龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4215123084.html, 钻井液工程软件发展现状 作者：卢小川王伟徐博韬邓义成 来源：《科技视界》2015年第35期 【摘要】钻井液工程软件已经成为了现代钻井液技术的重要组成部分，而我国钻井液工 程软件与国外相比存在明显差距。介绍了国外主流钻井工程软件中的钻井液模块、Drillbench 模拟软件、MI SWACO公司的系列钻井液软件和专项技术软件，以及国内钻井液工程软件的发展现状，并提出了我国发展钻井液工程软件的建议。 【关键词】钻井液；钻井工程；工程软件发展现状 钻井技术的发展经历了经验钻井阶段、钻井发展阶段和科学钻井阶段，已初步实现了自动化钻井并日趋成熟[1]。钻井工程软件是实现自动化智能化钻井的重要手段之一，钻井作业的 各个环节，从工程设计、施工到经验总结，都越来越多的依赖于专用工程软件[2]。作为钻井 工程的“血液”，钻井液技术及相关的工程软件也在近30年得到了巨大的进步，从早期的计算程序逐步发展为系统化的专业软件。Halliburton、Schlumberger等国际钻井服务公司都组建了自己的软件团队，开发了专用的钻井液工程软件并广泛应用于钻井实践。从笔者近年参与的国际钻井液招投标工作情况来看，钻井液工程软件已成为钻井液技术服务的重要内容和参与全球化竞争的技术门槛。因此，了解国内外钻井液工程软件发展现状，对科学规划我国钻井液工程软件发展，掌握自主知识产权的工程软件具有重要意义。 1 国外钻井液工程软件 国外已有30多年钻井工程软件开发的经验，目前商品化的工程软件大多由Halliburton、Schlumberger等大的技术服务公司和Paradigm、SPT Group等一些中小型服务公司开发。 1.1 常用工程软件的钻井液模块 由于钻井液与钻井工程密不可分的血肉关系，在开发钻井工程软件时，大多将钻井液作为一个专业模块来实现相关工程模拟和计算。例如，Halliburton 公司Landmark 钻井工程软件的WellPlan（钻完井工程施工参数设计分析模块）能够进行水力学计算、激动和抽汲压力计算、井控计算；Schlumberger公司开发的Drilling Office 钻井工程设计软件的Hydraulics模块也可以进行ECD计算、井眼清洁分析等水力学计算[3]。Paradigm公司的钻井工程设计软件Sysdrill 则包含了水力学模块和温度模块，可模拟高温高压条件下的钻井液流变性和井下ECD、ESD。 1.2 Drillbench软件 SPT Group与挪威国家石油研究院联合开发的Drillbench软件经历了20多年的开发和升级，研发总投入超过20亿美元，是目前功能最强大的水力学模拟软件之一。该软件的主要模块包括：Presmod（动态水力学与温度模块）、Hydraulics（静态水力学模块）、Frictionmaster
第1章绪论 1.1 能源的概念与分类 1.1.1 能源的概念 能源（Energy source）是人类生存和社会发展的主要物质基础之一，人类对能源的开发和应用，推动了工业社会和现代文明的发展。 无论我们打开电视欣赏节目，还是打开灯光照明；无论是乘坐火车、飞机旅行，还是驾车、乘公交上下班；无论用空调、冰箱制冷，还是用燃气、煤炭燃烧制热；从大型工业设备运行，到小型手机充电；花草果蔬沐浴阳光，人造卫星升入太空；一句话，人类的活动离不开能源。 能源的定义有许多种。《大英百科全书》讲：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。我国的《能源百科全书》定义：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源”。 能源包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、风能、太阳能、核能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。 1.1.2 能源的分类 可以从不同的角度来分类能源。 1. 按属性分类 （1）可再生能源：可重复产生的一次能源称为可再生能源，它们不会因为长期使用而减少，可以循环再生。如：太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。 （2）非可再生能源：经过亿万年形成，短期内无法恢复补充，称为非可再生能源。如：煤、石油、天然气、核能。 2. 按开发程度分类 （1）常规能源：是长期以来人类广泛生产和利用的传统能源。如：煤炭、石油、天然气、水能、生物能等。 （2）新能源：近年来才被人们重视，还没有大量使用，需要采用新技术开发，具有发展前途的能源称为新能源。如：太阳能、地热能、核能、海洋能、风能等。
油基钻井液稳定机理研究 油基钻井液在钻深井和超深井时的使用效果很不错，但目前对其中乳化剂作用机理、各种处理剂之间协同作用的研究还远远不够。本文通过宏观实验研究和处理剂微观结构表征来加深对油包水钻井液稳定性机理的认识，找出油基钻井液的稳定机理，并对新油包水钻井液处理剂做出相应的评价。 1.乳化剂对油基钻井液乳状液稳定性的作用机理及影响： 乳化剂作用机理：降低油水两相之间的界面张力；形成坚固的界面膜；增加外相（油相）粘度。 考虑到乳化剂以上的作用机理，在选则乳化剂应遵循以下几个原则:①HLB值为3-6;②非极性基团的截面直径必须大于极性基团的截面直径;③如果选择盐类或皂类，那么应选用高价金属盐;④与油的亲和力要强;⑤能较大幅度降低界面张力; ⑥抗温性能好，在高温下不降解，解吸不明显;⑦无毒或低毒。 1)HLB值影响 每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往很难满足由多组分组成体系的乳化要求。通常将多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用，构成混合乳化剂，既可以满足复杂体系的要求，又可以大大增进乳化效果。综合考虑破乳电压值、乳化率和分水率得出当乳化剂的HLB值为3-4、含量不小于3%时，油包水乳化体系稳定性较高。 2)界面张力影响 溶液中的表面活性剂由于两亲的性质可运移到油水界面上，在油水界面上定向吸附。表面活性剂的极性亲水基团在水相中与极性水分子间有较大的范德华力，亲水基团周围形成水溶剂化层；非极亲油基团在油相中与非极性油类有较大的范德华力，亲油基团周围形成油溶剂化层。乳化剂在油水界面上形成一个表面活性剂分子定向排列的吸附层：此吸附层的水相一侧存在一个水溶剂化层，油相一侧则有油溶剂化层；吸附层及两端的溶剂化层形成有一定强度的界面层。由定向吸附的表面活性剂分子紧密排列形成的界面吸附膜可减弱由于布朗运动引起的液珠之间的碰撞，在界面层防止液滴聚结合并、油水分层，大幅度降低油水的界面张力。 3)主乳加量影响 主乳化剂和被乳化油水两相的亲和力直接影响着乳状液的稳定性，主乳的加入不仅能稳定地乳化分散液滴，还会增加油相甚至整个钻井液体系的粘度，阻碍了液滴的聚并。但过量主乳会使得体系中复合乳化剂的HLB值过低，导致体系的稳定性有一定的下降。 4)辅乳加量影响 随着辅乳化剂量的增加，体系性能体现为以下特点:体系中塑性粘度PV值变化不大，高温高压滤失量有所降低，破乳电压值差别不大，最主要的是动塑比有一定幅度的提高。当辅乳化剂的加量为1.5%时，体系表现出较好的切力。 5)复合乳化剂影响
有机硅材料是一组功能独特、性能优异的化工新材料，具有耐低/高温、耐老化、耐化学腐蚀性、绝缘、不燃等性能，产品种类繁多，按其基本形态分为四大类，即硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷（包括硅烷偶联剂和硅烷化试剂），应用非常广泛。有机硅材料被誉为“工业味精”，在军工等一些领域更具有无可替代的作用。 随着需求的增加，国外有机硅单体的生产能力一直在不断扩大。截至2007年底，全球产能已达到319 万吨（以二甲基二氯硅烷计，以下同）。由于有机硅单体生产以及后加工均为技术密集型，因此长期以来有机硅为相对垄断性行业。主要生产企业有美国道康宁公司、美国迈图公司、德国瓦克公司、中国蓝星集团和日本信越公司，该五大公司产能合计占全球总产能的77%。 近年来，全球有机硅单体的生产一直保持稳定发展态势，产能在逐年增加，2000 年产量达到80 万吨（折合硅氧烷），2001 年增长到86 万吨，2004 年超过了100 万吨，2007 年达到140 万吨，年均增长率约为8.3%。国外近几年基本没有新建和扩建计划，有机硅单体的生产有向我国转移的趋势，如道康宁公司和瓦克公司正在我国建设总规模为40 万吨/年的生产装置。 随着有机硅产品应用领域的不断扩大，全球有机硅消费量也在快速增长。1999 年全球有机硅产品的消费量约67 万吨（折合硅氧烷），2000 年增加到75万吨，2004 年接近100 万吨，2005 年超过120 万吨，2006 年达到130 万吨。我国有机硅产品的研制始于20 世纪50 年代中期，到20 世纪60 年代开始工业化生产。20 世纪90 年代，蓝星星火化工厂在国内率先建立了年产量万吨级的生产装置。截至2007年底，全国有机硅单体生产能力（以甲基氯硅烷的合成能力计）已达到52.5万吨，其中蓝星星火化工厂20万吨，浙江新安集团10万吨，山东东岳6万吨，宁波合盛6万吨，吉林石化分公司5万吨，江苏宏达3万吨，江苏梅兰集团2.5万吨。我国作为世界最具发展潜力的有机硅单体消费国，吸引了国外生产商直接参与我国的有机硅单体生产，德国瓦克公司和美国道康宁公司联合投资的有机硅单体已于2006年开始在张家港建设，计划总生产规模为40万吨/年。预计2010年我国有机硅单体甲基氯硅烷的总生产能力将超过150万吨，成为全球最大的有机硅单体生产国。 随着生产能力的扩大和市场需求的增加，国内有机硅单体的产量逐年增加。
有机硅乳液的发展与应用 李冰 PB0320405 中国科学技术大学高分子系 摘要：有机硅乳液是重要的有机硅产品之一，在工业上的应用非常广泛。近几十年，各国对有机硅乳液进行了广泛深入地研究与开发。本篇文章将对有机硅乳液的发展与应用进行初步总结与分析。 关键词：有机硅乳液有机硅微乳液改性有机硅乳液 前言：有机硅乳液按照聚硅氧烷的种类通常分为三种类型：非活性聚硅氧烷类，活性聚硅氧烷类，改性聚硅氧烷类；改性硅油的有机官能基一方面可与纤维上的活性基反应，牢固结合；另一方面赋予整理的织物特定的功能。 有机硅乳液一般为水包油型，少量为油包水型。从理论上讲，阴离子型，阳离子型及非离子性乳化剂均可选用。研究发现，用阴离子型和阳离子型乳化剂制得的有机硅乳液适用性广泛，与多种染料，助剂，整理剂等有很好的配伍性，而且还有不产生气泡，易于清洗等特点。 改性有机硅乳液拓宽了有机硅乳液的应用领域，可适用于不同的应用目的。 1.有机硅乳液作为织物整理剂的发展 在20世纪50年代初期有机硅乳液就开始用作织物憎水处理剂。从20世纪50年代初期开始的29多年中，基本上是二甲基硅油和含氢硅油的机械混合物，这是第一代的有机硅织物整理剂；20世纪70年代，由D4，水，乳化剂和催化剂在一定条件下乳液聚合而成的羟基封端聚二甲基硅氧烷乳液为第二代有机硅织物整理剂；20世纪80年代，第三代有机硅织物整理剂发展迅速；进入20世纪90年代后，第四代有机硅织物整理剂——复配型和改性型有机硅及微乳液逐步走向纺织整理剂市场。 有机硅织物整理剂正在向着多样化，高性能化，一剂多功能化的方向发展，并已成为现代纺织印染工业中不可缺少的加工助剂。 2. 改性有机硅乳液 若使用含活性基团的环体与D4进行乳液共聚合，则可以得到含活性基团的有机硅乳液，或称为改性有机硅乳液。所制得的改性有机硅乳液既具有有机硅的性质又具有活性基团的性质，从而拓宽了有机硅乳液的应用领域。 ①氨烃基改性硅油乳液
新能源技术及其应用 摘要：能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19和20世纪近200年来人类文明进步和经济社会发展，但煤炭、石油、天然气等不可再生能源持续增长的大量消耗，不仅使人类面临资源枯竭的压力，同时更感到了环境问题的严重威胁。可再生能源丰富、清洁，可永续利用。加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。 关键词：可再生能源太阳能风能地热能海洋能生物质能核能 一、太阳能技术： 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为 3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能的转换和利用方式有：光－热转换、光－电转换和光－化学转换。 １）太阳能热利用和热发电技术。太阳能热利用是太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用，它可分低温（１００－３０
０℃）：工业用热、制冷、空调、烹调等；高温（３００℃以上）：热发电、材料高温处理等。 ２）太阳能光电转换技术。太阳电池类型很多，如单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硫化电池、化电池等。当前发展主要障碍是光电池成本高。 ３）光化学转换技术。光化学是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解液内形成电流，并使水电离直接产生氢的电池。 二、风能: 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw，在世界各国排列第三,可开发利用的约为2/10,即约3亿千瓦.可以有效利用的风速范围为3-20米/秒. 近期可开发的约为1.6亿kw，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。风力发是技术关键是大型风力机的叶片设计、制造和安全性技术，二是优化运行控制方案与控制系统。
1.3.4页岩抑制剂 实际上，钻井液中所用的所有的处理剂在钻井过程中的主要作用只有两个，一个作用是维护钻井液性能稳定，另一个作用是保证井眼稳定。这种起稳定井眼作用的处理剂就称之为页岩抑制剂，又称页岩抑制剂。页岩抑制剂的作用是防止页岩水化膨胀和分散引起的井壁坍塌、破裂和掉块，以防造成钻井事故。 1.3.5.1钻井液和泥页岩的水化作用 钻井液对泥页岩的化学作用，最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁应力状态的改变。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性质，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，体积增加，若这种膨胀受到约束便会产生膨胀压，从而改变近井壁的应力状态。如何将钻井液对泥页岩的化学作用带来的力学效应定量化，并将其同纯力学效应结合起来研究井壁稳定问题；F.K.Mody 和A.H.Hale 认为，钻井液和泥页岩间存在的活度差驱使钻井液中的自由水进入泥页岩，从而使近井壁地带的孔隙压力增高，岩石强度降低。井内水进入泥页岩主要受钻井液与泥页岩井壁间的孔隙压力差和化学势差的控制。 钻井液与泥页岩间化学势差引起的孔隙压力变化为： 式中：λ-有效半透膜系数，R -气体常数，T -绝对温度，V -水的偏莫尔体积，A S 、A m -分别为泥页岩和钻井液的水活度，P -钻井液液柱压力，P p -远场孔隙压力，?μ-化学势差。 如果?μ大于零，即井眼水化学势大于孔隙水化学势，井眼水就可以进入岩石孔隙内，从而使泥页岩吸水后产生水化膨胀，且井壁的孔隙压力增大，岩石的强度降低，不利于井壁稳定。反之，泥页岩产生解吸脱水，使井壁的孔隙压力减小，岩石强度增大，有利于井壁的稳定。因此，从活度平衡的理论出发，要求降低钻井液中水的活度。这可以通过控制调节钻井液中不同盐的含量或使用特殊的处理剂来改变钻井液中水的活度。钻井液中水的活度可以通过实验来测定出来，而泥页岩中水的活度却较难确定，一般可以通过地层条件下泥页岩的含水量来测定。具体做法是：用已知不同活度的溶液在恒湿气中与页岩达到活度平衡后（至少静置15天），测定页岩的吸水量，再绘制该页岩的吸水量与其活度的等温关系曲线。在已知地层水成分和矿化度的情况下，将岩样置于恒湿器中与溶液达到活度平衡后测定页岩的含水量。然后和曲线相对照即可得出页岩中水的活度。 不过该模型只反映了井壁岩石与钻井液直接接触所产生的水化现象，而未能描述井壁内岩体中水化过程的应力变化。 p m s P P P A A V RT -=?±==?)/ln(λμ
油基钻井液 一、油基钻井液发展概述 1、定义及类型 油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。 两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。在全油基钻井液中，水是无用的组分，其含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10~60%。 2、油基钻井液的优缺点 与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。 目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取 心液等。 油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。 为了提高钻速，从20世纪70年代中期开始，较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。 为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。 3、油基钻井液的发展阶段
二、油基钻井液的组成 1、基油(BaseOil) 油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。 ?在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油，目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。 ?为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。 ?由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。 ?为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高。 各种基油的物理性质 注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。 2、水相(WaterPhase)： ?淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。但通常使用含一定量CaCl2
有机硅产品的应用 有机硅产品都有很好的耐高、低温性能，一般都能在180℃高温下长期工作。硅橡胶在250℃下还可较长时间工作，瞬时能耐1000多摄氏度高温。有机硅材料耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。有的硅橡胶在-110℃下仍有弹性。有机硅材料有很好的电绝缘性能，介电性不随温度变化而剧烈变化；介电常数不随频率升高而增加数值；并且耐电弧、耐电晕、耐漏电；耐臭氧、耐辐射、耐候、难燃，故用途极为广泛。以下按有机硅产品的几个大类，分别简要介绍其一部分主要的用途： 1.硅烷偶联剂硅烷偶联剂是一类低分子化合物，与硅原子一端相连的是能水解的氯或各种烷氧基，水解后能与无机物相连；另一端有各种能与有机物相作用的官能团，如氨基、乙烯基、巯基等，故硅烷偶联剂能将有机物和无机物桥联起来。常用的硅烷偶联剂有近百种。如玻璃钢用的玻璃纤维要就要用含乙烯基的偶联剂处理以提高湿强度。当前风行的“绿色”轮胎就大量使用含巯基的硅烷偶联剂；用乙烯基三烷氧基硅烷交联的聚乙烯，其工作温度能比普通聚乙烯和聚氯乙烯高，适宜制热水管、电缆护套等。 2.硅油硅油是含有单一或不同有机基团的低分子聚硅氧烷，可以制成各种不同的粘度。硅油的表面张力低，与水的接触角大，是优质斥水材料。硅油的粘温系数变化小，低温下不会凝固，是既耐高温又耐低温的航空航天器的陀螺仪油、防冻和耐热润滑油、液压油、仪表油等的基油，还有蒸气压极低的高真空扩散泵油等。有机硅油或其改性制剂在化妆品中的应用近年来增长很快。硅油搽在皮肤上不油不腻，感觉滑爽、舒适，可制成各种护肤霜等。 3.硅橡胶根据硫化机理，硅橡胶可分成高温硫化硅橡胶(HTV)；室温硫化硅橡胶(RTV)和加成型液体硅橡胶(LSR)，具有耐热、耐寒、耐臭氧、耐紫外线、耐原子氧、耐宇宙射线的特性及防水、防震等综合性能。LSR液体硅橡胶(也称硅凝胶)是半导体芯片和电子器件优良的灌封和保护材料；透光率高达91%的有机硅凝胶是要求耐高温、耐潮湿、不发黄的飞机三合风档玻璃的中间粘合层。LSR硅橡胶模具胶用于发动机部件的精密铸造。HTV和RTV的产量在有机硅产品中占很大的份额(一般占40%～50%)，HTV的用途比RTV广。(1)RTV室温熟化硅橡胶RTV一般是用羟基封端的低分子聚硅氧烷(107胶)、配以催化剂、填料等制成双组分或单组分，使用方便且能在室温下固化的硅橡胶，对玻璃、陶瓷、金属、混凝土等各种材料粘结性良好，被大量应用于全视野玻璃幕墙、铝合金门窗等结构部位的粘结密封，以及家庭的浴室、洗手间等堵漏和嵌缝。RTV硅橡胶为基础的耐烧蚀隔热涂层的热导率小、施工方便，用于火箭的尾喷管及返回式航天运载器免受烧蚀的绝热材料，也是制作宇宙飞行器部件的重要材料。RTV硅橡胶还是各种艺术性的雕花装饰建材的柔性模具。 (2)HTV高温硫化硅橡胶HTV是高分子量(40万～80万)的聚有机硅氧烷，加入补强填料和其它各种添加剂，硫化，成型交联成橡皮。HTV硅橡胶制的高压输变电用复合绝缘子，不仅重量只有瓷质绝缘子的1/5～1/10，方便使用，而且耐污闪性能好，能安全运行于高压输变电电网中。以炭黑等作导电介质的HTV硅橡胶用作按键垫片，大量用于手机和计算机等的键盘上；硅橡胶大量用以制作轴封、垫圈、油封、工业胶辊、减震橡胶、绝缘制品、医用制品等。硅橡胶绝缘的难燃电线、电缆用于军舰、飞机等要求高可靠的场合。硅橡胶具有生理惰性、不凝血、消毒简便等特性，可制作能植入人体的硅橡胶制件和各种能长时间使用的硅橡胶导管、插管，脑积水引流管，腹膜透析管，以及人工心肺机输血泵管等。此外硅橡胶有透气性，对不同气体的透过性不同。氧气透过率在合成聚合物中是最高的，可做富氧膜、气体分离膜。 4.硅树脂硅树脂制成的绝缘材料因耐热性和绝缘性能好而属于H级，用它制作的电动机体积小、重量轻、可靠性高，在短时过热、过负荷情况下不会烧坏。硅树脂能配制耐500℃高温涂料；有机硅改性
简述风力发电的发展方向新能源技术及应用作 业精 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、简述风力发电的发展方向 风能概述 风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。 风能资源 中国风能资源丰富，具有良好的开发前景，发展潜力巨大。据最新风能资源普查初步统计成果，中国陆上离地10m高度风能资源总储量约43. 5亿kW，居世界第1位。其中, 技术可开发量为2. 5亿kW, 技术可开发面积约20万km2, 此外，还有潜在技术可开发量约7900万kW。另外，海上10m高度可开发和利用的风能储量约为7. 5亿kW。全国10m高度可开发和利用的风能储量超过10亿kW，仅次于美国、俄罗斯居世界第3位。陆上风能资源丰富的地区主要分布在三北地区(东北、华北、西北)、东南沿海及附近岛屿。 东南沿海地区风能丰富带 东南沿海受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达海峡时，由于峡管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是中国风能最佳丰富区。中国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，是风能大有开发利用前景的地区。沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m以上，如台山、平潭、东山、南麂、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，年有效风速( 4-25m/s)时数约在7000-8000h。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50km之内。而且海上风电场距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。 海上风能丰富区 中国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约7. 5亿kW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低风电机组塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达以下，年有效风速( 4-25m/s)时数在3000h以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能大, 湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。 风力发电
加重材料 指标 名称主要成份分子式密度数目可配最高密度 石灰石粉碳酸钙CaCO3 2.7-2.9 200 1.68 超细粉碳酸钙CaCO3 2.8-3.1 600 1.80 重晶石粉硫酸钡BaSO4 3.9-4.2 200 2.3 活性重晶石粉硫酸钡BaSO4 3.9-4.2 200 3.1 铁矿粉氧化铁Fe2O3 4.9-5.3 150 4.0 方铅矿粉硫化铅PbS 7.4-7.7 150 5.2 三无机盐类 一、碳酸钠 1、物理性质 碳酸钠（Na2CO3）又称纯碱、苏打，白色粉末结晶，密度2.5，易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。 2、化学性质 a、电离：Na2CO3=2Na +＋CO32– b、水解：CO32– + H2O = HCO3– + OH– HCO3– + H2O = H2CO3 + OH– c、沉淀钙离子、镁离子 Ca2++ CO32–= CaCO3↓ Mg2++ CO32–= MgCO3↓↓ 3、作用
沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。 4、加量 准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。 5、测试 1%水溶液PH值大于12为合格品。 二、氢氧化钠 1、物理性质 氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。白色结晶，有液体、固体片状三种产品，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，会吸收CO2，变成Na2CO3。 2、作用 a、调节泥浆PH值。 b、促使膨润土分散造浆。 c、加快有机处理机溶解。 3、加量 根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的 0.1%—0.5%. 4、测试
一、印染有机硅材料发展情况 第一代 甲基硅油 333 3 333 3CH O CH si sio si CH CH n CH CH CH CH --??????????--- 羟基硅油 H HO n CH CH sio -????? ?????-33 第二代 氨基硅油 31263333R R m NHR H C CH n CH CH sio sio -????? ?????-??????????-- 第三代 聚醚改性硅油 A 聚醚类（非离子）CGF 3)()(33 3633333 3CH CH si sio sio sio CH CH RO EO O H C CH n CH CH CH CH b a --???? ??????-??????????-- B 聚醚环氧类（非离子）CGF 改性 3)()(33333 3 63226333 3CH CH si sio sio sio sio CH CH PO EO O H C CH m CHOCH OCH H C CH n CH CH CH CH b a --??????????-??????????-??????????-- C 氨基聚醚改性类（非离子偏弱阳） 3)()(3333 316333 3CH CH si sio sio sio CH CH PO EO NHR H C CH n CH CH CH CH b a --???? ??????-??????????-- 第四代 多元共聚硅油 x CH CH b a CH CH n CH CH sio si sio NHR R PO EO NHR R ????? ---???????? ???????-3 333331221)()( 中国市场原油消耗量8万-10万吨/年，其中不包括涂层有机硅材料聚氨酯有机硅材料。联胜化学目前提供量约6000-7000吨/年。
我国新能源技术应用的现状及进展趋势 人类生存和进展的三要素 物质、能量与信息。 因此，能源的进展史直接阻碍人类的进展史。 我们人类生存与进展中最具有决定性意义的要素是三个：?? 物质、能量和信息。 组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事进展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与进展的要紧基础。能源科学与技术，能源利用的进展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源进展的里程碑能够这么讲，每一次能源利用的里程碑式进展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了如此四个里程碑式的进展时期：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的进展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。 以后对能源的要求 有足够满足人类生存和进展所需要的储量，同时可不能造成阻碍人类生存的环境污染问题。
以后对能源的需求以后的人类社会依旧要依靠于能源，依靠于能源的可持续进展。因此，我们须现在就专门清晰地了解地球上的能源结构和储量，进展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。 而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严峻不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须查找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，以后如能实现核能的完全利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是特不紧密的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严峻阻碍了人类的生存。因此，以后对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
国内外钻井液技术发展概述 (2012-05-2711:05:36)摘要：本文主要论述了国内外钻井液的发展状况及发展趋势，介绍了近年来国内外发展起来的16种新型钻井液技术，国内外钻井液技术仍以抗高温、高压、深井复杂地层的钻井液技术为主攻目标，指出了钻井液处理剂的发展方向是高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染，并寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液体系及钻井液处理剂。对钻井液技术发展进行了展望，由于深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视，对钻井液完井液的要求越来越高，所以抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。 关键词：钻井液技术发展 一、国内外钻井液技术新发展概述 钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定，保证安全钻进，发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。因此，适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐进入稳定期，亦即技术成熟期。可以认为，由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。 1．抗高温聚合物水基钻井液 所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如：酰胺基、羧基、磺酸根（S03H）、季胺基等，以提高其抗高温的能力。不论是其较新的产品，如磺化聚合物P OLYDRILL，或早己生产的产品如S.S.M.A.（磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物）均是如此，并采取下列措施：
一、概念 1.粘土晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构保持不变的现象。 2.钻井液剪切稀释性：钻井液中塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 3.碱度：指溶液或悬浮液对酸的中和能力。API选用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻井液及其滤液碱性的强弱。 4.聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质。 5. 粘土水化作用：粘土矿物表面容易吸附较多水分子的特性。 6. 流变模式：钻井液流变性的核心问题是研究各种钻井液的剪切应力与剪切速率之间的关系。用数学关系式表示称为流变方程，又称为流变模式。 8.粘土阳离子交换容量：是指在分散介质pH=7时，粘土所能交换下来的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。阳离子交换容量以100克粘土所能交换下来的阳离子毫摩尔数来表示．符号为CEC。 9.造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。 10.页岩抑制剂：凡是能有效地抑制页岩水化膨胀和分散，主要起稳定井壁作用的处理剂均可称做页岩抑制剂，又称防塌剂。 11．剪切稀释性：塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 12．动切力：塑性流体流变曲线中的直线段延长线与切应力轴的交点为动切力，又叫屈服值。 13．静切力：使流体开始流动的最低剪切应力称为静切力。 14．流变性：是指在外力作用下，物质发生流动和变形的特征；对于钻井液而言，其流动性是主要的方面。 15．滤失造壁性：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，称为钻井液的滤失作用。在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼(细小颗粒也可能渗入岩层至一定深度)，这便是钻井液的造壁性。 16．粘土高温分散作用：在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒分散程度增加，颗粒浓度增加、比表面增大的现象。 17．钻井液高温增稠作用：高温分散作用使钻井液中粘土颗粒浓度增加，钻井液的粘度和切力也均比相同温度下理想悬浮体的对应值高的现象，称为高温增稠作用。 18．钻井液高温胶凝作用：高温分散引起的钻井液高温增稠与钻井液中粘土含量
主要有机硅产品及应用 目前有机硅产品繁多，品种牌号多达万种，常用的就有4000余种，大致可分为原料、中间体、产品及制品三大类： ★有机硅单体：主要指有机氯硅烷等合成有机硅高聚物的单体，如甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、乙烯基氯硅烷等原料。 ★有机硅中间体：主要指线状或环状体的硅氧烷低聚物，如六甲基二硅氧烷（MM）、八甲基环四硅氧烷（D4）、二甲基环硅氧烷混合物（DMC）等。 ★有机硅产品及制品：由中间体通过聚合反应，并添加各类无机填料或改性助剂制得有机硅产品。主要有硅橡胶（高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶）、硅油及二次加工品、硅树脂及硅烷偶联剂四大类。硅橡胶再通过模压、挤出等硫化成型工艺，制得导电按键、密封圈、泳帽等最终直接用品。 一、有机硅单体 尽管有机硅品种繁多，但其起始生产原料仅限于为数不多的几种有机硅单体，其中占绝对量的是二甲基二氯硅烷，其次有苯基氯硅烷，前者用量占整个单体总量的90％以上。此外，三甲基氯硅烷、乙基及丙基氯硅烷、乙烯基氯硅烷等等，也是生产某些品种不可或缺的原料。 有机氯硅烷（甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、乙烯基氯硅烷）是整个有机硅工业的基础，而甲基氯硅烷则是有机硅工业的支柱。大部分有机硅聚合物是通过二甲基二氯硅烷为原料制得的聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，再引入其他基团如苯基、乙烯基、氯苯基、氟烷基等，以适应特殊需要。甲基氯硅烷生产流程长、技术难度大，属技术密集、资本密集型产业，所以国外各大公司都是基础厂规模化集中建设，而后加工产品则按用途、市场情况分散布点。 二、有机硅中间体 有机硅单体通过水解（或醇解）以及裂解制得各种不同的有机硅中间体，有机硅中间体是合成硅橡胶、硅油、硅树脂的直接原料，包括六甲基二硅氧烷（MM）、六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）、二甲基环硅氧烷混合物（DMC）等线状或环状硅氧烷系列低聚物。 三、硅橡胶 硅橡胶是有机硅聚合物中的重要产品之一，在所有橡胶中，硅橡胶具有最广的工作温度范围（–100～350℃），耐高低温性能优异。硅橡胶按其硫化机理可分为有机过氧化物引发自由基交联型（热硫化型）、缩聚反应型（室温硫化型）和加成反应型三大类。
新能源技术应用的现状及发 展趋势 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
目录 摘要 (2) 第一章对能源的认识 (3) 1.1能源的定义 (3) 1.2能源的源头 (3) 1.3能源的种类 (4) 第二章新能源的发展趋势 (5) 2.1 多元化 (5) 2.2 清洁化 (5) 2.3 高效化 (5) 2.4 全球化 (6) 2.5 市场化 (6) 第三章启示与建议 (7)
摘要 我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：物质、能量和信息。组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。 未来对能源的要求有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。未来对能源的需求未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。 关键字：能源利用可持续发展环境污染
三、计算题 1．某钻井液测得Φ600=30，Φ300=18，计算流性指数。 解：n=3.32Lg（Φ600/Φ300） =3.32Lg（30/18） =0.74 2．某钻井液测得Φ600=30，Φ300=18，计算表观粘度、塑性粘度和动切力。 解：A V=Φ600/2=15 PV=Φ600-Φ300=12 YP= A V- PV=3 四、简答题 1、简述钻井液的主要功能。 （1、携带和悬浮钻屑；2、稳定井壁；3、冷却钻头和冲洗钻头，清扫井底钻屑；4、保护油气层。） 2、简述发生井漏的原因。 （1、天然地质条件形成的漏失。2、钻井液性能不合适造成井漏。3、钻井工艺不当引起井漏。） 3、简述泡沫钻井液的分类。 （硬胶泡沫，由气体、坂土浆、稳定剂和发泡剂配成稳定性比较强的分散体系；稳定泡沫，由空气、液体、稳定剂和发泡剂配成的分散体系） 4、简述乳化剂的概念和类型。 （乳化剂是指能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳状液的物质。 水包油型乳化剂、油包水型乳化剂） 5、简述固控设备使用顺序。 （振动筛、除砂器、除泥器、离心机） 6、简述滤失量对钻速的影响。 （1、钻井液瞬时失水量大时则钻速较大。2、钻井液瞬时失水量小时则钻速较小。 3、滤失量影响钻速还与粘度有关。） 7、简述常用的钻井液流变参数有哪些？ （1、表观粘度；2、塑性粘度；3、动切力；4、静切力；5、流性指数；6、稠度系数） 8、简述烧碱在钻井液中的作用。
（1、调整钻井液的PH值；2、促进粘土水化；3、与某些有机处理剂配合使用改善性能；4、在钙处理钻井液中，可控制石灰溶解度和钙离子含量。） 9、简述如何判断井塌。 （返出岩屑增多，砂样混杂，有上部地层岩石，有大块棱角的东西； 钻井液粘度、切力、密度、含砂量增高，泵压忽高忽低，有时突然蹩泵； 钻进时蹩钻严重，接单根下不到井底，起钻遇卡。下钻不到井底，频繁遇阻，划眼困难。） 10、压井成功的特征有哪些？ （进出口密度相等；关井后立压和套压为零。） 11、简述影响钻井液粘度的基本因素。 （粘土含量；2、粘土颗粒的分散度；3、粘土颗粒的聚结稳定状况或聚凝强度） 12、简述钻井液体系经历的5个发展阶段 （天然钻井液体系；细分散型钻井液体系；粗分散钻井液体系；不分散无固相钻井液体系；无固相钻井液体系） 13、简述气体钻井流体的使用范围 （答：作各类油气储集层的完井液；用于低压易漏地层钻井；用于低压层修井；作为油气层的增产措施；不能用于高压层及水层。） 14、简述保护储层钻井液的主要特征 （良好的粘土稳定性；良好的溶解性；良好的配伍性；良好的造壁性；岩心渗透率恢复值高） 15、钻井液稳定性包括哪两个方面？ (沉降稳定性和聚结稳定性) 三、计算题 1、已知泵排量Q=25 l/s，钻头直径为216 mm，钻杆外径127 mm，计算环空返速。 V=12.74×[Q/(Dh-Dp)] =12.74×[25/(216/10-127/10)] =1.04(m/s)