降低1℃，窑内熟料热耗可降低10～15KJ/kg。这些厂普遍都降低30℃以上，窑内熟料热耗一般降低（100～200）×4.18KJ/kg，相当于每生产一吨熟料可节省实物煤（发热量为5500×4.18KJ/kg）18～36公斤。一台年产十万吨熟料的立窑,每年就可以节煤1800～3600吨,折合当前的国内平均价格（400元/吨煤）节支人民币72～144万元。

采用新型耐火、隔热保温材料配套的窑体衬里，尽管材料价格有所增加，但整体用量减少，因此与传统材料相比，窑衬总投资基本持平。由于窑衬的厚度减薄，断面直径增加0.15～0.2米,窑内煅烧容积增大，熟料台时产量一般可提高1～2吨，每年、每台立窑熟料增产0.8～1.6万吨，折合人民币增收100～200万元。

其它效益，如：改善通风质量后，风机阻力减小的节电效益；断面热力强度改善，提高熟料质量的效益；延长窑衬材料使用寿命，降低维修费用的效益等等，在此就不一一列举。该新型节能窑衬已列入《立窑水泥企业技术进步指南》中的二十项适用技术，科学性、先进性、实用性和可操作性，已被上百家立窑企业所证实和共享，必将为立窑企业在竞争中求生存、求效益，开劈一条新的途径。

第四章、环保节能的新型机械化立窑

老式水泥立窑在我国经济快速发展时期是做出重大贡献的，但随着现代化大型，新型干法回转窑的快速发展立窑水泥退出数量上的主体地位，已成为我国水泥工业发展的历史必然。但作为中小水泥企业主体的立窑企业，在相当长的一段时期内，依然是我国水泥工业的重要组成部分，特别是经济相对落后的中西部地区更是不可忽视的。这些相对规模较小的水泥企业的合理布局，能缩短水泥运输距离，并且能充分利用中、小型石灰石矿山资源，这些都能起到较好的作用。所以不加区别的一律全世界人民部淘汰的做法是不可取的，但如果不加改造，落后的立窑企业也缺乏竞争能力，也将被淘汰出局，唯一方法是加快技术改造到节能环保效果的现代化新型机械化立窑。

表 国内不同型先进技术经济指标对比

窑 型
熟料质量

MPa
熟料热耗

Kcal/k（X4.18KJ）
水泥综合电耗kWh/t
全员劳动产率

（t/人·a）
熟料吨投资

（元/吨）

新型干法 700t/d
53～60
900
120
700以上
280～350

1000t/d
53～60
850
110
1000以上
300～330

2000t/d
53～60
760
100
2000以上
230～260

4000t/d
53～60
740
95
4000以上
260～280

湿法
53～60
1400
100
600左右

湿磨干烧
53～60
900
110
1000以上
100～150

（改造）

现代立窑窑 1000t/d
53～60
850
70
1000以上
100～120

JT型立窑1000t/d
55～60
800
60
2000以上
100左右

二十世纪九十年代后期，由于环保、节能的要求国内外对材料学的研究加大了力度，各种新型优质的耐火材料、保温、隔热材料相继出现。其品质指标与使用性能都上升到了一个崭新的高度，圣奥耐火材料有限公司一直致力于开发新型优质的节能型立窑衬里，经过多年的研究、开发、推广使用，形成了相当规模的市场，在全国水泥立窑生产企业用户已突破了3000家，并参与了多家企业的节能挖潜技术改造，取得了非常好的效果。

机立窑节能型衬里是一种高效、新型的水泥立窑窑衬，采用该窑衬一般要依据水泥立窑的设备和工艺条件进行砖型设计和热能设计，并涉及窑衬配套施工方法、水泥生料成分及其配料量的控制等多项技术。

该技术的综合效果显着、投资少、见效快、实用性强，已成功地应用于多项机立窑综合节能改造工程，经几百台各种规格的立窑采用，均取得良好效果。根据各应用厂的使用报告的综合反映和热工测试报告，可心充分肯定节能型窑衬具有以下功能：

①降低熟料热耗，节能显着；

②降低窑体表面温度；

③增加立窑台时产量；

④提高熟料质量。

⑤结构稳定可靠，保温效果持久，使用寿命长。

为了提高熟料台时产量而扩径。窑径的扩大通常是通过减薄耐火砖的厚度来达到的。为了保证扩径后立窑的表面温度及表面散热损失不致提高，则更有必要采用节能型配套耐火材料，使窑体表面温度及散热损失大大降低，窑内边壁温度提高，断面温度场梯度趋于平衡，进而改善煅烧情况。

军事机械界里有一条来复线原理，在现代枪炮膛内刻上了一条螺旋形纹路，就是来复线，子弹沿着这条来复线的轨迹高速旋转飞出枪膛，这就是现代枪支先进的设计理念。我们利用来复线原理将现代立窑节能型耐火材料衬里有意识地砌筑成类似的结构，可以使窑面的通风均匀和均衡，中风得到了加强与改善，从而大大降低废气中一氧化碳量，避免过高的化学不完全燃烧损失。大大降低热耗，提高产量。

本厂参与多家企业节能挖潜技术改造直径2.5～3.8m立窑；实现立窑中边部截面温度≤50℃，筒体高温带外部温度≤45℃，熟料台时产量增加10～15%（3.8立窑产量≥25 t/h），28天抗压强度≥56MPa，热耗≤850kcal/kg。

第二部

河南省新郑市古城冶金炉料厂开发水泥回转窑用新型耐火材料

第一章 回转窑烧成带用砖的开发

我们针对大型回转窑烧成带和过渡带温度高，熟料出窑温度可达1400℃，这就要求耐火材料具备良好的耐高温性能和抗热震性能；大型回转窑直径大、转速高，是传统窑炉转速的3-4倍，为适应窑衬极大的热应力和机械应力，要求耐火材料具有足够的强度和稳定性；碱性和其他化学物质，包括R2O、Cr、SO2，随着窑温的升高会形成液相侵入砖体内部，形成变质层，使砖体结构变脆，失去韧性，导致剥落；因此要求耐火砖必须具备低气孔率和高纯化；为提高窑炉使用寿命，要求碱性砖在化学成分配比上要满足挂窑皮的性能，开发了一种具有自主知识产权的新产品古城牌特种低铬尖晶石砖，在这里我们引入了一种“活性尖晶石”的概念，由于Fe2+离子扩散到基质中的过程，使得在铁铝晶体石颗粒中有过剩的氧化铝。而且。Mg2+离子也部分扩散到铁铝晶石颗粒中。扩散进来的镁离子和来自铁铝晶石中过剩的氧化铝反应，形成直接结合的尖晶石。这种反应产生了额外的体积膨胀，所以产生了额外的弹性。由于连续的铁离子和镁离子的扩散，这种活性尖晶石的弹性效果在整个过程中（活性尖晶石）会一直保持着。这种砖特点是：一是利用了尖晶石优良的高温性能，通过人工合成原料，高压成型，高温烧结，产品具有强度高、高温性能好的特点，成功解决了耐火材料强度和热震性能之间的矛盾。二是尖晶石含量高，气孔率低，抗水泥熟料和碱性侵蚀能力强。三是产品的高温韧性好，可避免因温度变化而出现的脆性炸裂。四是产品中含铬量很低（Cr2O3<5%）,是一种相对环保的产品。五是该产品生产采用国际控制标准，外型尺寸误差小，可满足大型窑炉的砌筑要求。

第二章 耐火浇注料的应用现状与发展

在我国，耐火浇注料在水泥窑上的应用，已经有很长时间的历史，但是许多水泥企业仍然寻找不到合适的耐火浇注料。耐火浇注料的质量及相关服务仍然是困扰水泥企业的难题之一，而与此同时，许多水泥生产企业对耐火浇注料仍然缺乏足够的了解。困而认真地分析、解决存在的问题，毫无疑问需要耐火浇注料生产企业与水泥生产企业共同的努力。作为耐火浇注料研究与生产服务企业，自我完善、自我发展是我们应对竞争的惟一手段，同时，我们愿意与业内及相关领域内的有识之士共同探讨这些问题，期待能够达成共识，使耐火浇注料在新型干法水泥上的应用不断完善、发展。当前影响耐火浇注料在水泥窑上应用的主要问题有以下几个

1耐火浇注料种类繁多、市场混乱

随着国内新型干法水泥的迅猛发展，耐火浇注料生产企业日益增多。近几年，国外的供应商也开始进入国内市场，竞争日益激烈。激烈的竞争一方面促进了一些供应商不断地提高产品质量与服务质量，另一方面也出现了不正当竞争、低价竞争等不良现象，尤其出现了让许多供应商和用户十分头疼的市场混乱情况。水泥生产企业在采购耐火浇注料时，由于不同供应商的产品名称、牌号、材质、价格及寿命有着极大的差异，往往很难做出正确的选择。

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② 技术方法研究与应用

(一)SYZX系列绳索取心液动锤的应用及其钻进工艺优化

冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。SYZX75、95型绳索取心液动锤将绳索取心和液动锤两大钻进优势技术结合形成的一种新钻进方法，是中国地质科学院勘探技术研究所研发的、具有国际领先水平的钻探科技新成果，可大大地提高钻进效率和回次进尺，也可有效地控制孔斜、提高破碎地层的岩心采取率。该课题在马坑钻探中开展了SYZX系列绳索取心液动锤的推广应用，并进行绳索取心液动锤钻进工艺优化。在马坑矿区绳索取心液动锤的使用及其与普通绳索取心钻进的现场对比试验，证明了该技术在矿区的适用性和优越性，应大力推广应用。

(1)与普通绳索取心钻进相比钻进效率大幅度提高。由于金刚石绳索取心钻进采用以较高转速为主的钻进规程参数，具有回转钻进切削、磨削碎岩的特点。使用液动锤后，给钻头施加高频脉动载荷，冲击力瞬时可达极高值，使被钻进的岩石在交变的外力作用下产生脆裂剪崩的体积破碎，明显提高了机械钻速(破碎岩石的效率)，岩石越坚硬，效率提高的幅度愈明显。

(2)在可钻性9～12级坚硬“打滑”地层，钻速显着提高。按目前的绳索取心钻进水平条件，一般不宜在10～12级的岩层中钻进。在致密完整、弱研磨性、坚硬的“打滑”地层钻进，虽然采用软胎体钻头辅以人工研磨及孔内投硬岩屑等措施，绳索取心钻进仍显现出钻效低、回次进尺少等问题。

坚硬“打滑”的地层应用绳索取心液动潜孔锤钻进时，交频冲击荷载能使钻头唇面接触处的岩石表面光洁度降低，增加了钻头与岩石的摩擦力。同时，较粗的岩粉颗粒也促成了金刚石从胎体中出刃的条件，所以可显着提高钻速。

(3)在硬、脆、碎地层提高岩矿心采取率，延长回次进尺。液动锤在液动作用下启动工作，产生了高频冲击荷载。使钻具采心机构处于冲击振动作用下，岩心不易堵塞(即使产生堵塞也能较快解卡)，减少岩心的自磨作用，从而提高岩矿心采取率，延长回次进尺，在破碎地层这种优点更为明显。

(4)使用绳索取心液动锤钻进可避免烧钻事故。经过两年多使用表明，使用液动潜孔锤绳索取心钻进，一旦发现泵压下降，冲击器不工作，要及时提钻检查，可避免烧钻事故。两年来，几乎无发生烧钻事故。

(5)绳索取心液动锤钻进减斜效果好。与回转钻进相比，钻压和转速较低，并且钻速高，有利于降低孔斜。

(6)绳索取心液动冲击回转钻进还可减轻绳索取心钻杆内壁结垢现象。

(二)金刚石钻头的优选研究

1.钻头试验选择的综合经济效益评价指标及优选方法

现场对比试验选择：根据目的和需要，选择不同技术参数的钻头在矿区或同一地层进行钻头适应性、时效、寿命等指标的对比试验，探讨各钻头参数对钻探成本效益的贡献率，求证合适的钻头性能参数或钻头品种。统计分析选择：通过对钻头历史使用资料进行统计分析，结合地层岩石可钻性合理选择钻头类型，从而更好地用好钻头，达到提高钻速、降低成本的目的。

2.S75钻头主要性能结构参数的优选成果

金刚石钻头的性能结构参数有镶嵌类型、胎体性能、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形状及其数量和大小、底唇形状等。根据岩石的硬度、研磨性和完整度等岩层性质和其他技术条件，以高效、长寿、低耗、安全为标准，确定不同地层适用的孕镶金刚石钻头主要性能结构参数。

3.不同工况下钻头方案的确定

钻速与寿命在不同情况下对钻探综合效益的贡献率是不同的，研究确定了不同的工况的钻头方案：采用绳索取心钻进时，应有足够的钻头寿命，以延长提钻间隔，减少提钻次数和提钻时间；绳索取心钻进在深孔硬岩条件下，钻头方案为：在保证钻头寿命足够长的前提下，提高钻头的机械钻速；钻速低下时，如钻遇坚硬致密“打滑”地层，应以提高钻速为主；软硬互层频繁和破碎裂隙性地层，应主要考虑延长钻头寿命。

4.研究确定提高钻头寿命的技术对策

绳索取心钻进，一个提钻间隔内回次多、进尺长，钻遇多种不同性能岩层的可能性增多，要求钻头具有较广的地层适应性。主要对策：金刚石采用高强度、不同粒径混镶，增加钻头的适应性；提高工作层的高度；加强钻头的内外保径，如：增高内外侧刃高度，内外侧刃采用天然金刚石补强或采用高强度、较粗粒的单晶、聚晶体保径，钢体外焊合金颗粒等；增加胎体的耐冲击、耐磨性。

5.制定合理使用金刚石钻头的工作要点

要使金刚石钻头实现高效率、长寿命，合理使用它也是一个重要因素。合理使用钻头要注意以下几个问题：钻头要分组排队使用，根据设计孔深，按钻头内、外径尺寸，轮换使用：先用外径大、内径小的钻头；后用外径小、内径大的钻头。每次下入钻头与前一回次钻头直径差要小，当钻进8～9级岩石时，不大于0.1mm；当钻进10～12级岩石时，不大于0.05mm；选择好扩孔器，做好钻头与扩孔器及卡簧间配合；合理控制机械钻速，对软的、中硬粗颗粒的岩层，钻进速度快，岩粉量大，为了及时排除岩粉达到冷却钻头的目的，除增加冲洗液量外，要控制钻进速度。一般连续钻进时效不要超过5m/h，时效过高，易于造成钻头的非正常磨损，甚至会引起烧钻；避免钻头非正常损坏。

6.金刚石钻进技术参数的优选

钻压：确定合理的钻压是提高钻进效率，降低成本的重要措施之一。应根据岩石可钻性、研磨性、完整程度、钻头底唇面积、金刚石粒度、品级和数量选择钻压。

转速：转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素。应根据岩石性质、钻孔结构及设备能力等因素选择转速，即考虑获得较高的钻速，也要保证合理的钻头寿命。

泵量：泵量的大小既必须保证冲洗液完成排除岩粉、冷却钻头等功能需求，也应能实现钻头金刚石自锐、防止复杂地层孔壁遭受冲刷破坏等要求。应视岩石性质、环状间隙、钻头类型、金刚石粒度、胎体性能等因素进行选择与适当调整。

泵压：泵压是一定泵量的情况下，冲洗液在特定钻进环境中的流动阻力。泵压的大小受钻杆内径及其密封、取心钻具过水断面、钻头水口、钻孔环状间隙、钻孔漏失情况等因素的影响，是反映孔内状况的敏感参数之一。钻进过程中，应设法降低泵压，保证钻进所需泵量的实现。

根据上述的原则、方法与思路，通过试验确定了马坑矿区绳索取心钻进技术参数组合(表4-2)和SYZX75绳索取心液动锤钻进最佳技术参数。

表4-2 绳索取心钻进技术参数组合经验推荐表

7.组合钻进技术试验

(1)试验任务的由来：石岩坑矿区ZK8321孔设计孔深900m，离已完工原水文观测孔8号钻孔15m。根据观8孔钻取的岩心，地层为泥岩、砂岩、粘土层等，其中大部分砂质泥岩(岩心极破碎，裂隙发育，采取率极低)。由于孔壁缩径、坍塌现象严重，观8孔孔深500m，施工时间达4个多月。为了加快勘探进度，提高钻进效率，经地质部门同意灰岩以上地层可不采取岩心，即孔深390m以上通过孔口取样判断地层情况。课题利用这一条件，开展组合钻进技术试验，设计试验方案(表4-3)。

表4-3 组合钻进技术试验设计方案表

(2)牙轮钻头钻具组合：按钟摆防斜原理组配牙轮钻头钻具：ϕ200mm牙轮钻头0.2m+5.15m钻具+2.56m泥粉管+钻铤+钻杆。钟摆钻具组合可利用钻具自身重力产生的钟摆力来实现降斜防斜目的。其防斜原理就是钻头以上、切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力的作用下，靠向切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。

(3)试验过程：ZK8321孔于2011年6月19日开孔，0～13m为ϕ250mm金刚石钻头钻进，13m开始用ϕ200mm牙轮钻头钻进，浓泥浆护孔。钻进至孔深256.37m时，发生严重孔内事故，最后采取偏孔方法绕过事故钻具。牙轮钻头钻进进尺243.37m，用时384h，台月效率480m/台月，时效为1.15m/h。

(4)试验体会：采用牙轮钻头和优质浓泥浆全面钻进，钻进效率高，裸眼时间短，孔壁稳定。遇破碎、裂隙、全漏失地层，可将钻杆下入漏失孔段底部，用水灰比0.3～0.45水泥浆拌和细砂，从孔口将水泥浆倒入钻杆，由钻杆内管送到预定位置，对大裂隙地层堵漏效果显着。

(三)马坑铁矿护壁堵漏技术组合优化

由于福建铁矿区岩性极复杂、岩相变化极大、断裂与褶皱十分发育等原因，深孔钻探护壁是关键。经过多个钻孔的试验实践，研究制定了“优质泥浆+有效堵漏、旋喷水泥浆固结、多层次套管等复合护壁”技术。该技术作为马坑铁矿深孔钻探护壁原则与工艺要点(表4-4)，有效保证了钻进的顺利进行。

表4-4 石岩坑铁矿地层与护壁堵漏对策选择表

1.高压旋喷水泥浆护壁技术的研究与应用

高压旋喷水泥浆固结护壁法技术是本研究形成的、国内首创的创新性成果。该技术吸收高压旋喷加固软土地基的精髓，通过机具的研制和工艺的研究，以高压旋喷水泥浆的方式，解决了常规护壁方法不能胜任的深部“断层泥”护壁难题，如：中、深部孔段钻遇松散、破碎、易水化分散坍塌等复杂夹层，钻孔漏失、泥浆护壁难且无法采用套管隔离情况下的护壁等。

2.旋喷水泥浆护壁的首次应用试验——马坑ZK7529孔

马坑矿区ZK7529孔设计孔深1200m，于2010年10月19日开孔，至2011年10月4日终孔，终孔孔深1299.19m。该孔于孔深960m后，钻遇三个“断层泥”破碎带：前两个断层采用套管隔离，第三个断层应用了水泥浆高压旋喷灌注法。具体护壁情况概述如下。

第一个断层带：孔深969.20～970.50m(中间夹0.2m基岩)，地下水有径向流动。钻进时阻力大，提出后孔段即被细石充填。采用泥浆护壁无效后，多次采用常规方法灌注水泥，均未取上水泥心样，后扩孔下入ϕ89套管。

第二个断层：1049.60～1051.60m(ϕ77mm口径)。自1015.69～1051.60m中取岩心8m左右，出现坍塌；多次灌注水泥浆后，均因偏斜出新孔又屡次坍塌。于是扩孔至孔深1086.94m，下入ϕ73mm飞管。

第三个断层：1135.50～1138.50m(ϕ59mm)，地层为强风化辉绿岩，风化严重的“断层泥”松散地层，胶结性差，怕水冲刷。由于受钻孔口径限制，采用ϕ59钻具(钻杆为ϕ50外丝+ϕ50内丝)钻进。穿过该断层带后，出现严重坍塌、缩径现象，多次灌注水泥浆护壁无效。由于受口径限制无法下入套管隔离复杂孔段，探讨应用了水泥浆高压旋喷灌注法，解决了护壁难题。

3.旋喷水泥浆护壁作业情况

(1)设备：XY-5型钻机，BW-250型泥浆泵，泥浆搅拌机等生产设备。

(2)护壁材料：采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.45，加入适量促凝早强剂(NaCl)及速凝剂(三乙醇胺)，浆液密度控制在1.6g/cm³。水泥用量15包，配制水泥浆量600L，替水量900L。

(3)旋喷钻具组合：ϕ50外丝钻杆+ϕ42内丝钻杆36m+喷具(喷具喷嘴3个，孔径5mm)+扫孔钻具。

(4)下入孔内预定位置后，先扫孔，扫至孔底后，送水畅通后，替入一定清水后开始送浆。

(5)压送水泥浆浆及替水量旋喷。当浆液自喷嘴喷射时，开动钻机，采用(表4-5)所列技术参数进行旋喷作业，直至浆液、替水压送完毕(开始送浆时，无泵压或泵压较低，待浆液出喷嘴时，泵压升至4～5MPa)。

表4-5 高压旋喷技术参数表

(6)注浆完毕，把钻杆提起一立根后，清洗钻杆，提钻。

(7)注浆24h后探水泥面，48h后扫孔。

4.旋喷水泥浆护壁技术的研究与应用体会

在马坑矿区5个钻孔的11处复杂地层孔段中，根据不同孔段的长短分别进行1次或多次旋喷水泥浆护壁，累计旋喷水泥浆作业33次，有7个孔段解决了护壁问题，4个孔段取得一定的护壁效果。通过该技术的研究与应用，有以下体会。

(1)旋喷水泥浆与灌注水泥浆护壁方法的比较。旋喷水泥浆护壁的工艺方法、操作步骤与注意事项与灌注水泥浆护壁基本相同，但却能取得比灌注水泥浆更好更可靠的护壁效果，并在灌注水泥浆无法解决的已严重超径孔段、溶洞地层等获得成功护壁，主要是高压浆液从慢转、缓提的钻具侧向高速喷出(表4-6)，使浆液不仅具有很大的冲击破土、渗入裂隙能力，充分置换泥浆和充填超径、溶洞空间，并与旋喷段孔内的岩土颗粒搅拌混合。

表4-6 旋喷水泥浆与灌注水泥浆护壁工艺的主要区别表

(2)旋喷水泥浆护壁技术的适用地层：通过多个钻孔的应用实践，旋喷水泥浆可以在复杂地层孔段形成有效的护壁“水泥套管”，解决采用泥浆护壁、普通方法灌注水泥均无效，以及受口径限制也无法下入套管隔离复杂孔段的情况下的护壁难题。试验表明，该技术适用于下列地层护壁：中、深部孔段钻遇松散、破碎、易水化分散坍塌等复杂夹层，如：马坑矿区深部常见层厚1～5m不等“断层泥”；任意孔深的坍塌超径孔段、溶洞地层等有、无充填物中、小孔洞或溶洞群。

(3)存在的问题：综合旋喷水泥浆护壁技术的应用情况，由于存在以下主要问题，致使护壁效果不够理想，甚至造成旋喷水泥浆护壁的失败。

旋喷钻具喷嘴加工较为随意，达不到科学、合理；旋喷浆液压力不足；旋喷转速(n)和提升速度(υ_t)的组合不匹配，如：旋喷具提升过快等；替浆水量的控制不当；作业人员经验不足，关键环节操作不熟练，各岗位工作人员配合不密切。

5.提高旋喷水泥浆护壁效果的思考与探讨

针对旋喷水泥浆护壁技术应用存在的主要问题与不足，有必要进一步研究，持续完善该技术。为此，结合高压旋喷技术的相关研究成果，有以下设想和探讨。

(1)旋喷钻具喷嘴的设计优选——探寻高质量喷嘴：喷嘴是喷头的重要组成部分，喷嘴的水力学特性的好坏直接影响射流对地层的冲切效果，进而决定“水泥套管”直径的大小。为了研究喷嘴不同流道形状和不同长度的射流效果，选择3种喷嘴做了针对性的室内试验，并在分析对比试验数据和结果的基础上，得出以下的结论：收敛圆锥角喷嘴流道形式可减少喷嘴自身的压力降损失；当喷嘴长度与直径的比值为8～10，射流具有较好的喷射性能，射流流束稳定，冲击力强。

通过进一步研究，探寻符合旋喷水泥浆护壁要求的高质量喷嘴。一般地，高质量的喷嘴应该使射流具有如下的特性：扩散角小、等速核长、喷嘴的流量系数大(即射流通过喷嘴的能量损失小)。

(2)旋喷浆液适配机具研究：旋喷回转机构的研制，探讨解决旋喷转速不当问题。利用立轴式钻机最低转速进行旋喷回转，转速太快；以点动方式回转，转速不均。解决的设想是：研制可安装在孔口的、可无级调速的喷浆液压回转器；研制以钻机立轴为动力输入端的减速回转装置，将立轴的较高回转速度转换为所需的旋喷转速；旋喷高压注浆泵的研制或探寻。通过进一步研究，研制或探寻满足旋喷水泥浆护壁所需流量、泵压的注浆泵；配套浆液搅拌机、浆液除渣器等机具的研制。

(3)旋喷固结护壁浆液研究：理想的注浆材料应能满足护壁力学性能要求，浆液应具有良好的可注性、凝胶时间可任意调整、价格低廉、无毒、无污染、施工方便等。通过进一步的研究，选择合适的注浆材料及其配合比。初步考虑以下两个途径：水泥浆及其外加剂的选择。纯水泥浆液系无机质硅酸盐材料，无毒无公害，长时间性能稳定且价格低廉，应优先选用。根据工程需要，可通过试验在水泥浆液中加入适量的速凝、悬浮或防冻等外加剂及掺和料，保证浆液质量和低成本；化学浆液的选择与应用。化学浆液具有一些独特性能，如浆液黏度低、可注性好、凝胶时间可准确控制等，但化学浆液价格比较昂贵，且往往有毒性和污染环境，不利于环保。由于地质勘查钻孔孔距大、孔径小，护壁所需浆液量不多，化学浆液的较高价格与所含毒性对钻探成本及环境影响不大。因此，化学浆液也是值得选择与应用的护壁浆液。

综上所述，旋喷水泥浆护壁研究成果在福建龙岩马坑铁矿深部复杂地层护壁获得成果后，先后在福建煤田、湖北放马山等矿区多个钻孔推广应用，表明该技术可以在任意孔深的坍塌超径孔段、软弱松散地层等形成可靠、有效的“水泥套管”护壁。这一成果，为小口径深孔复杂地层护壁增添了一项有效的护壁技术和手段。目前，该技术已成为机台深孔钻探主要和必备的护壁手段。

(四)套管钻进技术在马坑铁矿复杂地层中的应用试验

BH114套管钻进技术是中国地质科学院成都探矿工艺所研发的钻探新成果。该技术通过利用外管代替绳索钻杆传递钻压和扭矩驱动孔内套管取心钻具回转钻进，在不提钻情况下进行绳索取心、检查或更换孔底主副钻头，有效减少起钻次数，避免频繁取下钻导致复杂地层孔壁不稳定及其引发的孔内事故，降低劳动强度，改善施工环境和促进安全生产。2012年9月8日，福建省第八地质大队在石岩坑矿区ZK9501孔进行BH114套管钻进技术试验(自孔深25.58m开始至186m)，不仅为BH114套管钻进技术的进一步完善提供了宝贵的试验数据，达到预期目的。

现场试验情况：2012年9月12日至2012年9月28日，在马坑矿区ZK9501孔25.84～183.18m孔段进行ϕ114套管钻进技术生产试验，试验进尺157.34m，并下入ϕ114套管181.70m，实现了随钻下套管隔离保护孔壁。

③ 新型化学固结承压堵漏技术研究与应用

张凤英^1，2 刘四海¹ 刘金华¹ 陈曾伟¹

（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；

2.中国石油大学（北京），北京 102249）

摘 要 常用承压堵漏技术在应用过程中主要面临堵漏材料不抗高温、承压能力不足和易发生二次漏失等问题。针对这些问题，通过分析承压堵漏机理，认为堵漏浆应包含密封和支撑裂缝两方面功能，以同时具有封堵性能和机械强度，从而阻止诱导裂缝延伸、提高裂缝重启压力，阻隔液柱压力向裂缝尖端传导。基于此，室内研发了抗温180℃、承压大于20MPa的新型化学固结堵漏技术。该技术可用于大裂缝、溶洞以及多个漏失层位并存且地层骨架强度低的漏失层堵漏，在塔河油田9口井进行了现场应用，一次堵漏成功率90％以上。

关键词 承压堵漏 化学固结 裂缝尖端 堵漏机理

Research and Application on Technology of

New chemical consolidation

ZHANG Fengying^1，2，LIU Sihai¹，LIU Jinhua¹，CHEN Zengwei¹

（1.Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 10010，China；

2.China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Abstract Commonly used developed technology in the application process mainly face plugging material is not high temperature resisting，pressure can happen and insufficient second loss.To solve these problems， through the analysis developed mechanism that cut off to crack tip liquid column pressure transmission is the key to develop.Based on this，the indoor temperature 180℃the research and development of new，pressure 20 MPa chemical consolidation plugging technology，this technology can be used in large crack，cave and more lost horizon coexist and strata of low strength of the thief zone skeleton plugging in Tahe oil field，a plugging rate was 90％.

Key words mud loss control under pressure；chemical consolidation；crack tip；plugging mechanism

深井或复杂井的同一裸眼井段内往往同时存在多个压力系统，安全密度窗口较窄，在存在多套压力层系的井段钻进时^［1］，若低压力层段或者裂缝发育等缺陷地层的堵漏效果不明显或达不到高压地层的承压要求，就会出现又喷又涌的复杂情况，而提高地层承压能力的先期堵漏技术是扩展安全密度窗口的重要技术。在多压力层段钻进时，一定要保证漏失层段的堵漏效果，使全井段承压能力能够满足钻开高压层段的要求。常规承压堵漏技术往往存在不抗高温、承压能力不足和易发生二次漏失等问题，难以达到承压堵漏的目的。因此，探讨提高地层承压能力的机理、方法和技术对于提高钻井速度，减少因井漏带来的经济损失具有重大的意义。本文针对如何提高低压地层承压能力这一问题，从承压堵漏机理分析出发，研发出了抗180℃高温的新型化学固结堵漏技术，该技术能够快速封堵漏失层，有效提高地层的承压能力。

1 提高地层承压能力机理分析

地层承压能力，是评价堵漏效果的重要标准。为了钻进下部高压地层及防止因起下钻等产生的波动压力把地层再次压漏，需要尽量提高地层承压能力，以阻止裂缝的扩展及延伸。根据断裂力学理论，井周有效切向应力反映了裂缝重新开启的难易程度，井周有效切向应力越大，裂缝张开所需的力越大，地层可承受的井筒液柱压力越高，再次发生漏失的可能性越小。相同条件下，封堵位置及缝内压力是影响井周有效切向应力的两个关键因素。封堵位置与封堵材料粒径的大小同裂缝宽度的匹配程度相关，缝内压力与地层的渗透性及堵漏剂的封堵效果有关。井漏发生时，压力首先从井筒经过堵漏剂进入裂缝内部，然后传向地层深部，地层渗透性越好，缝内压力耗散速度越快，缝内压力越低^［2］；同时，形成致密封堵层可以阻止井筒压力向裂缝内部传播，因此封堵效果越好，缝内压力越低；另外通过实验验证可知，在裂缝开口处封堵，井周有效切向应力提高最大，且堵漏后裂缝稳定，应力强度因子为负，故堵漏浆应具备能顺利进入漏层、立即在漏层中停滞、形成封堵墙的强度高且渗透率接近于零的特性，这是提高地层承压能力和堵漏成功率的有效措施^［3］。

2 新型化学固结堵漏技术研究

2.1 新型化学固结堵漏技术堵漏机理

研发了一种新型化学固结堵漏技术，主要由正电黏结剂、流型调控剂、纳米固结剂3部分组成。组分所含的纳米颗粒具有较大的表面能和极小的颗粒半径，易进入漏层，通过氢键作用或化学反应迅速在裂缝开口处形成一层隔离膜，该隔离膜属刚柔相济的封堵材料，可随着裂缝宽度的改变而改变自身形状，持续起到阻止压力传递的作用，同时，所含的正电材料能够与带负电荷的粘土矿物产生正负电荷的吸引作用，快速结合，在漏失裂缝的端面形成化学吸附滞留层，增大流动阻力，甚至失去流动性，从而扩大堵漏浆的波及面积，降低堵漏浆的扩散运移，有利于封堵的稳定性^［4］。另外，所建立的封堵隔离带，具有较高的抗压强度，能有效降低压力传递的速率，提高井周切向应力，减小裂缝尖端应力强度因子，在最短的时间内将裂缝堵死、堵牢，阻止裂缝延伸、扩展，提高井壁岩石抵抗产生新裂缝的能力，从而提高井壁的承压能力。

2.2 新型化学固结堵漏技术主剂研究

2.2.1 正电黏结剂研究

2.2.1.1 正电黏结剂作用机理

正电黏结剂指分散粒子带正电荷的胶体。本文所选用的正电黏结剂是在Zeta电位为＋29mV的Ba－Al－Si正电材料粒子表面覆盖一层非离子聚合物，形成Zeta电位为＋28mV的有机－无机复合正电性化学黏结剂，这种化学黏结剂在改变温度、压力和配方时，对粒子的电性能并不产生大的影响，但对地层矿物却具有极强的电性吸附和离子反应能力，可与地层表面带负电的页岩形成复合体，当失水发生时便有较多的正电堵漏黏结剂黏贴在岩石表面，将表面上的无机阳离子排斥走，同时在岩石表面形成一层具有正电位的势能层，这种势能层可阻止钻井液与地层的阳离子交换，从而起到黏结、滞留化学堵漏浆的作用。这种带正电的势能层在新钻开的地层表面上瞬间完成，随着堵漏施工的进行，堵漏浆与地层表面不断形成保护膜，使地层表面与堵漏浆快速形成整体。

2.2.1.2 正电黏结剂加量优选

为研究正电性黏结剂对堵漏浆性能的影响，本文研究了堵漏基浆静切力与正电性黏结剂加量的关系。实验结果显示：随体系中粒子浓度的增加，流变学性能逐渐提高，当浓度足够大时，混合体系发生胶凝，静切力升高。当黏结剂加量为6％时，堵漏基浆的静切力达到35Pa，已初步显示胶凝状态，当加量达到10％时，静切力不再增大，体系完全胶凝，当正电粘结剂的用量在6％～8％之间时，堵漏浆表现出理想的流变性能（图1）。

图1 堵漏基浆流变学性能随着正电性黏结剂加量的变化

2.2.2 流型调控剂研究

2.2.2.1 流型调控剂作用机理

理想堵漏浆的流动状态为柱状流，但由于流体特性及漏失层孔道的变化，全部达到柱状流难度很大，能够控制到层流流动，即可提高堵漏浆的滞留能力。为确保堵漏浆的层流状态，需添加流型调控剂控制流动状态。通过调整流型调控剂的加量，可有效控制堵漏浆的胶凝时间和结构强度。流型调控剂主要由聚合物、分散剂和有机交联剂组成，具有弱凝胶的特性。其特性在于：在搅拌或流动时体系的交联率较低，不会因过度交联使之失去流动性，当停止流动后，体系的交联速度加快，快速成胶，失去流动性，形成假固状物，这种假固状物有利于堵漏浆在漏失层空间的滞流、充填和封堵^［5］。

2.2.2.2 流型调控剂加量优选

为研究流型调控剂对堵漏浆性能的影响，本文研究了在不同流型调控剂加量下堵漏基浆流变性能的变化情况。室温条件下，实验测定了添加不同用量流型调控剂的流变性。随着流型调控剂加量的增加，动切力随之增大，初切和终切升高，塑性黏度升高，当流型调控剂加量在6％～10％时，堵漏浆表现出合理的流变性（表1）。

表1 流型调控剂加量对性能的影响

2.2.3 纳米固结剂研究

2.2.3.1 纳米固结剂作用机理

正电黏结剂和流型调控剂的加入可使堵漏基浆具有一定的堵漏效果，但承压能力低，当压力波动时易产生整体运移。因此，本研究在堵漏基浆中加入了另一种化学添加剂——纳米固结剂。纳米固结剂的组分粒度为纳米级别，因此无需较大压力，便可轻易进入漏层。纳米固结剂含有部分活性组分和阳离子基团，活性组分在催化剂的作用下，诱发发生催化交联反应，在短时间内由流动态变为具有较高抗压能力的固态，生成水不溶性的固体物；另外，含有的阳离子基团，能与地层黏土矿物反应，改变地层矿物性质，形成具有较好强度的 “封隔墙”^［6］。该纳米固结剂表面采用胶膜或有机蜡作保护膜，以喷涂、冷凝或溶涂等方式，将其加工成封包微粒使用，只有在井下温度条件下，一定时间后，其封包膜才溶解或熔化，与堵漏剂中的活性物、高价金属离子等起反应形成胶状物和沉淀物，以达到及时有效封堵漏层的目的。

2.2.3.2 纳米固结剂加量优选

为研究纳米固结剂对堵漏浆性能的影响，本文研究了堵漏基浆流变性与纳米固结剂加量的关系。利用中压滤失仪，在0.8MPa条件下，10min后测定在堵漏基浆中加入不同量固结剂后滤失量及泥饼的状态。随着纳米固结剂加量的增加，堵漏基浆承压后形成的滤饼增厚，同时滤失量增大，当纳米固结剂的加量由1％提高至5％时，针入度由0.6mm降低到0.1mm，滤饼强度明显改善（表2）。从实验结果分析，当固结剂的加量在5％～7％之间时，在此加量范围，堵漏浆的密度、滤失量和针入度都处于合理值范围内。

表2 固结剂加量对堵漏基浆性能的影响

续表

2.3 新型化学固结堵漏技术性能评价

2.3.1 封堵率评价

实验采用均质液体稳定渗流水测渗透率的方法测定岩心封堵前后的渗透率。按照模拟条件要求，在径向流模型上以恒定速度注水，在模型出口端记录流体的液量以及模型两端的压差，用平面径向流公式求地层渗透率。计算公式如下：

油气成藏理论与勘探开发技术（五）

式中：K为模拟岩心的渗透率，10^－3μm²；Q为在压差ΔP下通过砂柱的流量，cm³/s；A为砂柱截面积，cm²；μ为通过砂柱的流体黏度，mPa·s；△P为流体通过砂柱前后的压力差，Pa；L为砂柱长度，cm。

室内分别使用桥接堵漏浆和化学固结堵漏浆对模拟岩心进行封堵，测定封堵前后模拟岩心的渗透率。实验数据显示：注入化学固结堵漏浆后岩心渗透率下降明显，基本为零，封堵率为100％，而桥接堵漏浆封堵率为80％（表3）。分析可知，化学固结堵漏浆含有纳米级的粒度组分，因此在化学固结堵漏浆替入初期，泵压逐渐上升，当注入一定量化学固结堵漏浆后，压力开始快速上升，表明堵剂在开始阶段首先进入大孔道，并在大孔道中快速沉积，当封堵大孔道完成后再进入小孔道封堵，导致压力快速升高，而桥接堵漏浆进入岩石孔隙后，只能封堵大孔道，对于小孔道未能实施封堵，导致封堵率不高。

表3 桥接堵漏浆和化学固结堵漏浆封堵率

注：桥接堵漏浆：井浆＋10％核桃壳（细）＋10％云母（细）＋5％棉籽壳。

2.3.2 承压能力评价

实验采用DLM堵漏装置，分别测定堵漏浆对1～5mm宽人造裂缝的承压能力（表4），对于不同宽度的裂缝性模拟地层，常温条件及180℃高温条件下，化学固结堵漏浆固结后的承压均大于20MPa，完全满足现场承压堵漏施工的要求。图2和图3是在180℃高温条件下堵漏浆分别对1mm和5mm宽人造裂缝的封堵曲线，通过实验可以看出，随着时间的延长，承压能力呈线性增加。

表4 堵漏配方及封堵效果

图2 5mm裂缝封堵曲线

图3 1 mm裂缝封堵曲线

2.3.3 与钻井液相容性评价

在堵漏施工过程中，可能会发生钻井液与堵漏浆窜槽的现象，因此为保证堵漏浆的封堵效果，所选用的堵漏浆需要与钻井液体系具备较好的配伍性，实验研究了4种体系：（(1)聚合物体系；(2)聚磺体系；(3)甲酸钾体系；(4)KCl体系）对堵漏浆性能的影响（表5）。

表5 钻井液对堵漏浆性能的影响

实验结果表明，堵漏浆中加入不同的钻井液体系，混合体系的黏度、切力和流动阻力稍有升高，但是均在可控范围内，说明新型化学固结堵漏浆与不同钻井液体系均具有较好的配伍性，利于现场堵漏施工操作。

3 现场应用

新型化学固结堵漏技术在塔河油田现场应用了9口井（TH12355、TP243X、S115 －4、TH12311、顺西2井、中121、TP321X、TP253X、TH12324），一次堵漏成功率在90％以上。

以二叠系最长的顺西2井为例：顺西2井套管鞋处（3705m）地破压力当量密度为1.50g/cm³。在二叠系火成岩井段（3709～4025m）钻进时，分别在3810m、3951m处发生井漏，进行过桥塞堵漏，钻穿火成岩地层后，分别进行了桥塞承压、低密度水泥承压以及雷特超强堵漏剂承压，地层承压能力达到1.42g/cm³。

二叠系火成岩以下地层钻进共发生6次井漏，其中4402m、4686m两次井漏是在处理井下垮塌提密度时发生的，密度分别由1.20g/cm³、1.26g/cm³提至1.25g/cm³、1.28g/cm³；其中4628m、4793m、4922m、5008m四次是在钻进中发生的井漏，4628m进行了随钻封堵、井漏消失，4793m进行了一次桥塞堵漏、解除了井漏，4922m进行了一次桥塞堵漏效果较差但可循环不漏恢复钻进，4966m井漏抢钻至5008m，进行了长达16d的承压堵漏，带堵漏浆承压能力为1.54g/cm³，筛除后承压能力为1.51g/cm³左右。

通过分析可知，顺西2井堵漏施工难点包括：

1）裂缝性地层漏失，桥堵材料架桥难度大，颗粒直径较大时，难以进入漏层，造成近井壁处闭门现象；颗粒直径较小时，难以在漏层内停留。

2）二叠系漏失压差较大，达16～17MPa，对堵漏材料的抗压强度有较高的要求。

3）二叠系井段较长，达316m（3709 ～4025m），发育开口直径大小不同的裂缝，化学堵漏浆很容易沿着漏失通道较大的地方漏失，而漏失通道较小的地方堵漏材料很难进入，或仅少量进入，难以达到一次封堵和承压成功。火成岩裂缝为纵向裂缝，裂缝发育。二叠系火成岩共取心一回次，岩心长2.33m，纵向裂缝长度为1.45m。

4）地层破碎，容易井塌造成漏层重新裸露，堵漏材料必须进入地层一定深度。

5）漏失压差较大，封堵的漏层必须达到零渗透率，防止压差卡钻和卡套管事故。

针对上述难点，采用新型化学固结堵漏浆对其进行封堵：

1）注化学固结浆24.3m³，替钻井液30m³ 。

2）起钻至3000m，循环30min，开始憋挤作业，逐步提高压力，最高立压达到16.9MPa，共挤入钻井液14.84m³。之后关井候凝，缓慢泄压，泄压完毕，返吐钻井液1.12m³。之后开始起钻。

3）试压，最高立压8.5MPa，停泵8MPa，稳压30min，压降1.3MPa，累计挤入泥浆0.84m³。泄压完，返吐钻井液0.56m³，扫塞至4025m，循环、起钻至3676m，开始对整个火成岩段进行试压验漏，关井憋挤，最高立压8.5MPa，停泵8.2MPa，稳压30min，压降1MPa，累计挤入泥浆0.84m³，之后开始泄压，泄压完毕，共返吐钻井液0.56m³。划眼处理钻井液，准备全裸眼验漏。

4）下钻通井划眼，划眼至5340m，开始循环处理钻井液，循环处理完钻井液后，起钻至3689m，关井试压，最高立压7.3MPa，停泵6.9MPa，稳压30min，压降0.8MPa，泄压完毕，起钻，换钻具下钻划眼分段循环处理钻井液，满足下步施工要求。

4 结论

1）室内模拟实验显示化学固结堵漏浆在岩心中封堵率达到100％。

2）分别评价了新型化学固结堵漏浆在常温及180℃高温下，对1～5mm宽人造裂缝的承压能力，对于不同宽度的裂缝性模拟地层，化学固结堵漏浆固结后的承压均大于20 MPa 。

3）新型化学固结堵漏浆与不同的钻井液体系均具有良好的配伍性。

4）新型化学固结堵漏技术在塔河油田现场应用了9口井，一次堵漏成功率在90％以上。

参考文献

［1］陈亮，王立峰，蔡利山.塔河油田盐上承压堵漏工艺技术.石油钻探技术，2006，34（3）：60～63.

［2］黄进军，罗平亚，李家学，等.提高地层承压能力技术.钻井液与完井液.2009，26（2）：69～72.

［3］熊继有，薛亮，周鹏高，等.物理法随钻防漏堵漏机理研究.天然气工业，2007，27（7）：69～72.

［4］徐向台，刘玉杰，申威，等.钻井工程防漏堵漏技术.北京：石油工业出版社，2000.

［5］刘崇建，刘孝良.触变性水泥的评价方法及其应用.天然气工业，2001，21（2）：56 ～60.

［6］聂勋勇，王平全，罗平亚，等.用于钻井堵漏的特种凝胶的屈服应力研究.天然气工业，2010，30（3）：80～82.

④ 研究思路、研究内容与研究方法

层序地层分析的基本思路可概括为:从地表露头或钻孔岩心的研究入手，综合利用钻孔测井曲线和地震剖面资料，以沉积盆地整体性为着眼点，根据构造－沉积－热体制以及沉积间断和沉积环境演化特点将盆地划分为不同层次结构的建造块，然后详细解剖不同层次或级别的建造块的内外沉积构成，综合解释沉积体系和成因相的空间配置关系，在此基础上，建立沉积盆地的等时地层格架和盆地演化模式，进而达到对盆地含油气特征的评价和预测。简单地说，层序地层分析就是从沉积学和地层学两方面对沉积盆地进行系统工程的研究，因此，层序地层分析更好地揭示了沉积体的空间分布规律，也更有利于含油气盆地生储盖配套研究和储集层的预测。

本书以层序地层学为研究主线，研究三亚组、梅山组、黄流组和莺歌海组沉积体系构成，建立盆地等时地层格架，查明不同体系域内主要储层砂体的分布，为该区储层(储集体)和有利的构造－岩性圈闭的预测提供地质依据。同时结合天然气成藏条件分析，研究隐蔽油气藏成藏特征和规律，构建构造活动型盆地层序地层分析和油气成藏模式研究的系统思路和方法体系。具体的研究内容和研究路线如下(图1－5)。

1.区域构造与盆地内部构造演化特征研究

考虑到莺歌海盆地演化受区域构造活动的控制作用显着，本书从区域构造活动入手，着重分析印支地块的构造活动特征以及对莺歌海盆地的形成与演化的控制，以助于探讨莺歌海盆地的发育机制。此外，莺歌海盆地内部构造特征的分析是进行构造古地貌恢复以及层序地层解释的基础。

2.层序地层格架分析

应用层序地层学的基本观点，以研究区常规地震剖面资料和高分辨率地震剖面资料为基础，根据层序界面的地震相特征，并综合考虑全球海平面变化特征、钻井标定等，进行层序地层的划分与对比;根据地震反射特征，结合强制海退的概念，进行层序单元内部构成的识别与解释，通过地震资料的解释建立盆地层序地层格架，以及反映各沉积体系域构成特征的平面图、剖面图的编制。

同时，选取具有代表性的钻井资料进行精细的观察、分析，划分不同级别的层序单元和沉积体系域。具体包括从岩性相、测井相、地震相等方面进行沉积环境和层序地层单元的分析，通过各个基本要素的综合分析，确定各级层序地层单元的各种沉积体系沉积特征及内部构成特征。研究过程突出了以下几个方面:①单井沉积相分析:一方面是通过钻井岩心提取各种相标志信息，包括岩石颜色、岩石类型、碎屑颗粒结构、沉积构造、古生物、地球化学标志等，绘制代表层段的高频层序关系图;另一方面根据多种电性曲线形态特征及其组合特点、准层序的叠加方式，绘制其层序展布、体系域类型、沉积相特征及其各微相类型图;②强调利用高分辨率过井地震剖面配合，强调剖面的分析与单井分析的相互校正与验证;③井间的层序地层和沉积相的对比分析，可进行四级层序或体系域的划分和对比。

图1－5 层序构成样式及构造控制作用的研究流程

3.层序内部构成特征、层序类型、层序发育样式分析

综合地震与钻井的层序地层解释结果，进行层序地层的构成特征分析，包括各沉积体系域构成特征、时空展布规律等。重点研究对象放在与油气勘探关系密切的低位域沉积特征的研究之上。将层序地层分析与构造地层分析相结合，以大量的地震解释为基础，以盆地内不同构造发育部位对沉积的控制为出发点，对莺歌海盆地层序类型、发育样式等进行分析。

4.沉降史模拟与盆地古地貌恢复

通过定量－半定量的分析方法，采用回剥分析原理，以地层解释、沉积环境解释为基础，以沉降史二维模拟软件为依托，对盆地3个主要沉积时期的构造古地貌进行定量－半定量的恢复，重建沉积时期的地貌形态。通过总沉降量等值线图的编制，进行盆地构造活动强弱差异性分析。通过构造古地貌图的编制，进行构造单元特征研究与划分。

5.构造对沉积的控制作用分析

综合层序地层解释结果、体系域构成特征、层序类型以及层序发育样式的研究与构造地层分析相结合，进行构造对体系域发育特征、层序类型以及层序发育样式的控制作用分析，探讨低位域的形成模式与主要控制因素。

6.天然气成藏模式分析与有利储集体预测

根据以上研究内容取得的认识，综合前人在该区域已经取得的成果，从烃源岩、储集体、生储盖组合特征分析入手，进行成藏组合特征分析，并在此基础上，提炼出本区的成藏模式，预测有利的区带。

⑤ 基本原理与研究方法

一、总 体 思 路

本项研究的核心问题，是揭示水循环演化过程中子系统之间水量转化机制，查明分区或子系统界面间地下水补给、径流和更新模式，实现演化量化描述。

针对上述问题，以黑河干流串联的祁连山冰雪区、张掖盆地、金塔-花海子盆地、额济纳旗盆地为重点剖面，自南至北划分为山区水循环子系统、南北部盆地水循环子系统、额济纳旗子系统3个研究分区。在充分研究地下水的形成演变过程及其特征的基础上，通过对各种水体进行调查，选择典型地段，沿剖面线以不同时间和空间间隔采样，以同位素作为示踪剂，根据各种水体不同的特征，采用地下水动态监测资料和同位素监测资料，确定区域地下水及局部地下水补给、径流、排泄机制及其特征值，分析各种水之间在不同时空上的关系及转化规律。在此基础上，确定地下水的补给、径流机制及其演化过程。

最后，根据研究区的水文-气候研究成果，结合地下水测年及同位素反映的补给特征，建立地下水形成演化与区域水文循环的关系。根据不同地下水子系统的特征值及其相互关系，建立不同典型分区地下水补给、径流模式及其与相邻子系统之间水量转化模式。

具体研究流程如图4-1所示。

图4-1 黑河流域水循环演化同位素水文学研究工作流程图

二、理 论 依 据

（一）放射性氚测年

1.氚起源及其放射性

氚是氢元素的一种放射性同位素。水中的氚主要有两种起源：天然氚和人工核爆氚。天然氚主要来源于大气中的核反应：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

n是宇宙射线的快中子，大约3%～5%的大气上层中子与氮反应形成氚（Ferronsky，1982）。人工氚主要由大气核试验产生，首次核试验开始于1952年。氚原子生成后，即同大气中的氧原子化合生成HTO水分子，成为天然水的一部分，参与水循环，成为追踪各种水文地质作用的一种理想示踪剂，更重要的是氚的放射性具有计时功能，因而成为水文地质研究中一种测年技术手段。氚的半衰期为12.34年，其衰变过程为：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

氚含量以氚单位（TU）表示，天然降水的氚含量只有几个TU。自20世纪50年代开始，由于北半球大气核试验大量的氚释放进入大气圈，到1963年降水中氚含量可达6000 TU，核爆过后，呈指数衰减，目前北半球降水氚含量大约是10 TU。影响降水中氚浓度的作用主要有：纬度效应、大陆效应、高程效应、季节效应、雨量效应。降水中氚含量最大出现在春末夏初，最小出现在秋末冬初。

2.地下水氚测年模型计算

定量估算地下水的年龄可以通过模型来计算，通常应用的模型是活塞流模型和全混合模型。

当地下水系统的信息传输关系符合线性规则，并且与地下水平均驻留时间相比，地下水径流速度的变化可以忽略（Zuber et al.，1986）时，可以将地下水系统概化为线性稳定流集中参数系统。则地下水系统中氚输入和输出浓度的关系表示为

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

式中：t——氚输出时间系列（年代）；

τ——氚传输时间，即年龄；

λ——氚衰变参数，λ=ln2/T_1/2，T_1/2为氚的半衰期；

c_out（t）——氚输出函数，即输出氚浓度随时间变化的函数；

c_in（t-τ）——氚输入函数，即输入氚浓度随时间变化的函数；

g（τ）———系统响应函数或称地下水年龄分配函数。

已知氚输入系列和年龄分配函数，就可以利用（4-3）式求出输出浓度与年龄的关系，然后采用配线法获得采样点地下水年龄。

根据不同的水文地质条件可以确定地下水年龄分配函数，常采用的模型有：活塞流模型（PFM）、指数模型也称全混合模型（EM）、弥散模型（DM）、线性模型（LM）、指数-活塞流模型（EPM）等。一般活塞流模型或弥散度很小的弥散模型只能识别出1954年以来补给的地下水，典型弥散系统可识别年龄上限可达100～200年，而指数模型最大可识别出1000年的地下水（Maloszewski 和 Zuber，1996）。

黑河流域地下水系统自山前戈壁带以下均包括侧向径流和垂向入渗补给，由指数型和活塞流型两部分联合组成，因此，选用指数-活塞流模型比较适合。EPM模型的年龄分配函数为：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

式中：τ_m——地下水平均驻留时间（平均年龄）；

η——系统中流动水总体积与指数型水体积之比，η=1时为指数模型，η越大活塞流模型占的比重越大。

将（4-4）式代入（4-3）式，可得EPM的数学模型。

（二）放射性¹⁴C测年

¹⁴C是碳的放射性同位素，其半衰期为5730年，是由大气中氮产生的：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

式中：n——中子；

p——质子。

¹⁴C在初始补给水中的浓度一般设定为核试验前大气中CO₂的水平，即大约100 PMC，PMC（Percent Modern Carbon）是现代碳百分数，等于美国国家标准局（NBS）草酸标准的放射性碳浓度的94%。

Munnich（1957）首先把¹⁴C方法应用于地下水的测年，并建立了基本方法。地下水¹⁴C测年是应用地下水中的溶解无机碳（DIC）作为示踪剂，以¹⁴C测定地下水中溶解无机碳的年龄。一般认为地下水的无机碳与土壤CO₂隔绝后便停止了与外界¹⁴C的交换，所以地下水¹⁴C年龄一般指地下水和土壤CO₂隔绝至今的年代。“年龄”是根据地下水的¹⁴C浓度和补给时浓度（源项）之间的差别来计算的：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

式中：t——距今的年（a.B.P.）；

A——测试的总溶解无机碳的¹⁴C含量；

A₀——补给时初始总溶解无机碳的¹⁴C含量。

在大气中，由于地球磁场和太阳活动可造成¹⁴C浓度大于或者小于100%，气候变化也可以影响全球不同储库中（大气圈，生物圈，海洋）¹⁴C浓度，因此，地下水的¹⁴C“年龄”可能偏离地下水的实际年龄。然而，对于地下水¹⁴C测年，这种差别与其他不确定性相比是可以忽略的。较为严重的影响是1963～1966年北半球的大气核爆试验，其峰值接近于200 PMC（Moser and Rauert，1983）。

测年模型都要产生一个初始的¹⁴C浓度A₀，该值是考虑所有影响后的放射性初始起点。地下水中大多数碳起源于包气带的CO₂气体，但是，这种含有高浓度¹⁴C的碳常常在地下水补给过程中被低¹⁴C 浓度的碳酸岩矿物的溶解所稀释。一些模型可以校正这种“死碳”的稀释，包括Vogel（1970）模型、Tamers（1975）模型、Pearson和White（1967）模型，Mook（1976）模型、Fontes 和 Garnier（1979）模型等，某些模型如NETPATH（Plummer et al.，1994）联合考虑了同位素混合和地下水化学演化（Plummer et al.，1990，1993，1994）。所有模型都分别考虑了不同的地球化学过程。

⑥ 基础研究，应用研究和开发研究的区别

区别：

1 基础研究：指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特定的应用或使用为目的。

2 应用研究：指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主要是针对某一特定的实际目的或目标。

3 开发研究是利用应用研究的成果和现在的知识与技术，创造新技术、新方法和新产品，是一种以生产新产品或完成工程技术任务为内容而进行的研究活动

4 基础研究是为了认识现象，获取关于现象和事实的基本原理的知识，而不考虑其直接的应用，应用研究在获得知识的过程中具有特定的应用目的。

拓展资料：

具体目标是：

1．稳步发展数学、物理、化学、天文、地学、生物科学等基础学科，形成更加合理的学科布局，在新兴交叉学科和科学前沿取得重大突破。

2．重点解决农业、能源、资源、环境、健康、信息、材料、海洋、空间等国家重大战略需求的一批关键科学问题。

3．争取在蛋白质科学、量子科学、纳米科学技术、发育与生殖生物学等科学前沿领域实现重大突破，达到国际先进水平。

4．完善和发展国家研究实验基地体系，一些研究基地达到世界一流水平。新建100个左右不同类型的国家重点实验室，稳步推进国家实验室建设；建设160个左右国家野外科学观测研究站，形成国家野外科学观测研究站网络体系。

5．稳定一支10万人左右的基础研究队伍，形成500个高水平研究团队，产生一批具有重要国际影响力的科学家。

6．提高科学数据、自然科技资源、科技文献等的采集、加工、集成、共享、服务的整体水平，形成适应科技创新需要的基础性工作支撑体系。

7．提高科学论文的质量，国际论文篇均引用率达到世界平均水平，取得一批原始性创新成果，获得若干具有重大影响的国际性科技奖励。

8．切实改进基础研究管理体制，优化创新环境，形成鼓励创新、宽容失败、百花齐放、百家争鸣的政策环境和学术氛围。

特点：

——具有特定的实际目的或应用目标,具体表现为：为了确定基础研究成果可能的用途，或是为达到预定的目标探索应采取的新方法（原理性）或新途径。

——在围绕特定目的或目标进行研究的过程中获取新的知识,为解决实际问题提供科学依据。

——研究结果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专门的性质，针对具体的领域、问题或情况，其成果形式以科学论文、专着、原理性模型或发明专利为主。一般可以这样说，所谓应用研究，就是将理论发展成为实际运用的形式。

刊物坚持学术性、时代性、创新性、实效性特点。立足中国现实，侧重欠发达地区研究，致力于发表研究改革开放、经济发展和体制转型过程中出现的各种经济问题的具有原创性意义的高水平的理论文章，以推动中国尤其是西部经济的现代化和中国经济学的现代化。力求办成一个兼顾宏观、中观和微观，坚持学术特色，理论充分联系实际，以应用为主的、高品位高信息传递能力的综合性杂志。

⑦ 磨料的球磨机和气流磨有什么区别

高压辊磨机和球磨机的区别
高压辊磨机：准静压粉碎，这种准静压粉碎方式相对于冲击粉碎方式节省能耗约30 %，对物料实施的是料层粉碎,是物料与物料之间的相互粉碎。普遍应用于水泥行业的粉碎,化工行业的造粒,以及球团矿增加比表面积的细磨。用于金属矿石的破碎,以实现简化碎矿流程、多碎少磨、提高系统生产能力、改善磨矿效果或选别指标等不同目的生产实践。

球磨机：是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业，可分为干式和湿式两种磨矿方式。

⑧ 　“十五”规划确立高新技术发展新目标

中国海油在2000年总公司第十五次科学技术委员会全体会议上讨论并形成了中国海洋石油总公司“十五”科技发展计划。在计划中特别强调要加强技术创新，发展高科技，大力推广应用高新技术，并实现产业化，以增强总公司的国际竞争力，保证中国海油的可持续发展。

一、实施高科技战略，承担国家“863”高技术计划的重大项目

国家“863”计划在资源环境技术领域设立了“渤海大油田勘探开发关键技术”重大项目。为完成好该重大项目的研究任务，国家科学技术部李学勇副部长与中国海洋石油总公司罗汉副总经理于2002年6月19日共同签署了合作协议书。中国海洋石油总公司牵头承担了该重大专项和海洋资源开发技术主题的9个课题：

a．海上时移地震油藏监测技术。油田开发地震监测技术的主要目的是对储层流体属性在时间和空间上的变化进行动态监测，为调整和优化开发方案提供准确的信息，同时寻找剩余油的分布，从而提高原油采收率，降低生产成本。

b．可控三维轨迹钻井技术。该项技术瞄准国际前沿钻井工程技术，研制一套旋转导向钻井系统和分支井完井工具。通过此技术研究可在渤海多井口平台和地下复杂油藏分布的情况下进行三维轨迹钻井和分支井完井工作。

c．渤海油田深部调驱提高采收率技术。渤海稠油油田提高采收率技术的研究首先从以下4个方面进行：①砾石充填防砂井生产测井仪的研制；②渤海油田生产过程中的油藏保护技术；③渤海油田超越水驱阶段的深度调剖技术；④海上注聚合物技术。其中海上注聚合物技术为国家863项目，主要是研制速溶、抗盐的复合型和缔合型聚合物。

d．渤海平台抗冰振技术。渤海北部海面在冬季结冰会造成海上平台的振动并带来危险，研究可抗冰振的海上平台是通过冰载荷实验和平台的隔振技术研究，使锦州20-2北平台达到抗冰振的目的。

e．钻井中途油气层测试技术。为在钻井过程中及早发现和评价油藏，降低勘探开发成本，要建立一套适合于渤海地质条件的地层综合测试仪，部分取代试油和钻杆地层测试。

f．海底管道的外探测装置及其检测技术。通过研制光纤传感器进行海底管道的实时检测，以确定海底管道受冲刷的悬跨状况；进行海底管道的阴极保护电位不接触式测量；在浑水的条件下，使用水下激光成像系统能够对在300m水深裸露的管道受损情况进行水下观测。

g．浅水超大型浮式生产储油系统关键技术。渤海蓬莱19-3大型油田的开发需要超大型的浮式生产储油系统，但由于渤海的水深只有20～30m，建造30万t超大型浮式生产储油系统的最大技术难题就是水浅。在此情况下经过对FPSO运动特性的研究和实验，最终解决浅水效应问题。

h．海底管道修复技术。通过研制水下干式管道维修舱，可在渤海海底管道不停产的情况下进行管道的切割、自动焊接等修复。

i．东海陆架盆地复杂天然气藏地震勘探判别技术。东海盆地地质情况复杂，天然气勘探遇到用地球物理勘探方法如何有效识别天然气藏的技术问题，该技术将对海底出现的“多次波”等问题进行研究，最终建立用于地震勘探的天然气藏识别系统。

二、“十五”重点研究项目将解决海上天然气勘探、渤海稠油开发等重大关键技术问题

中国海油“十五”重点研究项目是针对海上天然气勘探、渤海稠油开发和深水勘探开发等重大问题而设立的综合研究项目。部分项目或项目中的部分内容已申请为国家863高科技课题。为完成好各项目的研究任务并有较大的技术创新，中国海洋石油总公司与中国科学院共同签署了“十五”科技合作协议，并在中国科学院立重大专项《海洋石油开发若干科学技术问题研究》。总公司的重点研究项目主要有：

a．渤海稠油油田少井高产开发可行性研究。如何做到海上稠油油田的少井高产开发，以最大限度降低开发成本，该项目从研究大港、胜利等陆上已开发油田的开发效果，再对海上已开发油田进行虚拟开发，又通过对水平分支井的研究与实践，可对未开发油田提出新的并能做到少井高产的开发方案。

b．渤海油田钻完井过程中的油层保护技术研究。通过对稠油油藏损害机理研究，完成在钻井、固井和完井过程中低（无）油气层伤害的低密度水泥浆体系和进攻型完井液的研制。

c．稠油油田储层精细油藏描述研究。渤海上第三系属于河流相沉积，其储层的纵、横向变化都很大，给油藏描述带来很大的困难。该课题通过对研究区的岩石物理参数与地球物理特征关系研究、地震速度纵横向变化与沉积相变化之规律研究，建立精细油藏描述方法和软件。

d．全海域第三轮油气资源评价。应用美国联邦地质调查局的资源评价方法（UAGE）对我国海域进行第三轮油气资源评价，计算出当前技术条件的可采资源量。

e．南海莺琼盆地高温超压地层固井技术研究。继南海高温超压地层钻井技术研究之后，再通过双作用防气窜水泥浆体系研究和防气窜封隔器的研制，形成高温超压地层的固井技术。

f．中国近海大中型天然气田勘探技术研究。海上天然气勘探在很大程度上依赖于地球物理勘探技术的进步，通过对勘探区内的地震参数及特殊处理方法的研究，重点解决南海和东海天然气勘探中的关键问题。

三、为进一步提高科学研究水平，与中国科学院开展全面的技术合作

为在我国第十个五年计划期间使石油与天然气的储量和产量有较大增长，把我国海洋石油建成东部地区油气产量主要增长基地，依靠科技进步，大力发展海洋石油高新技术已成为石油工业在新世纪可持续发展的战略性问题。为此中国海洋石油总公司卫留成总经理与中国科学院路甬祥院长于2000年5月25日在北京签署了要在“十五”期间进行整体高新技术合作、共同实施技术和知识创新工程、共创海洋石油工业大发展的合作意向书。2001年11月26日中国海洋石油总公司蒋龙生副总经理与中国科学院杨柏龄副院长正式签署了中国海洋石油总公司与中国科学院“十五”技术合作协议书。

中国海洋石油总公司与中国科学院技术合作项目“海洋石油开发若干重大科学技术问题研究”共包括13个专题。在首席科学家郑哲敏院士和曾恒一院士的带领下，中国科学院已有8个研究所的140名科学家参加研究，其中有院士4名，副研究员和博士研究生以上职称和学位的有107人，加上中国海洋石油总公司参加共同研究的人员共计184人，已经构成了一个有极强实力的中国一流海洋石油研究队伍。

中国海洋石油总公司为满足国家对油气战略资源、规划和安全的需要已提出了高速高效的5～10年中长期发展规划。中国海域在未来的10年内将使油气总产量达到5500万t，成为中国油气产量增长的主体。在2003年7月16日结束的年中工作会议上发出了“创新成就未来”的号召，提出要使科技创新成为中国海油的核心竞争力。中国海油与中国科学院的科技合作就是通过知识创新和技术创新以使我国海域的天然气勘探、稠油开发和新领域勘探开发有重大突破。经过1年左右的研究，已经取得了以下初步成果。

（一）为海洋石油勘探开发和技术发展，创建技术平台，提高国际竞争力

1．已初步建成了具有我国自主知识产权的海洋石油地震并行处理系统

由中国海油研究中心与中国科学院地质地球物理研究所合作开发了128个CPU的PC机群并行计算机硬件系统和用于海洋石油地球物理资料并行处理的软件系统。该系统除可以完成常规三维地震资料的并行处理外，还可以并行处理多波地震、高分辨率地需、时移地震等特殊处理模块，还可以在一体化软件平台上进行新处理模块的技术开发。该系统在年内可投入使用。

2．具有我国自主知识产权的超大规模油藏模拟并行计算机系统即将进入调试阶段

中国科学院软件所已开发成功油藏数值模拟软件（黑油模型）的并行解法器PRIS，并在国际上有较大的影响。结合我国海洋油气田开发的实际需要，研制一台可达千亿次计算速度、64个CPU的LINUX微机机群，能在8h内实现150万个节点、100口开发井、20年开采历史的油藏模拟并行计算。目前已基本完成软硬件建设，准备用实验数据进行调试。该系统的研制成功将不低于国际同类先进产品。

（二）与生产实际紧密结合，解决海洋油气生产中的关键技术问题

a．为使渤海油田到2010年成为全国第二大油田，努力提高渤海稠油油田采收率是关键性技术，其中研制抗盐速溶聚合物，采用调剖注聚技术是近期攻关的课题。中国科学院化学所和西南石油学院通过承担国家863高科技项目，已经分别研制出符合速溶（不超过2h）和抗盐（40000mg/L）能力的聚合物。

b．如何研制出海上新型石油平台，使其在不同的油田发挥最大的效益和最低的成本，中国科学院力学所已开始从监测平台整体结构等基础研究入手，为今后进行新型平台研制创造条件。

c．为尽快实现海上油气的多相（油气水）混输，最大限度降低海上油气田工程建设成本是国际上多年来未攻克的高技术难题。中海石油研究中心与中国科学院力学所的专家已经在多相增压和高效分离等方面开展研究，现已完成了部分室内实验。

d．在我国南海水下每年会发生具有巨大灾害性的内波，这是目前国际上都很关注但没有能拿出研究成果的难题。中国科学院海洋研究所和力学所联合承担了南海内波的研究，现已拿出在南海平台进行观测的方案。该项成果不仅能为南海平台设计提供指导性意见，而且能对我国的战略安全提供重要技术信息。

e．在南海已开发的东方1-1气田和深水地区的海底是由起伏不平且不断移动的沙波和沙脊组成的，对海底管线的安全造成了很大的威胁。中国科学院海洋所和力学所准备用海底原位监测与多波束海底地形观测相结合的办法研究出沙波、沙脊变化规律和力学分析，以期得到对海底管线安全的评估。

f．海底管线的腐蚀将是越来越突出的问题，中国科学院海洋所针对牺牲阳极保护下的海底管线，预测牺牲阳极的有效剩余寿命。

g．渤海稠油油田的生产测井是油田开发的一项关键性技术，由中海油田服务公司和中国科学院声学所承担了筛管外分流流量井下测量仪的研制。目前已经完成了部分室内实验。

（三）为海上新领域的勘探开发进行前瞻性研究

a．在我国南海的深水区有着丰富的油气资源，由中国海洋石油总公司和国家自然科学基金委联合资助的“南海深水扇系统与油气资源”重点项目由中海石油研究中心和成都理工学院、中国科学院南海所等共同承担。该项目的研究将对南海深水区沉积扇的油气潜力进行分析研究，为深水勘探提供技术依据。

b．在南海和东海的深水区进行地震勘探会因为“多次波”的干扰而使获得的地震资料失真。中国科学院地质地球物理所承担了深水地震勘探方法研究，完成了基于波场延拓的崎岖海底地震资料成像方法的软件研制及数值模拟计算，开始在实际资料上进行试验。

c．海上深水区的勘探突破必然会带来深水油田开发。中海石油研究中心和中国科学院力学所合作已开始进行深水平台的调研和技术准备。

d．渤海由于新构造运动控制了晚期成藏，中海石油研究中心和中国科学院地质地球物理所对渤海地区的郯庐断裂进行了深入的研究。该项研究会对渤海新勘探领域产生新的认识。

以上各项研究是以解决我国海洋石油生产中的关键问题为主，同时又兼顾了海洋石油可持续发展的前瞻性研究。研究的结果不仅是解决了关键性的技术问题，更主要的是增强了海洋石油勘探开发的技术能力和我国在海洋石油核心技术方面的国际竞争力。随着合作研究的深入，中国科学院将发挥其知识创新工程的整体优势，以创新引领海洋石油工业的未来。

四、为中国海油的全面协调发展，设立以技术推广应用和技术产业化为主的技术发展型项目

技术发展型项目主要有：

·小水线面油田交通船的研制

·海上地球物理成像测井仪产业化

·海上钻井防砂筛管生产线的研制

·海洋工程高效焊接技术开发与应用

·地震数据处理解释系统的引进、开发及应用

·海上油田污水环保处理方法研究与应用

·异型金属衬管聚苯乙烯工艺研究

·原油破乳剂生产自动控制技术

·海底管线涂敷配重研究

·油田化学处理剂研究

·合成氨装置增产节能改造

·沥青新产品开发

·投资风险分析软件研制

这些项目研究对于专业技术服务公司的技术应用、产业化以致形成核心技术有很大的政策引导作用；对于各个海洋石油基地公司的技术发展并形成贴近主业的支柱产业有很大的扶持作用。

五、为实施人才战略和提高科研水平，成立中国海油博士后工作站

2002年中国海油成立了以海洋石油勘探、开发和工程有关课题研究为主的博士后工作站。工作站现有15名博士，分别来自中国科学院、清华大学、北京大学、石油大学、中国地质大学等。博士后工作站挂靠中海石油研究中心管理。

六、建立健全科技管理体系

在2002年中国海油第十七次科学技术委员会会议之后，各所属单位相继建立健全了科技管理机构，在总公司已发布科技发展管理办法的基础上，各单位也完善了本单位的管理办法。总公司科技管理体系（包括各所属单位的科技管理）从职能方面包括：科技规划与计划、综合科研项目管理、技术发展项目管理（包括技术推广应用、技术创新与产业化）、技术标准与质量管理、知识产权管理、知识管理、科技交流管理、学会工作管理、科技统计管理和科技期刊管理。

总公司科技管理体系管理层次包括：总公司总经理兼总公司科学技术委员会主任、总公司科学技术委员会、总公司科技发展部、中国海洋石油有限公司各业务部门有分管科技的负责人、各所属单位设科技管理部门或岗位。

七、科技激励机制

中国海洋石油总公司从2002年开始实施了一套综合性的科技激励机制。

1．建立中国海油专业技术拔尖人才，实施人才战略

经过中国海油科学技术委员会的评选，共产生了61个人的总公司级专业技术拔尖人才。从此形成了院士、享受政府特殊津贴人员、总公司级专业技术拔尖人才和所属单位专业技术骨干组成的宝塔式人员结构。

2．设立中国海油技术发展基金，引导各所属单位形成核心技术

从2002年开始中国海油拿出2000多万元用于支持所属单位的技术发展并逐渐形成具有自主知识产权的核心技术。经过论证的项目，总公司支付1/3的研究经费，其余2/3由各单位支付，在产生经济效益后返还总公司所支付的费用。此政策相当于国家的中小企业技术创新基金。

3．完善总公司科技奖励机制，加强对技术创新的奖励

在原有中国海油科技成果奖励办法的基础上进行了完善，分为一次性奖励和效益提成奖励。一次性奖励由一等奖（不超过2项）15万元、二等奖（不超过5项）6万元和三等奖（不超过8项）2万元组成。效益提成奖规定可在科技成果产生经济效益后，在税后年净增利润中提成5%～35%用于奖励。

4．奖励专利发明人，努力增加具自主知识产权的专利技术

在新制定的中国海油专利管理实施细则中，对国内发明专利的发明人奖励200～15000元，国外发明专利的发明人奖励300～30000元，实用新型和外观设计奖励50～2000元。

中国海洋石油总公司通过“十五”科技发展计划的实施，随着国家863计划的高科技研究项目和总公司“十五”重点科研项目成果的相继产生，已经初步形成了一批具有自主知识产权的核心技术，这是中国海洋石油高新技术中最具有活力和国际竞争力的核心技术。

⑨ 研究内容与研究方法

一、研究过程及研究范围

河南省省辖18个城市广泛分布第四纪松散地层，其浅层土体以及赋存的浅层地下水中低品位的地热能资源丰富。为合理开发利用城市浅层地热能资源，河南省地质调查院于2006年向河南省国土资源厅立项申请开展“河南省重点城市浅层地热能评价与开发利用研究”项目，得到河南省国土资源厅批准，并列为“河南省国土资源厅地质矿产科技攻关项目”（科研项目编号02号），2007年初编写了项目设计书，于2007年3月通过河南省国土资源厅审核，于2009年8月26日通过了河南省国土资源厅的验收和科技鉴定。

原项目研究范围：郑州、开封、新乡、许昌、漯河、周口、安阳、濮阳、焦作、洛阳、南阳等11个重点城市的城市建成区及规划区，面积约5000km²。研究过程中根据社会发展状况，调整工作区面积为2020年规划区面积。

本书研究范围是根据专家意见及河南省的实际情况，增加了鹤壁、济源、三门峡、商丘、平顶山、驻马店、信阳等7个城市的相应内容，同时，根据《浅层地热能勘查评价规范》（DZ/TO225—2009），增加了地埋管热泵系统应用适宜性评价与区划研究内容。

二、研究目的

本项目研究目的是为科学利用与保护浅层地热资源，初步研究河南省重点城市浅层地热资源类型与潜力，进行开发利用区划，促进河南省城市浅层地热能的合理开发利用，减少投资风险等提供科学依据。

三、研究内容

为保证本项目研究目的及任务的实现，有利于科技攻关，提高成果科技水平及实用性，本书主要从以下4个方面进行研究。

1.浅层地热能埋藏分布规律及循环特征研究

该课题针对城市所处的山前冲洪积平原、河流冲积平原、河谷及盆地等水文地质单元，对浅层地热能埋藏分布规律和循环体征进行研究，是此次研究项目的基础，重点研究以下内容。

1）第四系厚度及年恒温层深度。

2）浅层地热能埋藏、分布及循环特征。

3）水位、水温、水质动态变化及影响因素。

4）建立和确定浅层地热资源评价参数系列，包括渗透系数、储水系数、地温梯度、回灌渗透系数、热导率和大地热流值等。

5）建立典型城市的浅层地热能概念模型和确定边界条件。

2.浅层地热能资源评价

该课题是城市浅层地热能资源合理开发利用区划的主要依据，针对不同的水文地质单元，主要研究如下内容：

1）根据地（水）温观测、抽水和回灌试验及室内测试，计算和确定浅层地热能资源计算与评价参数值。

2）根据概念模型建立数学模型。

3）采用不同评价方法，计算浅层地热能储存量和可采资源量。

4）根据浅层地热资源现状开采量与可采资源量，计算开采潜力，并进行开采潜力分区。

3.浅层地热能采集与回灌技术研究

该课题也是进行浅层地热能合理开发利用区划的主要依据。主要针对不同水文地质单元的地质和水文地质条件，结合现有工程开展回灌技术和现场试验，研究回灌量和水质及水温对浅层地热能储存条件和可采资源量的影响；研究施工工艺，确定浅层地热能采集与回灌的技术条件，包括合理井深、井间距、井结构、开采量与降深、回灌量等；确定合理的“即采即用即灌”方案。

4.浅层地热能综合开发利用区划

在以上课题研究的基础上，进行浅层地热能开发利用适宜性分区；根据开发利用技术条件，确定浅层地热能开发利用方式；对地下水资源和浅层地热能资源提出相应的保护措施与保护目标。

四、主要研究方法

1.资料收集及二次开发

项目执行过程中广泛收集18个重点城市的社会经济发展、区域地质、水文地质、浅层地热能利用、遥感、水文、气象、环保、城市建设规划和城市节能规划等方面的资料，并进行系统地综合整理。研究内容包括：①地层结构、构造特征；②浅层地热能利用层位水文地质条件；③总结浅层地热能开发利用现状与存在的问题。

2.浅层地热能开发利用现状调查研究

在地面调查的基础上，重点对此次研究的18个城市区浅层地热能利用项目进行调查，调查内容包括工程占地面积、应用建筑面积、抽、回水井数量、井间距、抽水量与地下水温、回水量与回灌水温、运行期间地下水动态变化、制冷（热）效果等。

3.水动力学方法调查与监测

浅层地热能资源可称为是一种主要以水为载体的可流动资源，为研究地下水的径流条件，开展了地下水位统测和动态监测。在枯水期部署地下水位统测工作，统测点密度一般为每4km²一个点；选择已有的浅层地热能空调系统进行长期监测，以研究地下水源热泵系统运行对地下水环境的影响，监测时间不少于一个水文年，监测内容包括抽水量、回灌量、水位、水质、水温及利用效能等。其中水质监测选择在浅层地热能空调系统运行前、运行过程中及运行后分别采取水样；水位及水温观测频率每5天1次。

4.水热力学方法调查与监测

为研究浅层地温分布特征，对浅层地下水温度进行了调查。主要是结合水动力场研究开展地下水温度场分布测量，仪器采用井中测温仪（型号JL-1），平面上测量点密度大体按每25m²设1个点布设；垂向上测点密度为每2m设1个点，测深视井结构具体条件确定。

5.水文地球化学研究方法

地下水的水化学组成反映了浅层地热能的形成环境与条件，可通过水化学成分研究其成因与形成年龄，评价浅层地热能的科学用途。为分析不同水质对浅层地热能空调系统的影响，研究提出相应的处理工艺措施，结合已有资料，分别在浅层地热能空调系统动态监测点与水化学资料相对较少的研究区补充布置水质全项分析水样并送实验室测试。

6.现场实验方法研究

为了解含水层富水性，计算水文地质参数，研究地下水回灌量和水质、水温对浅层地热能储存条件和开采资源量的影响，确定合理的“即采即用即灌”方案；研究适宜于东部平原细颗粒含水层地区抽水、回灌井科学的施工工艺和成井结构，研究浅层地热能采集技术的适用条件，针对不同的水文地质条件，结合已有或在建浅层地热能利用工程，布置注水试验和抽水试验。为求得不同地层岩性的热物理参数，在郑州市布置施工地质取样孔1眼，所取样品送往南京大学实验室测试。

7.模型建立与研究

建立浅层地热能补给量、排泄量与储存变化量的均衡模型，评价浅层地热能资源量；根据水文地质条件，采用热流量法或数值法预测评价浅层地热能的可利用资源量；根据开采资源与现状开采量评价浅层地热能开发利用潜力。

选择资料丰富且类型典型的地热区段，运用HST3D数值模拟软件，对地热流体运移进行模拟；预测评价规划开采和浅层地热流体利用条件下，地热流体温度的时空变化趋势；模拟不同地质、水文地质、地热条件下，地下水的流场和温度场的分布特征；评价浅层含水层的储热功能和热储量，为合理、科学地开发浅层地热流体资源提供科学依据。

8.浅层地热能开发利用综合研究

在上述方法研究的基础上，研究提出不同地质水文地质条件下浅层地热能采集技术方案，制定各市浅层地热能合理开发利用区划。

9.数据库建设

对收集的资料、新取得的各项资料进行整理装订成册，并统一使用GIS软件平台，按要求建立数据库。对原始图件及成果图件等实施数字化，并建立图形属性库及外挂属性库。

⑩ 课题研究的方法有哪些

调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。

调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。

观察法

观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。

实验法

实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。

文献研究法

文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。

实证研究法

实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。

定量分析法

在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物的发展趋势。

定性分析法

定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。

跨学科研究法

运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法，也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明，科学在高度分化中又高度综合，形成一个统一的整体。据有关专家统计，现在世界上有2000多种学科，而学科分化的趋势还在加剧，但同时各学科间的联系愈来愈紧密，在语言、方法和某些概念方面，有日益统一化的趋势。

个案研究法

个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型：(1)个人调查，即对组织中的某一个人进行调查研究；(2)团体调查，即对某个组织或团体进行调查研究；(3)问题调查，即对某个现象或问题进行调查研究。

功能分析法

功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法，是社会调查常用的分析方法之一。它通过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要（即具有怎样的功能）来解释社会现象。

数量研究法

数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”，指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势，借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。

模拟法（模型方法）

模拟法是先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系，模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。

探索性研究法

探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息，探索、创造新知识，产生出新颖而独特的成果或产品。

信息研究方法

信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为，客观世界有一种普遍的联系，即信息联系。当前，正处在“信息革命”的新时代，有大量的信息资源，可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标。信息方法是一种新的科研方法，它以信息来研究系统功能，揭示事物的更深一层次的规律，帮助人们提高和掌握运用规律的能力。

经验总结法

经验总结法是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。

描述性研究法

描述性研究法是一种简单的研究方法，它将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来。它是对各种理论的一般叙述，更多的是解释别人的论证，但在科学研究中是必不可少的。它能定向地提出问题，揭示弊端，描述现象，介绍经验，它有利于普及工作，它的实例很多，有带揭示性的多种情况的调查；有对实际问题的说明；也有对某些现状的看法等。

数学方法

数学方法就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下，用数学工具对研究对象进行一系列量的处理，从而作出正确的说明和判断，得到以数字形式表述的成果。科学研究的对象是质和量的统一体，它们的质和量是紧密联系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识，不仅要研究质的规定性，还必须重视对它们的量进行考察和分析，以便更准确地认识研究对象的本质特性。数学方法主要有统计处理和模糊数学分析方法。

思维方法

思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具，在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等，它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。

系统科学方法

20世纪，系统论、控制论、信息论等横向科学的迅猛发展，为发展综合思维方式提供了有力的手段，使科学研究方法不断地完善。而以系统论方法、控制论方法和信息论方法为代表的系统科学方法，又为人类的科学认识提供了强有力的主观手段。它不仅突破了传统方法的局限性，而且深刻地改变了科学方法论的体系。这些新的方法，既可以作为经验方法，作为获得感性材料的方法来使用，也可以作为理论方法，作为分析感性材料上升到理性认识的方法来使用，而且作为后者的作用比前者更加明显。它们适用于科学认识的各个阶段，因此，我们称其为系统科学方法。