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论文摘要:就目前中国对油田化学的定义来看,油田化学主要是指在石油勘探、钻取、运输等过程中所使用的化学方法和各种化学药剂,其中大多数药剂类属于精细的化学工艺产品。本文就将从油田化学的关键步骤入手,详细的介绍相关油田化学药剂在油田化学中的应用,同时也会简单的阐述油田化学产品的大致发展方向及前景。
油田化学是研究油田勘探、采集、钻井和原油运输过程中相关化学问题的科学,也是石油科学中最早发展的一门学科,是由采油化学、钻井化学和集输化学三部分组成,由这些组成部分就组成了油田化学的研究目标和方向。勘探、钻井、采油和原油集输虽然是不同的过程,但它们是相互联系的,所以油田化学的几个组成部分虽然都自己各自的发展方向,但是它们都是相互关联的。油田化学品在油田勘探、钻井、原油集输的过程占有绝对重要的地位,所以在油田化学发展的过程中,为了更好地更顺利地勘采石油,油田化学品的发展应是重中之重。
一、油田化学在各方面中的应用
1.钻井方面
在一般油田钻井的过程中钻进液的使用是最重要的,它是指在油田钻井过程中的以其能够满足钻井工作的需求的一切循环流体的总称。其中钻井液有携带和悬浮岩屑、冲洗井底(钻井液在钻头水眼处形成高速液流,可将钻井液与地层压力差压持在井底的岩屑冲起,起到快速清洗井底作用。)、稳定井壁、平衡地层压力(在钻进过程中通过不断调节钻井液密度,使液柱压力能够平衡地层压力,防止井塌和井喷等井下复杂情况发生。)、冷却和钻头、钻具、传递水动力(钻井液在钻头喷嘴处以极高流速冲击井底,提高了钻井速度和破岩效率。高压喷射钻井利用该原理,使高泵压主要分布在钻头处,提高射流对井底的冲击力和钻井速度。)、获取井下信息等这么一些功能。在整个应用过程中,对钻井液也有很多相关的要求,首先应与所钻遇油气层相配伍,满足保护油气层要求,有利于获取良好的岩样、岩芯和电测资料;其次钻井液应具有较好的抗温、抗盐、抗钙镁能力;接着钻井液应环保,减少对钻井人员及环境污染伤害;最后钻井液应具有良好的缓蚀防腐作用,减少对井下工具及地面装备的腐蚀。
2.采油方面
在采油过程中,最常使用的是表面活性剂、高分子化合物、酸化及酸液添加剂,其中常用的几种表面活性剂烷基磺酸钠(AS)(有磺氯酰化法和磺氧化法两种方法合成)、烷基苯磺酸钠(ABS)、Span和Tween型活性剂、聚醚型活性剂—高分子活性剂、多乙烯多胺型活性剂—AE、AP型活性剂,这些活性剂的作用主要是为了能在油田形成吸附界面膜,降低表面张力的物质,更好更方便地采集石油。油田采集中的酸化是决定油好坏的最重要的一步,酸化是用酸或潜在酸处理油田层,以恢复或增加油田层渗透率,实现油田井增产和注水井增注的一种新技术。酸化的分类主要有酸化分类:按油气层类型可分为碳酸岩油气层酸化和砂岩油气层酸化;按酸化工艺可分为基质酸化和压裂酸化;
按酸液组成和性能可分为常规酸酸化和缓速酸酸化。基质酸化:是指在低于岩石破裂压力的条件下,将酸液注入油气层,使之沿径向渗入油气层,溶解孔隙及喉道中的堵塞物。压裂酸化:简称酸压,是在足以压开油气层形成裂缝或张开油气层原有裂缝的压力下,对油气层挤酸的一种工艺。常规酸化:是指直接使用盐酸处理碳酸盐岩油气层或碳酸盐胶结的砂岩油气层和直接使用氢氟酸或土酸处理泥质胶结的砂岩油气层。缓速酸酸化:是指用缓速酸处理的油气层的酸化。缓速酸是指为了延缓酸与油气层岩石的反应速度,增加酸的有效作用距离而配制的酸。目前国内外使用的缓速酸主要有:自生酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸和化学缓速酸等。酸液添加剂主要有缓蚀剂 、铁离子稳定剂、表面活性剂、稠化剂。
3.原油的集输方面
原油在集输得过程中井壁结蜡会影响原油的产量,甚至会堵塞 油井,迫使油井停产。管线结蜡会使泵压升高,甚至使原油失去流动性,在管内冻结。决定原油流动性的因素为:粘度、粘度、屈服值(即在一定温度下,原油停输后,使原油重新流动所需要的最小压力(启动压力)。改善流动性可采取降粘、防蜡降凝及降低屈服值以及降阻的方法,而防蜡降凝又是改善流动性的关键。)
在地层的温度和压力下,蜡一般溶在原油中。随着油从井筒上升,系统的压力下降气体从原油中逸出,并发生膨胀,吸热,导致原油温度降低,同时由于气体会把原油中的轻组分带出一部分,使原油的溶蜡能力降低,石蜡结晶就从原油中析出,造成油管结蜡。原油与管壁间的温差造成输油管道中的结蜡。在现今油田化学技术中主要使用的是防蜡剂,利用防蜡剂的作用,改变石蜡的结晶形态。蜡晶改性剂的分子中要有与石蜡分子不同的链节,这种物质加入原油中可以改变石蜡结晶形态,使蜡不能聚集长大成网络结构,不易沉积,而易被油流带走。
4.水处理方面
油田污水主要是指从原油脱出的含油污水。处理油田污水目的污水一般都含油、盐、SAa,且水温高,随便排放会造成环境污染,因此,一般采用污水回注。就目前看来,我国处理油田污水的化学方法主要是:除机杂方面是用凝聚或者加硫酸铝、聚合铝 、铁盐等加以沉聚。除油方面主要有自然重力除油(其原理是利用油水密度差,除油效果差,无法达到除油标准);斜板分离除油(斜板罐)增加分离设备工作表面积,缩短油粒上浮距离,提高分高效率“浅池理论”;凝聚与絮凝(混凝除油法)加凝聚剂、絮凝剂使油成絮团与水分离而除去。乳化油珠常常带负电,加入带正电的凝聚剂和絮凝剂,通过电中和作用使油珠变大,油珠上浮,达到除油的目的;
二、油田化学品的发展趋势
1.油田化学品的纳米材料的相关研究使得钻井液的胶体更加稳定,这种材料的研制也满足了油田开发所需的正电离子高和表面积很大的增粘剂的要求,现在的油田中所使用的化学品由纳米的材料制作的主要有:有机正电胶BPS、正电MMH。
2.钻井液是油田化学的重要化学剂,最早的钻井液就是从天然的产物改良而来的,所以,现在对既廉价的既实用的改良的天然的聚合物钻井液的研制仍然显得非常重要,在实际的应用中,具有很潜在的应用前景。
3.综合水溶性聚合物疏水性的研究。该聚合物就是在原来的水溶性聚合物大分子上插入很少的疏水链而形成的一种新型聚合物。这种聚合物具有较强的疏水性。当聚合物的相关浓度超过临界的结合浓度时,就可以形成结合为主要结构的超级大分子结构,这样的结构就让该聚合物能够形成很好的增粘效果。
三、总结
油田化学的主要功能主要是更好地保证油田中钻井、原油的采集、污水的处理等方面的运作。本文直接从油田化学的化学品方面对油田中相关的方面的主要作用和效果作了详细的论述,解释了一些油田化学剂在使用过程中的应用原理,最后简单的概述了现今油田化学品的发展趋势,相信本文对我国油田的发展有所裨益。
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98.国内期刊近期发表的油田化学论文题录
倾注在北大荒那片他所钟爱的沃土,
无怨无悔默默奉献46年,
创造了采油技术上的奇迹,
为大庆油田连续27年实现年产油5000万吨、
稳产高产做出了重要贡献。
王德民是中国工程院的首批院士,我国石油工业著名专家。他将自己的人生理想、事业,倾注在北大荒那片他所钟爱的沃土,无怨无悔默默奉献46年,创造了采油技术上的奇迹,为大庆油田连续27年实现年产油5000万吨、稳产高产做出了重要贡献。
挑战采油业 攀登采油技术高峰
大庆油田是世界上最大的陆相沉积油田,比美国最大的普鲁德湖湾油田还大。这方圆百里范围的百层岩石经千百万年的沉积,缄默成金。上世纪60年代初,在我国决定开发大庆油田后,世界公认测算水平最高的美国埃克森石油公司运用他们的技术计算,大庆采油率只有32%,王德民却运用他研究的一整套开采工艺技术,使大庆油田的采收率达到40%以上,打破了国际采油权威的断言。王德民以自己的聪明才智和“心有恒志节节求”的韧劲儿,为大庆油田创造了巨大价值。
王德民出身于一个高级知识分子家庭,父亲留美学医,曾任北京同仁医院副院长,母亲是中国籍的瑞士人,从教于中央对外贸易大学,家中经济条件非常优越。1960年毕业于北京石油学院的王德民毅然回绝亲人的挽留,打起背包,带上书本,奔赴大庆,到油田采油地质室测压组参加了工作。
创业初期的大庆,生产和生活条件都异常艰苦。王德民开始住的是牛棚,“青天一顶星星亮,荒原一片篝火红。”那“篝火”是在棚子里放块铁板,烧原油取暖。油烟把王德民这批大庆人都熏成了“黑人”。在如此艰苦环境下,王德民开始了自己的科研生涯。
当时“试井”,一个月搞一次“测压会战”,把所有的井都测一次,将特制的仪器下到1000多米深的井里,测定油层的压力。千米地下石油储藏在“磨刀石”中,油石缝隙仅有头发丝的十分之一。在120个大气压下才可出油,当低于100个大气压时,气就出来了,若气泡阻力大就会不出油,而气压太高,又容易出水,油也出不来。
对这个压力的计算,当时国际通用的方法是国外的“赫诺法”。此法误差较大,不符合大庆油田地下的实际情况,而且要工人们来回扛着100多斤重的绞车上井测试,劳动强度很大。
当时只有24岁的王德民决心发明一种新的测试计算方法,解决这一难题。
王德民学的是采油专业,试井测量只是他所学32门功课中的一门。他在校攻的是英语,为掌握数学推导知识,研究当时苏联这方面的资料,他又自学俄语。他废寝忘食,连续奋战100多天,终于在1961年2月17日,即参加工作5个多月后,根据不稳定热传导原理,推导出了符合大庆油田实情的油井压力计算公式。
经过鉴定,新的计算方法被定为“松辽法”,并很快在全油田应用推广。实践证明,“松辽法”比“赫诺法”精确两倍。
接着,王德民又搞出第二、三、四种测算方法。他的“松辽法”一直用到现在,45年来被用了100多万次。
坚持学以致用 拼命攻克难关
大庆油田地下储油石层非常复杂,最薄的有1尺左右厚,最厚的有30多尺厚,这样的油石层达100多层。哪一层进出水、哪一层油多哪一层油少?光凭测量压力是得不到准确回答的,还得将仪表下到各石层里去测数据。当时世界上都是用承重10吨、食指粗的电缆或钢丝绳将仪表下到千米地下测试。这些注水井口的大气压力达到120,水像喷泉一样直喷而上,王德民和技术人员在寒冷的冬天往井里下钢丝绳、送仪器,一站就是几个小时,喷过水的衣服常常会被冻成“盔甲”,弯不了胳膊、迈不了步。这样长年累月地工作,王德民得了关节炎,夜里疼得翻不了身。
艰苦的劳动,使王德民意识到,沿袭这种旧的测试法,效率太低又不科学。一夜,他突发奇想:能不能用细的钢丝代替钢丝绳?
这个试验的风险是巨大的。若改用2毫米细的钢丝,其承重只有100多公斤,一旦钢丝断了,将仪器留在1000多米地下,就会酿成严重生产事故。
但他决定试下去。经过两年苦战,他在世界上首次研制、推广一套钢丝起下分层测试仪器,用细钢丝将6种仪表下到井下,及时掌握每一油层油、水、压的详细情况。这项工艺技术填补了国内空白,处于国际领先地位,直到现在还作为油田的主导技术在使用,其可靠率达99%,而原来旧法可靠率仅为80%。
王德民情系大庆油田的发展命运。他说搞科研必须学以致用,不能为了搞鉴定、出论文、获奖励。只要大庆油田生产遇到难以解决的实际问题,他总是勇于承担重任,拼命也要攻克难关。
1969年,已开发10年的大庆油田出现了地层压力下降、出油产量下降、含水量上升的问题。这被称为“两降一升”的问题,决定着大庆油田的命运。王德民没等谁指派,主动承担这一失败风险很大的科研项目。他和同事们攻关一年多,经过1000多次试验,研制成功我国自己的偏心配产、配水器,生产效率比原来提高5倍多。对大庆油田长期高产稳产起到重要作用。现在大庆油田1万多口井历时30多年,仍在用偏心配产、配水技术。
进入70年代,大庆油田进入中含水开采期,原有采油工艺大部分已不适应新的需要,必须采用新技术满足生产所需。王德民夙兴夜寐地一心扑在新技术研发上,他自愿承担科研责任,和同事们一起选择一批油田实用的新课题,共取得20多项科研成果,其中3项达到国内外先进水平。其中分层压裂法推广使用后,每年为油田增产100多万吨原油。
大庆油田有1/4薄差油层,厚度仅为0.2米至0.5米。这在世界上还没有开采先例。要让这部分薄差油层多出油,须采取高压注入液体,压裂薄差油层,使之产生比原来大100倍的裂缝,渗透出油。难就难在怎样只压裂所需要的油层,在技术上要求能在地下1000多米射开0.2米薄的油层,深度误差得小于万分之二。业内人说这比当个神还难。但王德民又一次和同事们一起攻克了这个难关,使大庆未被列入开采量的薄油层,也变成可开采的油藏。开采这些薄油层,每年可新增采储量5000多万吨。这项成果在油田推广后,使储量增加7亿吨,等于又找到一个大油田。
王德民成为大庆石油管理局副总工程师后,发挥科技带头人的作用,针对油田继续强化注水,可能造成大面积水淹和大批套管损坏的潜在威胁,带领一批科技人员深入现场试验,分析数据。一次不慎将腿摔断,可他仅住了3天医院,就拄着拐杖回到了办公室,组织全局300多名工程师投入这一科研攻关,使大庆油田年产量由5000万吨上升到5500万吨。
在大庆油田进入高含水期,王德民积极倡导并落实采取钻2次、3次加密调整井的技术措施,使大庆油田可采储量又增加6亿吨。
不断超越自我 创新脚步永不停顿
上世纪中后期,一个问题摆在了大庆人面前:大庆油田年产5000万吨油究竟可持续开采多少年?有外国专家预测,加上已用的各种方法,大庆油田年产5000万吨油可持续到1995年。但是王德民不信,他和很多大庆人坚信,开展技术创新,采用更新的采油技术,大庆能继续保持更长时间的高产、稳产。
世界平均采油率为33%,而大庆油田采油率已达40%以上。别人都认为大庆人已做得很好了,可王德民却问:那剩下的将近60%的油藏怎么才能更多地采出呢?他打个比方说:“采油就好像洗衣服,用冷水洗是洗不净的,要想洗得更干净,只好用化学的办法。”
事实上,王德民已提前10年研究化学驱油技术了。在国际上,以美国为代表的很多国家都不用化学驱油,认为它是一个不好掌握的技术。而大庆油田从1996年就大量投入使用了,开发面积超过100平方公里,动用地质储量达2亿吨,创造经济效益超过100亿元人民币。
这项被叫做“聚合物驱油”的技术,使大庆油田采油率提高到50%,相对增长25%。此技术荣获1998年国家科技进步一等奖。
回顾这件事,大庆人感慨良多。当初,当王德民提出这一科研项目时,遇到了意想不到的压力。有人甚至怀疑:“国外都没搞成功,你能搞成功?”可王德民迎难而上,勇挑重担,使这个关系到大庆油田可持续发展的战略项目正常运行,如期成功。
王德民何以敢承担如此大的责任?
他说:“大庆油田是很难开采的陆相油田,要解决出现的新问题,就要采用新技术,敢为人先、放胆前行,坚持创新精神,用创新技术解决实际问题。”
王德民以这种务实创新精神,在聚合物驱油技术的基础上,又研究开发出“碱―表面活性剂―聚合物”三元复合驱油技术。这一技术经过8个现场试验,驱油率又增加50%。
王德民是那种不需扬鞭自奋蹄的人。在创新之路上,他总是不断超越自我。在攻下“碱―表面活性剂―聚合物”三元复合驱油技术后,他又向“泡沫复合驱油”新技术的高峰攀登。
“泡沫复合驱油”技术,就是将聚合物、碱、活性剂加上天然气合而为一,充分利用泡沫上浮顶油和“油流水阻”、“大缝堵小缝钻”的特点,把油岩上层的油驱走。经现场试验表明,泡沫复合驱油技术,可使出油率高达70%。这是目前国际上绝无仅有的原始创新技术!
该技术现已获得中国、美国、英国、加拿大、俄罗斯等国家的发明专利,并荣获2005年度国家创造发明二等奖。
王德民从未停止过创新思维,他在考虑未来5年、10年大庆油田的长远发展。大庆过去所搞的工艺都是适合水驱的,不适合化学驱油,现在他正在研究一套适合化学驱的采油工艺,对“凝合剂弹性增加洗油效率”新课题进行研究,并在考虑“改进活性剂加碱工艺”,研究一种不怕硬水的活性剂驱油技术,以适用世界多种油层不同驱油的需要……
无怨无悔 与大庆油田共命运
王德民坦言自己不喜欢在气候寒冷的地方生活,但他却热爱与之相伴一生的大庆油田:“大庆油田在哪里,我家就在哪里!人生能与这么大的油田共命运,是件很荣幸的事儿。”他对此生选择以大庆油田发展为业无怨无悔。
几十年科研下来,他的知识已兼跨数学、仪表、机械、化学、流体力学、采油工程、油藏工程、地面工程等20多个学科和专业。凡是大庆需要的,他就努力学,凡是采油工作用得上的,他就努力学。即使今天,他还是在不停地学习。
为大庆学习,他不知疲倦,只知道幸福:“我是学采油的,一生上哪儿去找这么大的油田干事业啊!”
说起自主创新,王德民说:“改进的东西好搞,创新的东西风险大。只有将评价改进与评价创新区别开来,社会才能形成创新的良好氛围。”
[关键词]压裂作业 废压裂液 危害 处理方案
中图分类号:TE357 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)24-0035-01
压裂作业是油气田开采过程中的一个重要环节,通过压裂来改善油气井产能等问题,对于油田老区油井挖潜增效、新井试油和单井增产中发挥着十分重要的作用,然而压裂技术的应用也使的油气井在压裂过程中不可避免的产生废液,主要有返排压裂液和施工剩余的压裂液,同样的压裂作业过程中产生的返排废液也成了油田开采过程中一个不容忽视的污染源,对井场所在地周围的生态环境有着极大的危害,因此深入研究分析压裂返排液的回收处理再利用方法,对于企业减少污染物排放与企业降本增效具有重要意义。
一、压裂作业流程和废压裂液的产生
当前油田主要应用的水力压裂工艺就是通过在地面采用高压大排量的泵,依据液体传压的原理,向油层注入以大于油层的吸收能力压力的压裂液,然后逐渐升高井筒内压力,从而在井底产生高压,当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时,井底附近地层便会产生裂缝,然后继续注入带有支撑剂的携砂液,裂缝随之继续延伸同时填以支撑剂,关井后裂缝闭合在支撑剂上,在井底附近地层内从而形成填砂裂缝,通过其一定的高导流能力和几何尺寸的特性,是以达到增产增注的目的。其中的裂缝延伸时添加的支撑剂又称为压裂液,在压裂施工完成后返排到地面的压裂液就是当前油田水体重要污染源之一的废压裂返排液。
二、压裂返排液的性质及组成
油井压裂过程中产生的返排压裂废液,成分复杂、化学剂种类多、含量大是其主要表现特点。其主要成分是高分子聚合物、高浓度胍胶等多种化学药剂,其次才是SRB菌、硫化物和总铁等, 总铁、总硫含量都在20mg/L左右。
其次就是压裂返排液的黏度大、乳化程度高。其放喷液的黏度很高,约10 ~ 20 mPas左右, 用手摸感觉像浆糊一样,而返排液的黏度较低。而所处理的压裂返排液则通常是以上两种的混合物。由于压裂所用为复合型压裂液,乳化严重,放出的返排液乌黑、黏稠,静沉出水困难。
再就是压裂返排液的处理难度大。压裂返排液组分的复杂性以及压裂返排液性质的独特性决定了其处理的难度更大,具有很大难度。
三、压裂返排液的危害
通过上面分析可以看出油井压裂施工后的返排废液,组成极复杂,压裂液体系往往需要杀菌剂、粘土稳定剂、水合缓冲剂、高温稳定剂、表面活性剂和稳定剂等十几个种类的添加剂,同时废压裂液还含有原油及压裂液中的无机添加剂和有机等污染物质、从地层深处的岩屑和粘土颗粒,也有各种化合污染物,这些添加剂、污染物和化合物难以用生化降解法和普通化学法进行降解。特别是注聚压裂解堵的注入井的返排液为灰黑色溶液,是硫酸盐还原菌代谢的产物,具有刺激性臭味等特点,如果大量的刺激性的、并带有各种添加剂的废压裂液不经过处理而返排到地面上,必定会对井场周围环境尤其是对地表及地下水资源造成严重污染,其次废液与添加剂以及酸液作用可能会产生有毒气体硫化氢,还可能会产生很强的蒸汽,如果直接接触的话还有可能会造成严重腐蚀性烧伤。尤其是随着石油压裂工艺技术的进步,一些新型添加剂的也随之出现,这使得压裂液废水的成份也变得更加复杂,废压裂液处理难度也进一步加大。同时,新的污水排放标准以及环保要求及对压裂液废水处理的要求也不断提高,这使废压裂液的处理迎来新的挑战。
四、压裂返排液的处理技术
目前废压裂返排液的处理方法主要有混凝处理法、微电解与Fenton联合处理法、“混凝一萃取一微电解一活性炭吸附一氧化一生化”六步法等处理工艺方法。
其主要流程是首先是初级沉降,通过对返排液在调质缓冲池内进行简单的均质处理,加入几种具有特殊效能的水处理化学药剂进行化学处理,达到降低黏度、去除杂物和降低油度及悬浮物含量的基本目的,然后再进行电化学处理,即电絮凝处理技术,电絮凝具有强氧化能有效地去除了压裂返排液废水中的等多种污染物,去除率可达80%以上,第三是进行混凝处理,通过投加混凝剂使水中胶体粒子脱稳、相互碰撞、聚结成为较粗大絮凝体从水相分离而去除,油田压裂液废水,还采用二次混凝工艺对压裂液废水进行再处理,优化处理结果,第四进行预氧化处理,通过氧化还原反应,初步去除水中污染物,对水中的有机污染物进行氧化分解,破坏胶体稳定性,压裂废液的黏度才会降低,最后进行吸附,吸附是利用活性炭的物理吸附等机理去除污染物,用含炭为主的物质作为原料,活性炭具有很高的吸附能力,经高温炭化和活化而制成的疏水性吸附剂。以达到处理达标。取催化氧化处理后,加入一定量的活性炭,进行吸附,优化处理效果。
五、压裂返排液回收再利用工艺
压裂返排液回收利用技术从压裂液体系本身出发,将压裂返排液中支撑剂、泥屑等机械杂质过滤,满足压裂液不同阶段的液体性能,利用压裂返排液中的有效成分,减少配液用水和化学剂的用量,尽可能不外排废液,从而实现压裂返排液的回收利用, 常用的有低分子可回收压裂液体系,常规瓜尔胶压裂返排液再利用体系。
(1)常规瓜尔胶压裂返排液再利用体系就是通过氧化还原和离子屏蔽技术,去除返排液中残留的氧化性破胶剂和屏蔽返排液中交联剂和影响压裂液性能的金属离子,采用压裂液性能恢复技术和复配交联促进技术,使返排液性能恢复到压裂施工所需的要求,从而实现常规瓜尔胶压裂返排液回收再利用。
(2)采用低分子量聚合物作为稠化剂,通过暂时性链接反应动态地改变化学链结构,实现络合屏蔽与二次交联提高交联液体的粘弹性,改善携砂能力满足施工需要,施工结束后采用聚合物网络结构破坏与恢复技术使体系的交联和破胶可逆,稠化剂及各种化学添加剂不发生质的变化,从而实现返排液回收处理后,可以作为压裂液而再次使用。
六、结束语
压裂是改造储层促进增产的重要施工手段,随着体积压裂等大规模施工工艺技术的应用,压裂液用量越来越大,压裂施工后返排液量也随之大幅增加,这些压裂返排液的大量排放造成了污水处理成本的骤增,污染物排放的加大。压裂返排液回收利用技术从压裂液体系本身出发,充分利用压裂返排液中的有效成分,节约配液用水和化学剂的用量,减少施工废液外排,对节能减排、保护环境具有重要,论文通过压裂返排液回收再利用技术的介绍,以促进油田压裂返排液回收处理工艺技术的进步。
参考文献:
[1]范青玉,何焕杰.钻井废水和酸化压裂作业废水处理技术研究进展[J].油田化学.2012; 19(4):387―390.
100年前,河南留学欧美预备学校在古都开封诞生,这便是河南大学的前身,与此同时,一大批自然科学学科也在封建王朝没落的钟声中开始了艰苦卓绝的发展历程。
化学化工学科是自然科学的中心学科之一,支撑着化工、环境、生物、制药、建筑、材料等诸多学科的发展。河南大学化学化工学科创建于1923年,她从建立之初就经历着风风雨雨,直至1959年化学系的重建,化学化工学科才真正开始一步一个脚印的发展。从1980年的河南师范大学化学系,到1984年的河南大学化学系,再到1995年的河南大学化学化工学院,化学化工学科在不断地创新过程中为河南经济社会的发展提供着源源不断的动力。
学科建设突出“重点”
2012年4月,在取得了化学博士后流动站、化学一级学科博士点之后,河南省多酸化学重点实验室成功获批,这已是河南大学化学化工学院成立的第3个省部级重点实验室。
1998年,中科院院士、材料机械摩擦磨损与专家、我国摩擦学学科的开拓者与学术带头人、“两弹一星”功臣党鸿辛院士举家从兰州来到河南大学,成为第一位在我省高校安家落户的“全职”院士。党鸿辛院士的加盟,大大提升了河南大学理工科的科学研究水平。
为了发挥优势学科,实现学科交叉互补,同时能够整合利用各学科的技术优势,更好地为经济社会发展提供技术服务,在党鸿辛院士的带领下,学院依托高分子化学与物理和凝聚态物理重点学科,在张举贤教授和朱自强教授于20世纪80年代建立的“高分子化学研究室”和“固体表面实验室”的基础上组建了河南省高等学校“与功能材料”重点学科开放实验室。2001年,河南省科技厅批准其组建河南省重点实验室,同时更名为“特种功能材料重点实验室”。2003年,该实验室被教育部批准成为省部共建教育部重点实验室。这是化学化工学科建设中首个部级重点实验室,也是不同学科相互交叉创新而产生的结晶。实验室自成立后,先后承担完成国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划(“863”计划)、国家重点基础研究发展计划(“973”计划)等国家级课题30余项,河南省重大(点)项目等100余项,胜利油田、洛玻集团等大型企业的横向课题多项。实验室成员发表学术论文600余篇,申请国家发明专利20余项,已有2个系列6种产品工业化生产。
2007年4月,化学化工学院以有机化学、分析化学学科为基础组建河南省天然药物与免疫工程重点实验室,研究方向涵盖化学、药学、医学等多个学科。实验室面向国家重大战略需求,针对恶性肿瘤等重大疾病,运用化学、生命科学和药学学科的最新理论和实验技术,从天然生物活性分子及其类似物中寻找和发现可能开发成为新药的先导化合物,进行新药开发并进行相关的研究。依据天然药物与免疫工程重点实验室这个研究平台,实验室的科研团队已经在天然产物及中草药研究、合成药物、抗体药物及肿瘤免疫等方面积累了良好的研究基础。
河南省拥有丰富的钼钨矿产资源,2008年,针对我省的这一状况,化学化工学院领导班子广泛调研,科学决策,以无机化学、化学工程、环境科学等学科为基础,联合我省钼钨生产企业组建了钼钨化学与化工实验室。
省级特聘教授、博士生导师、无机化学化工学科带头人牛景杨教授,带领研究团队以钼钨矿产资源的生态化、高值化利用为突破口,组织多学科队伍联合攻关,先后在该领域的多个前沿方向进行深层次研究,在较短的时间内取得了突破性的进展。
2009年,该实验室被评为河南省重点实验室培育对象,并获批河南省重点学科开放实验室。在此基础上,2011年,化学化工学院开始组建多酸化学实验室,2012年4月,该实验室成功获批为省级重点实验室。多酸化学重点实验室的建立,为多酸化学及钼钨新产品的开发与应用研究提供了一个坚实的研究平台。这在推动我省多酸化学研究水平进入国际前列、提升钼钨产品技术含量、促进经济社会发展方面具有重要的意义。
服务社会硕果累累
化学化工学院原名誉院长党鸿辛院士经常说这样一句话:“多年来,我想得最多的就是把科研成果转化为现实生产力。”化学化工学院始终把科技创新、服务社会作为化学化工学科发展的目标,积极引导教研人员走向社会、面向企业、服务地方经济发展,鼓励教师和研究生从生产实践中寻找课题,多方融资、合作研究、协同攻关。
沿着产学研这条道路,化学化工学院加强校企联合,增强与社会经济实体的联系,把学院的科研成果及时推向工业化,既为社会建设贡献了力量,也使河南大学在社会上产生了广泛影响。
早在20世纪80年代,张举贤教授开创的皮革化学品研究在国内皮革行业就居领先地位,他研制的系列皮革化工材料荣获国家星火二等奖,KS系列产品被评为国定“八五”重点推广项目在全国广泛应用,获得了良好的经济效益。赵瑾教授开展的在烟草中提取茄尼醇工艺、王彦林教授开发的系列阻燃剂等应用类技术均已实现工业化,为我省经济发展作出了突出贡献。
关键词:金属腐蚀 灰色关联度 因子分析 因子
一、腐蚀现状
据有关专家介绍,全球每1分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。目前我国由于金属材料和周围环境发生化学或电化学反应所带来的腐蚀损失每年大约5000亿人民币,约占我国国民生产总值的6%左右[4]。
近年来,石化行业大量进口高硫重质原油,在拓展原油采购渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高经济效益等方面起到了重要的作用,但是大量加工高硫重质原油,也使石化行业中金属设备的腐蚀日趋严重,因此搞清金属腐蚀的机理,制定合理的防护措施,对于确保金属构件安全长周期运行具有十分重要的意义[4]。
二、灰色关联度分析
1.序列选择
1.因子分析的基本方法
1.1因子提取
通过分析原始变量之间的相互关系,从中提取出数量较少的因子。提取方法是利用样本数据得到因子载荷矩阵。利用因子载荷矩阵求解变量相关矩阵的特征值,根据特征值的大小确定因子数量。
1.2因子旋转
因子分析的以这个重要的目的在于对原始变量进行综合评价。利用因子分析提取得到的结果虽然保证了因子的正交性,也就是因子之间不相关,但因子对变量的解释能力较弱,不易解释和命名。这时可以通过对因子模型的旋转变换,使公共因子的载荷系数更接近1或者接近0,通过这种方法得到的公共因子对变量的命名和解释将变得更加容易。
1.3计算因子得分
四、结论与建议
从计算分析结果能够看出该油田的腐蚀主因素是温度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四个影响因素,在腐蚀的防治中要对这几个重点影响因素进行预防。通过运用不同数学方法对数据进行分析,从不同的角度得出了相近的结果,两种方法相互进行了验证,保证了结论的正确性。
结合灰色关联理论和因子分析两种分析方法得出灰关联因子分析法,该方法综合了两种方法的优点,一方面可以将不明确的内部关系明显化,另一方面又能够将众多的因素进行整合。灰关联因子分析计算理论简单,得出的分析结果具有系统性,能够反应出金属腐蚀因素的主次关系。
参考文献
[1]张红兵,贾来喜,李潞.SPSS宝典[M].电子工业出版社北京.2007.2.
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[关键词]全日制专业硕士 工程实践 培养机制
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)08-0005-04
专业学位是培养具有扎实理论基础,并适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才的学位类型。专业学位重视实践和应用,培养在专业和专门技术上受过正规的、高水平训练的高层次人才。为适应我国对高层次应用型人才的旺盛需求,各高校应通过增量和存量两种方式扩大专业学位研究生招生规模,其中存量学术型计划要按照不少于5%的比例调减,增至专业学位计划,后期下达的增量部分主要用于专业学位。这次结构调整是重新定位硕士研究生教育的培养目标,使硕士研究生培养更加有效地满足社会的需求,逐渐将硕士研究生教育从以培养学术型人才为主向以培养应用型人才为主转变,实现研究生教育结构的历史性转型和战略性调整。
中国石油大学(北京)材料科学与工程系于2009年招收了第一届全日制材料工程专业硕士研究生11名,占整个招生名额的1/3,目前这11名研究生已经走向工作岗位,均就业于理想的工作单位,分别是中海油采油技术服务有限公司、航天二院、中石油天然气管道局、中国寰球工程公司、机械工业技术发展基金会、北汽福田汽车有限公司、神华宁夏煤业集团公司、陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院、北京燃气集团、大庆油田有限责任公司等。由于专业型研究生的需求比较旺盛,同时顺应了从培养学术型人才为主向以培养应用型人才为主转变的要求,随后材料工程专业研究生的招生比例逐渐增加,2012级全日制材料工程专业硕士生招生名额增加至23人,占整个招生名额的60%,实现了新的跨越。这充分证明了中国石油大学(北京)材料工程硕士的培养在课程设置、实训基地建设、专业学位培养评价体系等方面探索出了一种可行的模式,为培养更多应用型、复合型的高层次专门人才打下了基础。但在培养过程中也暴露出了许多问题,本文分析了目前中国石油大学(北京)在材料工程专业研究生培养过程中存在的问题,并采取了相应的应对措施。
一、中国石油大学(北京)材料工程专业硕士研究生培养现状分析
(一)材料工程专业研究生调查分析
我们清醒地认识到,中国石油大学(北京)材料工程专业型硕士的培养刚刚起步,比起国外著名高校材料工程专业硕士研究生的培养存在较大差距。我们就材料工程专业的教学、实践、企业工作站科研与生活、毕业论文等方面存在的问题调查了已经毕业和在站的材料工程专业硕士研究生。
学生普遍反映,与同一工作站其他高校的材料工程专业硕士生相比,中国石油大学(北京)学生在站时间为1年半至2年,其他高校学生大多为1年,中国石油大学(北京)学生在进入工作站之前已经开展了10周的工程实践训练,学生进入企业工作站所安排的研究课题相对较快,他们在进站工作中和工作站的员工接触非常融洽,都能够很快地适应工作环境,增长了社会见识,增强了沟通能力,而且企业工作站导师与校方导师之间有良好的沟通,学生能够很快地融入企业工作站的科研工作中。学生可以经常到油气田现场工作,对现场工作的认识更加深刻,现场工作经验非常丰富。学生也反映,尽管已有10周的工程实践经验,但是由于缺乏科研经验,导致进入课题研究的时间比较长,而工作站还很少对学生的课题研究进度进行考核和监督,致使课题的进展缓慢,最终影响论文的完成进度。工作站地点离学校较远,学生很少能回到学校和导师进行深入的面对面交流,致使导师对学生的研究情况不了解,而学生在研究过程中遇到的问题也不能得到彻底的解决,导致学生不能对课题进行深度的研究。在实际的课题研究过程中,由于现场工作条件测试手段的局限性,学生只能学会一些简单的检测技术,导致学生的学术深度不够。
学生对目前的情况提出了自己的解决办法,包括:(1)研究生应带着项目进工作站,且在进入工作站之前,应该进行一些有关项目的培训工作;(2)要求进站研究生定期回学校汇报工作情况;(3)加强和工作站的沟通,由工作站抽查学生的出勤情况;(4)根据情况,实行专业型硕士研究生与不同的企业工作站实行双向选择;(5)在派遣学生进入工作站之前,应考察工作站的食宿医疗状况。
通过分析,我们总结出专业型研究生培养过程中所存在的一系列问题:(1)由于专业型硕士研究生没有科研经验,不知道如何开展课题研究;(2)学校导师不知道每个研究生的具体研究内容、研究过程中存在的困难、课题进展情况、现场导师的指导情况等;(3)作为专业型硕士研究生应该掌握现代化的检测手段,并能够利用这些手段分析研究材料的性能、结构,但由于现场实验室的实验手段、仪器设备相对比较落后,导致现场的学生只是从事比较简单的金相分析、硬度分析、尺寸测量等没有科技含量的工作,这对于提高研究生的创新能力极为不利;(4)学生到现场后,认为自己不属于单位的工作人员,上班时间不去单位,甚至长期不到试验现场,缺乏自律性的学生没有把自己看做是一名研究生,工作积极性和主动性不够高,而现场导师也不能及时把他们的状况反馈到学校,导致学校、企业工作站和研究生之间缺乏相互沟通。由此可见,真正培养出市场紧缺的应用型人才,仅靠企业工作站明显不能满足要求。
(二)授课与学术交流的现状
专业型研究生区别于学术型研究生最主要的特征就是实践和应用能力。教育部指导意见明确指出专业学位研究生在校期间,必须保证不少于半年的实践教学,但受传统教学模式的影响,对在校研究生的培养大多仍然采用“教师授课―学生听课―考试”的本科化模式,即以教师为授课主体,将课本知识灌输给学生,或者教师布置要讨论学习的内容,让学生自己准备某一专题的内容,然后由该生讲授。这种传统的授课方式会导致学生专业知识面狭窄、综合能力低和学生充分利用学校和教师资源来提升自己的学习水平较低。
从学术交流角度来看,研究生本是学科前沿的代表,应主动参与学术交流活动,但从实际情况来看,参与学术交流活动的研究生比例偏小,尤其是到工作站后参与学术交流的机会更少,大多以课题研究代替社会实践居多,不少学生没有安排实践,参与科研课题级别分布明显,牵头主持过课题的学生数量不多。可见,突出实践能力培养是全日制专业型研究生教育与学术型研究生教育区别之所在。因此,我们应对学生的学术交流、工程实践训练、企业站实习等问题制订切实可行的方案,提高学生创新能力。
(三)毕业论文现状
学位论文是研究生科学研究的重要成果,也是衡量研究生能否获得学位的重要依据之一。为了实现全日制专业学位研究生的培养目标,在评价学位论文质量时要摒弃以学术需求为导向的传统思维。专业学位论文不像学术学位论文那样注重原创性,而是侧重实践探索的创新,体现综合运用相关专业知识分析和解决实际问题,以及独立承担专业领域实际工作和管理工作的能力。此外,专业学位论文要突出社会性、经济性和实用性。专业学位论文必须立足于实践,在调查研究的基础上针对实践工作中需要研究的问题,或者制约某个部门、行业或企业发展所亟须解决的问题进行研究。再次,学位论文形式可以多种多样,可采用调研报告、应用基础研究、规划设计、产品开发、案例分析、项目管理、文学艺术作品等多种形式,主要体现专业型研究生运用知识解决实际问题的能力。
专业硕士的培养目标是培养更多应用型、复合型的高层次专门人才,但并不是不要求了解最先进的分析手段,只是解决具体的问题即可。而已经毕业的2009级材料工程专业硕士学位论文远没有达到上述目标,其存在一定缺陷。譬如,一名学生开展二氧化碳驱输送系统腐蚀控制研究,主要针对近年来国内几大油田均进行二氧化碳驱先导试验后发现,二氧化碳驱过程中存在不同程度的腐蚀问题,导致某些工艺设施使用寿命仅为1~2年,为此必须开展缓蚀剂、防腐涂料等技术攻关以解决二氧化碳驱油注采输系统中金属设施的腐蚀问题。该生研究了二氧化碳驱采出水的腐蚀规律,针对二氧化碳驱的腐蚀条件,选择了多种材料进行筛选试验,确定了两种可行的金属材料,并筛选了缓蚀剂和防腐涂层。文中采用的实验手段包括压腐蚀挂片试验、高压腐蚀试验、腐蚀速率的测定、缓蚀剂合成及筛选试验、 涂层优选试验。在论文中,只是开展了腐蚀试验,测定了腐蚀速率,没有提出较为创新性的试验。大多专业型硕士研究生论文都存在类似的问题,即创新能力不强、所从事的工作大多是企业工作站工作人员就可以开展的工作、所使用的仪器设备大多是比较普通的仪器设备,这表明专业硕士的培养环节仍缺乏创新能力的培养。
二、提高材料工程专业研究生培养质量的对策
(一)授课方式
要求在完善研究生专业基础知识结构的基础上以启发讨论式为主,辅之以其他多种形式的教学形式。在讲授基础知识后,以小组讨论的方式开展启发式教学。研究生在探讨问题的过程中,可以发表各自见解,同时将点滴的灵感融入集体配合协作之中。在授课内容上,授课教师根据学生在实际中需要掌握的知识去组织内容,提供若干参考教材、课程相关论文以及在相关学科中具有影响力或者有争论的论文给学生,扩大学生阅读面,跟踪最新的与课程相关的热门理论和实际应用情况,从而提高学生的创新能力。同时,授课教师可讲授学科前沿领域所面临的技术难题以及所对应的措施,使研究生少走些弯路,研究生学位论文也能够站在更高的起点,引导研究生进行深入思考。
(二)招生与录取对策
我们对报考材料科学与工程系的研究生大力宣传国家关于发展全日制专业学位研究生教育的各项政策,大力宣传经济社会发展对于应用型、高素质人才的迫切需要,大力宣传发挥好全日制专业学位硕士研究生作用对于促进我国经济社会又好又快发展的重要意义,营造良好的舆论环境,形成优秀人才踊跃报考专业硕士的氛围。同时增加全日制专业学位推荐免试的人数并给予相关的政策支持。报考专业型硕士研究生的学生优先录取,报考学术型研究生若不能被录取,没有机会转为专业型硕士研究生。录取为专业型研究生的,给予全日制专业学位更高的待遇,奖学金的评选也采取倾斜政策,全日制专业学位研究生所享受的待遇高于学术型硕士研究生。与此同时,由于专业型硕士研究生都要到工作站开展毕业论文或毕业设计工作,学校导师也希望招学术型研究生而不希望招专业型研究生,为此,应制定政策要求带学术型研究生的导师每年缴纳不同数额的配套经费,带的人数越多缴纳的数额越高,而指导专业型研究生不需缴纳任何费用,并且给予一定补助。
(三)制订合理的培养方案
材料工程以材料科学、机械和力学等自然科学学科为基础,主要研究材料的组织结构、合成与加工、性质和使用性能之间的关系,解决实际生产中出现的材料问题。随着我国油气资源勘探开发不断向高原、沙漠、山地和海域等地质条件比较恶劣的地区扩展,恶劣地质条件对油气装备用材料性能提出了更高要求,材料工程专业研究生需解决复杂油气田开采及储运过程中所面临的复杂难题,因此提出材料工程专业研究生应能够运用现代信息技术获取信息并进行调研分析的能力,应具有较强的综合运用材料工程专业理论和技术手段提出、分析并解决材料工程实际问题的能力,确定了几个培养方向。(1)腐蚀与防护工程:开展油气装备金属材料的H2S/CO2腐蚀机制与寿命预测研究,研究钢和耐蚀合金在高温高压H2S/CO2条件下的腐蚀失效机理及防护措施,解决油气安全生产所面临的关键问题。(2)高分子材料工程:基于高分子材料的微观结构与性能关系,通过分子结构设计、修饰新方法新技术,以高分子材料在高温高压高H2S/CO2介质中的老化机理为指导,开展高强、耐磨、耐腐蚀橡胶、涂层及工程塑料的研究与应用。(3)石油工程材料:基于材料科学理论,开发石油新型装备材料以及材料性能表征,满足日益苛刻的油气田环境对材料的要求。(4)先进功能材料:以材料的多功能化与智能化为目标,研发先进的功能材料及智能材料,满足现代高技术发展对先进功能材料的需求。
要求专业硕士研究生入学后在学校导师和现场导师的指导下,明确研究方向、学习相关课程及进行资料和文献调查研究。每位硕士研究生在论文开题之前,必须阅读至少40篇与所从事的研究工作相关的文献,其中外文文献的数量不得少于15篇,并写出文献综述报告。工程硕士专业学位论文形式可以是工程设计、技术研究或技术改造、工程管理类型。论文工作应有明确的工程应用背景或来源于工程实际,有一定的技术难度,论文成果具有一定的先进性和实用性。对不同形式的论文有不同的要求,对于工程设计类论文,应以解决生产或工程实际问题为重点,要求设计方案正确、布局及设计结构合理、数据准确、设计符合行业标准;对于技术研究或技术改造类项目论文,要求分析过程正确、实验方法科学、实验结果可信;对于工程管理的论文,要求应有明确的工程应用背景,研究成果应具有一定经济或社会效益,统计或收集的数据可靠、充分,理论建模和分析方法科学正确。在入学后的第四学期开展中期考核,包括考核学生的选题与工程实际、工程技术和产业背景的关联度,对工程实际产生作用或价值,以及是否有利于解决当前工程实际、工程技术面临的难题,是否对产业有重要技术创新。考核学生课题的进展情况,如与开题报告时相比,完成课题研究工作的比例,是否在中期考核前取得相应科研成果;考核学生是否完成实践活动并提交实践报告;考核学生参加课题组内报告和参加国内外教授的学术报告情况,以及下一阶段工作安排的合理性和可行性,是否能按期完成课题研究,是否能按期完成学位论文等相关工作。
(四)工程实践课程的制订
中国石油大学(北京)材料工程研究生工程实践课程,安排在入学一年课程学习之后。以腐蚀与防护工程方向为例,我们开展10周的涉及腐蚀与防护相关的专业实习,是全日制硕士专业学位研究生了解油气田生产开发过程中石油装备材料与腐蚀防护技术专业知识的重要实践教学环节。通过现场材料与腐蚀工况、防腐措施的调研实习,辅以现场工程技术人员和教师的讲授等实践环节,熟悉油气田生产开发的主要设备和工艺流程,了解我国油气田生产开发过程中使用材料以及材料腐蚀与防护技术应用现状,增强学生对油田现场所使用的金属材料、非金属材料以及材料腐蚀与防护专业的感性认识,培养学生综合应用专业理论知识解决现场腐蚀与防腐问题的工程实践能力。通过专业实习,学生应达到以下基本要求:(1)了解井下管柱系统、井口装置与阀门、集输站场等关键部件的材质、腐蚀工况条件及腐蚀失效现象;(2)了解油田现场主要采取的控制或预防腐蚀的各种措施及其效果;(3)了解油田现场采取的腐蚀速度监测检测技术、腐蚀评定方法和标准;(4)总结油田现场腐蚀失效规律,分析油田现场发生腐蚀失效的可能原因和腐蚀机理,评价防腐措施的有效性。
(五)试验平台建设
重点是筹措经费建立研究生专用实验平台,大力开展实验教学,着力培养研究生的创新思维、实践能力和动手能力。在实验室环境、硬件设置、软件安装方面,按照研究生的教学和科研要求进行规划。如腐蚀与防护工程方向的实验室,设有制样室、常温常压室、高温高压室、电化学室、环境力学室等。近年来,学校加大投入,先后买入了多台电化学测量仪器、高温高压釜、慢拉伸试验机、拉扭疲劳试验机等,完全可以满足学生在腐蚀与防护工程方面的教学和科研需求,所提供的优质科研条件在研究生实践教学环节中得到了充分利用,使研究生科研能力及实践能力的培养更加系统和全面,极大地提升了材料工程专业研究生的科研创新能力和实践能力。
(六)企业工作站与学校优势资源共享,合作申报科研课题
重点是拓宽企业工作站与学校的沟通渠道,大幅增加前沿实践性、创新应用性课程,打通学校和企业工作站的沟通渠道,让三大石油公司相关机构参与大学课程体系建设。为此,学校组织导师深入三大石油公司相关机构实践基地考察调研实践课题,根据企业工作站对专业型研究生培养的目标要求完善课程设置体系,强化课程的实践创新性。与此同时,我们聘请了大量企业工作站的导师,让有丰富实践经验的专家教授走进课堂,讲授实践性质较强的课程,导师和学生共同探讨实践性课题中的设计、研究和问题等,依托各企业工作站实践基地或以实践基地为主组织研究生课程教学,让学生身临其境地学习、感受。
学术型研究生主要从事自然基金项目的基础研究工作,专业型研究生的创新能力的提高,需要从具有高技术难度的技术难题入手,其中作为技术骨干参与国家863项目、国家科技部中小企业创新基金、科技部星火计划和国家科技部科技支撑计划等项目,对于提高研究生的创新能力具有巨大推动作用。我们与部分企业工作站已经开展了这方面的合作,取得了良好的效果。譬如,我们与一家企业共同申报国家科技部科技支撑计划,主要开展采输系统二氧化碳腐蚀控制关键技术研究,进入该企业工作站的学生主要围绕该计划开展如下工作。(1)开展二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀影响因素及影响程度研究:针对二氧化碳驱高含二氧化碳采出液性质,找出影响二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要因素。(2)产出井及集输系统耐二氧化碳腐蚀涂、衬层以及耐蚀材料的优选研究:针对二氧化碳驱体系的特点,研究玻璃钢环氧树脂内衬层、煤焦油环氧树脂防腐涂层、纳米陶瓷涂层、超高分子量PE内衬复合管、玻璃钢管、合金管等在该腐蚀体系中的耐蚀性能并优化耐二氧化碳腐蚀涂、衬层。(3)产出井及集输管线二氧化碳腐蚀体系缓蚀技术研究:在确定二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要影响因素的基础上,利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合二氧化碳驱腐蚀体系的缓蚀剂,并研究缓蚀剂可行的现场加注工艺技术。(4)产出井及集输系统阻垢技术研究:利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合不同部位的阻垢剂并研究阻垢剂的加注工艺技术。通过共同攻关,许多技术难题得到克服,研究生的创新能力得到极大提高。实践证明,共同合作申报科技攻关项目,让学生参与其中是切实可行的培养途径。
三、结论与展望
中国石油大学(北京)材料工程专业研究生招生名额达到总招生名额的60%,并且呈现出大量学生第一志愿报考专业型研究生的趋势。专业型研究生的就业需求旺盛,学生接受专业型研究生教育渐趋成为令人羡慕的一种选择,这与不断创新材料工程专业研究生培养机制密切相关。我们将不断探索更加行之有效的培养机制,把工作站导师、校内导师以及学生纳入共同攻关的整体体系中,定期在企业工作站与学校之间开展学术交流和技术交流,让学生充分发挥他们的积极性与主动性,把企业技术难题带到学校进行技术交流,把学校的攻关成果带到企业进行学术交流,搭建科学与技术的桥梁,更好地培养应用型创新人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 肖顺华,刘峥,杨建文.关于提高专业硕士研究生培养质量的思考――基于实践能力、创新能力培养的视角[J].高等教育研究,2012,(3):60-64.
[2] 中国研究生招生信息网. 教育部关于做好2012 年招收攻读硕士学位研究生工作的通知[EB/OL]. http: / /yz. chsi. com. cn /kyzx /kydt /201108 /20110826 /228763828. html.
[3] 邓涛,孔凡琴. 专业学位教育的问题与改革论争[J].大学教育,2012,(4): 30-34.
在山东大学化学院办公室,笔者见到了刚刚被聘为“长江学者奖励计划”特聘教授的郝京诚。他给人的第一印象是很阳光,也很阳刚小平头、休闲装,思维敏捷,性格爽直,快言快语。说起来有些令人难以置信,这位长期从事胶体与界面化学研究,取得一系列创新性成果的杰出学者,当年竟差一点成为一名专业运动员。
郝京诚天运动,也具有很好的运动天赋。篮球、排球和田径都技艺不俗。少年时曾有许多专业队看中他,希望作为后备力量带走培养,只因是家中独子,父母不舍得他远离才没有成行。1983年,作为高水平运动员,他考取山东师范大学体育系。化学系发现一个体育生的文化课成绩竟然高出很多普通系学生,便毫不客气地“挖”了过来,从此改变了郝京诚的生活轨迹。凭着突出的运动成绩,郝京诚赢得过很多荣誉,曾经获得山东省第五届大学生运动会中长跑冠军,山东师范大学800米记录保持了近10年。
扎实苦干 不好高骛远
1990年,郝京诚考取山东大学化学系沈静兰教授的硕士研究生。在这里,他经常看到老师们埋头工作,不知疲倦的身影。统计热力学是一门比较难学的课程,蔡政亭老师、冯大诚老师的课却讲得特别精彩。“要是仔细记录下来,简直就是一部非常清晰、完整的教科书。”老师们还鼓励他业余时间阅读英文版的《统计热力学》,这成为他英语水平迅速提高的一个关键阶段。而高自立和孙思修老师扎实的文字功底、绘图技艺和解释实验结果的超强水平对郝京诚产生了深刻的影响。“还有杨孔章、李干佐、刘成卜、徐桂英等老师……他们在做人、做学问,教书育人方面值得我们上个世纪60年代、70、80年代出生的学生很好地学习。”
郝京诚在德国做洪堡学者时,德国人对待工作的严谨认真,一丝不苟,给他留下了极为深刻的印象。他的导师是世界公认的著名胶体与界面科学家,经常为工作忙碌到深夜。刚到德国时,他的语言还不够熟练。有一次,导师看完他的论文,对文章内容颇为欣赏,但也直言不讳地说,“你的英文论文写作还需要提高。”郝京诚深知从事化学研究,英文不好寸步难行。没有捷径可走,只能一步步追赶。他放弃了很多休息时间,拼命工作学习。
追求卓越 不轻言放弃
从硕士阶段起,郝京诚就确立了胶体与界面化学这一研究方向。胶体与界面现象是日常生活中普遍存在的一种化学现象,如泥沙、珍珠、面包、蛋糕、牛奶等都是胶体分散体系。作为胶体与界面化学基础研究的前沿,涉及到的领域非常广泛,比如囊泡作为药物释放体系、特异形貌纳米材料的模板控制合成和囊泡作为生命细胞的模拟研究等等,其理论在生产生活实际中发挥着重要指导作用,如油田化学品在三次采油、驱油体系中的应用等。郝京诚所在的胶体与界面化学教育部重点实验室,自1996年通过验收并正式对外开放以来,已经发展成为我国胶体与界面化学基础研究与应用基础和人才培养的重要基地,承担着包括国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金等许多国家级重点项目,先后取得一系列高水平研究成果,获得过国家科技进步奖等多个奖项,研究所的很多老一辈科学家为国民经济的发展作出过重要贡献。
郝京诚先后在《德国应用化学》、《美国化学会志》、《欧洲化学》等在内的高水平国际学术刊物上发表SCI论文86篇,其中影响因子大于3的研究论文56篇。近5年所发表的论文他人引用388次(2007年5月18日检索),其中合作发表在JACS上的研究结果被《自然》以“一个铝荷叶”作了亮点报道。作为主席组织国际会议一次,被国内外国际学术会议邀请作大会或邀请报告15次,并担任Colloid & SurfaceA和《化学学报》等国内外学术期刊编委。
谈到科研方面的体会,郝京诚强调,对研究的方向和内容要有全面的了解,每一项研究的科学意义都要经得起论证,每一个结果都要能在实验室重复,每一个结论都必须有数据作为支撑。发表文章不仅要注重数量更要注重质量。当付出巨大心血完成的论文,经过专家们的评审,期刊编辑的认可,反复修改到最终得以发表,其中的酸甜苦辣,更值得回味咀嚼,非亲身经历者难以体会。他举例说,2006年6月,他有篇文章投往德国的《应用化学》,这是化学学科顶尖的杂志。不久,编辑反馈意见说,文章内容太多,不适合读者的兴趣,很快把文章退回了。郝京诚并没有放弃,而是加深研究,扩充了研究结果,又将文章投了出去。等了很久,文章再次有了反馈,只好再修改。就这样,反反复复,不断修改完善,直到2007年8月份才登出来。一年多的时间,郝京诚在焦急中等待,也在等待中经受着严格的学术历练,他感到非常有价值。他说:“作为科研工作者,得到的数据要对别人有借鉴,要给别人提供重要的信息才有意义。我们应当注重SCI数量,但更要注重质量。”
薪火相传 培养学术精神
“我在学术上取得的一点成绩,首先应当感谢自己周围以及国际上的老师、朋友的支持与帮助。”郝京诚始终不忘老师们对自己的辛勤培养,并希望通过自己的努力,使学术薪火代代相传。
作为博士生导师,郝京诚目前带着6名硕士研究生、11名博士研究生和1名博士后,自回国的第二年就坚持给本科生上《物理化学》课。他欣慰地说,回国四五年一直没有间断。他说不仅自己如此,在整个化学院,教授给本科生上课率也是非常高,达90%。郝京诚讲的《物理化学》课,是专业基础课,非常重要也具有相当难度。虽然学术研究、院里工作非常繁忙,本科生的每周四节课,他从不马虎。坚持认真备课,“前两年用手写,这两年用PPT课件。”
2003年,有个从济南某重点中学考来的学生,言行举止一看就透着股聪明劲儿。上课按时来,下课按时走,却从来不带书本,不听课。郝京诚一问才知,那个学生自己对化学没兴趣,是父母做主硬让他进了化学专业。郝京诚一边劝导他既来之则安之,一边凭着自己对专业的深刻理解,用知识本身的魅力吸引他领略化学王国的无穷奥妙。那位学生从郝老师的讲述中,逐渐迷恋上化学,后来成绩非常好。郝京诚认为,这个过程是一个教学相长的过程。做基础研究肯定很
忙,但备课、讲课、上课过程中会有很多灵感、想法,每年把基础理论从头到尾捋一遍,受益匪浅,会增加自己的科研自信心,很多老教师都是多年坚持给本科生上课。他说:“作为一个教师,如果不承担本科生的课,就是当了教授心中也不安!”。
沟通合作 促进学院发展
作为山东大学化学院副院长,郝京诚分管学科建设,而他坦诚开朗、善于合作沟通的性格,也有助于他的工作。他相信:“实实在在对人,踏踏实实做事,心底无私无地宽。”
谈到学科建设,他说经过多年努力,2007年,化学院的“物理化学”被确认为国家重点学科,今年初,“山东大学化学国家基础学科和教学理科基地”通过专家评审。化学院今年将面临胶体与界面化学教育部重点实验室的评估和国家教学示范中心的申报,并有望与中国石油管理局合作建设国家工程中心,经过在未来8―10年的建设,如果立项,可以在国家的经济发展中承担更大的重任,也可以使学科建设上一个大的台阶。同时,学院的学科建设目标是经过3~5年的发展,争取成功申报国家重点实验室。“不管遇到什么困难,只要脚踏实地干,总有一天会得到同行的认可,新化学学科的发展是必然的。”郝京诚充满信心地说。
多年来,化学院非常注重引进年轻人才,郝京诚也是受益者之一。目前已经形成一支比较整齐的老中青学术梯队。“比如近年引进的丁轶和占金华等上个世纪70年代出生的青年学者,很年轻,有学术思想,工作基础非常好,经过3~5年锻炼,将来肯定会成长为学术的领军人物。”