時間：2023-12-26 14:47:16
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關鍵詞：初中化學；智慧教育；教學案例
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）21-0057-04
初中化學學科智慧教育內涵及要求
初中化學是一門實驗類探究學科，強調基于問題的認識活動，學生尋求信息和理解事物的一般過程具有過程性和實踐性等特點。可如今，初中化學教師在教學中更多關注的是化學知識概念、公式的傳授和記憶，很少精心設計認識活動的過程和方法，完全忽視了學生的智慧培養，與課程強調的教育理念背道而馳。在學習過程中，學生逐漸喪失了學習興趣，只知道運用原理概念做題，缺乏情境問題分析能力，無法找到解決問題的相應策略，變成了機械的知識“接收器”。
為培養學生的探究及創新能力，讓初中化學教育“智慧”起來，我們需要對初中化學課堂提出新的要求：首先，教師要擁有智慧教育理念，改變傳統的價值取向，不能一味地注重分數，要更多關注學生智慧能力的培養。其次，教師要從學生角度出發，創建智慧的學習資源，構建智慧的學習環境，培養學生的化學思維，而化學思維能力的培養雖然要以學科知識學習為基礎，但又要與學科知識點有本質區別，即需要長時間、過程性、實踐性的訓練，教師要花費時間去設計認識活動和方法，準備探究實驗，培養化學思維。最后，在智慧教育的課堂上，教師要把課堂還給學生，充分發揮學生的主體地位，鼓勵學生大膽質疑，自主創設情境解決問題，提高學生將化學知識轉化成解決問題的能力，實現真正意義上的智慧學習。
信息技術支撐下的智慧學習環境
初中化學智慧教育離不開智慧的學習環境，而智慧學習環境的構建則需要信息技術產品的有效支撐。交互式電子白板、信息化教學平臺、電子書包等都是新興的資源工具，筆者提供的教學案例主要是在電子書包和微視頻環境下促成的智慧教育教學。
電子書包即利用信息化設備進行教學的便攜式終端，擁有豐富而又有針對性的學習資源，能夠為學生提供更多的學習機會，凸顯學生的主體地位。電子書包能夠提供答疑檢測，在實驗探究過程中，教師可以及時了解學生的化學實驗探究進程，并有針對性地給予指導和幫助，同時，它所提供的協作交流功能能夠真正滿足學生討論學習的需求，激發學生的交流協作興趣，提高他們的化學學習效率。
微課以視頻化的形式傳遞知識，能夠激發學生的學習興趣，滿足其個性化需求。本案例中，教師在課前將二氧化碳制取的微課視頻提供給學生，學生可以獨立觀看視頻，激發其自主探究思考，并完成課前新知預習。
案例設計
《二氧化碳制取的研究》教學設計
1.教學內容分析
本節課是人教版初中化學第六單元第二課的內容，是本單元的核心知識，是培養學生在實驗室中制取某種氣體時藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材，對今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力培養都有深遠的影響。通過對制取二氧化碳裝置的探究，學生能夠歸納延伸出實驗室制取氣體的思路和方法，為今后研究其他氣體的制法提供了科學依據。另外，“二氧化碳的制取和性質”是新版教材內容標準中規定必須安排和組織學生完成的基本化學實驗之一，因此本節課的學習對今后學生進行分組實驗提供了有力保證。
2.教學對象分析
學生已經在第二單元學習過氧氣的實驗室制法，具備一定的“氣體的制備與收集”的實踐經驗。初步掌握了“根據藥品選擇發生裝置，根據氣體的相關性質選擇收集裝置”的實驗技能與方法，懂得氣體的收集方法與物理性質有關，因此本節課應注重知識的梳理與整合，為制取二氧化碳裝置的探究指明方向。
3.教學目標制定
知識與技能目標：掌握實驗室制取二氧化碳的反應原理；掌握實驗室制取二氧化碳的收集方法和檢驗方法；了解實驗室制取氣體的發生裝置和收集裝置的確定依據；能設計并組裝實驗室制取二氧化碳的裝置。
過程與方法目標：通過對實驗室制取二氧化碳的探究，逐步分析出制取二氧化碳的理想藥品及實驗裝置，培養創新的意識；通過對實驗室制取氧氣的思路和方法的復習，初步確定實驗室制取氣體的一般思路和方法；通過對實驗室制取二氧化碳的探究過程的體驗、反思，培養多角度、多層次地觀察和分析問題的能力。
情感態度與價值觀目標：通過實驗、問題的討論，培養求實、創新、合作的科學品質；通過教師與學生、學生與學生之間的合作、研究性學習，體驗探究成功的樂趣，激發求知欲，形成持續不斷的學習興趣。
4.教學重難點
重點：實驗室制取二氧化碳的反應原理、實驗裝置的確定及氣體制取的一般思路和方法。
難點：實驗室制取二氧化碳的實驗裝置探究。
5.教學方法及整合點
教學方法：利用信息技術的仿真功能模擬不同物質制取二氧化碳的反應現象及反應原理；再現學習過的實驗過程；模擬演示實驗過程中錯誤操作帶來的不良后果，直觀再現實驗情境，幫助學生溫習氧氣制取時的注意事項；構建虛擬實驗環境，提供多種實驗器材，學生可根據實驗方案靈活設計并組裝實驗裝置，幫助學生完成探究活動。
整合點：不易理解、微觀現象無法展現；實驗現象觀察困難，實驗步驟不易規范；課時影響，無法或沒有必要重新再做氧氣實驗室制取實驗；部分學校受實驗條件影響，難以保證每位學生人手一套齊全的實驗器材。
6.教學模式
翻轉課堂教學模式的運用，弱化了教師的主導地位，充分地調動了學生的主動性，培養學生自主學習意識的同時大大提高了課堂教學效率。
7.教學環境
在多媒體教室借助網絡，利用平臺和電子書包將課前學習和課堂學習貫穿起來，極大地調動了學生學習的主動性。
8.教學過程
課前：
①教師以微課的形式將生石灰刷墻的相關視頻放到電子書包平臺上，創設情境，引入新知，讓學生思考“為什么用生石灰刷完墻會變白變硬”。
設計意圖：通過視頻引入新知，從學生身邊熟悉的滅火器入手，使化學與生活密切聯系，讓學生感知身邊的化學物質二氧化碳。
②教師以微課的形式將判斷實驗室制取氧氣的思路和方法的視頻放到電子書包平臺上，溫故思新，講授新知。
整合點：課時影響，無法或沒有必要重新做氧氣實驗室制取實驗；知識零散，缺乏系統整合。
設計意圖：通過觀看電子書包中氧氣制取的虛擬實驗動畫，回顧知識點，同時引導學生思考實驗室制取氧氣時反應物的確定、發生裝置及收集裝置的選擇、檢驗方法等步驟，使學生初步了解氣體制取的一般思路和方法，進而進行本實驗的探究活動。
課上：
①導入新課，明確學習目標。教師解釋生石灰刷完墻會變白變硬的原因，并設疑。
師：請同學們思考在學過的化學反應中，哪些能生成二氧化碳？你能根據實驗室制取氣體的要求選擇適宜的反應嗎？
生：C+O2點燃CO2
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+ CO2
CaCO3高溫CaO+CO2
CuO+C高溫2Cu+CO2
教師點撥：實驗室通常用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，即反應物為固液常溫混合。
設疑：在實驗室中應如何安全方便地制取二氧化碳呢？能否用碳酸鈉粉末代替大理石或石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳呢？能否用稀硫酸或濃鹽酸代替稀鹽酸和大理石或石灰石反應制取二氧化碳呢？
②模擬實驗。利用化學平臺演示虛擬實驗，四組對比（如圖1）。
學生觀察對比四個試管中氣泡產生的快慢。試管Ⅰ產生氣泡速率很快；試管Ⅱ產生氣泡速率適中；試管Ⅲ產生氣泡速率緩慢微弱并漸止；試管Ⅳ有白霧現象。
整合點：教材中直接給出實驗室制取二氧化碳所用的藥品，但當學生接觸到其他能產生二氧化碳的藥品時可能會混淆。該實驗對反應藥品的探究在常規實驗下存在做不好、做不了、現象不明顯等問題。而教師可以利用電子書包中平臺演示虛擬實驗的功能，將不能做的實驗模擬出來，使學生直觀了解到濃硫酸不能作為反應物的原因。
設計意圖：通過對比實驗，引導學生歸納在選擇藥品制取二氧化碳時應注意的事項，從而樹立其從多角度、多層次觀察分析、解決問題的意識。
③學生討論。用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，制得的氣體是否較純？反應條件是否容易滿足？反應速率是否適中？并論述原由。
設計意圖：啟發學生思維，通過電子書包討論區發散思維、實時交流，提高學生的學習興趣和理解能力，調動學習積極性。
④實驗裝置的確定。教師引導學生思考問題：實驗室制取氧氣的實驗裝置由哪幾部分組成？如何選擇實驗的發生裝置及收集裝置？確定氣體發生裝置和收集裝置時應考慮哪些因素？氧氣的檢驗方法是什么？學生思考后，教師講解實驗室中制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置兩部分，列出確定氣體發生裝置和收集裝置時應考慮的因素（如圖2），并引導學生完成表格（如右上表）。
最后教師總結，因為二氧化碳可溶于水，所以不能采用排水法收集。由于二氧化碳密度比空氣大，所以可采用向上排空氣法收集。
設計意圖：比較氧氣和二氧化碳的相關性質，使學生了解制備氧氣與二氧化碳的發生裝置和收集裝置的異同。
⑤牛刀小試。學生可在實驗器材中選擇設計二氧化碳的實驗裝置，放入“器材購物車”中（如圖3），組裝好后匯報交流。
整合點：利用電子書包中信息化構建工具軟件，對裝置進行反復比較，構建出實驗裝置的幾種可能，如有操作不當可保護學生安全，啟發培養學生自主探究，在營造討論的氣氛的同時，充分培養了學生的創造思維能力。
設計意圖：此環節是本節的重點，教師對學生設計中的突破性想法要及時鼓勵，同時還要把握好探究的度，既不能對學生的創造思維置之不理，又不能操之過甚偏離了主題。引進日用品做化學儀器培養了學生對化學的親近感。
⑥反饋學習。教師引導學生結合圖4裝置回答氣體的實驗室制法有關問題：
題1：寫出圖中帶有標號儀器的名稱：a試管；b長頸漏斗；c集氣瓶。
題2：實驗室制取氣體時，選用A、D裝置可制取并收集氧氣；選用B、E裝置可制取并收集氫氣。
題3：實驗室制取二氧化碳，應選擇的發生裝置是B，收集裝置是D，選用該收集裝置的理由是二氧化碳的密度比空氣大且能溶于水。
題4：實驗室制取二氧化碳常選用的藥品是：石灰石或大理石和稀鹽酸，選擇上述藥品的理由是反應速率適中，便于收集，寫出實驗室制取二氧化碳的化學方程式CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2。
題5：汽車尾氣中一氧化氮是一種大氣污染物，它是一種無色氣體，難溶于水，密度比空氣略大（接近），在空氣中能與氧氣迅速反應生成紅棕色的二氧化氮氣體。根據以上信息，判斷實驗室中制取一氧化氮采用的收集裝置是C。
整合點：電子書包對學生答題進行統計，顯示答題情況，學生互動分析。教師對學生進行個性化指導。
設計意圖：通過檢測，了解學生對二氧化碳制取相關知識的掌握情況，針對存在的問題，教師給予點撥指導。
如今，減少二氧化碳等溫室氣體的排放，已成為人們面臨的重要課題之一。
減少二氧化碳的排放有很多技術手段。比如提高現有設備的燃燒效率，盡量少使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料；利用風能、太陽能、水能、核能等潔凈能源，使用生物質燃料，等等。
誰排放了二氧化碳
對我國來說，在相當長的一段時期內，煤炭仍然是主要的能源。如何有效處置燃煤產生的二氧化碳，對實現節能減排目標，保護環境都至關重要。
根據粗略統計，交通運輸業是排放二氧化碳的主要行業，大約占二氧化碳總排放量的1／3。交通運輸所排放的二氧化碳是由成千上萬輛機動車產生的，這些二氧化碳很難被統一捕集。
火力發電廠則是排放二氧化碳的最大行業。火力發電廠燃燒化石燃料后排放的二氧化碳大約占全球人類活動排放的二氧化碳總量的24％。
除火力發電廠外，建材、陶瓷、水泥、玻璃、冶金以及化工等行業，也燃燒化石燃料，不過，排放量要小得多。
由于化石燃料的燃燒是在鍋爐等工業設備中進行的，比較容易在管道系統中進行二氧化碳的分離和捕集。因此，首先處理火力發電廠排放的二氧化碳是切實可行的減少溫室氣體排放的辦法。
科學家們目前研究的重點是對工廠排放的二氧化碳進行捕集和分離，然后將其壓縮成液體，輸送到合適的地點，封存于地下。
最新研究顯示，未來50年內，深埋二氧化碳可能成為減少溫室氣體的重要方式。
地下 二氧化碳好去處
我們人類生活、居住在地球表面，地下的巖石結構非常復雜。地質學家把地球表面到地下平均厚度17千米深處的這一部分，稱為地殼。一般情況下，人類發現并開采的礦產，如鐵礦、銅礦、金礦等，最深處也就在1～2千米。目前，煤礦開采深度普遍為幾百米至1千米，往更深的地下開采的并不多；石油、天然氣的埋藏深度相對深一些，可達幾千米。
如果我們充分認識了解、利用我們腳下的巖石結構，就可以把捕集的二氧化碳儲存起來。
在聯合國政府問氣候變化專門委員會(IPCC)的評估報告里，就介紹了埋存二氧化碳的幾種主要技術，包括：注入衰竭油氣田：注入油氣田提高采收率；注入海洋或陸地咸水層：注入深部不可開采煤層與可開采煤層，增加煤層氣產量；還有一些其他方法，如注入玄武巖、油頁巖及巖石洞穴等。
使用這些方法，都離不開對二氧化碳性質的了解。
二氧化碳是一種無色、無味、比空氣重的氣體，在標準狀況下，密度是1.977克／升。在空氣中，二氧化碳占0.03％。當溫度／壓力高于31℃／74大氣壓時，二氧化碳處于超臨界狀態(超臨界點溫度是31.1℃，壓力7.384兆帕大氣壓)。處于超臨界狀態的二氧化碳，密度近于液體，黏度近于氣體，擴散系數為液體的i00倍，是一種很好的溶劑，它的溶解性、穿透性均超過水、乙醇和乙醚等溶劑，具有很強的溶解能力。利用這個性質可以從多種物質中提取出有效成分，因而，二氧化碳在醫藥、食品、香料、煙草與化學工業中得到了廣泛的應用。
油田埋存儲法提高石油采收率
利用超臨界萃取理論的原理，把二氧化碳注入到產量正在遞減的油氣田，可以提高油氣產量，這是不少發達國家正在采用的技術。
從20世紀70年代開始，發達國家開始嘗試把超臨界二氧化碳流體萃取理論應用到石油工業，即把二氧化碳注入到油田的儲油層，增加油氣產量，并且取得了很好的效果。由于二氧化碳對烴類物質的萃取有自己的特點，超臨界流體把原油中較重的碳氫化合物萃取出來后，這種液態混合物具有較好的流動性，容易流向生產井，進而被抽提到地表。在石油工業中，這種方法被稱為二氧化碳驅油。
目前，比較成熟的處理技術是在距地面800米以及更深處進行二氧化碳的儲存。在800米或更深的地方，地熱梯度為25～35℃／千米、壓力梯度為10.5兆帕／千米，游離的二氧化碳處于超臨界狀態，它的濃度變化范圍為440～740千克／立方米。因此，在多孔和可滲透的儲存巖層中，不需要特別的壓力條件就可以儲存二氧化碳。
世界上達到一定規模的工業性試驗首推加拿大薩斯喀徹溫省韋本(Weyburn，或稱韋伯恩)油田。這是國際能源署(IEA GHG)溫室氣體研究的監測和儲存項目，也是加拿大能源公司(Encana)涉及1.5億美元、周期達30年，用二氧化碳增加石油采收率的商業項目。其目的是通過把加壓的二氧化碳氣體注入到油田儲層中，以增加石油產量1.3億桶。同時，通過綜合監測，查明二氧化碳在被灌注到地下以后的運移規律，最終作為建立長期、安全的二氧化碳地下儲存技術和范例。
通過研究，地質學家發現韋本油田的地質構造適宜進行注入試驗。制定好方案后，項目首先于2000年9月在加拿大能源公司韋本19井陣(1平方千米范圍的注一采井群組)中進行，初期注氣量為2.69百萬立方米／天(或5000噸／天)。現在的注氣量為3.3g百萬立方米／天，其中，每天有0.71百萬立方米的二氧化碳通過生產井進行再循環。在實驗區塊中，每天的石油產量(20560桶)有1／4(超過5000桶)是由二氧化碳的注入所貢獻的。到2008年生產周期，二氧化碳注入到75個井陣，注氣量達108億立方米(2000萬噸)。
我國也在積極開展這個領域的研究與試驗，科技部支持開展的973項目――溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存，就是通過二氧化碳提高石油采收率并且實現地質封存的示范工程。如今，這項工作已經取得了顯著成效。
海洋埋存儲法限制雖多潛力大
除了上面這種方法外，把二氧化碳注入地下深部咸水層，也是一種主要實現環境效益的措施。不過，由于沒有其他經濟補償手段，注入成本昂貴。
研究表明，在沉積盆地的咸水層封存二氧化碳的溫度／壓力條件是：深度必須大于800米。只有在這樣的深度，才能達到二氧化碳的超臨界壓力。
盡管采用深部咸水層儲存二氧化碳有著諸多限制，但深部咸水層儲存二氧化碳有很大的潛力。目前，世界各地區正在進行估測咸水層封存二氧化碳容量的研究，比如在美國的陸地和加拿大阿爾伯塔盆地、歐洲西北部的海洋、澳大利亞東部海洋等。
其中，比較有名的是20世紀90年代歐盟啟動的一個咸水
層封存二氧化碳項目(Sal ineAquifer CO2 Storage，簡稱SACS)。
1998年，挪威國家石油公司(Statoil)與挪威、丹麥、荷蘭、法國及英國的科學研究機構組成SACS計劃集團，并開始收集有關二氧化碳注入到北海地區Utsira地層及其他類似地區的資料。SACS涉及了多學科方法，包括地質、地球化學、地球物理以及儲庫的工程、數值模擬。
在北海的斯萊普內爾(Sleipner)氣田，人們將二氧化碳從產出的天然氣中分離并注入到ut sira地層中。1996年10月開始注氣，每年注入100萬噸。Ut sira地層從南到北延伸400多千米，從東到西延伸50～100千米，面積2.61萬平方千米。那里有兩個沉積中心，一個在斯萊普內爾南部，厚度達到300多米：第二個在斯萊普內爾北部，厚度200米，該地層的局部厚度為200米，下面還有一層砂巖，進一步增加了儲集層的總厚度。
據估算，utsira地層可儲存歐洲幾百年的二氧化碳排放量，數量還是相當可觀的。
煤層埋存儲法置換甲烷保安全
煤層是富甲烷氣體存儲的巖層，一般情況下，每噸煤中會產生4.3～6.2立方米甲烷，所產生的甲烷集結在煤層中，吸附在煤的表面上。煤巖內部多微孔，具有吸附大量氣體的能力。在煤層壓力條件下，煤對甲烷的吸附可高達25標準立方米／噸。煤的年代越久遠，含氣量越多。不同種類的煤對甲烷的吸附情況不同，褐煤的吸附量最少，煙煤和無煙煤每噸可含有30立方米的煤層氣。
其實，煤同樣可以吸附二氧化碳，而且煤與二氧化碳的親和力比甲烷大，在相同的壓力下，煤對二氧化碳的吸附量是甲烷的1.8～2.8倍。可被煤吸附的CO2／CH4的體積比有一個變化范圍：從無煙煤的1到褐煤的10以上。
由于二氧化碳與煤的吸附力比甲烷大，把二氧化碳注入煤層，可以保持儲層的壓力并很快置換出甲烷。
美國圣胡安盆地的煤田試驗表明，注入3份體積的二氧化碳，可以得到1份體積的甲烷。一直到大部分甲烷都被置換出來以后，被注入的二氧化碳才會少量地從鉆井口溢出。
我們知道，引發煤礦發生瓦斯爆炸的主要是甲烷等氣體，既然二氧化碳可以把煤層中的甲烷置換出來，那么在較淺的煤層中，通過置換反應將甲烷置換出來，既利用了這部分煤層氣，同時可有效避免發生瓦斯爆炸的危險，一舉兩得。
但是，在實際中，這種處理方式并不可取。因為淺層煤最終是要被采掘的。在采掘過程中，煤層吸附的二氧化碳又會被重新釋放出來，還是沒有達到減少溫室氣體排放的目的。
好在煤層的采掘是有限度的，超過1500米深度，再繼續開采，經濟上就不合算了。為了得到深部的煤層氣，也同時為了實現二氧化碳的永久儲存，可以在深部煤層注入二氧化碳，采集深部的甲烷。
只不過，現在的研究對深層煤圈閉二氧化碳的機理以及二氧化碳可能與煤發生的反應等問題，尚缺乏研究，相關項目的開展還需要進一步的研究試驗。
我國是煤炭資源大國，至少有33個世和世以上的地質時代、有數量不等、質量各異的煤層沉積。對于煤層埋藏深度超過1800米以上的礦山，現有技術很難開采(我國現在有的煤礦已經開采到1000米了)，所以，對于煤層埋藏太深、太薄以及不安全的地區，可作為注入二氧化碳提高煤田甲烷的候選基地。目前，我國已在山西沁水盆地開展了注入二氧化碳提高煤層氣采收率的微型先導性試驗，試驗煤層的深度為472～478米。
備選方法實在多
除了上面提到的技術，各國專家也都在嘗試其他儲存技術，比如將二氧化碳注入衰竭油氣田。我們可以這樣來認識這個方法：石油天然氣是地球經過很長時間的演化(幾百萬年、幾千萬年甚至幾億年或更長時問)才形成的礦藏，把它開采出來后，它們原來在地下的空間，沒有遭到多大的破壞，還可以再用來埋存二氧化碳。同時，原來的油氣藏地質資料也可以為二氧化碳的注入提供技術支持。只是，現在國際上還沒有工業規模試驗的報道。
在海底開展儲存二氧化碳的試驗也仍處于研究階段。科學家發現，在深海注入的二氧化碳會與水形成一種水化物，體積膨脹4倍：在不同深度，當把二氧化碳釋放到海水中時，會產生氣泡，并在氣泡外面形成一層固態的水化物。這層外殼限制了=氧化碳與海水的接觸；當海水深度大于2600米時，液態二氧化碳的密度比海水大；在3627米的海洋深處，液態二氧化碳表面能形成穩定的水化物外殼，與冬季池塘被冰覆蓋的現象類似。
科學家做了一個實驗來顯示在海底儲存二氧化碳的過程。他們在一個7升的大燒杯中放入3.5升(半杯)液態二氧化碳，在1小時內，由于每個二氧化碳分子與6個水分子連接組成一種新的水化物顆粒，結果原來的二氧化碳體積增大，這些化合物就漫溢過燒杯，流到外面了。
不過，人們還不清楚二氧化碳對海洋生物的影響，也不知道高濃度的水化物對深海環境會有怎樣的影響?海洋生物又會發生什么反應?這些都有待于進一步研究。
科學家還有一種設想，是把二氧化碳注入相關的巖體，例如玄武巖，玄武巖在全球的分布很廣。一般認為，玄武巖有很低的孔隙率，是一種低滲透率的巖石，并不適合于二氧化碳的儲存。但科學家考慮這個問題時，想到了玄武巖的裂隙，當多孔隙、有滲透性和封閉的低滲透性夾層出現時，這些夾層可以封存二氧化碳。玄武巖比沉積巖更有潛力作為二氧化碳的圈閉層，因為在適合的條件下注入的二氧化碳與玄武巖中的硅酸鹽反應，有可能形成碳酸鹽礦物。目前，人們關于這種類型儲存地點的知識很有限，需要開展進一步的研究來評估發生在玄武巖中的二氧化碳礦化作用的范圍與速度。
關鍵詞 變壓器故障 氣相色譜技術 分析 應用
1.引言
變壓器是供電系統中的核心設備，萊蕪供電公司變電檢修工區管轄35kV—220kV變電站四十余座，主變壓器約八十余臺。這些設備一旦出現故障，將對安全生產造成嚴重影響。對于充油電氣設備無法通過肉眼及直接測量來判斷其的潛伏性故障，必須采用一定的技術方法來了解和監督變壓器等充油電氣設備的運行狀況。氣相色譜技術的應用充分解決了這一難題。
2.色譜法的原理、特點和流程
2.1色譜法簡介
色譜法又叫層析法，它是一種物理分離技術。即根據不同的物質在由兩相（固定相和流動相）構成的體系中，具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時需要分離的物質也隨流動相一起運動，并在兩相間進行反復多次的分配，這樣就使得原來分配系數只有微小差別的各組分在移動速度上產生很大的差別，從而將各組分達到了分離。這種借在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術，稱為色譜分離技術或色譜法。當用液體作為流動相時，稱為液相色譜，當用氣體作為流動相時，稱為氣相色譜。
2.2氣相色譜法的一般流程
氣相色譜法的一般流程主要包括四部分：脫氣裝置、載氣系統、色譜柱和檢測器。
3.變壓器的故障產生的氣體及故障類型
3.1變壓器絕緣材料產生的氣體組分
油和固體絕緣材料在電或熱的作用下分解產生的各種氣體中，對判斷故障有價值的氣體有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫、一氧化碳、二氧化碳。正常運行的老化過程產生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳。在油紙絕緣存在局部放電時，油裂解產生的氣體主要是氫和甲烷。在故障溫度高于正常運行溫度不多時，產生的氣體主要是甲烷。隨著故障溫度的升高，乙烯和乙烷逐漸成為主要特征。在溫度高于1 000℃時，例如在電弧弧道溫度（3 000℃以上）的作用下，油裂解產生和氣體中含有較多的乙炔。如果故障涉及到固體絕緣材料時，會產生較多的一氧化碳和二氧化碳。設備內部進水受潮時在強電場的作用下發生電解和電化學反應，也可產生大量的氫。
有時設備內并不存在故障，而由于其他原因，在油中也會出現上述氣體，要注意這些可能引起誤判斷的氣體來源。例如：有載調壓變壓器中切換開關油室的油向變壓器本體滲漏或某種范圍開關動作時懸浮電位放電的影響：設備曾經有過故障，而故障排除后絕緣油未經徹底脫氣，部分殘余氣體仍留在油中；設備油箱曾帶油補焊；原注入的油就含有某幾種氣體等。還應注意油冷卻系統附屬設備（如潛油泵，油流繼電器等）的故障產生的氣體也會進入到變壓器本體的油中。運行中變壓器、電抗器等設備內部油中氣體含量超過表1所列數值時，應引起注意。
僅僅根據分析結果的絕對值是很難對故障的嚴重性作出正確判斷的，必須考察故障的發展趨勢，也就是故障點（如果存在的話）的產氣速率。產氣速率是與故障消耗能量大小、故障部位、故障點的溫度等情況直接有關的。總烴的相對產氣速率大于10%時應引起注意。變壓器和電抗器等設備絕對產氣速率的注意值超過表2所列數值時，應引起注意。
3.2對一氧化碳和二氧化碳的判斷
當故障涉及到固體絕緣時會引起一氧化碳和二氧化碳含量的明顯增長。但根據現有統計資料，固體絕緣的正常老化過程與故障情況下劣化分解，表現在油中一氧化碳和二氧化碳的含量上，一般情況下沒有嚴格的界限，規律也不明顯。實踐證明，當懷疑設備固體材料老化時，一般二氧化碳與一氧化碳的比值大于7。當懷疑故障涉及到設備固體材料時，可能二氧化碳與一氧化碳的比值小于3。突發性絕緣擊穿事故時，油中溶解氣體中的一氧化碳、二氧化碳含量不一定高，應結合氣體繼電器中的氣體分析作判斷。
4.診斷變壓器等充油設備內部的潛伏性故障
在診斷變壓器等充油設備內部的潛伏性故障時，應綜合考慮以下三個方面的因素，做到準確判斷變壓器的故障類型及故障的大致部位：
4.1故障下產氣的累計性
充油電氣設備的潛伏性故障所產生的可燃性氣體大部分會溶解于油。隨著故障的持續，這些氣體在油中不斷積累，直至飽和甚至析出氣泡。因此，油中故障氣體的含量及其累計程度是診斷故障的存在與發展情況的一個依據。
4.2故障下產氣的速率
正常情況下充油電氣設備在熱和電場的作用下也會老化分解出少量的可燃性氣體，但產氣速率很緩慢。當設備內部存在故障時，就會加快這些氣體的產氣速率。因此，故障氣體的產氣速率，也是診斷故障的存在與發展程度的另一個依據。
4.3故障下產氣的特征性
變壓器內部在不同故障下產生的氣體有不同的特征。例如局部放電時總會有氫；較高溫度的過熱時總會有乙烯；而電弧放電時也總會有乙炔。因此，故障下產氣的特征性是診斷故障性質的又一個依據。
5.氣相色譜分析應用舉例
例：利用對油中溶解氣體的色譜分析診斷變壓器存在過熱性故障
5.1查對《注意值》
總烴183μL/L超出150μL/L 的注意值；
總烴絕對產氣速率31mL/d超出12mL/d的注意值；
總烴相對產氣速率2483℅/月超出12℅/月的注意值。
5.2判斷故障的類型及嚴重程度
根據判斷故障性質的《三比值法》和《特征氣體法》診斷為發展較快的高溫過熱性故障。其故障原因主要為由于磁通集中引起的鐵心局部過熱，鐵心兩點或多點接地，接頭或接觸不良等原因。建議立即計劃停電檢修。
在主變停電吊罩檢查時發現，在鐵心與外殼底座之間放有一把12英寸的扳手。故障點的部位已形成黑色積炭。故障的原因是由于扳手和鐵心的距離太近幾乎連接，運行中由于磁場和震動等因素使得扳手與鐵心連接，造成鐵心兩點接地。由于及時發現并準確的診斷出故障的類型，及時采取了相應的措施，避免了因故障擴大而造成的設備損壞和停電事故的發生，保證了設備和電網的安全運行。
6.總結
利用氣相色譜法對充油電氣設備油中溶解氣體分析，能盡早發現設備內部存在的潛伏性故障，并隨時監視故障的的類型和發展趨勢，從而進一步估計故障的危害性，以便及時采取措施，做出正確處理，防止重大的設備損壞和停電事故的發生，保證設備及電網的安全運行。
參考文獻
1.1教材地位和作用。
“二氧化碳制取的研究”在全書(人教版九年級化學)乃至整個化學學習過程中均有十分重要的影響。它是培養學生在實驗室中制取某種氣體時,藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材。上好此節課對學生今后學習元素化合物知識、化學基本實驗與實驗探究能力都有深遠的影響。
本節知識的學習比較容易,學生在前面學習元素化合物的基礎上經過討論便可解決。本節學習的重點是能力訓練。學生在前面學習了氧氣的實驗室制法,具備了一些氣體制備的實踐經驗,各項實驗技術也已經具備,此時在課堂教學中體現學生主體,讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。教師提出探究問題、引發學生思考;通過小組合作,設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環節完成整個探究。
1.2教學目標分析。
知識與技能:了解實驗室制取二氧化碳的反應原理;探究實驗室制取二氧化碳的裝置,并利用設計的裝置制取二氧化碳;了解實驗室制取氣體的方法和設計思路。
過程與方法:通過實驗室里制取氧氣的方法和設計思路,探索實驗室制取二氧化碳的藥品和實驗裝置,讓學生初步學習科學探究的基本過程(提出假設,實驗探究,獲得結論)和方法,體驗化學實驗的方法的科學性;能進行初步的科學探究活動。
情感態度與價值觀:通過實驗、問題討論,培養學生求實、創新、合作的科學品質。
通過師生、生生間合作學習,研究性學習,體驗探究的樂趣,激發學生的探究欲。
1.3教學重點與難點。
教學重點:探究實驗室制取二氧化碳的藥品、反應原理和實驗裝置的選擇,并利用設計的裝置制取二氧化碳。
重點突破:通過實驗,師生共同確定實驗室制取二氧化碳的藥品;演示碳酸鈉粉末與稀鹽酸、大理石與稀鹽酸及稀硫酸的反應確定反應原理,并提醒學生注意不能用濃鹽酸和硫酸;學生分小組討論并設計實驗裝置,讓部分學生到臺上演示實驗,教師針對學生演示指出實驗注意事項。
教學難點:探究實驗室制取二氧化碳的實驗裝置。
難點突破:通過引導學生回憶實驗室制取氧氣的實驗裝置圖,讓學生分析對比兩套裝置,從而確定實驗室制取二氧化碳的實驗裝置。
2.教法分析
本課題以“質疑―發現”式教學法為主。教師創設情境,讓學生發現問題、發現規律、發現新知識,進而釋疑解惑。采用這種方法旨在調動學生思維的積極性、主動性,使學生對學到的知識記憶更牢固,理解更深刻,同時培養學生良好的學習習慣。結合本課題內容的特點,教法上還輔以討論法、練習法及多媒體輔助教學法等。
教材中直接給出了實驗室制取二氧化碳的藥品,這樣學生雖能一下子記住所用藥品,但是過后接觸到其它能夠產生二氧化碳的藥品時可能會混淆,介紹完教材中所用藥品后又補充了為什么不用碳酸鈉或硫酸代替制取二氧化碳,而有關發生裝置、收集裝置的選擇則采用探究的方式進行。
3.學法指導
學生在前面已學習過氧氣的實驗室制法,對本課題的學習比較容易,初步的實驗技能也已經具備。因此,在課堂教學中,教師應體現學生主體,讓學生真正參與到教學過程中來。教師提出探究問題、引發學生思考,通過小組合作、設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環節完成整個探究。在教師的引導下學生進行有目的的思維和觀察實驗現象,并對實驗現象進行分析,得出實驗結論,逐步形成良好的學習習慣和學習方法。根據本節課的教學目標、教材特點,以及學生的年齡特征,決定采用引導啟發法、實驗探究法和歸納總結法進行教學。
4.教學程序
4.1創設情境,導入新課。
列舉日常生活中常見的石灰石、大理石、貝殼等物質,放入燒杯中,加入稀鹽酸,蓋上沾有石灰水的玻璃片,觀察現象。以日常生活中學生常見的物質發生化學反應,在激發學生的學習興趣的同時也讓學生學會從化學的視角關注生活。
根據實驗現象,學生很容易判斷生成二氧化碳,從而引入課題。我順勢拋出第一個問題:你已學過哪些能產生二氧化碳的化學反應?引發學生討論,同時進入第二個環節。
4.2分組討論,確定原理。
學生通過對舊知識的回顧,列舉了許多能生成二氧化碳的化學反應,如:呼吸作用、燃料燃燒、碳還原氧化銅等,隨即我拋出第二個問題:這些反應都適合在實驗室里制取二氧化碳嗎?這樣提問讓學生學會從多角度去思考問題,并用自己頭腦中的知識作出判斷,學生的討論欣起了一次小,并一致認以石灰石或大理石與鹽酸反應制取二氧化碳最合適。為了加深對該反應的認識,我及時與學生合作演示了石灰石與鹽酸反應、碳酸鈉與鹽酸反應、石灰石與稀硫酸反應的對比實驗,從而強化了學生對該反應的認識,在此過程中學生也學會了如何選擇合適的反應原料和反應原理,突出教學重點。
4.3溫故導新,設計裝置。
確定反應原理后,怎樣選擇合適的裝置呢?這是本課題的教學重點,同時也是教學難點。考慮到學生在前面已經學過了氧氣的實驗室制法,因此我引導學生回顧制取氧氣的發生裝置、收集裝置需要考慮哪些因素等,通過對比發現,降低了問題的難度,用儲存在學生頭腦中的知識來構建新的知識,體現了教師引導、學生發現的新課程理念。在確定了簡易的裝置后,繼續引導學生,將探究活動引向深入,拋出第三個問題:你發現該裝置有哪些不足之處呢?我引發學生發現問題,分析問題,通過小組合作對裝置進行優化設計,從而解決了問題。學生在這樣的一個完整的探究活動中,提升了能力,同時也突出重點,突破難點。
4.4進行實驗,總結評價。
各小組設計好裝置后,立即組織學生進行實驗,現場制取二氧化碳,讓學生體驗探究活動是快樂的,有成就的,也鍛煉了學生動手實驗的能力。制出二氧化碳后,以小組為單位,及時總結實驗室制取氣體的思路,學生在實踐中學會分析概括能力。
4.5拓展應用,鞏固新知。
在這一環節里,可設計一道已知反應原理,確定實驗裝置的問題來鞏固新知,同時也鼓勵學生使用日常生活的廢棄物來組裝二氧化碳的裝置,如用注射器代替長頸漏斗,用塑料瓶代替錐形瓶,等等,激發學生的發散思維能力和學習化學的興趣。
關鍵詞：實驗探究；教學模式； 探究性； 優化教法
化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗在中學化學課堂教學中非常重要。化學實驗課的教學設計則貫穿于整個化學教學，所以實驗教學設計的優劣直接影響著教學效果。新課程提倡“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究的過程，激發學習化學的興趣，強調化學探究意識，促進學生學習方式的轉變，在實踐中培養學生的創新精神和實踐能力”。由此可見，探究性實驗教學在中學化學中顯得尤其重要。
我在實驗教學中，首先選擇了不同類型的實驗內容進行了探究性教學設計并在教學班進行實施，收集了多方面的反饋信息，經過研究分析得出了以下教學啟示及教學建議：
1.明確實驗的教學目標，引導學生自主探究。2.注重對學生進行科學探究的過程，方法引導和探究必備能力的培養。。3.探究實驗的設計要與學生的認知水平相適應，與教學內容相吻合。。4.探究實驗教學設計要考慮學校的實際條件，注重多方資源的整合。。5.探究性實驗后的評價、交流、和反思是整個實驗教學活動的重要環節，是提高學生科學素質的重要途徑在教學設計中不可忽視。。6.教師在教學設計中對問題的設計要科學，語言描述準確，問題要具備適應性、目標性和驅動性。要注意保護學生的積極性和好奇心。
以下是我在中學化學實驗探究教學模式與教學設計實踐中的一個案例——二氧化碳制取的研究，其實驗教學設計如下：
1.以生活中的饅頭、面包疏松多孔的原因引入二氧化碳的生成原理。通過對稀鹽酸、稀硫酸分別與碳酸鈉和大理石的反應現象及操作性方面的考慮，讓學生分組討論，最后選擇出實驗室制取二氧化碳的反應原理：
2.復習鞏固實驗室制取氧氣的原理及對應的裝置的選取，確定實驗室制取氣體的裝置的選取需要考慮的因素。學生通過實驗室制取二氧化碳的反應物的狀態、反應的條件的分析，以及二氧化碳的溶解性、密度的分析確定實驗室制取二氧化碳的裝置。
3.學生探究活動：學生根據實驗室制取氣體一般考慮的因素：
A、產生的氣體純凈、便于收集。B、裝置簡單操作容易。C、取材容易、安全無污染。從以下儀器中選擇實驗室制取二氧化碳所用的儀器并組裝成制取二氧化碳的裝置。
（1）從每組學生反饋的信息來看，他們通過討論、反思的形式組裝出了如下反應裝置：
（2） 引導學生從取材途徑、操作性等方面考慮，分別對以上A——F七組發生裝置進行評價：
A裝置簡單易操作；B裝置能隨時控制反應的發生和停止；C、D兩套裝置能隨時控制梵音的發生和停止，但產生的二氧化碳的量少且不易找到注射器這種材料；E裝置一控制反應速率，但實驗室的圓底燒瓶較少，不能滿足分組實驗的要求；F、G兩套裝置能很好地控制反應速率且所需器材是實驗室常見的儀器。綜合上述信息反饋，學生從我們學校的實際情況出發，最終確定選擇如下兩套發生裝置和一套收集裝置進行實驗來制取二氧化碳。
發生裝置 收集裝置
（3） 學生開始分組實驗，教師巡視，指出學生在具體實驗操作過程中出現的不當的實驗操作。（4） 學生實驗完畢后，總結出如下檢驗二氧化碳和對二氧化碳驗滿的方法。
4.循循善誘，引導學生總結出實驗室制取氣體的一般思路和方法：（1）選擇合理、可行的實驗原理。（2）根據反應原理，確定反應物的狀態和反應的條件，從而選擇相應的實驗裝置進行操作、制取氣體。（3）確定驗證氣體的方法。
5.反饋練習：下邊的實驗室制取二氧化碳的裝置圖右哪些錯誤？為什么？
6.成效與反思：通過本課題的探究與學習，學生掌握了實驗室制取氣體的一般思路與方法，學習的積極性也得到了很大的提高，在探究的過程中，教師優化了課堂結構，學生也體會到了成功的喜悅。我認為：本探究活動是成功的，一方面學生學會了如何探究實驗，培養了學生的學科能力，另一方面有充分體現了學生的主體地位，充分調動了學生的學習熱情，對以后的化學學習也充滿了期望。 以上案例是我在從事中學化學實驗探究性教育模式下的一個教學設計。在以后的教育教學過程中，我會不斷總結、逐步完善我的探究性實驗教學模式，從而不斷激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，在實踐中培養學生的創新精神和實踐能力，使學生的科學素養得到全面提升。
參考文獻：
[1] 宋心琦.有關化學實驗改革的想法與建議[J].化學教育；2001年03期.
[2]劉英琦.中學化學實驗創新教育的思考與實踐[J].學科教育；2001年08期.
關鍵詞：變壓器油；溶解氣體；故障診斷Abstract: Transformer oil dissolved gas analysis is mainly based on transformer fault diagnosis, therefore, on issues related to the detailed inquiry. Firstly, analyzes the sources and characteristics of dissolved gas in transformer oil; secondly, discusses the relationship between the fault type and dissolved gases in transformer; finally, the diagnosis method of dissolved gas in transformer oil.
Keywords: Transformer oil dissolved gas; fault diagnosis;
中圖分類號：TM4文獻標識碼： 文章編號:
引言：
可以利用離線色譜技術對變壓器的油中溶解氣體進行相應的分析，在一定的周期內從變壓器工作現場采集油品，利用氣相色譜儀器對油中溶解氣體進行分析，從而能夠獲得變壓器的故障形式，然而，利用這種技術存在一些弊端，例如，溶解油分析過程比較復雜，檢測時間比較長、分析結果無法真正地體現出變壓器的實際狀況。因此，在線監測技術得到了廣泛地關注，通過在變壓器上安裝檢測裝置對變壓器油中溶解氣體進行分析，從而能夠更準確地判斷出變壓器的工作狀態，為變壓器的維護維修提供有利的信息支持。
1 變壓器油中溶解氣體的來源和特點
變壓器油通常情況下以烴類為主， 屬于一種非常優質的介質， 可以起到變壓器的絕緣以及散熱功能。然而，在變壓器發生故障的情況下，例如，變壓器發熱、變壓器放電等，將使變壓器油中的一些烴類介質產生分解，主要體現在“碳-氫”鍵和“碳-碳”鍵的斷裂， 并且產生一部分氫原子和碳氫自由基，具有不穩定性，最終產生以下氣體：甲烷、乙烷以及乙炔等。
變壓器油中溶解氣體還來自于固體絕緣材料的分解，變壓器鐵芯有較多的絕緣紙板，絕緣紙的溫度超過105℃將產生分解，超過300℃時將全部裂解以及產生碳化，裂解時生成水的同時還產生較多的一氧化碳、二氧化碳以及非常少的烴類氣體成分。有時，變壓器溶解氣體有可能由于非故障原因產生，例如，由于制造工藝、絕緣材料的缺陷，使變壓器在工作初始階段迅速地形成氫氣、一氧化碳和二氧化碳，或者產生有載開關小油箱和變壓器油箱之間的滲漏，將產生較多的乙炔。此外，變化器絕緣材料老化也將產生溶解氣體。
2 變壓器的故障類型和溶解氣體的關系
通常情況下，變壓器油在熱和電的影響下漸漸地分解，并且會形成一部分低分子烴類介質，如果變壓器故障位置包括纖維，還將釋放一氧化碳和二氧化碳。如果變壓器內存在局部過熱以及局部放電，將提高氣體分解的速率。通常情況下，針對性質不同的變壓器故障，絕緣材料形成的氣體不一樣；在變壓器故障類型相同的前提下，因為程度不相同，溶解氣體的量也不一樣。因此，按照變壓器溶解油中氣體的量能夠對變壓器的故障類型以及故障程度進行有效地判別。
2.1 變壓器的故障類型
一般情況，變壓器內部故障主要有三種類別，分別是機械故障、熱故障以及電故障，其中熱故障和電故障是變壓器的主要故障類型， 同時，變壓器的機械故障主要通過熱故障或者電故障反映出來。變壓器在工作過程中產生的故障通常情況下為過熱故障以及高放電故障。依據變壓器現場的測試結果，電弧放電將產生較大的電流，變壓器溶解油中可以釋放乙炔、氫氣和一部分甲烷；局部放電將產生較小的電流，變壓器溶解油主要釋放出氫氣和甲烷；變壓器油過熱時分解出H2、CH4 和C2H4 等， 而紙和某些絕緣材料過熱時還分解出CO 和CO2 等氣體。
2.2 變壓器的熱故障
熱故障主要是指在熱應力的作用下導致絕緣材料迅速老化的現象， 能量密度一般具有中等水平。形成變壓器過熱故障的機制包括以下幾種情況：分接開關接觸不好，占所有熱故障的50%；鐵心多點接地、局部短路或者漏磁環流，占所有熱故障的33%；導線產生過熱現象、接頭損壞或者緊固件松開，占所有熱故障的14.4%；油道局部堵塞導致散熱不好，大約所有熱故障的2.6% 。如果變壓器產生低溫過熱故障，一些變壓器溶解油中的氫與氫烴總量比值將超過27%；如果變壓器產生中、高溫過熱故障，氫氣與氫烴總量比值將低于27%； 如果變壓器產生高溫過熱故障，溶解氣體以乙烷為主要成分，處于第二位的是甲烷，乙甲烷和甲烷之和在總烴中的含量將超過80%；變壓器產生嚴重過熱故障時，溶解氣體不僅包括乙炔和甲烷，而且包括乙烯和氫氣，同時也會釋放出少量了乙炔，乙炔的質量分數小于等于烴總量的6%；如果和固體材料相關時，將形成大量的一氧化碳和二氧化碳。
如果裸金屬產生過熱現象，將使其周圍的油發生分解現象，形成氫氣和烴類成分，如果固體絕緣材料發生熱分解，將釋放大量的一氧化碳和二氧化碳。變壓器內部故障形成的原因包括：分接開關沒有良好地接觸，引線和分接開關之間的焊接不佳，導線以及套管連接處不能較好地導電，鐵心多點接地以及局部短路等。
紙（板）、布帶以及木材等絕緣材料在受熱時發生分解，產生的烴類成分不多，主要產生一氧化碳和二氧化碳。形成該故障的原因是變壓器在過載條件下工作時，絕緣面產生大量的過熱，或者裸金屬過熱導致附近的固體絕緣產生局部過熱現象。
2.3 變壓器的電故障
變壓器內部由于放電而使絕緣材料分解產生大量氣體，按照放電時能量級的差別，能夠劃分為高能量放電、低能量放電以及局部放電等不同故障類型。電弧放電主要體現為線圈匝以及層間擊穿。其次是引線發生斷裂、對地閃絡以及分接開關飛弧等故障模式。釋放氣體的速度比較大，氣體的量也比較大。特別是是匝和層之間的絕緣故障， 由于沒有預兆，通常情況預測比較困難。形成的特征氣體主要是乙炔和氫氣，同時也包括一定量的甲烷和乙烯。
火花放電通常情況下產生下面的情況：引線、套管儲油柜對電位沒有固定的套管導電管產生放電現象；引線局部接觸不好或者鐵心接地片接觸不佳導致的放電；分接開關撥叉電位懸浮而引起放電。變壓器溶解氣體主要是乙炔和氫氣，同時也包括一定量的甲烷和乙烷，有些情況還包括一氧化碳和二氧化碳。由于故障能量比較小，通常情況下總烴的質量分數比較低，變壓器溶解油中的乙炔在總烴中比率處于25%和90%之間，乙烯通常低于20%，氫氣在總烴中的比率超過了30%。
3 變壓器油中溶解氣體的診斷方法
3.1三比值法
該方法廣泛地應用于電力企業，在長期的應用過程中，發現三比值法的編碼和變壓器故障之間不具有對應關系，一些變壓器的故障沒有與對應的編碼，經常產生缺碼現象，為了能夠彌補這一缺陷，可以利用人工神經網絡、模糊理論以及粗糙集理論對三比值法進行改進，從而能夠提高變壓器故障診斷的精度。
3.2特征空間矢量法
該方法將變壓器的故障等效為特征向量，通過對征兆向量和特征向量的比較對變壓器的故障進行辨別。特征空間矢量法的基本思想如下：將變壓器的故障進行分類，形成故障集合，建立特征矢量和變壓器故障類型的關系；然后，對檢測數據進行分析，從而獲得變壓器的故障征兆矢量；接著求解變壓器故障征兆矢量和特征食量的夾角，根據計算結果對變壓器的故障類型進行判斷。
3.3氣體譜圖法
該方法主要是根據變壓器溶解氣體的譜圖對其故障進行診斷。根據溶解氣體中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔以及氫氣等氣體的含量繪制溶解氣體譜圖，并且計算出譜圖的均值、傾斜度以及突出度，從而能夠準確地辨別變壓器的運行狀態，主要應用于以氫為主的變壓器故障診斷中，通常能夠獲得較高的故障診斷精度。
4 結論
變壓器油中溶解氣體和變壓器故障類型之間對應關系并不明確，因此，可以通過模糊理論、神經網絡技術、灰色系統理論以及支持向量機技術等彌補傳統故障診斷方法的不足，從而能夠獲得準確的故障診斷精度，促進變壓器溶解氣體在線監測技術的健康發展。
參考文獻
[1] 王凱, 王亞妮, 張鋒, 等. 變壓器油紙絕緣老化狀態的分析方法[J]. 陜西電力, 2010, 38(2):54-57.
【關鍵詞】二氧化碳；驅油機理；影響因素
1 背景及意義
目前世界上大部分油田采用注水開發，面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題，對此，國外近年來大力開展二氧化碳驅油[1-4]提高采收率技術的研發和應用。這項技術不僅能滿足油田開發的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環境。該技術不僅僅適用于常規油藏，還適用于低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。
將二氧化碳注入能量衰竭的油層，可提高油氣田采收率，已成為世界許多國家石油開采業的共識。二氧化碳純度在90%以上即可用于提高采油率。二氧化碳在地層內溶于水后，可使水的黏度增加20%～30%。二氧化碳溶于油后，使原油體積膨脹，黏度降低30%～80%，油水界面張力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和收集殘余油。
2 二氧化碳的驅油方式
二氧化碳的特性眾所周知，利用其特性可以有多種有效的驅油方式。
2.1 CO2混相驅
混相驅油是在地層高退條件下，油中的輕質烴類分子被CO2提取到氣相中來，形成富含烴類的氣相和溶解了CO2的原油的液相兩種狀態。當壓力達到足夠高時，CO2把原油中的輕質和中間組分提取后，原油溶解瀝青、石蠟的能力下降，這些重質成分將會從原油中析出，殘留在原地，原油粘度大幅度下降，從而達到混相驅的目的。混相驅油效率很高，條件允許時，可以使排驅劑所到之處的原油百分之百的采出。
CO2混相驅對開采下面幾類油藏具有更重要的意義。
（1）水驅效果差的低滲透油藏；
（2）水驅完全枯竭的砂巖油藏；
（3）接近開采經濟極限的深層、輕質油藏；
（4）利用CO2重力穩定混相驅開采多鹽丘油藏。
2.2 CO2非混相驅
CO2非混相驅的主要采油機理是降低原油的粘度，使原油體積膨脹，減小界面張力，對原油中輕烴汽化和油提。當地層及其中流體的性質決定油藏不能采用混相驅時，利用CO2非混相驅的開采機理，也能達到提高原油采收率的目的，主要應用包括：
（1）可用CO2來恢復枯竭油藏的壓力。雖然與水相比，恢復壓力所用的時間要長得多，但由于油藏中存在的游離氣相將分散CO2，使之接觸到比混相驅更多的地下原油，從而使波及效率增大。特別是對于低滲透油藏，在不能以經濟速度注水或驅替溶劑段塞來提高油藏的壓力時，采用注CO2，就可能辦到，因為低滲透性油層對注入CO2這類低粘度流體的阻力很小。
（2）重力穩定非混相驅替。用于開采高傾角、垂向滲透率高的油藏。
（3）重油CO2驅，可以改善重油的流度，從面改善水驅效率。
（4）應用CO2驅開采高粘度原油。
2.3 單井非混相CO2“吞吐”開采技術
這種單井開采方案通常適用那些在經濟上不可能打許多井的小油藏，強烈水驅的塊狀油藏也可使用。該方法的一般過程是把大量的CO2注入到生產井底，然后關井幾個星期，讓CO2滲入到油層，然后，重新開井生產。采油機理主要是原油體積膨脹、粘度降低以及烴抽提和相對滲透率效應；在傾斜油層中，盡管油井打在不太有利的位置，利用這種技術回采傾斜油層頂部的殘余油也是可能的。
CO2吞吐增產措施相對來說具有投資低、返本快的特點，有獲得廣泛應用的可能性。
3 二氧化碳驅油因素分析
二氧化碳是怎樣驅油的呢？將二氧化碳從地下采出來，然后再注入油層，它與油層“親密接觸”后，就產生四種作用。一是降低原油黏度。二是能使原油體積膨脹10%至40%。這樣能讓一部分不流動的殘余油動起來，抽油機就能讓原油“走出”地面了。三是可降低油水界面張力，把黏在巖壁上的原油洗下來，從而提高了采收率。四是能解堵及改善油水黏度比。這樣就減弱了“水竄”，減少了無效循環，進而提高了水驅效果。
同事，影響CO2驅油效果的因素很多，主要分為儲層參數、地層流體性質以及注氣方式三大類。其中，儲層參數主要包括油藏的非均質性、油層厚度、滲透率性等，流體性質主要包括原油粘度及原油密度等。
3.1 儲層特征影響因素分析
3.1.1 滲透率、平面非均質性影響
低滲透率可提供充分的混相條件，減少重力分離，滲透率太高容易導致早期氣竄，從而造成較低的驅油效率。隨著非均質性的增強，采收率變小。因為非均質油藏中，注入的CO2優先進入高滲透層，導致當低滲透層中的原油尚未被完全驅掃時，CO2已從高滲透層突入到生產井中，產生粘性指，從而使驅油效率降低。因此，儲層巖石的非均質性越小越好。
3.1.2 垂向橫向滲透率比值Kv/Kh的影響
隨著Kv/Kh的增大，采收率有所下降。隨著縱橫向滲透率比值的增大，浮力的作用加劇，層間矛盾更加突出。
3.2 流體性質影響因素分析
3.2.1 浮力、重力影響因素
在油藏中由于密度差引起溶劑超覆原油而產生流動。二氧化碳氣體在驅替前緣向油藏上部移動，在上部與油形成混相，驅替效率較高。在油藏下部，驅替效率明顯比上部低。
隨著原油密度的增大，其采收率減小，變小的主要原因為由于油氣密度差越大，浮力作用越明顯，二氧化碳氣體越容易沿著油層的頂部流動，氣體突破的時間就越短，大大降低了二氧化碳氣體的體積波及系數，導致采收率下降。
3.2.2 擴散、彌散作用
混相流體的混合作用有分子擴散、微觀對流彌散、宏觀彌散三種機理。隨著橫向擴散系數的增大，其采收率也在增大，變大的主要原因為考慮了擴散的影響，二氧化碳氣體分子擴散作用、對流彌散作用延遲二氧化碳的突破時間。使二氧化碳向周圍遷移，減緩了二氧化碳向生產井的推進，提高了波及系數，因而可獲得較高的采收率；在不考慮分子擴散作用情況下，二氧化碳向生產井推進較快，波及效率較低，從而使二氧化碳較早突破，生產井二氧化碳的含量很快上升，所獲得的采收率偏低。
4 總結
隨著工業和人類生活過程中產生的溫室氣體CO2排放量日益增加，人類生存的環境面臨著越來越嚴重的威脅。將CO2氣體注入油藏不僅可以提高原油采收率，解決能源不足問題，而且還能解決CO2的排放問題。本文著重介紹了CO2驅油機理，CO2驅油方式及影響因素分析。隨著技術的發展和應用范圍的擴大，二氧化碳將成為我國改善油田開發效果、提高原油采收率的重要資源。
【參考文獻】
[1]陳志超，李剛，尚小東，伊艷梅.CO2驅提高采收率國內外發展應用情況[J].內蒙古石油化工，2009，34（9）：256-268.
[2]蘇玉亮，編.油藏驅替機理[M].北京：石油工業出版社，2009.
關鍵詞：溫室效應；低碳經濟；減排對策
中圖分類號：D668 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）23-0123-04
面對全球氣候變暖引起的嚴重后果，發達國家著力于經濟增長方式轉型，制定新的能源政策，倡導低碳經濟，尋找經濟發展的新動力。而發展中國家應對自然災害的手段相對匱乏，更容易受到氣候變暖的影響。因此，中國作為溫室氣體排放量最多的發展中國家，如何減少溫室氣體的排放以抑制氣候變暖有著更加緊迫的內部需求和外部國際壓力。對如此內需外患形勢，本文從對內對外兩角度，分析中國如何緩解外部國際壓力，為經濟發展贏得更大發展空間；從宏觀戰略到微觀具體措施談論如何減少溫室氣體的排放，希望能為中國保護生態環境有所幫助。
一、溫室效應及其后果
人口的快速增加，城鎮面積的不斷擴大，森林資源的造伐比例失調，草原退化成沙漠，嚴重破壞了地球生態平衡，使得地球氣候正經歷一次劇烈的氣候變化――全球變暖，而且變暖速度空前。上世紀全球氣候變暖非常明顯，平均氣溫由1899―1901年的13.88℃上升到1999―2001年的14.44℃，凈增加了0.56℃，其中80%的凈增加量發生在1980―2000年[1]。自1750年以來，大氣中的二氧化碳已經增加了31%[2]。由于溫室氣體的排放和大氣中含量繼續增加，未來50~100年全球氣候將繼續向變暖的方向發展[3]。我國的氣候變化趨勢與全球氣候變化的總趨勢基本一致[4]。近百年來，中國氣溫上升了0.4~0.5℃；1985年以來，我國已連續出現了16個全國大范圍的暖冬，1998年冬季最暖，2001年次之[5]。
氣候變化將給地球生態環境帶來一系列嚴重后果。（1）溫室效應的直接災難性后果是全球氣溫升高，地球日益變暖，海水受熱膨脹，兩極冰雪部分融化，海平面上升，淹沒一些島國、群島和沿海地區。潮汐測量資料顯示，20世紀全球平均海平面上升了0.1~0.2米，上升速率為1.0~2.0毫米/年[2]。照這樣趨勢發展下去，未來100~200年內，美國沿海的部分地區、歐洲的荷蘭、非洲的埃及、亞洲的孟加拉、越南、馬爾代夫和印度尼西亞等大量沿海國家和地區及島嶼將被海水淹沒。我國上海地區也將被淹沒，太湖水可能出現倒流。屆時，將有數百萬人流落街頭，無家可歸。（2）由于極地冰層融化，被冰封幾十萬年的史前致命病毒可能會重見天日，地球上的病蟲害增加，而目前人類對這些原始病毒沒有抵抗能力，所以人類生命將受到嚴重威脅。（3）溫室效應導致全球降水量時空分布不均，而且年均降水量逐漸減少，局部地區干旱嚴重。
二、國際應對溫室效應的新舉措――低碳經濟①
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的第三次評估報告指出，近50年的氣候變暖主要是人類使用化石燃料排放的大量二氧化碳等溫室氣體的增溫效應造成的[8]。面對全球變暖的可怕后果，如何控制二氧化碳排放被正式列入國際談判的議事日程，成為環境學、生態學以及經濟學等學科共同關注的焦點問題。從1992年《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）簽訂，1997年《京都議定書》簽署，到2005年該議定書正式生效，再到今年12月將在哥本哈根舉行的全球氣候談判，各國將就《京都議定書》到期（2012年）以后的碳減排義務達成新協議，削減向大氣中排放溫室氣體，保護人類的共同利益，已成為共識，低碳經濟正在逐漸步入歷史舞臺。很多國家著力于經濟增長方式轉型，制定新的能源政策，倡導低碳經濟，尋找經濟發展的新動力。
奧巴馬政府把全球變暖當作世界面臨的最緊迫的挑戰，并把能源改革放在其政策的優先位置上。2009年6月26日，美國眾議院通過了《美國清潔能源安全法案》（亦稱氣候法案），其核心是能源安全和環境保護。奧巴馬政府主張，不斷壓縮傳統不利于環境的經濟活動空間，建立一個新的“碳排放限制和交易制度”，來限制企業的二氧化碳排放，使用可再生新型能源取代傳統化石能源。
就具體行動來講，歐盟已把低碳經濟作為未來發展方向，提出了三個20%的目標：2012年溫室氣體排放量比1990年減少20%，一次能源消耗量減少20%，可再生能源比重提高20%。英國政府2009年7月15日正式了名為《英國低碳轉換計劃》的國家戰略藍圖，其最核心內容是，設定英國未來電力構成來自低碳領域――風能、波浪能、潮汐能等可再生能源以及核能，嚴格控制碳排放量，加快向“低碳經濟”轉型。為此政府出臺具體刺激措施，出臺了一系列節能減排措施，建立“碳預算”，提高新生產汽車的二氧化減排標準。英國是世界上第一個公布碳預算的國家，成為發展“低碳經濟”的急先鋒。
2009年6月，法國環境部長Jean-Louis Borloo公布了一份新氣候-能源的白皮書，開始制定針對耗能產品征收碳稅的方案，對那些在生產、運輸中產生二氧化碳的產品征收“能源-氣候”稅，旨在引導法國消費者和制造商使用和提供環境友好型的產品和服務。法國政府對此立場很明確，薩科齊6月22日在議會演講時曾表示，希望法國在碳稅問題上走在最前面。加拿大也在醞釀相關政策。北歐的芬蘭、瑞典、挪威和丹麥從上世紀90年代初就引進了碳稅機制。日本則承諾，到2050年減排60%～80%，建立碳排放交易市場。
三、我國當前所面臨的困境
作為人均收入較低的發展中國家，我國正處于經濟高速增長階段，擺脫貧困和發展經濟仍是首要任務。在目前相對落后的技術水平下，我國以煤炭為主的能源結構在相當長一段時期內難以發生根本性的改變，經濟發展在某種程度上仍高度依賴于能源和資源的投入。因此，未來我國溫室氣體排放總量將不可避免地呈增長趨勢。表1顯示，1995―2004年的10年間，我國經濟實現了快速增長，取得巨大成就，國內生產總值增長了約2.67倍，但也付出了巨大的資源和環境代價，能源消耗總量增加了約1.55倍，二氧化碳排放量增加了約1.56倍，經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳。
我國近50年來的年平均降水量逐漸減少，大約平均10年減少2.9毫米，部分地區出現了暖干化趨勢[2]，[5]。盡管溫室效應顯示的影響和破壞力越來越大，但二氧化碳的減排還存在很多經濟和技術上的難題。在應對氣候變化的直接和間接影響方面雖然做出了一定努力，但到目前為止，還沒有真正形成國內有效適應或全面應對氣候變化問題的戰略框架。因此，迄今為止我國只是執行《京都議定書》確定的發達國家和發展中國家在氣候變化領域“共同而有區別的責任”原則。
作為最大的發展中國家，中國二氧化碳的排放量居世界第二位，僅次于美國。隨著奧巴馬政府新能源法案的實施，中國經濟迅速發展過程中碳排放總量可能超過美國成為第一大排放國。同時，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國際社會關注。國際上要求中國限排溫室氣體的國際壓力將越來越大，中國難以回避溫室氣體排放增長限制的承諾。
四、我國應對溫室效應的對策分析
1.對外策略。（1）中國應與國際社會一道，為應付全球氣候變化做出不懈努力。積極參與各項國際環境問題的討論和談判，加強同國際社會就環境問題的溝通，積極開展“環境外交”；將我國國情納入討論和談判范圍，強調發達國家溫室氣體排放的歷史責任，發展中國家的優先任務是發展經濟和消滅貧困；同時考慮在一定前提條件下承擔可能的相對減排義務。對于具體問題，要針對性地提出自己的建議，主動成為規則的參與者、制定者，制定多贏的新規則，使我國從一開始就處于更為有利的地位，為企業生存和經濟發展創造良好的外部環境，以便為我國的經濟建設贏得更多的發展空間。（2）中國應主動出擊，抓住雙贏點多作文章。中國當前持續、快速發展的經濟狀況，能為發達國家投資者帶來巨大的商機和可觀的回報，緩解其金融危機壓力；發達國家掌握先進的節能減排和低碳技術，而中國擁有巨大的節能減排和低碳技術需求，二者正好互補互惠；在低碳技術方面與發達國家定期交流和磋商，建立與發達國家之間的合作關系，將摩擦與爭議限制在可控范圍之內，減弱我國限排溫室氣體的國際壓力。
2.對內策略。（1）將應對氣候變化作為中國可持續發展戰略的重要組成部分，以科學發展觀為統領，把節能減排作為基本國策，堅持節約發展、清潔發展、安全發展。首先，加快產業結構調整，大力發展高技術產業，堅持走新型工業化道路，促進傳統產業升級，積極實施“騰籠換鳥”戰略，加快淘汰落后生產工藝、技術和設備，促進設備不斷更新，求得更快更好的減排效果，提高技術產業在工業中的比重。其次，推進企業清潔生產，從源頭減少溫室氣體的產生，構建跨產業生態鏈，推進行業間廢物循環利用，發展循環經濟，促進企業能源消費的減量化利用，提高煤、石油、天然氣等傳統化石燃料資源的利用效率。最后，強化技術創新，要組織培育科技創新型企業，提高區域自主創新能力；加強與科研院校合作，構建技術研發服務平臺，著力抓好技術標準示范企業建設；圍繞資源高效循環利用，積極開展替代技術、減量技術、再利用技術、資源化技術、系統化技術等關鍵技術研究，突破低碳經濟發展的技術瓶頸，開發太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能等“綠色能源”。（2）利用稅收、拍賣和配額等經濟手段控制二氧化碳排放。通過征收二氧化碳稅（簡稱“碳稅”）的方式使排污者的外部成本內部化，以使企業減少二氧化碳的排放，達到保護環境的目的。因為溫室效應對環境造成的損害程度與二氧化碳排放的數量直接相關，而與其伴隨產品的價值量無關，所以最佳碳稅應依據從量稅征收，而不是從價稅。加大對環境保護的調節力度，使得碳稅政策成為真正意義上的環境專門性稅收。對大量的高資源消耗行為課征碳稅，使稅制反映出商品和勞務的環境成本。根據資源的稀缺性、人類的依存度、不可再生資源替代品開發的成本等因素，確定和調整碳稅的稅率，同時考慮資源在開發利用過程中對環境的不同影響，實行差別稅率，使碳稅政策能反映出對采用清潔生產工藝、清潔能源進行生產的企業的鼓勵和優惠。當納稅人或污染源很分散時，稅收征管成本相對就高。此時，政府可以頒布一個二氧化碳排放量的綜合排放限制，明確排放目標。然后，將允許的排放量基于拍賣分配給各個污染源，對于超過允許排放標準的污染源，可采取嚴厲的制裁，包括罰款等方法來限制；同時允許污染源將自己的排放量互相買賣。這樣可以激勵企業技術創新。企業可以重新設計工藝，降低排放量，將多余的法定排放量出售給其他企業，以節省生產成本。（3）加強科普宣傳，提高全民節能減排意識，推動全民積極參與節能減排工作，在全國范圍內推廣“機動車輛限號”政策，補貼公用交通工具；政府帶頭，發揮節能減排表率作用。2007年，科技部組織專家研究人們日常行為的節能減排潛力，選取百姓生活中衣、食、住、行、用等6個方面的36項日常行為進行量化分析，結果表明，36項日常生活行為的年節能總量約為7700萬噸標準煤，相應減排二氧化碳約2億噸。由此可見，“全民從點滴著手、從身邊做起，積極參與節能減排”是減少溫室氣體排放最廉價、最清潔和最快捷的一種減排手段。（4）建立一個非贏利性貸款機構，對清潔能源產業，如風能、太陽能、核能等提供資金支持，向可再生能源項目投放低利率貸款或進行貸款擔保，以激勵投資者在可再生能源領域的發展，對一些基礎設施，如城鎮園區綠化、鄉村沼氣池等，提供一定的信貸支持，并進行補貼。（5）鼓勵退耕還林，造伐并舉，還原生態環境，走經濟與環境和諧發展道路；把“控制人口，計劃生育”作為長期國策不變，防止地球生態環境長期處于超負荷運轉狀態，緩解生態環境的壓力。（6）敦促環保機構制定符合中國國情的二氧化碳減排政策和方針；環保協會定期開展學術研討，加強學者之間的交流，切實做到理論貼近現實、對現實作出指導；加強環保網站、報紙和雜志的宣傳力度，增強全面節能減排意識；鼓勵環保專家和學者百家爭鳴、獻計獻策，為國家和人民排憂解難。（7）健全法制，加大監督檢查執法力度，強化節能減排管理；不斷完善政策，形成激勵和約束機制；對高耗能企業建立有效的二氧化碳排放檢測系統，防止企業偷排和虛報。
五、總結
全球氣候變暖已經成為人類21世紀面臨的重大挑戰，二氧化碳作為全球氣候變暖的元兇，減少其排放量已成為當今國際社會普遍關注的焦點問題。發達國家紛紛出臺相應的減排措施，如碳稅、開發新能源和低碳技術。中國作為二氧化碳排放量最多的發展中國家，由于經濟結構不夠合理，生產方式較粗放，對全球氣候變暖有不可否認的責任，氣候變暖的可怕后果使得中國面臨國際減排壓力越來越大。
本文從對內對外兩個角度，分析了中國如何緩解國際減排壓力，為經濟贏得更大的發展空間；同時，加快國內的產業結構調整，發展循環經濟，開發新能源，采用稅收和拍賣的經濟手段限制高耗能企業的溫室氣體排放量，設立非贏利性信貸機構為低碳技術開發提供資金支持，鼓勵退耕還林和造伐并舉，動員全民積極參與節能減排工作，發揮環保部門、環保協會、環保研究機構和學者聰明才智，制定符合中國國情的監督和管理制度，為中國人民和政府獻計獻策、排憂解難。
注釋：
①低碳經濟的基本思想是減少人為碳排放，以保持地球生態的碳均衡[6]。低碳經濟是低碳發展、低碳產業、低碳技術、低碳生活等一類經濟形態的總稱[7]。
參考文獻：
[1]Brown L.R. Global temperature rising. http：///index.php?/indicators/C51/temperature_2002，2002.
[2]許小峰，任國玉，王守榮，張政.氣候變化問題與我國的應對戰略[J].中國軟科學，2004，（1）：23-27.
[3]秦大河，丁一匯.中國西部環境變化的預測[M].北京：科學出版社，2002.
[4]秦大河，王紹武，董光榮.中國西部環境特征及其演變[M].北京：科學出版社，2002.
[5]丁一匯.氣候變化問題的科學認識[OL].http：///cn/NewsInfo.asp?NewsId=3746，2002-9-18.
[6]DTI （Department of Trade and Industry）.UK Energy White Paper：our energy future―creating a low carbon economy，London：TSO，2003.
[7]馮之浚，牛文元.低碳經濟與科學發展[J].中國軟科學，2009，（8）：13-19.
[關鍵詞]注水開發 注氣開發 油田 可行性
中圖分類號：TE357 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）41-0136-01
注水開發一直是我國在油田開發過程中的重要手段，這種方法因其使用簡單，成本較低一直深受石油工作者的歡迎。但是在進行注水開發的過程中，往往會出現石油采收率不高的問題。這種問題發生的主要原因是因為注水開發自身的特點引起的。而為了改善這種狀況，加大水驅采收率，目前大多數國外先進國家已經開始使用注氣的方法來提高注水開發油田的石油采收率，并且已經取得了較好的效果。在這樣的情況下，我國也開始注意到注氣開發的重要性，并且已經開始使用注氣開發的方法來進行石油的開采。但是由于油田的注氣潛力在我國仍然不能了解得很明確，因此就需要對注水開發油田的注氣開發可行性進行探討。
一，注水開發油田進行注氣開發的過程
（一）在水注后進行二氧化碳的注入
我國在進行注水開發油田注氣開發的一種常用方法就是在油田進行水注工作后再將油田中注入一定量的二氧化碳。在這種方法下，首先應該前期的水驅工作，在水驅工作基本完成后采用水氣交替注入的工作方式進行油田的開采。二氧化碳的注入總量約為0.2PV，在進行注入的二氧化碳主要是油田煉油廠進行生產的副產品，在純度的要求上，約為96±0.5%。通過我國的多個油田的實際二氧化碳的注入工作中，我們可以發現，在注水開發油田進行注氣開發后能夠將水驅剩余油飽和度以及水油比降低，從而讓采收率進行增加。在實際的工作中，采收率可以增加5.8%-6.5%左右。在注入的二氧化碳總量方面，每增加采收億噸原油需要注入的二氧化碳體積為2200立方米。
（二） 在水注后進行氮氣的注入
在水注后進行氮氣注入的方法與水注后進行二氧化碳注入的方法基本上相同。但是需要注意的是，氮氣在注入后的采收率提高程度與注入二氧化碳是不同的，在注入了氮氣后采收率提升約為3%左右，并且在注入方式上目前較多的油田注入氮氣使用的是頂部注氣的方式。
（二） 在水注后進行烴類氣的注入
由于烴類氣體自身的特點，因此在進行水注后的烴類氣體注入的過程中應該注意注入氣體的臨界溫度的問題。在注入烴類氣體的溫度大于240K時，就能夠實現混相的效果。在這個時候水驅油的采收效率可以達到59%-60%，在水驅達到了全部含水的時候就可以進行伴生氣水交替的過程。在此過程中，采收效率能夠比水驅采收提高8%左右。而如果采用干氣和水交替的注入，那么提高的采收效率為5%左右，但是如果采用MMC氣體的注入，那么提高的采收效率就能夠增加到12%。
二，在進行注水開發油田注氣開發中應該注意的問題
（一）進行注氣的時機問題
在油田進行注水開發油田的注氣開發過程中，需要面臨的首要問題就是注氣的時機。在具體的應用中，可以使用三種不同的方法。一種方法是先注入不同的水量，在將水注入完成后再進行水氣交替的注入。通過這種注氣的方法可以有效的將采收率進行增加，但是需要注意的是這種方法會因為長巖心長度的限制以及容量的限制，在最后的結果上提高的采收率體現的不會太明顯。另一種方法是先進行水驅，在含水率達到100%的時候再進行注氣的工作。這種方法下的注氣開發能夠讓巖心中的含水率達到一個比較穩定的狀態，因此能夠得到最低增加的可靠采收率。但是在實際的應用中，會因為低限的原因和油田現場的情況有區別。第三種方法是通過驅替法來讓含水率變得穩定，從而能夠確定在油藏中不同的含水率對于原油采收率的影響。
（二） 在水氣交替時的壓力注入問題
在進行水氣交替的工作過程中，注入壓力升高已經成為了非常普遍的問題。壓力升高的原因較多，其中比較重要的原因是因為油氣水的復雜多相滲透導致的阻力增加，注入的介質受到了污染以及水障的影響。為了減少在水氣交替過程中的注入壓力升高的問題，可以采取以下幾種方法解決：1，增加注入壓力。2，將注入井進行增加。3，采用水平井注入的方法進行注入。4，將井網進行調整。5，減少WAG比。6，沒有進行水驅的油藏可以先將氣段塞進行注入，然后按照水氣比一比一的進行交替注入工作。通過這些方法，可以較為有效的解決在油田現場的工作過程中壓力升高的問題。
（三） 水驅后進行注氣的種類以及方式
目前從國內以及國外的實際應用中的結果可以反映出水驅后注入的氣體類型適用的油藏類型。對于水驅后進行二氧化碳的注入，主要適用于原油較為粘稠的油田。而在進行水驅后使用烴類氣體與氮氣交替較為適合原油較輕的油田。在注入的方式上，一般是采取水氣交替的注入方式，因為最開始是使用水驅，如果直接使用氣驅則會引起較好的驅油效果。
三，結語
目前我國對于原油的需求量大大增加，因此就需要在我國的油田開采過程中使用先進的開采手段來增加我國油田的原油開采效率。在實際的油田開采過程中，可以使用在注水開發后進行注氣開發的方式來進行。在具體的使用上，可以首先進行水驅工作，在水驅完成后根據油田中原油的具體情況來確定該使用哪種氣體進行注入，并且在注入過程中注意壓力升高的問題。通過注氣開發，可以大大提高我國原油的開采效率。
參考文獻
[1] 付應坤，李治平，賴楓鵬等.基于數值模擬的致密油油藏注氣開發技術研究[J].科學技術與工程，2014，14（4）：37-42.
[2] 何右安，李濤，何小娟等.安塞油田長10油藏注氣開發方式研究[J].石油天然氣學報，2012，34（9）：121-124.
[3] 何珊.數值模擬方法在超低滲油藏注氣開發過程中的應用探討[J].黑龍江科技信息，2012，（16）：88-88.
