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在油田生产活动中地层的不均质性经常导致注入水沿高渗透孔道突入油井。水对高渗透层的冲刷,大幅度提高了地层的不均质性,从而使水更容易沿高渗透层突入油井。为了提高水驱的采收效率,必须封堵这些高渗透层。从油井封堵这些高渗透层时,可减少油井产水,这种方法称为堵水。我国油田化学堵水技术从20世纪50年代起在现场应用,至今已有50多年历史。
一、关于油田化学堵水调剖剂
(一)油田堵水方法
油田中采用的堵水方法分为机械堵水和化学堵水两类,化学法堵水是化学堵水剂的化学作用对出水层造成诸塞,机械法堵水是用分隔器将出水层位在井筒内卡开,以阻止水流入井内。就目前应用和发展情况看,主要是化学堵水。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,化学堵水可分为非选择性堵水和选摔性堵水;根据施工要求还有永久堵和暂堵。非选择性堵水是指堵剂在油层中能同时封堵油层和水层的化学剂;选择性堵水是指堵剂只与水起作用,而不与油起作用,故只在水层造成塔塞而对油层影响甚微。
(二)化学堵水剂概念及类型
根据施工对象的不同,堵水作业分为油井堵水和注水井调剖两大类,无论是堵水还是调剖,目前行之有效的方法都是使用化学剂,即通过化学手段对水层造成堵塞,这类化学剂品种多,发展快,效果显著。按其对油层和水层的堵塞作用,化学堵水剂分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂;按工艺分为单液法堵水剂和双液法堵水剂;按形式分为冻胶型、凝胶型、沉淀型和胶体分散型;按苛刻条件可分为高温、大孔道、低渗地层、高矿化度地层等类型。
二、现有油田化学堵水剂
(一)非选择性堵水剂
主要包括:水泥类堵水剂、树脂型堵剂、无机盐沉淀型调剖堵水剂、凝胶型堵剂等。
(二)选择性堵水剂
油田化学选择性堵水剂是利用油和水、出油层和出水层之间的性质差异达到选择性堵水目的。根据分散介质的不同,可分为3类:水基堵水剂、油基堵水剂、醇基堵水剂。
三、化学堵水剂的性能研究
堵水剂的性能主要表现在形成堵水剂的流变性、热稳定性和对不同岩心的封堵性能等。
(一)堵水剂的流变性
研究流体的流变性离不开其本构方程,即流体流变运动量与基本流动动力量之间的关系。堵水剂大部分是非牛顿流体,例如聚丙烯酰胺溶液、硬葡聚糖溶液、黄原胶溶液以及改性淀粉溶液等,都是聚电介质,属于剪切变稀型溶液。目前对某些堵水剂的流变性和在多孔介质中的渗流机理还缺乏足够的认识,大大影响了堵水调剖技术的应用效果。
(二)堵水剂的热稳定性
不同的油藏有不同的地层温度,这就需要不同的调剖剂。比如在低温条件下,物质的活性低,聚合物与交联剂反应慢,成胶时间长。这就要求针对不同的地层条件,选用不同的调剖剂。同时加强对低温油藏的堵水剂剂的开发和研究。
(三)堵水剂的封堵评价指标
不同的堵水剂有不同的封堵特性的判断标准,但大致相同。一般通过阻力系数、残余阻力系数,封堵率等指标来评价。
四、油田化学堵水剂的研究现状和发展趋势
(一)化学堵水剂的研究现状
油田化学剂的大量使用是在2O世纪3O年代以后,国外应用最广、意义最大的是以不同水溶性聚合物为成胶剂,以无机或/和有机化合物为交联剂形成的凝胶型堵水剂。其中,美国和俄罗斯是堵水剂应用较早、类型品种较多的国家,在美国,应用得最广、效果最好的是聚合物凝胶堵水调剖剂,而俄罗斯应用最多的是水解聚丙烯腈,随着多种聚合物分散体系、纤维分散体系和生物聚合物堵水调剖剂的开发应用,取得了明显的经济效益。
(二)化学堵水剂的发展趋势
我国现有堵水剂基本上能满足国内各类油藏条件下堵水调剖的需要,但能满足某些特殊要求的品种较少。许多堵水剂的性能需要完善,品种需要实现系列化。我国大部分油田已处于高含水开采期,许多油层被水淹,或在长期注水后孔隙度发生很大变化,非均质性更严重。
1.推广廉价原料及化工废弃物堵剂新产品
近年来,深入研究和推广应用上述堵剂已取得明显的经济效益,纸浆废液和工业废酸的应用取得了较好的效果。进一步加强廉价原料和工业废弃物的研究和利用,是今后堵水研究的方向。
2.加快研究微生物调剖技术
微生物调剖技术是近年来国外迅速发展起来的一项提高原油采收率的技术。该技术的优点是工艺简单,施工安全,不污染环境,同时降低了材料和施工的成木。
3.与其他施工连作的堵水技术
随着注水开发的深人,油井出砂越来越严重,油井含水越来越高,防砂和堵水的井次愈来愈多。因此,研究将防砂堵水工艺合二为一的新型防砂堵水剂,既能有效防砂,又有选择性堵水效果,对减少油井事故、降低生产成本、增加原油产量意义十分重大。
五、结束语
多种化学调剖堵水剂在矿场的试验成功证明了在未来的几年内化学堵剂仍然是堵水调剖研究的重点。随着石油能源的紧缺,石油价格的不断上涨,一些高成本的堵剂也可以逐步应用。另外,在注水开发的后期,油藏的地质结构变得更加复杂,这就需要研究针对性的堵剂。如今,堵水调剖技术已成为全国各主要油田的稳产增产、提高采收率的主导技术之一,随着油田开发进人中后期,应用的数量还会增加。可以预计,我国不同油田堵水调剖市场的旺盛需求必将大大推动堵水调剖用化学品的进一步发展。
参考文献:
[1]蔡会武,李侃社.高吸水性树脂用作油井堵水剂的初步研究[J].油田化学,2005,(3).
[2]高国生,杜郢,张字宏.堵水剂的研究现状及发展趋势[J].化工进展,2004,(12).
水垢导热系数仅相当于七分之一到千分之一的钢铁,当锅炉出现结垢时,势必恶化锅炉受热面的传热性能,燃烧燃料释放的热量无法向锅炉介质有效传递,烟气带走了大量热量,增加了排烟热损,降低了锅炉出力和蒸汽品质,同时也影响了锅炉的热效率。通过检测,锅炉受热面结垢达到1mm时,将会增加8%-10%的燃料消耗。
1.2结垢对锅炉安全运行的影响
水垢降低了锅炉运行热效率和出力,为了对其有效维护,锅炉工一般会加大燃料用量以及引凤风量,进一步提升了炉膛温度强化了换热。相关资料说明,1MPa运行压力的锅炉水冷壁结垢3mm时,壁温从280℃提升至580℃,造成钢材抗拉强度降低到100MPa,而通常锅炉管应用温度是不超过350℃,超过450℃就会出现蠕变,充分表明锅炉反复出现爆管的原因是锅炉产生了超标的水垢。
2火力发电厂锅炉补给水处理技术
当前针对新建的机组,通常利用氨和联氨的挥发性处理效果很好,但是一旦稳定水质以后,则需要通过中性处理或者联合处理方式实施锅炉给水处理。加氨处理不仅节省了药品施用量,还适当延长了化学清洗间隔时间,对于节省运行成本发挥了重要意义。
2.1防氧防腐
国家对部分使用蒸汽锅炉与热水锅炉的除氧做出了明确的规定,进一步对锅炉给水系统与零部件进行了积极的保护,避免了由于腐蚀造成的损坏。当前针对锅炉给水实行除氧防腐的方法包括三种,分别是物理、化学以及电化学保护。可以利用物理方法排出锅炉给水形成的氧气。也可以通过药剂或者是钢屑除氧法把进入锅炉前的补给水转化为较为稳定的金属物质或者是化合物,进一步消除氧。此外还可以利用某种容易发生氧化的金属出现电化学腐蚀,这样能够尽快消耗水中的氧,实现除氧目标。
2.2加氧除铁防腐
当火电厂锅炉补给水水质纯度较高时,可以通过加氧技术实现防腐。因为当水质环境纯度较高时,金属发挥了钝化功能,如此可以向金属表面均匀实施供氧,此时金属表面出现极化,同时金属获得钝化电位,进一步在金属表面产生了一层稳定的保护膜。其有效预防与解决了由于水流加速导致的腐蚀问题,并且当水冷壁管内出现波纹状氧化膜时还会提升锅炉压差,形成的保护膜,对这一压差提升问题有效进行了解决。
2.3全膜法水处理技术
近些年来,以超滤、反渗透、电解除盐等作为代表的膜分离技术作为创新水处理应用技术获得了迅速的发展。膜分离技术工艺简单,便于运行维护,水质可靠稳定,获得了普遍欢迎,这一工艺具体是通过膜分离技术研制脱盐水。
3处理汽、水监督技术
3.1通过加药和排污技术保护锅炉
在火电厂生产过程中,要保证锅炉不会出现结垢问题,同时还必须科学控制锅炉水渣,若这两点技术无法达标,锅炉不但会由于结垢而不能很好的传热,同时还会由于存在很多水渣杂志产生堵管问题,这些问题都会形成爆管隐患。因此必须做到:第一,利用磷酸盐等物质的添加中和锅炉内部杂质,进一步有效解决结垢问题,彻底解决腐蚀问题。第二,贯彻落实锅炉排污工作,当锅炉形成汽水共腾问题时,充分表明锅炉缺乏有效的排污,因此,这就需要有关的技术人员拥有丰富的经验,在迅速排污的过程中,保证排污量达到要求。
3.2对汽包锅炉实行加药与排污
气泡锅炉和直流锅炉的最大差异就是有无气泡,这也决定了二者的最大不同,就是有无循环水泵。在对汽包锅炉除垢处理过程中,必须严格监测水质情况,同时还要利用添加对应的药物进一步对结垢问题有效避免,充分保证汽包锅炉不会产生安全问题,并且最大程度体现自己的作用。通常选择磷酸盐作为主要添加的药物,达到除垢目标的同时发挥防腐作用。另外,为了避免锅炉堆积杂质而对蒸汽质量造成影响,需要严格控制炉水含盐、硅等量,并且迅速组织排污工作,最终积极控制炉堵塞问题。
3.3对给水实行除氧、加药处理
在开启汽轮机时,需要对给水采取加氨与联胺处理,这样能够有效避免酸性物质腐蚀金属,同时也可以防止残留的氨气极有可能产生的氧腐蚀,对于结垢速度有效延长。在相关操作中除了根据有关操作执行以外,遭遇特殊状况时还必须灵活进行对应。
3.4对循环水实施防垢
火电厂生产过程中拥有流量较大的循环水,若水质质量无法达到要求,则不但影响了汽轮机凝汽器的冷却效果,还对循环水系统内部设备与管道的安全性造成了巨大的威胁,同时还影响了运行供热机组的经济性。运行循环补水过程中还会析出碳酸盐硬度,会造成管道和社会受到一定程度的腐蚀与结垢问题,因此必须借助稳定剂严格控制,防止出现水垢,也可以通过将氧化性杀菌剂联合非氧化性杀菌剂添加到循环补充水中的方法,及时处理腐蚀与结垢问题。在正常控制水质的情况下,在不结垢的前提下,为了对冷却用水有效节约,减少冷却塔的排污损失,可以控制其浓缩倍率,但是当容易恶化水质时,需要适当调整阻垢剂的添加剂量,保证降低循环水浓缩倍率。
初学者应以枯树或冬天的落叶树作为练习的对象。没有叶子的树枝结构清楚,姿态鲜明,使初学者容易了解各种树的生长规律与基本结构。枯涫鞯闹饕结构包括干、枝、根。
一、干的画法
树的自然形态均取决于主干的势态体格,所以首先在于取势。自然界中的树品种不同势态也不同,或正直挺拔、或欹斜摇疏。其次,老幼也有区别,老树苍桑风骨,幼树荣然娇发。
(一)主干
初学者大概确定树的主干势态后可以用铅笔或者指甲轻轻抠出外形。然后用笔以中锋为主,以轻重顺逆见精神,以顿挫转折见多姿。这里主要有两种画法:双钩画法――即用笔锋勾出树干两侧表现树的生长结构;墨笔法――直接用笔勾画出树的枝干,也称墨笔法。同时注意勾点疤节:树干向背,尤重精神,多不得,匀不得,其方、圆、长、偏、大、小、疏密,要搭配有致,呼应自然。
同时要点缀树纹:树的面貌、个性和特征可以从树皮的纹理分辨出来,分辨树的阴阳向背,以圈、点、横、竖、斜的取向笔法,进行概括的表现。这里需要注意:(1)画树皮的纹理需画出立体的感觉:靠近两侧的纹理要密窄(或墨较浓),靠近树中央的纹理可疏阔(或墨较淡)。这样就合乎透视的原理。(2)为了增强树干形质之美感,皴画时要同枝干的勾法相结合,才能生动、自然。
(二)小枝
根据树的种类和生长规律,小枝从形态上主要分为向上型、向下型、平生型。向上型,称为鹿角枝,这种类型最常见;向下型,称为蟹爪枝,出枝下俯,树梢指地;平生型,称为长臂枝,干直枝横如松、杉。其余出枝皆由此三种变化而出。描绘小枝时需要谨记。(1)主枝其穿插、取势从简,不宜盘结过多。出枝先看大关系与向背姿态,要注意树分四歧的原则。(2)出枝粗细、长短忌匀,用笔,要挺拔有上下运动之势。(3)要抓住干与主枝、小枝外在和内在的联系,从粗线条到细线条的组合以及疏密关系的调整,忌整齐,无通风之处,全面开花、对称。
(三)根
李成在《山水决》中提到:“树根裁插,龙爪宛若抓拿,石布棱层,根脚还须带土”。说明根部是全树线条的支撑部位,担当枝干的重量。故势态上要稳重,其塑造结构要以概括、结实为主,生动中求稳。根要看主干走势,依地势设计藏露;根的藏露,须视环境而设计,土厚则藏,土少则露。
(四)丛树
画的树有两三棵时,采用丛树画法,注重树与树之间的关系。可以选择大小、老幼不同的树:既需要有一棵树傲然独立,又需要几棵树之间交错掩映,这样画出来的整体显得富于变化,不死板。
二、习古人之长
画好树需要人们到自然中去观察、体悟,并借鉴古画中的优秀作品,勤加练习,熟练掌握各种画树的技法,经验积累多了,定能准确地把握树在山水画中的造型。
这里笔者选择宋人画树进行研究,那是因为宋人的画树大多在自然写生中产生,与明清人画树多在古人画法中产生的不一样。在画树时,首先,找出自己最喜欢的画树作品;其次,临摹、揣摩宋人画树的造型及其笔法。
宋画中,有几幅画枯树让笔者印象颇深。一是郭熙《树色平远图》(图1)的造境表现;二是李迪《枫鹰雉鸡图》的质感表现;三是乔仲常《后赤壁赋图》的用笔表现;四是扬无咎《四梅图》的出枝表现;五是李氏《潇湘卧游图》的墨色表现;六是崔白《寒雀图》的势态表现。
图1 《树色平远图》局部
对于以上作品的临摹与揣摩,笔者的用笔体会是:小写意画枯树笔墨稍放,笔势理性地随形自由流露,于顿挫皴擦中见果断。大写意画枯树笔墨放纵,简括轻松,爽利磊落,刚劲老辣。
通过临摹,笔者逐渐懂得传统如同一叶扁舟,帮学习者渡到理想的彼岸,但同时,还需清醒地知道习古不代表泥古,不是生搬硬套,而是用前人的智慧来激发自己的智慧。周京新教授关于学习传统有一段非常精彩的论述:“传统如同一座大饭店,食物丰富,但是要不要进去吃东西,什么时间去吃,适合吃什么,应该吃多少东西,……全是个人的事情。”临摹好比是吃古人的饭,要咀嚼,要消化,最终还是要走自己的路,笔者认为这才是借鉴传统应有的态度,最好落实于自己的创作中(如图2所示)。
水墨画具有悠久历史,随着社会的不断进步与发展,作为中国的国粹艺术之一的水墨画也在不断地发展,近年来水墨画在小学的美术教学中也逐步开展,但在当前美术教育领域里,拘于临摹,拘于形式,不敢迈开脚步大胆创新,因此,小学生的水墨画教学还属于薄弱环节。如何来鼓励、培养学生的兴趣和激情,掌握好水墨画艺术,笔者就水墨游戏教学为切入点,谈谈近年来在水墨游戏教学中的探究。
一、在游戏教学中,掌握水墨画的笔墨技巧
对学生的辅导要强调掌握水墨画的技法精神,重视培养学生的学习兴趣,不能像对成人练习一样苛求。但在水墨画最基本的用笔、掭墨、蘸水、调色等基本方法方面,要认真对待并使之养成良好的习惯。
1.体验线条之流畅美
与其他画种不同的是,水墨画最容易表现出粗、细的线条,因为毛笔是最好的作画工具,初学水墨画,让学生动手勾画长短、粗细不同的直线、波浪线、折线、弹簧线及螺旋线等,或者用点、线、面三者结合的形式画一些简单抽象的水墨画,可以增强学生对毛笔的控制能力,体验到柔软的笔毛在宣纸上划过时产生的顺畅感,初步获得对用笔方法的感悟。可以利用线条构成一些图形,增强学生的练习兴趣。
2.体验笔墨之层次美
小学生对浓淡变化的墨色充满了好奇心,老师适时引导,教会他们调出五种基本颜色,这个就要墨与水冲撞了,这时候老师可以用一个透明的瓶子,做个小魔术:在一瓶透明的水里面,加入一二滴墨,然后让学生近距离观察产生了什么变化,让他们理解墨和水是好朋友。通过小魔术等方法,鼓励他们自己试一试、调一调,边涂抹边体会,边练习边掌握,在轻松愉快的游戏氛围中感知水和墨的调和方法。墨与水相融,一笔画出的浓淡变化,体验层次美。
3.体验用笔之变化美
中锋侧锋、顺锋逆锋产生不同的效果,教师可将毛笔从中锋到侧锋、从顺锋到逆锋的依次示范,让学生观察线条的变化并尝试练习,在轻松的游戏中享受到快乐和热情。
二、巧妙设计游戏,让学生乐在其中,从而激发作画热情
多样的游戏练习形式可以调节课堂气氛,保证学生的学习兴趣,减少疲劳,而且让学生带着问题学习,成为练习的主人。我将水墨画游戏分成以下三种形式,使学生通过不同形式的练习感受到游戏带来的快乐和激情。
1.魔术法――演示时用特殊的材料加入墨水中
例如,明矾粉、盐、宿墨等,通过点、线、面,或者泼墨的方式在生宣纸上随意发挥,想怎样的形式都可以,随意的示范,其实就是游戏的心态,出来的作品往往千奇百怪,像云,像植物,像动物,等等,充分激发出他们的想象力和作画的激情。如图1《河流》,彭××同学就用宿墨加了些明矾,很自由地发挥,结果作品貌似河流,因此而得名。
2.纯音乐助兴
在学习中常常出现这样的一个问题,他们容易将已学过的知识遗忘。为此我将轻音乐融入水墨画教学中,例如:中国十大名曲之一《高山流水》,让他们感受乐曲里面抑扬顿挫的感觉。班得瑞的《老鹰之歌》《大海》《雪之梦》《超好听的钢琴曲》,等等,让学生的感官加深印象,活跃课堂气氛。如:在画冬瓜时,我将作画方法编为:大笔淡墨画冬瓜和叶子,小笔浓墨画藤,这两支笔和简单的浓淡墨色让他们容易掌握,学生们很容易就进入了角色。如图3《冬瓜》,徐××同学就是抱着玩玩的态度在游戏形式下完成的,因此具有轻松性、随意性的作品特点。
3.领头羊的方式
鼓励大胆豪放的学生当场作画示范,这样不仅提高了表演者的绘画水平和心理调控能力,而且对其他同学也是一种鼓励和鞭策,是一种学习上自我教育和提高的练习形式。如图2《鲨鱼印象》,由于××如喜欢看电视上的海洋动物世界,因此她对鲨鱼的印象就是牙齿特别锋利,虽然身体不怎么有特征,但是表现手法是很熟练的,这是她在课堂上师范给同伴们看的作品,感觉很成功。如图4,李××就是在邝××的带动下来了作画的热情,创作出嘴巴比较大的鱼,因此取名《大嘴鱼》。
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三、精心选择教学内容,增强作画的热情
适合用水墨表现的对象有:初学者最基本的就是点、线、面组成的抽象画。可以用游戏的方式随意性去完成。画水墨任何内容都可以归于他的游戏的心态去作画,甚至是成人不易表现的内容,他们都能挥洒自如。
1.传统题材――游戏魔术法
教学中以试一试、玩一玩、议一议、评一评、创一创等活动,积极创造调动学生内在情感和情绪,在多层面交融中,建构起新的知识,实现传统题材与现代手法相结合的奇妙效果。
2.生活中找题材,挥毫泼墨游戏乐趣