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關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；智慧教育；教學(xué)案例
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）21-0057-04
初中化學(xué)學(xué)科智慧教育內(nèi)涵及要求
初中化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)類探究學(xué)科，強(qiáng)調(diào)基于問題的認(rèn)識活動，學(xué)生尋求信息和理解事物的一般過程具有過程性和實(shí)踐性等特點(diǎn)。可如今，初中化學(xué)教師在教學(xué)中更多關(guān)注的是化學(xué)知識概念、公式的傳授和記憶，很少精心設(shè)計(jì)認(rèn)識活動的過程和方法，完全忽視了學(xué)生的智慧培養(yǎng)，與課程強(qiáng)調(diào)的教育理念背道而馳。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生逐漸喪失了學(xué)習(xí)興趣，只知道運(yùn)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(yīng)策略，變成了機(jī)械的知識“接收器”。
為培養(yǎng)學(xué)生的探究及創(chuàng)新能力，讓初中化學(xué)教育“智慧”起來，我們需要對初中化學(xué)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(tǒng)的價值取向，不能一味地注重分?jǐn)?shù)，要更多關(guān)注學(xué)生智慧能力的培養(yǎng)。其次，教師要從學(xué)生角度出發(fā)，創(chuàng)建智慧的學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維，而化學(xué)思維能力的培養(yǎng)雖然要以學(xué)科知識學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，但又要與學(xué)科知識點(diǎn)有本質(zhì)區(qū)別，即需要長時間、過程性、實(shí)踐性的訓(xùn)練，教師要花費(fèi)時間去設(shè)計(jì)認(rèn)識活動和方法，準(zhǔn)備探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)化學(xué)思維。最后，在智慧教育的課堂上，教師要把課堂還給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，自主創(chuàng)設(shè)情境解決問題，提高學(xué)生將化學(xué)知識轉(zhuǎn)化成解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧學(xué)習(xí)。
信息技術(shù)支撐下的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境
初中化學(xué)智慧教育離不開智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，而智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建則需要信息技術(shù)產(chǎn)品的有效支撐。交互式電子白板、信息化教學(xué)平臺、電子書包等都是新興的資源工具，筆者提供的教學(xué)案例主要是在電子書包和微視頻環(huán)境下促成的智慧教育教學(xué)。
電子書包即利用信息化設(shè)備進(jìn)行教學(xué)的便攜式終端，擁有豐富而又有針對性的學(xué)習(xí)資源，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會，凸顯學(xué)生的主體地位。電子書包能夠提供答疑檢測，在實(shí)驗(yàn)探究過程中，教師可以及時了解學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)程，并有針對性地給予指導(dǎo)和幫助，同時，它所提供的協(xié)作交流功能能夠真正滿足學(xué)生討論學(xué)習(xí)的需求，激發(fā)學(xué)生的交流協(xié)作興趣，提高他們的化學(xué)學(xué)習(xí)效率。
微課以視頻化的形式傳遞知識，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生，學(xué)生可以獨(dú)立觀看視頻，激發(fā)其自主探究思考，并完成課前新知預(yù)習(xí)。
案例設(shè)計(jì)
《二氧化碳制取的研究》教學(xué)設(shè)計(jì)
1.教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是人教版初中化學(xué)第六單元第二課的內(nèi)容，是本單元的核心知識，是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中制取某種氣體時藥品的選擇、裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的方法等思路的最佳素材，對今后學(xué)習(xí)元素化合物知識、化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)都有深遠(yuǎn)的影響。通過對制取二氧化碳裝置的探究，學(xué)生能夠歸納延伸出實(shí)驗(yàn)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(xué)依據(jù)。另外，“二氧化碳的制取和性質(zhì)”是新版教材內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定必須安排和組織學(xué)生完成的基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，因此本節(jié)課的學(xué)習(xí)對今后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)提供了有力保證。
2.教學(xué)對象分析
學(xué)生已經(jīng)在第二單元學(xué)習(xí)過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，具備一定的“氣體的制備與收集”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。初步掌握了“根據(jù)藥品選擇發(fā)生裝置，根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì)選擇收集裝置”的實(shí)驗(yàn)技能與方法，懂得氣體的收集方法與物理性質(zhì)有關(guān)，因此本節(jié)課應(yīng)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(xué)目標(biāo)制定
知識與技能目標(biāo)：掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理；掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的收集方法和檢驗(yàn)方法；了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置和收集裝置的確定依據(jù)；能設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置。
過程與方法目標(biāo)：通過對實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)創(chuàng)新的意識；通過對實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路和方法的復(fù)習(xí)，初步確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法；通過對實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究過程的體驗(yàn)、反思，培養(yǎng)多角度、多層次地觀察和分析問題的能力。
情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)、問題的討論，培養(yǎng)求實(shí)、創(chuàng)新、合作的科學(xué)品質(zhì)；通過教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的合作、研究性學(xué)習(xí)，體驗(yàn)探究成功的樂趣，激發(fā)求知欲，形成持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)興趣。
4.教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的確定及氣體制取的一般思路和方法。
難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置探究。
5.教學(xué)方法及整合點(diǎn)
教學(xué)方法：利用信息技術(shù)的仿真功能模擬不同物質(zhì)制取二氧化碳的反應(yīng)現(xiàn)象及反應(yīng)原理；再現(xiàn)學(xué)習(xí)過的實(shí)驗(yàn)過程；模擬演示實(shí)驗(yàn)過程中錯誤操作帶來的不良后果，直觀再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境，幫助學(xué)生溫習(xí)氧氣制取時的注意事項(xiàng)；構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供多種實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案靈活設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)裝置，幫助學(xué)生完成探究活動。
整合點(diǎn)：不易理解、微觀現(xiàn)象無法展現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察困難，實(shí)驗(yàn)步驟不易規(guī)范；課時影響，無法或沒有必要重新再做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)；部分學(xué)校受實(shí)驗(yàn)條件影響，難以保證每位學(xué)生人手一套齊全的實(shí)驗(yàn)器材。
6.教學(xué)模式
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的運(yùn)用，弱化了教師的主導(dǎo)地位，充分地調(diào)動了學(xué)生的主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識的同時大大提高了課堂教學(xué)效率。
7.教學(xué)環(huán)境
在多媒體教室借助網(wǎng)絡(luò)，利用平臺和電子書包將課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)貫穿起來，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
8.教學(xué)過程
課前：
①教師以微課的形式將生石灰刷墻的相關(guān)視頻放到電子書包平臺上，創(chuàng)設(shè)情境，引入新知，讓學(xué)生思考“為什么用生石灰刷完墻會變白變硬”。
設(shè)計(jì)意圖：通過視頻引入新知，從學(xué)生身邊熟悉的滅火器入手，使化學(xué)與生活密切聯(lián)系，讓學(xué)生感知身邊的化學(xué)物質(zhì)二氧化碳。
②教師以微課的形式將判斷實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：課時影響，無法或沒有必要重新做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)；知識零散，缺乏系統(tǒng)整合。
設(shè)計(jì)意圖：通過觀看電子書包中氧氣制取的虛擬實(shí)驗(yàn)動畫，回顧知識點(diǎn)，同時引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時反應(yīng)物的確定、發(fā)生裝置及收集裝置的選擇、檢驗(yàn)方法等步驟，使學(xué)生初步了解氣體制取的一般思路和方法，進(jìn)而進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的探究活動。
課上：
①導(dǎo)入新課，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師解釋生石灰刷完墻會變白變硬的原因，并設(shè)疑。
師：請同學(xué)們思考在學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)中，哪些能生成二氧化碳？你能根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的要求選擇適宜的反應(yīng)嗎？
生：C+O2點(diǎn)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(diǎn)撥：實(shí)驗(yàn)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(yīng)制取二氧化碳，即反應(yīng)物為固液常溫混合。
設(shè)疑：在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)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(yīng)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(yīng)制取二氧化碳呢？
②模擬實(shí)驗(yàn)。利用化學(xué)平臺演示虛擬實(shí)驗(yàn)，四組對比（如圖1）。
學(xué)生觀察對比四個試管中氣泡產(chǎn)生的快慢。試管Ⅰ產(chǎn)生氣泡速率很快；試管Ⅱ產(chǎn)生氣泡速率適中；試管Ⅲ產(chǎn)生氣泡速率緩慢微弱并漸止；試管Ⅳ有白霧現(xiàn)象。
整合點(diǎn)：教材中直接給出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳所用的藥品，但當(dāng)學(xué)生接觸到其他能產(chǎn)生二氧化碳的藥品時可能會混淆。該實(shí)驗(yàn)對反應(yīng)藥品的探究在常規(guī)實(shí)驗(yàn)下存在做不好、做不了、現(xiàn)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(shí)驗(yàn)的功能，將不能做的實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來，使學(xué)生直觀了解到濃硫酸不能作為反應(yīng)物的原因。
設(shè)計(jì)意圖：通過對比實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生歸納在選擇藥品制取二氧化碳時應(yīng)注意的事項(xiàng)，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(xué)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(yīng)制取二氧化碳，制得的氣體是否較純？反應(yīng)條件是否容易滿足？反應(yīng)速率是否適中？并論述原由。
設(shè)計(jì)意圖：啟發(fā)學(xué)生思維，通過電子書包討論區(qū)發(fā)散思維、實(shí)時交流，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。
④實(shí)驗(yàn)裝置的確定。教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置由哪幾部分組成？如何選擇實(shí)驗(yàn)的發(fā)生裝置及收集裝置？確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時應(yīng)考慮哪些因素？氧氣的檢驗(yàn)方法是什么？學(xué)生思考后，教師講解實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分，列出確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時應(yīng)考慮的因素（如圖2），并引導(dǎo)學(xué)生完成表格（如右上表）。
最后教師總結(jié)，因?yàn)槎趸伎扇苡谒圆荒懿捎门潘ㄊ占Ｓ捎诙趸济芏缺瓤諝獯螅钥刹捎孟蛏吓趴諝夥ㄊ占?/p>
設(shè)計(jì)意圖：比較氧氣和二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)，使學(xué)生了解制備氧氣與二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置的異同。
⑤牛刀小試。學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)器材中選擇設(shè)計(jì)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置，放入“器材購物車”中（如圖3），組裝好后匯報交流。
整合點(diǎn)：利用電子書包中信息化構(gòu)建工具軟件，對裝置進(jìn)行反復(fù)比較，構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)裝置的幾種可能，如有操作不當(dāng)可保護(hù)學(xué)生安全，啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生自主探究，在營造討論的氣氛的同時，充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。
設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)是本節(jié)的重點(diǎn)，教師對學(xué)生設(shè)計(jì)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(xué)生的創(chuàng)造思維置之不理，又不能操之過甚偏離了主題。引進(jìn)日用品做化學(xué)儀器培養(yǎng)了學(xué)生對化學(xué)的親近感。
⑥反饋學(xué)習(xí)。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖4裝置回答氣體的實(shí)驗(yàn)室制法有關(guān)問題：
題1：寫出圖中帶有標(biāo)號儀器的名稱：a試管；b長頸漏斗；c集氣瓶。
題2：實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，應(yīng)選擇的發(fā)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(shí)驗(yàn)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(yīng)速率適中，便于收集，寫出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)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(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w。根據(jù)以上信息，判斷實(shí)驗(yàn)室中制取一氧化氮采用的收集裝置是C。
整合點(diǎn)：電子書包對學(xué)生答題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示答題情況，學(xué)生互動分析。教師對學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo)。
設(shè)計(jì)意圖：通過檢測，了解學(xué)生對二氧化碳制取相關(guān)知識的掌握情況，針對存在的問題，教師給予點(diǎn)撥指導(dǎo)。
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(shù)手段。比如提高現(xiàn)有設(shè)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(fēng)能、太陽能、水能、核能等潔凈能源，使用生物質(zhì)燃料，等等。
誰排放了二氧化碳
對我國來說，在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，煤炭仍然是主要的能源。如何有效處置燃煤產(chǎn)生的二氧化碳，對實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境都至關(guān)重要。
根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，交通運(yùn)輸業(yè)是排放二氧化碳的主要行業(yè)，大約占二氧化碳總排放量的1／3。交通運(yùn)輸所排放的二氧化碳是由成千上萬輛機(jī)動車產(chǎn)生的，這些二氧化碳很難被統(tǒng)一捕集。
火力發(fā)電廠則是排放二氧化碳的最大行業(yè)。火力發(fā)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(fā)電廠外，建材、陶瓷、水泥、玻璃、冶金以及化工等行業(yè)，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(yè)設(shè)備中進(jìn)行的，比較容易在管道系統(tǒng)中進(jìn)行二氧化碳的分離和捕集。因此，首先處理火力發(fā)電廠排放的二氧化碳是切實(shí)可行的減少溫室氣體排放的辦法。
科學(xué)家們目前研究的重點(diǎn)是對工廠排放的二氧化碳進(jìn)行捕集和分離，然后將其壓縮成液體，輸送到合適的地點(diǎn)，封存于地下。
最新研究顯示，未來50年內(nèi)，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?nèi)祟惿睢⒕幼≡诘厍虮砻妫叵碌膸r石結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。地質(zhì)學(xué)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(fā)現(xiàn)并開采的礦產(chǎn)，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(dá)幾千米。
如果我們充分認(rèn)識了解、利用我們腳下的巖石結(jié)構(gòu)，就可以把捕集的二氧化碳儲存起來。
在聯(lián)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(shù)，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(chǎn)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(zhì)的了解。
二氧化碳是一種無色、無味、比空氣重的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度是1.977克／升。在空氣中，二氧化碳占0.03％。當(dāng)溫度／壓力高于31℃／74大氣壓時，二氧化碳處于超臨界狀態(tài)(超臨界點(diǎn)溫度是31.1℃，壓力7.384兆帕大氣壓)。處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳，密度近于液體，黏度近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)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(qiáng)的溶解能力。利用這個性質(zhì)可以從多種物質(zhì)中提取出有效成分，因而，二氧化碳在醫(yī)藥、食品、香料、煙草與化學(xué)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)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(chǎn)量正在遞減的油氣田，可以提高油氣產(chǎn)量，這是不少發(fā)達(dá)國家正在采用的技術(shù)。
從20世紀(jì)70年代開始，發(fā)達(dá)國家開始嘗試把超臨界二氧化碳流體萃取理論應(yīng)用到石油工業(yè)，即把二氧化碳注入到油田的儲油層，增加油氣產(chǎn)量，并且取得了很好的效果。由于二氧化碳對烴類物質(zhì)的萃取有自己的特點(diǎn)，超臨界流體把原油中較重的碳?xì)浠衔镙腿〕鰜砗螅@種液態(tài)混合物具有較好的流動性，容易流向生產(chǎn)井，進(jìn)而被抽提到地表。在石油工業(yè)中，這種方法被稱為二氧化碳驅(qū)油。
目前，比較成熟的處理技術(shù)是在距地面800米以及更深處進(jìn)行二氧化碳的儲存。在800米或更深的地方，地?zé)崽荻葹?5～35℃／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(tài)，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(dá)到一定規(guī)模的工業(yè)性試驗(yàn)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(jiān)測和儲存項(xiàng)目，也是加拿大能源公司(Encana)涉及1.5億美元、周期達(dá)30年，用二氧化碳增加石油采收率的商業(yè)項(xiàng)目。其目的是通過把加壓的二氧化碳?xì)怏w注入到油田儲層中，以增加石油產(chǎn)量1.3億桶。同時，通過綜合監(jiān)測，查明二氧化碳在被灌注到地下以后的運(yùn)移規(guī)律，最終作為建立長期、安全的二氧化碳地下儲存技術(shù)和范例。
通過研究，地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)韋本油田的地質(zhì)構(gòu)造適宜進(jìn)行注入試驗(yàn)。制定好方案后，項(xiàng)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(jìn)行，初期注氣量為2.69百萬立方米／天(或5000噸／天)。現(xiàn)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(chǎn)井進(jìn)行再循環(huán)。在實(shí)驗(yàn)區(qū)塊中，每天的石油產(chǎn)量(20560桶)有1／4(超過5000桶)是由二氧化碳的注入所貢獻(xiàn)的。到2008年生產(chǎn)周期，二氧化碳注入到75個井陣，注氣量達(dá)108億立方米(2000萬噸)。
我國也在積極開展這個領(lǐng)域的研究與試驗(yàn)，科技部支持開展的973項(xiàng)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(shí)現(xiàn)地質(zhì)封存的示范工程。如今，這項(xiàng)工作已經(jīng)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(shí)現(xiàn)環(huán)境效益的措施。不過，由于沒有其他經(jīng)濟(jì)補(bǔ)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(dá)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(qū)正在進(jìn)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(jì)90年代歐盟啟動的一個咸水
層封存二氧化碳項(xiàng)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(xué)研究機(jī)構(gòu)組成SACS計(jì)劃集團(tuán)，并開始收集有關(guān)二氧化碳注入到北海地區(qū)Utsira地層及其他類似地區(qū)的資料。SACS涉及了多學(xué)科方法，包括地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理以及儲庫的工程、數(shù)值模擬。
在北海的斯萊普內(nèi)爾(Sleipner)氣田，人們將二氧化碳從產(chǎn)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(nèi)爾南部，厚度達(dá)到300多米：第二個在斯萊普內(nèi)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(jìn)一步增加了儲集層的總厚度。
據(jù)估算，utsira地層可儲存歐洲幾百年的二氧化碳排放量，數(shù)量還是相當(dāng)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(chǎn)生4.3～6.2立方米甲烷，所產(chǎn)生的甲烷集結(jié)在煤層中，吸附在煤的表面上。煤巖內(nèi)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(dá)25標(biāo)準(zhǔn)立方米／噸。煤的年代越久遠(yuǎn)，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(shí)，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(yàn)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(fā)煤礦發(fā)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(yīng)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(fā)生瓦斯爆炸的危險，一舉兩得。
但是，在實(shí)際中，這種處理方式并不可取。因?yàn)闇\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(dá)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(xù)開采，經(jīng)濟(jì)上就不合算了。為了得到深部的煤層氣，也同時為了實(shí)現(xiàn)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(xiàn)在的研究對深層煤圈閉二氧化碳的機(jī)理以及二氧化碳可能與煤發(fā)生的反應(yīng)等問題，尚缺乏研究，相關(guān)項(xiàng)目的開展還需要進(jìn)一步的研究試驗(yàn)。
我國是煤炭資源大國，至少有33個世和世以上的地質(zhì)時代、有數(shù)量不等、質(zhì)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(xiàn)有技術(shù)很難開采(我國現(xiàn)在有的煤礦已經(jīng)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(qū)，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(dǎo)性試驗(yàn)，試驗(yàn)煤層的深度為472～478米。
備選方法實(shí)在多
除了上面提到的技術(shù)，各國專家也都在嘗試其他儲存技術(shù)，比如將二氧化碳注入衰竭油氣田。我們可以這樣來認(rèn)識這個方法：石油天然氣是地球經(jīng)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(zhì)資料也可以為二氧化碳的注入提供技術(shù)支持。只是，現(xiàn)在國際上還沒有工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)的報道。
在海底開展儲存二氧化碳的試驗(yàn)也仍處于研究階段。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，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(dāng)把二氧化碳釋放到海水中時，會產(chǎn)生氣泡，并在氣泡外面形成一層固態(tài)的水化物。這層外殼限制了=氧化碳與海水的接觸；當(dāng)海水深度大于2600米時，液態(tài)二氧化碳的密度比海水大；在3627米的海洋深處，液態(tài)二氧化碳表面能形成穩(wěn)定的水化物外殼，與冬季池塘被冰覆蓋的現(xiàn)象類似。
科學(xué)家做了一個實(shí)驗(yàn)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(tài)二氧化碳，在1小時內(nèi)，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(jié)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(huán)境會有怎樣的影響?海洋生物又會發(fā)生什么反應(yīng)?這些都有待于進(jìn)一步研究。
科學(xué)家還有一種設(shè)想，是把二氧化碳注入相關(guān)的巖體，例如玄武巖，玄武巖在全球的分布很廣。一般認(rèn)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(xué)家考慮這個問題時，想到了玄武巖的裂隙，當(dāng)多孔隙、有滲透性和封閉的低滲透性夾層出現(xiàn)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?yàn)樵谶m合的條件下注入的二氧化碳與玄武巖中的硅酸鹽反應(yīng)，有可能形成碳酸鹽礦物。目前，人們關(guān)于這種類型儲存地點(diǎn)的知識很有限，需要開展進(jìn)一步的研究來評估發(fā)生在玄武巖中的二氧化碳礦化作用的范圍與速度。
關(guān)鍵詞 變壓器故障 氣相色譜技術(shù) 分析 應(yīng)用
1.引言
變壓器是供電系統(tǒng)中的核心設(shè)備，萊蕪供電公司變電檢修工區(qū)管轄35kV—220kV變電站四十余座，主變壓器約八十余臺。這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將對安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。對于充油電氣設(shè)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(shù)方法來了解和監(jiān)督變壓器等充油電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況。氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用充分解決了這一難題。
2.色譜法的原理、特點(diǎn)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(shù)。即根據(jù)不同的物質(zhì)在由兩相（固定相和流動相）構(gòu)成的體系中，具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動時需要分離的物質(zhì)也隨流動相一起運(yùn)動，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，這樣就使得原來分配系數(shù)只有微小差別的各組分在移動速度上產(chǎn)生很大的差別，從而將各組分達(dá)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(shù)，稱為色譜分離技術(shù)或色譜法。當(dāng)用液體作為流動相時，稱為液相色譜，當(dāng)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(tǒng)、色譜柱和檢測器。
3.變壓器的故障產(chǎn)生的氣體及故障類型
3.1變壓器絕緣材料產(chǎn)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(chǎn)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(yùn)行的老化過程產(chǎn)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(chǎn)生的氣體主要是氫和甲烷。在故障溫度高于正常運(yùn)行溫度不多時，產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生較多的一氧化碳和二氧化碳。設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水受潮時在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生電解和電化學(xué)反應(yīng)，也可產(chǎn)生大量的氫。
有時設(shè)備內(nèi)并不存在故障，而由于其他原因，在油中也會出現(xiàn)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(diào)壓變壓器中切換開關(guān)油室的油向變壓器本體滲漏或某種范圍開關(guān)動作時懸浮電位放電的影響：設(shè)備曾經(jīng)有過故障，而故障排除后絕緣油未經(jīng)徹底脫氣，部分殘余氣體仍留在油中；設(shè)備油箱曾帶油補(bǔ)焊；原注入的油就含有某幾種氣體等。還應(yīng)注意油冷卻系統(tǒng)附屬設(shè)備（如潛油泵，油流繼電器等）的故障產(chǎn)生的氣體也會進(jìn)入到變壓器本體的油中。運(yùn)行中變壓器、電抗器等設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量超過表1所列數(shù)值時，應(yīng)引起注意。
僅僅根據(jù)分析結(jié)果的絕對值是很難對故障的嚴(yán)重性作出正確判斷的，必須考察故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)（如果存在的話）的產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率是與故障消耗能量大小、故障部位、故障點(diǎn)的溫度等情況直接有關(guān)的。總烴的相對產(chǎn)氣速率大于10%時應(yīng)引起注意。變壓器和電抗器等設(shè)備絕對產(chǎn)氣速率的注意值超過表2所列數(shù)值時，應(yīng)引起注意。
3.2對一氧化碳和二氧化碳的判斷
當(dāng)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(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)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(xiàn)在油中一氧化碳和二氧化碳的含量上，一般情況下沒有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯。實(shí)踐證明，當(dāng)懷疑設(shè)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(dāng)懷疑故障涉及到設(shè)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(fā)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(yīng)結(jié)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(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障
在診斷變壓器等充油設(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障時，應(yīng)綜合考慮以下三個方面的因素，做到準(zhǔn)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(chǎn)氣的累計(jì)性
充油電氣設(shè)備的潛伏性故障所產(chǎn)生的可燃性氣體大部分會溶解于油。隨著故障的持續(xù)，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(jì)程度是診斷故障的存在與發(fā)展情況的一個依據(jù)。
4.2故障下產(chǎn)氣的速率
正常情況下充油電氣設(shè)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(chǎn)氣速率很緩慢。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在故障時，就會加快這些氣體的產(chǎn)氣速率。因此，故障氣體的產(chǎn)氣速率，也是診斷故障的存在與發(fā)展程度的另一個依據(jù)。
4.3故障下產(chǎn)氣的特征性
變壓器內(nèi)部在不同故障下產(chǎn)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(chǎn)氣的特征性是診斷故障性質(zhì)的又一個依據(jù)。
5.氣相色譜分析應(yīng)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(chǎn)氣速率31mL/d超出12mL/d的注意值；
總烴相對產(chǎn)氣速率2483℅/月超出12℅/月的注意值。
5.2判斷故障的類型及嚴(yán)重程度
根據(jù)判斷故障性質(zhì)的《三比值法》和《特征氣體法》診斷為發(fā)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(diǎn)或多點(diǎn)接地，接頭或接觸不良等原因。建議立即計(jì)劃停電檢修。
在主變停電吊罩檢查時發(fā)現(xiàn)，在鐵心與外殼底座之間放有一把12英寸的扳手。故障點(diǎn)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(yùn)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(diǎn)接地。由于及時發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確的診斷出故障的類型，及時采取了相應(yīng)的措施，避免了因故障擴(kuò)大而造成的設(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生，保證了設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
6.總結(jié)
利用氣相色譜法對充油電氣設(shè)備油中溶解氣體分析，能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障，并隨時監(jiān)視故障的的類型和發(fā)展趨勢，從而進(jìn)一步估計(jì)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(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生，保證設(shè)備及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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(xué))乃至整個化學(xué)學(xué)習(xí)過程中均有十分重要的影響。它是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中制取某種氣體時,藥品的選擇、裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的方法等思路的最佳素材。上好此節(jié)課對學(xué)生今后學(xué)習(xí)元素化合物知識、化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)探究能力都有深遠(yuǎn)的影響。
本節(jié)知識的學(xué)習(xí)比較容易,學(xué)生在前面學(xué)習(xí)元素化合物的基礎(chǔ)上經(jīng)過討論便可解決。本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是能力訓(xùn)練。學(xué)生在前面學(xué)習(xí)了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法,具備了一些氣體制備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)也已經(jīng)具備,此時在課堂教學(xué)中體現(xiàn)學(xué)生主體,讓學(xué)生真正參與到教學(xué)過程中來正是時機(jī)。教師提出探究問題、引發(fā)學(xué)生思考;通過小組合作,設(shè)計(jì)方案、表達(dá)交流、實(shí)施方案、總結(jié)表達(dá)等環(huán)節(jié)完成整個探究。
1.2教學(xué)目標(biāo)分析。
知識與技能:了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理;探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置,并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳;了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的方法和設(shè)計(jì)思路。
過程與方法:通過實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣的方法和設(shè)計(jì)思路,探索實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品和實(shí)驗(yàn)裝置,讓學(xué)生初步學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本過程(提出假設(shè),實(shí)驗(yàn)探究,獲得結(jié)論)和方法,體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法的科學(xué)性;能進(jìn)行初步的科學(xué)探究活動。
情感態(tài)度與價值觀:通過實(shí)驗(yàn)、問題討論,培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)、創(chuàng)新、合作的科學(xué)品質(zhì)。
通過師生、生生間合作學(xué)習(xí),研究性學(xué)習(xí),體驗(yàn)探究的樂趣,激發(fā)學(xué)生的探究欲。
1.3教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。
教學(xué)重點(diǎn):探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品、反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置的選擇,并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳。
重點(diǎn)突破:通過實(shí)驗(yàn),師生共同確定實(shí)驗(yàn)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(yīng)確定反應(yīng)原理,并提醒學(xué)生注意不能用濃鹽酸和硫酸;學(xué)生分小組討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,讓部分學(xué)生到臺上演示實(shí)驗(yàn),教師針對學(xué)生演示指出實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。
教學(xué)難點(diǎn):探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置。
難點(diǎn)突破:通過引導(dǎo)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖,讓學(xué)生分析對比兩套裝置,從而確定實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置。
2.教法分析
本課題以“質(zhì)疑―發(fā)現(xiàn)”式教學(xué)法為主。教師創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、發(fā)現(xiàn)新知識,進(jìn)而釋疑解惑。采用這種方法旨在調(diào)動學(xué)生思維的積極性、主動性,使學(xué)生對學(xué)到的知識記憶更牢固,理解更深刻,同時培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。結(jié)合本課題內(nèi)容的特點(diǎn),教法上還輔以討論法、練習(xí)法及多媒體輔助教學(xué)法等。
教材中直接給出了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品,這樣學(xué)生雖能一下子記住所用藥品,但是過后接觸到其它能夠產(chǎn)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(bǔ)充了為什么不用碳酸鈉或硫酸代替制取二氧化碳,而有關(guān)發(fā)生裝置、收集裝置的選擇則采用探究的方式進(jìn)行。
3.學(xué)法指導(dǎo)
學(xué)生在前面已學(xué)習(xí)過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法,對本課題的學(xué)習(xí)比較容易,初步的實(shí)驗(yàn)技能也已經(jīng)具備。因此,在課堂教學(xué)中,教師應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生主體,讓學(xué)生真正參與到教學(xué)過程中來。教師提出探究問題、引發(fā)學(xué)生思考,通過小組合作、設(shè)計(jì)方案、表達(dá)交流、實(shí)施方案、總結(jié)表達(dá)等環(huán)節(jié)完成整個探究。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行有目的的思維和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,逐步形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)、教材特點(diǎn),以及學(xué)生的年齡特征,決定采用引導(dǎo)啟發(fā)法、實(shí)驗(yàn)探究法和歸納總結(jié)法進(jìn)行教學(xué)。
4.教學(xué)程序
4.1創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課。
列舉日常生活中常見的石灰石、大理石、貝殼等物質(zhì),放入燒杯中,加入稀鹽酸,蓋上沾有石灰水的玻璃片,觀察現(xiàn)象。以日常生活中學(xué)生常見的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時也讓學(xué)生學(xué)會從化學(xué)的視角關(guān)注生活。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)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(xué)過哪些能產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)?引發(fā)學(xué)生討論,同時進(jìn)入第二個環(huán)節(jié)。
4.2分組討論,確定原理。
學(xué)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(xué)反應(yīng),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(yīng)都適合在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳嗎?這樣提問讓學(xué)生學(xué)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(xué)生的討論欣起了一次小,并一致認(rèn)以石灰石或大理石與鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳最合適。為了加深對該反應(yīng)的認(rèn)識,我及時與學(xué)生合作演示了石灰石與鹽酸反應(yīng)、碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)、石灰石與稀硫酸反應(yīng)的對比實(shí)驗(yàn),從而強(qiáng)化了學(xué)生對該反應(yīng)的認(rèn)識,在此過程中學(xué)生也學(xué)會了如何選擇合適的反應(yīng)原料和反應(yīng)原理,突出教學(xué)重點(diǎn)。
4.3溫故導(dǎo)新,設(shè)計(jì)裝置。
確定反應(yīng)原理后,怎樣選擇合適的裝置呢?這是本課題的教學(xué)重點(diǎn),同時也是教學(xué)難點(diǎn)。考慮到學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)過了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法,因此我引導(dǎo)學(xué)生回顧制取氧氣的發(fā)生裝置、收集裝置需要考慮哪些因素等,通過對比發(fā)現(xiàn),降低了問題的難度,用儲存在學(xué)生頭腦中的知識來構(gòu)建新的知識,體現(xiàn)了教師引導(dǎo)、學(xué)生發(fā)現(xiàn)的新課程理念。在確定了簡易的裝置后,繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生,將探究活動引向深入,拋出第三個問題:你發(fā)現(xiàn)該裝置有哪些不足之處呢?我引發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,通過小組合作對裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從而解決了問題。學(xué)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(diǎn),突破難點(diǎn)。
4.4進(jìn)行實(shí)驗(yàn),總結(jié)評價。
各小組設(shè)計(jì)好裝置后,立即組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),現(xiàn)場制取二氧化碳,讓學(xué)生體驗(yàn)探究活動是快樂的,有成就的,也鍛煉了學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的能力。制出二氧化碳后,以小組為單位,及時總結(jié)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路,學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會分析概括能力。
4.5拓展應(yīng)用,鞏固新知。
在這一環(huán)節(jié)里,可設(shè)計(jì)一道已知反應(yīng)原理,確定實(shí)驗(yàn)裝置的問題來鞏固新知,同時也鼓勵學(xué)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(fā)學(xué)生的發(fā)散思維能力和學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；教學(xué)模式； 探究性； 優(yōu)化教法
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中非常重要。化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計(jì)則貫穿于整個化學(xué)教學(xué)，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響著教學(xué)效果。新課程提倡“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)調(diào)化學(xué)探究意識，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。由此可見，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)化學(xué)中顯得尤其重要。
我在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先選擇了不同類型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了探究性教學(xué)設(shè)計(jì)并在教學(xué)班進(jìn)行實(shí)施，收集了多方面的反饋信息，經(jīng)過研究分析得出了以下教學(xué)啟示及教學(xué)建議：
1.明確實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。2.注重對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過程，方法引導(dǎo)和探究必備能力的培養(yǎng)。。3.探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要與學(xué)生的認(rèn)知水平相適應(yīng)，與教學(xué)內(nèi)容相吻合。。4.探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要考慮學(xué)校的實(shí)際條件，注重多方資源的整合。。5.探究性實(shí)驗(yàn)后的評價、交流、和反思是整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要途徑在教學(xué)設(shè)計(jì)中不可忽視。。6.教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中對問題的設(shè)計(jì)要科學(xué)，語言描述準(zhǔn)確，問題要具備適應(yīng)性、目標(biāo)性和驅(qū)動性。要注意保護(hù)學(xué)生的積極性和好奇心。
以下是我在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式與教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐中的一個案例——二氧化碳制取的研究，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)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(yīng)現(xiàn)象及操作性方面的考慮，讓學(xué)生分組討論，最后選擇出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理：
2.復(fù)習(xí)鞏固實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理及對應(yīng)的裝置的選取，確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置的選取需要考慮的因素。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)的條件的分析，以及二氧化碳的溶解性、密度的分析確定實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置。
3.學(xué)生探究活動：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氣體一般考慮的因素：
A、產(chǎn)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(shí)驗(yàn)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(xué)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(yīng)裝置：
（2） 引導(dǎo)學(xué)生從取材途徑、操作性等方面考慮，分別對以上A——F七組發(fā)生裝置進(jìn)行評價：
A裝置簡單易操作；B裝置能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止；C、D兩套裝置能隨時控制梵音的發(fā)生和停止，但產(chǎn)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(yīng)速率，但實(shí)驗(yàn)室的圓底燒瓶較少，不能滿足分組實(shí)驗(yàn)的要求；F、G兩套裝置能很好地控制反應(yīng)速率且所需器材是實(shí)驗(yàn)室常見的儀器。綜合上述信息反饋，學(xué)生從我們學(xué)校的實(shí)際情況出發(fā)，最終確定選擇如下兩套發(fā)生裝置和一套收集裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來制取二氧化碳。
發(fā)生裝置 收集裝置
（3） 學(xué)生開始分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視，指出學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的不當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作。（4） 學(xué)生實(shí)驗(yàn)完畢后，總結(jié)出如下檢驗(yàn)二氧化碳和對二氧化碳驗(yàn)滿的方法。
4.循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法：（1）選擇合理、可行的實(shí)驗(yàn)原理。（2）根據(jù)反應(yīng)原理，確定反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)的條件，從而選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行操作、制取氣體。（3）確定驗(yàn)證氣體的方法。
5.反饋練習(xí)：下邊的實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路與方法，學(xué)習(xí)的積極性也得到了很大的提高，在探究的過程中，教師優(yōu)化了課堂結(jié)構(gòu)，學(xué)生也體會到了成功的喜悅。我認(rèn)為：本探究活動是成功的，一方面學(xué)生學(xué)會了如何探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科能力，另一方面有充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對以后的化學(xué)學(xué)習(xí)也充滿了期望。 以上案例是我在從事中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究性教育模式下的一個教學(xué)設(shè)計(jì)。在以后的教育教學(xué)過程中，我會不斷總結(jié)、逐步完善我的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從而不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到全面提升。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼： 文章編號:
引言：
可以利用離線色譜技術(shù)對變壓器的油中溶解氣體進(jìn)行相應(yīng)的分析，在一定的周期內(nèi)從變壓器工作現(xiàn)場采集油品，利用氣相色譜儀器對油中溶解氣體進(jìn)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(shù)存在一些弊端，例如，溶解油分析過程比較復(fù)雜，檢測時間比較長、分析結(jié)果無法真正地體現(xiàn)出變壓器的實(shí)際狀況。因此，在線監(jiān)測技術(shù)得到了廣泛地關(guān)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(jìn)行分析，從而能夠更準(zhǔn)確地判斷出變壓器的工作狀態(tài)，為變壓器的維護(hù)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(diǎn)
變壓器油通常情況下以烴類為主， 屬于一種非常優(yōu)質(zhì)的介質(zhì)， 可以起到變壓器的絕緣以及散熱功能。然而，在變壓器發(fā)生故障的情況下，例如，變壓器發(fā)熱、變壓器放電等，將使變壓器油中的一些烴類介質(zhì)產(chǎn)生分解，主要體現(xiàn)在“碳-氫”鍵和“碳-碳”鍵的斷裂， 并且產(chǎn)生一部分氫原子和碳?xì)渥杂苫哂胁环€(wěn)定性，最終產(chǎn)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(chǎn)生分解，超過300℃時將全部裂解以及產(chǎn)生碳化，裂解時生成水的同時還產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生有載開關(guān)小油箱和變壓器油箱之間的滲漏，將產(chǎn)生較多的乙炔。此外，變化器絕緣材料老化也將產(chǎn)生溶解氣體。
2 變壓器的故障類型和溶解氣體的關(guān)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(zhì)，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(nèi)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(zhì)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?yàn)槌潭炔幌嗤芙鈿怏w的量也不一樣。因此，按照變壓器溶解油中氣體的量能夠?qū)ψ儔浩鞯墓收项愋鸵约肮收铣潭冗M(jìn)行有效地判別。
2.1 變壓器的故障類型
一般情況，變壓器內(nèi)部故障主要有三種類別，分別是機(jī)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(jī)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(chǎn)生的故障通常情況下為過熱故障以及高放電故障。依據(jù)變壓器現(xiàn)場的測試結(jié)果，電弧放電將產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)力的作用下導(dǎo)致絕緣材料迅速老化的現(xiàn)象， 能量密度一般具有中等水平。形成變壓器過熱故障的機(jī)制包括以下幾種情況：分接開關(guān)接觸不好，占所有熱故障的50%；鐵心多點(diǎn)接地、局部短路或者漏磁環(huán)流，占所有熱故障的33%；導(dǎo)線產(chǎn)生過熱現(xiàn)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(dǎo)致散熱不好，大約所有熱故障的2.6% 。如果變壓器產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生嚴(yán)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(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于烴總量的6%；如果和固體材料相關(guān)時，將形成大量的一氧化碳和二氧化碳。
如果裸金屬產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，將使其周圍的油發(fā)生分解現(xiàn)象，形成氫氣和烴類成分，如果固體絕緣材料發(fā)生熱分解，將釋放大量的一氧化碳和二氧化碳。變壓器內(nèi)部故障形成的原因包括：分接開關(guān)沒有良好地接觸，引線和分接開關(guān)之間的焊接不佳，導(dǎo)線以及套管連接處不能較好地導(dǎo)電，鐵心多點(diǎn)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(fā)生分解，產(chǎn)生的烴類成分不多，主要產(chǎn)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(chǎn)生大量的過熱，或者裸金屬過熱導(dǎo)致附近的固體絕緣產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。
2.3 變壓器的電故障
變壓器內(nèi)部由于放電而使絕緣材料分解產(chǎn)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(xiàn)為線圈匝以及層間擊穿。其次是引線發(fā)生斷裂、對地閃絡(luò)以及分接開關(guān)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(yù)兆，通常情況預(yù)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(chǎn)生下面的情況：引線、套管儲油柜對電位沒有固定的套管導(dǎo)電管產(chǎn)生放電現(xiàn)象；引線局部接觸不好或者鐵心接地片接觸不佳導(dǎo)致的放電；分接開關(guān)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)用于電力企業(yè)，在長期的應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)三比值法的編碼和變壓器故障之間不具有對應(yīng)關(guān)系，一些變壓器的故障沒有與對應(yīng)的編碼，經(jīng)常產(chǎn)生缺碼現(xiàn)象，為了能夠彌補(bǔ)這一缺陷，可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論以及粗糙集理論對三比值法進(jìn)行改進(jìn)，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(jìn)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(jìn)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(guān)系；然后，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)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(jù)計(jì)算結(jié)果對變壓器的故障類型進(jìn)行判斷。
3.3氣體譜圖法
該方法主要是根據(jù)變壓器溶解氣體的譜圖對其故障進(jìn)行診斷。根據(jù)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(jì)算出譜圖的均值、傾斜度以及突出度，從而能夠準(zhǔn)確地辨別變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，主要應(yīng)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(jié)論
變壓器油中溶解氣體和變壓器故障類型之間對應(yīng)關(guān)系并不明確，因此，可以通過模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、灰色系統(tǒng)理論以及支持向量機(jī)技術(shù)等彌補(bǔ)傳統(tǒng)故障診斷方法的不足，從而能夠獲得準(zhǔn)確的故障診斷精度，促進(jìn)變壓器溶解氣體在線監(jiān)測技術(shù)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】二氧化碳；驅(qū)油機(jī)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(fā)，面臨著需要進(jìn)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(qū)油[1-4]提高采收率技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護(hù)大氣環(huán)境。該技術(shù)不僅僅適用于常規(guī)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(yè)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(nèi)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(qū)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(qū)油方式。
2.1 CO2混相驅(qū)
混相驅(qū)油是在地層高退條件下，油中的輕質(zhì)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(tài)。當(dāng)壓力達(dá)到足夠高時，CO2把原油中的輕質(zhì)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(zhì)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(dá)到混相驅(qū)的目的。混相驅(qū)油效率很高，條件允許時，可以使排驅(qū)劑所到之處的原油百分之百的采出。
CO2混相驅(qū)對開采下面幾類油藏具有更重要的意義。
（1）水驅(qū)效果差的低滲透油藏；
（2）水驅(qū)完全枯竭的砂巖油藏；
（3）接近開采經(jīng)濟(jì)極限的深層、輕質(zhì)油藏；
（4）利用CO2重力穩(wěn)定混相驅(qū)開采多鹽丘油藏。
2.2 CO2非混相驅(qū)
CO2非混相驅(qū)的主要采油機(jī)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(dāng)?shù)貙蛹捌渲辛黧w的性質(zhì)決定油藏不能采用混相驅(qū)時，利用CO2非混相驅(qū)的開采機(jī)理，也能達(dá)到提高原油采收率的目的，主要應(yīng)用包括：
（1）可用CO2來恢復(fù)枯竭油藏的壓力。雖然與水相比，恢復(fù)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(qū)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(jīng)濟(jì)速度注水或驅(qū)替溶劑段塞來提高油藏的壓力時，采用注CO2，就可能辦到，因?yàn)榈蜐B透性油層對注入CO2這類低粘度流體的阻力很小。
（2）重力穩(wěn)定非混相驅(qū)替。用于開采高傾角、垂向滲透率高的油藏。
（3）重油CO2驅(qū)，可以改善重油的流度，從面改善水驅(qū)效率。
（4）應(yīng)用CO2驅(qū)開采高粘度原油。
2.3 單井非混相CO2“吞吐”開采技術(shù)
這種單井開采方案通常適用那些在經(jīng)濟(jì)上不可能打許多井的小油藏，強(qiáng)烈水驅(qū)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(chǎn)井底，然后關(guān)井幾個星期，讓CO2滲入到油層，然后，重新開井生產(chǎn)。采油機(jī)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(yīng)；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(shù)回采傾斜油層頂部的殘余油也是可能的。
CO2吞吐增產(chǎn)措施相對來說具有投資低、返本快的特點(diǎn)，有獲得廣泛應(yīng)用的可能性。
3 二氧化碳驅(qū)油因素分析
二氧化碳是怎樣驅(qū)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(chǎn)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(jī)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(huán)，進(jìn)而提高了水驅(qū)效果。
同事，影響CO2驅(qū)油效果的因素很多，主要分為儲層參數(shù)、地層流體性質(zhì)以及注氣方式三大類。其中，儲層參數(shù)主要包括油藏的非均質(zhì)性、油層厚度、滲透率性等，流體性質(zhì)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(zhì)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(dǎo)致早期氣竄，從而造成較低的驅(qū)油效率。隨著非均質(zhì)性的增強(qiáng)，采收率變小。因?yàn)榉蔷|(zhì)油藏中，注入的CO2優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，導(dǎo)致當(dāng)?shù)蜐B透層中的原油尚未被完全驅(qū)掃時，CO2已從高滲透層突入到生產(chǎn)井中，產(chǎn)生粘性指，從而使驅(qū)油效率降低。因此，儲層巖石的非均質(zhì)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(zhì)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(chǎn)生流動。二氧化碳?xì)怏w在驅(qū)替前緣向油藏上部移動，在上部與油形成混相，驅(qū)替效率較高。在油藏下部，驅(qū)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?yàn)橛捎谟蜌饷芏炔钤酱螅×ψ饔迷矫黠@，二氧化碳?xì)怏w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?xì)怏w的體積波及系數(shù)，導(dǎo)致采收率下降。
3.2.2 擴(kuò)散、彌散作用
混相流體的混合作用有分子擴(kuò)散、微觀對流彌散、宏觀彌散三種機(jī)理。隨著橫向擴(kuò)散系數(shù)的增大，其采收率也在增大，變大的主要原因?yàn)榭紤]了擴(kuò)散的影響，二氧化碳?xì)怏w分子擴(kuò)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(chǎn)井的推進(jìn)，提高了波及系數(shù)，因而可獲得較高的采收率；在不考慮分子擴(kuò)散作用情況下，二氧化碳向生產(chǎn)井推進(jìn)較快，波及效率較低，從而使二氧化碳較早突破，生產(chǎn)井二氧化碳的含量很快上升，所獲得的采收率偏低。
4 總結(jié)
隨著工業(yè)和人類生活過程中產(chǎn)生的溫室氣體CO2排放量日益增加，人類生存的環(huán)境面臨著越來越嚴(yán)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(qū)油機(jī)理，CO2驅(qū)油方式及影響因素分析。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，二氧化碳將成為我國改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：溫室效應(yīng)；低碳經(jīng)濟(jì)；減排對策
中圖分類號：D668 文獻(xiàn)標(biāo)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(yán)重后果，發(fā)達(dá)國家著力于經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)型，制定新的能源政策，倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)，尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。而發(fā)展中國家應(yīng)對自然災(zāi)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(fā)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(nèi)部需求和外部國際壓力。對如此內(nèi)需外患形勢，本文從對內(nèi)對外兩角度，分析中國如何緩解外部國際壓力，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展贏得更大發(fā)展空間；從宏觀戰(zhàn)略到微觀具體措施談?wù)撊绾螠p少溫室氣體的排放，希望能為中國保護(hù)生態(tài)環(huán)境有所幫助。
一、溫室效應(yīng)及其后果
人口的快速增加，城鎮(zhèn)面積的不斷擴(kuò)大，森林資源的造伐比例失調(diào)，草原退化成沙漠，嚴(yán)重破壞了地球生態(tài)平衡，使得地球氣候正經(jīng)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(jì)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(fā)生在1980―2000年[1]。自1750年以來，大氣中的二氧化碳已經(jīng)增加了31%[2]。由于溫室氣體的排放和大氣中含量繼續(xù)增加，未來50~100年全球氣候?qū)⒗^續(xù)向變暖的方向發(fā)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(xù)出現(xiàn)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(tài)環(huán)境帶來一系列嚴(yán)重后果。（1）溫室效應(yīng)的直接災(zāi)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(qū)。潮汐測量資料顯示，20世紀(jì)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(fā)展下去，未來100~200年內(nèi)，美國沿海的部分地區(qū)、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(qū)及島嶼將被海水淹沒。我國上海地區(qū)也將被淹沒，太湖水可能出現(xiàn)倒流。屆時，將有數(shù)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(yán)重威脅。（3）溫室效應(yīng)導(dǎo)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(qū)干旱嚴(yán)重。
二、國際應(yīng)對溫室效應(yīng)的新舉措――低碳經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題。從1992年《聯(lián)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(wù)達(dá)成新協(xié)議，削減向大氣中排放溫室氣體，保護(hù)人類的共同利益，已成為共識，低碳經(jīng)濟(jì)正在逐漸步入歷史舞臺。很多國家著力于經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)型，制定新的能源政策，倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)，尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。
奧巴馬政府把全球變暖當(dāng)作世界面臨的最緊迫的挑戰(zhàn)，并把能源改革放在其政策的優(yōu)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(huán)境保護(hù)。奧巴馬政府主張，不斷壓縮傳統(tǒng)不利于環(huán)境的經(jīng)濟(jì)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(yè)的二氧化碳排放，使用可再生新型能源取代傳統(tǒng)化石能源。
就具體行動來講，歐盟已把低碳經(jīng)濟(jì)作為未來發(fā)展方向，提出了三個20%的目標(biāo)：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(zhuǎn)換計(jì)劃》的國家戰(zhàn)略藍(lán)圖，其最核心內(nèi)容是，設(shè)定英國未來電力構(gòu)成來自低碳領(lǐng)域――風(fēng)能、波浪能、潮汐能等可再生能源以及核能，嚴(yán)格控制碳排放量，加快向“低碳經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)型。為此政府出臺具體刺激措施，出臺了一系列節(jié)能減排措施，建立“碳預(yù)算”，提高新生產(chǎn)汽車的二氧化減排標(biāo)準(zhǔn)。英國是世界上第一個公布碳預(yù)算的國家，成為發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的急先鋒。
2009年6月，法國環(huán)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(chǎn)品征收碳稅的方案，對那些在生產(chǎn)、運(yùn)輸中產(chǎn)生二氧化碳的產(chǎn)品征收“能源-氣候”稅，旨在引導(dǎo)法國消費(fèi)者和制造商使用和提供環(huán)境友好型的產(chǎn)品和服務(wù)。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(guān)政策。北歐的芬蘭、瑞典、挪威和丹麥從上世紀(jì)90年代初就引進(jìn)了碳稅機(jī)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(dāng)前所面臨的困境
作為人均收入較低的發(fā)展中國家，我國正處于經(jīng)濟(jì)高速增長階段，擺脫貧困和發(fā)展經(jīng)濟(jì)仍是首要任務(wù)。在目前相對落后的技術(shù)水平下，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長一段時期內(nèi)難以發(fā)生根本性的改變，經(jīng)濟(jì)發(fā)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(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了快速增長，取得巨大成就，國內(nèi)生產(chǎn)總值增長了約2.67倍，但也付出了巨大的資源和環(huán)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(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)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(qū)出現(xiàn)了暖干化趨勢[2]，[5]。盡管溫室效應(yīng)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(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的難題。在應(yīng)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(nèi)有效適應(yīng)或全面應(yīng)對氣候變化問題的戰(zhàn)略框架。因此，迄今為止我國只是執(zhí)行《京都議定書》確定的發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家在氣候變化領(lǐng)域“共同而有區(qū)別的責(zé)任”原則。
作為最大的發(fā)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(shí)施，中國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)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(guān)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(yīng)對溫室效應(yīng)的對策分析
1.對外策略。（1）中國應(yīng)與國際社會一道，為應(yīng)付全球氣候變化做出不懈努力。積極參與各項(xiàng)國際環(huán)境問題的討論和談判，加強(qiáng)同國際社會就環(huán)境問題的溝通，積極開展“環(huán)境外交”；將我國國情納入討論和談判范圍，強(qiáng)調(diào)發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放的歷史責(zé)任，發(fā)展中國家的優(yōu)先任務(wù)是發(fā)展經(jīng)濟(jì)和消滅貧困；同時考慮在一定前提條件下承擔(dān)可能的相對減排義務(wù)。對于具體問題，要針對性地提出自己的建議，主動成為規(guī)則的參與者、制定者，制定多贏的新規(guī)則，使我國從一開始就處于更為有利的地位，為企業(yè)生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，以便為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)贏得更多的發(fā)展空間。（2）中國應(yīng)主動出擊，抓住雙贏點(diǎn)多作文章。中國當(dāng)前持續(xù)、快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)狀況，能為發(fā)達(dá)國家投資者帶來巨大的商機(jī)和可觀的回報，緩解其金融危機(jī)壓力；發(fā)達(dá)國家掌握先進(jìn)的節(jié)能減排和低碳技術(shù)，而中國擁有巨大的節(jié)能減排和低碳技術(shù)需求，二者正好互補(bǔ)互惠；在低碳技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國家定期交流和磋商，建立與發(fā)達(dá)國家之間的合作關(guān)系，將摩擦與爭議限制在可控范圍之內(nèi)，減弱我國限排溫室氣體的國際壓力。
2.對內(nèi)策略。（1）將應(yīng)對氣候變化作為中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)，把節(jié)能減排作為基本國策，堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展。首先，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級，積極實(shí)施“騰籠換鳥”戰(zhàn)略，加快淘汰落后生產(chǎn)工藝、技術(shù)和設(shè)備，促進(jìn)設(shè)備不斷更新，求得更快更好的減排效果，提高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)中的比重。其次，推進(jìn)企業(yè)清潔生產(chǎn)，從源頭減少溫室氣體的產(chǎn)生，構(gòu)建跨產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，推進(jìn)行業(yè)間廢物循環(huán)利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)企業(yè)能源消費(fèi)的減量化利用，提高煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石燃料資源的利用效率。最后，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，要組織培育科技創(chuàng)新型企業(yè)，提高區(qū)域自主創(chuàng)新能力；加強(qiáng)與科研院校合作，構(gòu)建技術(shù)研發(fā)服務(wù)平臺，著力抓好技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)示范企業(yè)建設(shè)；圍繞資源高效循環(huán)利用，積極開展替代技術(shù)、減量技術(shù)、再利用技術(shù)、資源化技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究，突破低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，開發(fā)太陽能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿取熬G色能源”。（2）利用稅收、拍賣和配額等經(jīng)濟(jì)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(nèi)部化，以使企業(yè)減少二氧化碳的排放，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。因?yàn)闇厥倚?yīng)對環(huán)境造成的損害程度與二氧化碳排放的數(shù)量直接相關(guān)，而與其伴隨產(chǎn)品的價值量無關(guān)，所以最佳碳稅應(yīng)依據(jù)從量稅征收，而不是從價稅。加大對環(huán)境保護(hù)的調(diào)節(jié)力度，使得碳稅政策成為真正意義上的環(huán)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(wù)的環(huán)境成本。根據(jù)資源的稀缺性、人類的依存度、不可再生資源替代品開發(fā)的成本等因素，確定和調(diào)整碳稅的稅率，同時考慮資源在開發(fā)利用過程中對環(huán)境的不同影響，實(shí)行差別稅率，使碳稅政策能反映出對采用清潔生產(chǎn)工藝、清潔能源進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)的鼓勵和優(yōu)惠。當(dāng)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(biāo)。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(biāo)準(zhǔn)的污染源，可采取嚴(yán)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(yè)技術(shù)創(chuàng)新。企業(yè)可以重新設(shè)計(jì)工藝，降低排放量，將多余的法定排放量出售給其他企業(yè)，以節(jié)省生產(chǎn)成本。（3）加強(qiáng)科普宣傳，提高全民節(jié)能減排意識，推動全民積極參與節(jié)能減排工作，在全國范圍內(nèi)推廣“機(jī)動車輛限號”政策，補(bǔ)貼公用交通工具；政府帶頭，發(fā)揮節(jié)能減排表率作用。2007年，科技部組織專家研究人們?nèi)粘Ｐ袨榈墓?jié)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(xiàng)日常行為進(jìn)行量化分析，結(jié)果表明，36項(xiàng)日常生活行為的年節(jié)能總量約為7700萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相應(yīng)減排二氧化碳約2億噸。由此可見，“全民從點(diǎn)滴著手、從身邊做起，積極參與節(jié)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(jī)構(gòu)，對清潔能源產(chǎn)業(yè)，如風(fēng)能、太陽能、核能等提供資金支持，向可再生能源項(xiàng)目投放低利率貸款或進(jìn)行貸款擔(dān)保，以激勵投資者在可再生能源領(lǐng)域的發(fā)展，對一些基礎(chǔ)設(shè)施，如城鎮(zhèn)園區(qū)綠化、鄉(xiāng)村沼氣池等，提供一定的信貸支持，并進(jìn)行補(bǔ)貼。（5）鼓勵退耕還林，造伐并舉，還原生態(tài)環(huán)境，走經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展道路；把“控制人口，計(jì)劃生育”作為長期國策不變，防止地球生態(tài)環(huán)境長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，緩解生態(tài)環(huán)境的壓力。（6）敦促環(huán)保機(jī)構(gòu)制定符合中國國情的二氧化碳減排政策和方針；環(huán)保協(xié)會定期開展學(xué)術(shù)研討，加強(qiáng)學(xué)者之間的交流，切實(shí)做到理論貼近現(xiàn)實(shí)、對現(xiàn)實(shí)作出指導(dǎo)；加強(qiáng)環(huán)保網(wǎng)站、報紙和雜志的宣傳力度，增強(qiáng)全面節(jié)能減排意識；鼓勵環(huán)保專家和學(xué)者百家爭鳴、獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，為國家和人民排憂解難。（7）健全法制，加大監(jiān)督檢查執(zhí)法力度，強(qiáng)化節(jié)能減排管理；不斷完善政策，形成激勵和約束機(jī)制；對高耗能企業(yè)建立有效的二氧化碳排放檢測系統(tǒng)，防止企業(yè)偷排和虛報。
五、總結(jié)
全球氣候變暖已經(jīng)成為人類21世紀(jì)面臨的重大挑戰(zhàn)，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(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問題。發(fā)達(dá)國家紛紛出臺相應(yīng)的減排措施，如碳稅、開發(fā)新能源和低碳技術(shù)。中國作為二氧化碳排放量最多的發(fā)展中國家，由于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不夠合理，生產(chǎn)方式較粗放，對全球氣候變暖有不可否認(rèn)的責(zé)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(nèi)對外兩個角度，分析了中國如何緩解國際減排壓力，為經(jīng)濟(jì)贏得更大的發(fā)展空間；同時，加快國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，開發(fā)新能源，采用稅收和拍賣的經(jīng)濟(jì)手段限制高耗能企業(yè)的溫室氣體排放量，設(shè)立非贏利性信貸機(jī)構(gòu)為低碳技術(shù)開發(fā)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(jié)能減排工作，發(fā)揮環(huán)保部門、環(huán)保協(xié)會、環(huán)保研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者聰明才智，制定符合中國國情的監(jiān)督和管理制度，為中國人民和政府獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策、排憂解難。
注釋：
①低碳經(jīng)濟(jì)的基本思想是減少人為碳排放，以保持地球生態(tài)的碳均衡[6]。低碳經(jīng)濟(jì)是低碳發(fā)展、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳技術(shù)、低碳生活等一類經(jīng)濟(jì)形態(tài)的總稱[7]。
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[關(guān)鍵詞]注水開發(fā) 注氣開發(fā) 油田 可行性
中圖分類號：TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）41-0136-01
注水開發(fā)一直是我國在油田開發(fā)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(jìn)行注水開發(fā)的過程中，往往會出現(xiàn)石油采收率不高的問題。這種問題發(fā)生的主要原因是因?yàn)樽⑺_發(fā)自身的特點(diǎn)引起的。而為了改善這種狀況，加大水驅(qū)采收率，目前大多數(shù)國外先進(jìn)國家已經(jīng)開始使用注氣的方法來提高注水開發(fā)油田的石油采收率，并且已經(jīng)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(fā)的重要性，并且已經(jīng)開始使用注氣開發(fā)的方法來進(jìn)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(fā)油田的注氣開發(fā)可行性進(jìn)行探討。
一，注水開發(fā)油田進(jìn)行注氣開發(fā)的過程
（一）在水注后進(jìn)行二氧化碳的注入
我國在進(jìn)行注水開發(fā)油田注氣開發(fā)的一種常用方法就是在油田進(jìn)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(yīng)該前期的水驅(qū)工作，在水驅(qū)工作基本完成后采用水氣交替注入的工作方式進(jìn)行油田的開采。二氧化碳的注入總量約為0.2PV，在進(jìn)行注入的二氧化碳主要是油田煉油廠進(jìn)行生產(chǎn)的副產(chǎn)品，在純度的要求上，約為96±0.5%。通過我國的多個油田的實(shí)際二氧化碳的注入工作中，我們可以發(fā)現(xiàn)，在注水開發(fā)油田進(jìn)行注氣開發(fā)后能夠?qū)⑺?qū)剩余油飽和度以及水油比降低，從而讓采收率進(jìn)行增加。在實(shí)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(jìn)行氮?dú)獾淖⑷?/p>
在水注后進(jìn)行氮?dú)庾⑷氲姆椒ㄅc水注后進(jìn)行二氧化碳注入的方法基本上相同。但是需要注意的是，氮?dú)庠谧⑷牒蟮牟墒章侍岣叱潭扰c注入二氧化碳是不同的，在注入了氮?dú)夂蟛墒章侍嵘s為3%左右，并且在注入方式上目前較多的油田注入氮?dú)馐褂玫氖琼敳孔獾姆绞健?/p>
（二） 在水注后進(jìn)行烴類氣的注入
由于烴類氣體自身的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行水注后的烴類氣體注入的過程中應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)混相的效果。在這個時候水驅(qū)油的采收效率可以達(dá)到59%-60%，在水驅(qū)達(dá)到了全部含水的時候就可以進(jìn)行伴生氣水交替的過程。在此過程中，采收效率能夠比水驅(qū)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(jìn)行注水開發(fā)油田注氣開發(fā)中應(yīng)該注意的問題
（一）進(jìn)行注氣的時機(jī)問題
在油田進(jìn)行注水開發(fā)油田的注氣開發(fā)過程中，需要面臨的首要問題就是注氣的時機(jī)。在具體的應(yīng)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(jìn)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(jìn)行增加，但是需要注意的是這種方法會因?yàn)殚L巖心長度的限制以及容量的限制，在最后的結(jié)果上提高的采收率體現(xiàn)的不會太明顯。另一種方法是先進(jìn)行水驅(qū)，在含水率達(dá)到100%的時候再進(jìn)行注氣的工作。這種方法下的注氣開發(fā)能夠讓巖心中的含水率達(dá)到一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)，因此能夠得到最低增加的可靠采收率。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，會因?yàn)榈拖薜脑蚝陀吞铿F(xiàn)場的情況有區(qū)別。第三種方法是通過驅(qū)替法來讓含水率變得穩(wěn)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(jìn)行水氣交替的工作過程中，注入壓力升高已經(jīng)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?yàn)橛蜌馑膹?fù)雜多相滲透導(dǎo)致的阻力增加，注入的介質(zhì)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(jìn)行增加。3，采用水平井注入的方法進(jìn)行注入。4，將井網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整。5，減少WAG比。6，沒有進(jìn)行水驅(qū)的油藏可以先將氣段塞進(jìn)行注入，然后按照水氣比一比一的進(jìn)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(xiàn)場的工作過程中壓力升高的問題。
（三） 水驅(qū)后進(jìn)行注氣的種類以及方式
目前從國內(nèi)以及國外的實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)果可以反映出水驅(qū)后注入的氣體類型適用的油藏類型。對于水驅(qū)后進(jìn)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(jìn)行水驅(qū)后使用烴類氣體與氮?dú)饨惶孑^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?yàn)樽铋_始是使用水驅(qū)，如果直接使用氣驅(qū)則會引起較好的驅(qū)油效果。
三，結(jié)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(jìn)的開采手段來增加我國油田的原油開采效率。在實(shí)際的油田開采過程中，可以使用在注水開發(fā)后進(jìn)行注氣開發(fā)的方式來進(jìn)行。在具體的使用上，可以首先進(jìn)行水驅(qū)工作，在水驅(qū)完成后根據(jù)油田中原油的具體情況來確定該使用哪種氣體進(jìn)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(fā)，可以大大提高我國原油的開采效率。
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