交联聚合物驱数值模拟研究论文

机械专业毕业论文开题报告范文（精选6篇）

在生活中，报告与我们愈发关系密切，要注意报告在写作时具有一定的格式。那么什么样的报告才是有效的呢？下面是我整理的机械专业毕业论文开题报告范文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

论文题目：

MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告

本课题的研究内容

本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作：

1、调研一个加工中心，了解其无机械手换刀刀装置和结构。

2、参照调研的加工中心，进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图，要有方案分析，不能照抄现有机床。

3、设计该刀库的一个重要部分，如刀库的转位机构(包括定位装置，刀具的夹紧装置等)，画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。

4、撰写设计说明书。

本课题研究的实施方案、进度安排

本课题采取的研究方法为：

(1)理论分析，参照调研的加工中心，进行刀库布局总体设计。

进度安排：

收集相关的毕业课题资料。

完成开题报告。

完成毕业设计方案的制定、设计及计算。

完成刀库的设计

完成毕业设计说明书。

毕业设计答辩。

主要参考文献

[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. 北京:机械工业出版社,

[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与操作技术 [M]. 北京:机械工业出版社

[3] 励德瑛.加工中心的发展趋势 [J]. 机车车辆工艺,1994,6

[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心评述[J]. 制造技术与机床,2001,6

[5] 刘利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 机械制造,1994,7

[6] 李洪. 实用机床设计手册 [M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,

[7] 刘跃南.机械系统设计[M].北京:机械工业出版社,

[8] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINASA 系列使用说明书

[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. 北京:化学工业出版社,

[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. 北京:化学工业出版社,

1 课题提出的背景与研究意义

课题研究背景

在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦，这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗，降低了运动精度和使用寿命，增加了运动噪声和发热，甚至可能使精密部件变形，限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系，特别是在低速微进给情况下，这种非线性关系难以把握，可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象，严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此，把消除或减少摩擦的不良影响，作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中，即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义，且社会应用前景广阔。

课题研究的意义

机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合，受摩擦磨损的影响，传统的滚动轴承的寿命一般比较短，而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足，磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点，将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术，它以高加工速度、高加工精度为主要特征，有非常高的生产效率，磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点，而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削，必须要解决许多关键技术，其中最主要的就是高速切削主轴系统，而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中，磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于，系统开环不稳定，需要实施主动控制，而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品，对其精确的分析研究是一项相当困难的工作，如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难，在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法，主要从理论上进行研究，利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。

2 本课题国内外的研究现状

磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点，主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起，国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议，交流和研讨该领域的最新研究成果；1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题，同年教授提出了数字控制问题；1998年瑞士联邦理工学院的和等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年，瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高，并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中，电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会，磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆（HTR-10GT）、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚，对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。

1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机；1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法，建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型，这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究；1998年，上海大学开发了磁力轴承控制器（600W）用于150m制氧透平膨胀机的控制；2000年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作，实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前，国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验，当转速60000r／min、法向磨削力100N左右时，精度达到小于8m的水平，精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月，南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定，向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备，在济南第四机床厂做磨削试验，成功磨制出一个内圆孔工件，这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来，由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展，磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。

从总体上看，磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展：

(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析，更多地运用非线性理论对主动

磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析；更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。

(2)注重系统的整体优化设计，不断提高其可靠性和经济性，以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。

(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求，控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性，各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。

(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如：无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外，磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如：高洁净钢材Z钢和EP钢的引入；陶瓷滚动体，重量比钢球轻40%；润滑技术的开发，对于高速切削液的主轴，油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴；保持架的开发，聚合物保持架具有重量，自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看，磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘，而它本身也未达到替代其它轴承的水平，设计理论，控制方法等都有待研究和解决。

3 课题的研究目标与研究内容

研究目标

控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心，因此正确选择控制方案和控制器参数，是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统，其结构简单，性能评判相对容易、研究周期短，并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点，该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。

主要研究内容

（1）阐述课题的研究背景与意义，对国内外相关领域的研究状况进行综述。

（2）对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析，并将其数值化、离散、解耦和降阶等，为后续研究

1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。

对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节，这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号，适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中，如果发现钢坯的质量有问题，就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息，及早的发现并解决生产设备中存在的问题。

目前，在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号，虽然其辅助设备较多，价格较贵，但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内，除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机，大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。

实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一，钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量，而且打断了生产的自动化进程，从而致使生产效率降低，生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高，有强烈的热辐射，同时还有大量的水蒸气和粉尘，因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大，并且对身体是一种摧残，容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。

作为一个大学生，毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会，也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣，我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说，钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。

2、基本内容和技术方案

本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯，用切割机割成定长，由300mm宽的输出通道送出。

1.基本内容

先拟定钢坯喷号机的总体方案，然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数，最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。

2.系统技术方案

(1)工作过程：启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置，按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC)，控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件，行走部件带动喷头靠近钢坯表面，然后喷头进行喷号)，喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。

(2)要求实现的功能：行走部件功能(喷号机整体左右的移动，喷号部件的上下前后移动，喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号，清洗号码牌，号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字，号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm，号码间距为5mm。

(3)实现方案：

行走功能的实现：由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位，所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件，并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动，下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动，滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动，并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动，右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。

喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。

3、进度安排

3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识，并翻译英文文献

5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计

8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数

10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图

14-15周 准备并进行毕业答辩

1. 设计（或研究）的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件，规格品种多，需求量大。目前，国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产，其工艺过程为：制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大，锻件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工艺环节多，锻件质量差，生产效率低。

相比之下，十字轴冷挤压成形的具有以下优点：

1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件，能使生产率大大提高。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级，表面粗糙度可达Ra O．2～1．6。因此，用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。

3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料的利用率，从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件，生产工序多，效率低，材料浪费严重，并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件，加热时产生氧化、脱碳等缺陷，必然会造成能源的浪费，并且后续的机加工不但浪费大量材料，产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴，锻件无飞边，可显着降低生产成本，提高产品质量和生产效率：

（1）不仅能节省飞边的金属消耗，还能大大减小或消除敷料，可以节约材料30﹪；由于锻件精化减少了切削加工量，电力消耗可降低30﹪；

（2）锻件质量显着提高，十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断，扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍；

（3）由于一次性挤压成型，生产率提高25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型，可以在昂贵费时的模具或附具制造之前，在计算机中对工艺的全过程进行分析，不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测存在的缺陷；通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律，进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前，用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中，DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况，是降低制造成本，缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在大金属流动，行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计（或研究）的内容

1）完成十字轴径向挤压工艺分析，完成模具总装图及零件图设计。

2）建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）相关英文资料翻译。

4. 设计（或研究）方法

1）完成十字轴径向挤压成形工艺分析，绘制模具总装图及零件图。

2）写毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）查阅20篇以上与课题相关的文献。

5）完成12000字的论文。

6）翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周：文献检索，开题报告。

07-10周：进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周：进行数值模拟。

14-16周：撰写毕业论文。

17周：进行答辩。

一、毕业设计题目的背景

三级圆锥—圆柱齿轮减速器，第一级为锥齿轮减速，第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器，并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更加广泛的应用。

二、主要研究内容及意义

本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景，通过对参考文献进行详细的分析，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍；为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。

本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会，也是最专业的一次锻炼，它将使我们更加了解实际工作中的问题困难，也使我对专业知识又一次的全面总结，而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解，我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。

三、实施计划

收集相关资料：20XX年4月10日——4月16日

开题准备： 4月17日——4月20日

确定设计方案：4月21日——4月28日

进行相关设计计算：4月28日——5月8日

绘制图纸：5月9日——5月15日

整理材料：5月15日——5月16日

编写设计说明书：5月17日——5月20日

准备答辩：

四、参考文献

[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.

[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.

[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.

[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.

[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959.

[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008

1. 设计（或研究）的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件，规格品种多，需求量大。目前，国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产，其工艺过程为：制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大，锻件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工艺环节多，锻件质量差，生产效率低。

相比之下，十字轴冷挤压成形的具有以下优点：

1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件，能使生产率大大增强。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级，表面粗糙度可达Ra O．2～1．6。因此，用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。

3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，增强材料的利用率，从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件，生产工序多，效率低，材料浪费严重，并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件，加热时产生氧化、脱碳等缺陷，必然会造成能源的浪费，并且后续的机加工不但浪费大量材料，产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴，锻件无飞边，可显着降低生产成本，增强产品质量和生产效率：

（1）不仅能节省飞边的金属消耗，还能大大减小或消除敷料，可以节约材料30％；由于锻件精化减少了切削加工量，电力消耗可降低30％；

（2）锻件质量显着增强，十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断，扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍；

（3）由于一次性挤压成型，生产率增强25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型，可以在昂贵费时的模具或附具制造之前，在计算机中对工艺的全过程进行分析，不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测存在的缺陷；通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律，进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前，用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中，DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况，是降低制造成本，缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在大金属流动，行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计（或研究）的内容

1）完成十字轴径向挤压工艺分析，完成模具总装图及零件图设计。

2）建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）相关英文资料翻译。

4. 设计（或研究）方法

1）完成十字轴径向挤压成形工艺分析，绘制模具总装图及零件图。

2）毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）查阅20篇以上与课题相关的文献。

5）完成12000字的论文。

6）翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周：文献检索，开题报告。

07-10周：进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周：进行数值模拟。

14-16周：撰写毕业论文。

17周：进行答辩。

郭兰磊张以根宋新旺姜颜波

摘要描述了胜利油区三次采油的发展历程；综合运用室内实验、数值模拟和油藏工程等多种研究手段，深入研究了三次采油期间以及后续水驱过程中相关的技术政策界限，以最大限度的减少三次采油的风险，最大幅度地提高油田的最终采收率；还提出了三次采油攻关的方向和目标，以保障胜利油区三次采油的可持续发展。

关键词胜利油区三次采油聚合物驱技术政策

一、引言

胜利油区经过30多年的勘探开发，勘探新增储量的难度越来越大，成本越来越高。已开发油田目前大都处于高含水或特高含水期，水驱稳产难度越来越大。为了在老油田的增产挖潜方面走出一条新路，保持油田开发持续稳定发展，在二次采油的基础上出现了三次采油。

胜利油区自20世纪60年代就开始了三次采油室内实验研究工作，积累了丰富的研究经验，为现场实施奠定了基础。1992年，在孤岛油田中一区Ng3开展聚合物驱矿场先导试验，在孤东油田开展了三元复合驱油先导试验，开始了胜利油区三次采油新纪元，为胜利油区的增产挖潜注入了新的活力，并取得了显著的降水增油效果。在此基础上，从适宜三次采油资源的一类单元开始，于1994～1995年开展了孤岛、孤东两个聚合物驱扩大试验，取得了明显的效果。之后，三次采油规模迅速扩大，从1997年开始进入工业化推广应用阶段。为了最大限度地降低三次采油的风险性，通过大量的室内实验、数值模拟和矿场资料统计，深入研究了胜利油区三次采油的技术政策界限。针对胜利油区的油藏特点，提出了三次采油的发展方向。

二、三次采油驱油剂产品质量的技术政策界限

性能优越的化学驱油剂是三次采油取得明显效果的基本前提。目前，三次采油化学驱油剂产品种类繁多。为了有效控制驱油剂产品的质量，针对胜利油区的油藏特点，经过“八五”、“九五”的攻关和大量的室内实验研究，建立了适合胜利油田的三次采油单元油藏特点聚合物和表面活性剂的产品质量指标。

1.聚合物产品质量指标

制定的聚合物产品技术质量指标见表1。以此指标对每批聚合物产品进行固含量、分子量、水解度和滤过比等基本物化性质进行测定和增粘性、筛网系数、抗剪切能力、热稳定性及吸附与滞留等基本应用性能进行评价。该标准得到国内外大公司认可，在聚合物干粉订货中，严格执行该技术质量指标，确保聚合物干粉的质量，保护了油区的经济利益。

表1聚合物产品质量指标表

2.表面活性剂产品质量指标

在大量界面张力、驱油、抗[Ca2+]/[Mg2+]能力等试验的基础上，提出了适合胜利油区油藏特点和复合配方体系的表面活性剂质量指标，即pH＞7；固含量≥40%；与碱的复配体系界面张力≤3×10-3mN/m。

三、油藏条件技术政策界限

胜利油区油藏条件极其复杂，本文主要对驱油效果影响较大的油藏非均质性、油层韵律、沉积相、油层温度、水矿化度、原油粘度、剩余油饱和度、注入时机、单层及多层等油藏条件进行了研究。

1.油藏非均质性

油藏非均质性是影响聚合物驱的一个重要因素，又分静态非均质和动态非均质两个方面。

（1）静态非均质

静态非均质性用油层渗透率变异系数（VK）来表征，随VK增大，水驱和聚合物驱的采收率均下降，但幅度不同。初期随 VK增大，由于聚合物具有一定的增粘作用，可以一定程度地调整油藏纵向和平面非均质，所以采收率下降幅度较水驱下降缓，聚合物驱提高采收率幅度（ER）逐渐增大；但聚合物的增粘和改善油藏非均质性具有一定的限度，如果VK过大，其“指进”或“舌进”现象将加剧，因而△ER将下降。研究结果认为VK为左右最佳，适合于三次采油区间的VK为～。

（2）动态非均质

动态非均质是指在长期注水过程中由于水的冲刷作用而使原来渗透率很高的油层渗透率变得越来越高，形成“大孔道”，又称贼层，贼层的存在对开发效果有显著影响。数模研究结果表明，当含水大于90%，油田经强烈的注水冲洗，使油层渗透率增大，三采效果明显变差。矿场统计结果表明，大孔道井区见效比例与其他井区相近，但平均单井增油和每米增油幅度明显较低。因此，进行三次采油的区块动态非均质应不严重。

2.油层韵律

数值模拟结果表明，对于不同韵律的地层，水驱采收率依次为反韵律＞复合韵律＞正韵律。在反韵律地层中，由于高渗透层位于地层的上面，而低渗透层位于地层的下面。在重力作用下，上面高渗透层的水会向下部的低渗透层窜流，从而改善了中低渗透层的驱动效果。因此，反韵律油层的采收率高于正韵律油层的采收率，而复合韵律层的采收率介于反韵律和正韵律地层之间。

实施聚合物驱后，三种韵律的地层采收率都有不同程度的提高。其提高采收率幅度依次为：正韵律＞复合韵律＞反韵律（表2）。可见，聚合物的注入减弱了重力的影响，减小了垂向上水的窜流。

表2地层的韵律性对提高采收率的影响表

3.沉积相

从矿场统计结果平均单井增油幅度来看：心滩相（A1)＞河道充填相（A2)＞河道边缘相（B)＞泛滥平原相（C）。而每米增油幅度依次为：河道边缘相（B)＞河道充填相（A2)＞心滩相（A1)＞泛滥平原相（C），但A1、A2、B相间相差不大，C相明显较差。说明与C相比A1、A2和B对三次采油更有利。

4.油层温度

油层温度影响聚合物溶液地层粘度，而地层粘度是决定聚合物驱效果的主要因素之一。用黄河水配制5000mg/L的聚合物溶液，用回注污水稀释成1500mg/L浓度，测定不同温度下的粘度。实验结果可知：随温度的上升，聚合物溶液粘度呈下降趋势，粘度保留率减小，70℃时，其粘度为，仅为30℃时（·s）的。表明聚合物溶液具有较强温敏性，目前条件下实施三次采油单元油藏温度应小于80℃。

5.水矿化度

水矿化度是通过影响聚合物溶液地层粘度而影响聚合物驱效果的。以不同比例的回注污水与黄河水混合，配制成不同矿化度的聚合物溶液，并测定溶液粘度随矿化度的变化曲线。随配制水矿化度的不断增加，溶液中的聚合物分子由伸展构象逐渐趋于卷曲构象，分子的有效体积缩小，溶液粘度减小。如质量浓度为1000mg/L的聚合物溶液完全污水配制时，其粘度为，仅为完全清水配制时（）的。聚合物溶液浓度越高，粘度保留率越低；地层水矿化度越高，聚合物溶液注入地层后，其前缘粘度下降愈大，会降低聚合物溶液的驱油效果。

6.原油粘度

三次采油单元的地层原油粘度也很重要。原油粘度低，水驱采收率高，三次采油提高采收率潜力小；原油粘度太高，也不利于驱油剂作用的发挥。数值模拟表明，胜利油区馆陶组油藏聚合物驱的原油粘度有利范围在40～70mPa·s之间，为最佳。

7.剩余油饱和度

剩余油是聚合物驱的物质基础。剩余油饱和度是保证三次采油驱油效果的主要因素之一，也是影响见效时间的关键因素之一。在相同地层条件下，驱油剂用量、浓度及段塞大小相同，油层的剩余油饱和度高，容易形成原油富集带，见效时间早，驱油效果好。

孤东油田八区Ng3～6和孤岛油田中一区Ng4地质条件相似、储集层物性相近、流体性质相差不大。矿场实施聚合物驱后，孤东油田八区注入聚合物溶液即开始见到增油效果，而孤岛油田中一区Ng4注入量达到时才开始见到明显效果（PV为孔隙体积）。其原因之一就是由于孤岛油田中一区Ng4注聚前采出程度较高（），剩余油饱和度较低，而孤东八区注聚前采出程度较低（），剩余油饱和度高。

8.注入时机

聚合物注入时机对增加采收率的幅度有明显的影响。室内物理模拟表明，注聚时间越早提高采收率效果越好，还可节省大量的注水及水处理费用。

9.单层和多层

数值模拟结果表明，多层注聚能充分发挥聚合物溶液的调剖作用，改善层间动用状况，效果好于单层注聚。在特高含水期，多层注聚优越性更明显。

四、注入参数技术政策界限

选择合适的注入参数能充分发挥驱油剂的驱油效果，相反，如果注入参数选择不当，则会不同程度的影响到三次采油的效果，甚至见不到驱油效果，造成巨大的经济损失。本文重点对驱油效果影响较大的井网、井距、用量、注采方向、受效方向数、注采比、注入速度等进行了研究。

1.井网

一般说来，三次采油都是在注水开发中后期进行的，因此需对注水开发的井网进行优化，优选出适合于三次采油的最佳井网。共计算了五点法、七点法和反九点法四种不同井网下的开发效果，注采井距取250m，数模结果表明，对于水驱，驱油效果由好到差的顺序为五点法井网、四点法井网、七点法井网、反九点法井网。对于聚合物驱，驱油效果由好到差的顺序为五点法井网、七点法井网、四点法井网、反九点法井网。而聚合物驱的增采幅度则以七点法为最高，反九点法为最低。因此，七点法、五点法和四点法井网为聚合物驱采油的理想井网。

2.井距

以五点法井网为例，研究了200m、250m、300m三种不同的井距对聚合物驱开发效果的影响。与水驱相比，提高采收率幅度分别为、和。可以看出，井距对聚合物驱的开发效果影响不大，相对来说，小井距的井网聚合物开发效果相对较好一些，但由于胜利油区油藏的非均质性较强，井距太小，易造成聚合物溶液的窜流，因此，井距为250～300m之间较为合适。

3.用量

数值模拟结果表明，聚合物用量越大，进行聚合物驱含水下降漏斗的深度和宽度也越大，提高采收率幅度也越大，但当用量过大时提高采收率上升的幅度明显变缓。矿场实际统计表明，聚合物用量越大，单井增油幅度及每米增油幅度也越大。因此，从技术角度上讲，三次采油在矿场实施过程中，用量越大效果越好。另一方面，随着聚合物用量的增大，其提高采收率幅度变缓，说明其经济效益变差。优化结果表明，胜利油区三次采油聚合物用量在450～时，财务净现值较大。因此，从经济角度上讲，聚合物最佳用量为450～550PV·mg/L。

4.注采方向

根据矿场实际统计结果，三次采油注水井的注入方向由高渗透区往低渗透区注，其驱油效果单井增油和每米增油均高于由低渗透区往高渗透区注入的方向。

5.受效方向数

三次采油中心井的见效比例、单井增油和每米增油均远远高于边角井的效果。实施三次采油油井的受效方向数越多，其增油效果越好。因此，在三次采油投产或转后续水驱时，一定要考虑同时投产或同时结束注聚，避免人为地造成大量的边角井，影响驱油效果。

6.注采比

数值模拟结果表明，实施三次采油其注采比为～时含水下降最大，提高采收率幅度最高，驱油效果好。因此，三次采油矿场应保证均衡注采，以达到最佳的三采效果。

7.注入速度

注入速度对最终采收率影响不大，但速度越快见效越早，投资回收快，经济效益好。而注入速度越大，剪切速率越大，聚合物溶液粘度损失越大，且易引起窜流或注入压力过高。从目前胜利油区实施单元的注入速度来看，注入速度在～时较合适。

五、后续水驱技术政策界限

从孤岛、孤东三个已转后续水驱的聚合物驱试验单元看，目前后续水驱阶段实际增油已占总增油量的50%左右，预测后续水驱阶段最终增油量约占总增油量60%，即三次采油的大部分油量要在后续水驱阶段采出。因此，后续水驱阶段是三采增油的一个重要阶段，必须加大对这一阶段的技术政策界限研究，以确保达到最大的增油效果。

1.压力保持水平

地层压力水平高，高渗条带压差加大，导致注入水突破聚合物段塞和已形成的“油墙”，形成新的水流通道，影响聚合物驱效果。数值模拟结果表明，在后续水驱阶段，压力保持在饱和压力附近时的开发效果要好于压力较高的开发效果。

2.后续水驱注采比

为了探讨在后续水驱阶段最佳的注采强度，对后续水驱阶段的注采比进行了数值模拟研究。结果表明，后续水驱阶段的最佳注采比为～，在这一范围内提高采收率幅度最大。

六、发展方向

1.高温高盐驱油体系研究及矿场实施

资源评价结果表明，胜利油区适合三次采油的地质储量为×108t，其中一类单元地质储量为×108t，二类单元地质储量为×108t，三类单元地质储量为×108t，四类单元地质储量为×108t。目前，矿场已动用的三采资源基本为一类单元，并且一类优质资源所剩余无几，而油层温度较高和矿化度较高的二、三类资源动用较少或未动用。因此，今后需在耐温耐盐驱油体系研究方面进行攻关，以便动用丰富的二、三类地质资源。

2.聚合物驱后进一步提高采收率研究

‘八五”、“九五”期间，胜利油区实施聚合物驱单元12个，动用地质储量超过1×108t。聚合物驱试验结果表明，聚合物驱实施完以后，仍有50%～70%的原油存留在地层中，地层中的剩余油储量仍十分丰富。目前，已开展的聚合物驱单元已进入或即将进入后续水驱，首要面临的问题是聚合物驱以后如何提高采收率。因此，急需开展聚合物驱以后的新技术、新方法攻关研究，以充分开采剩余在地下的石油资源。当务之急是在弱交联和石油磺酸盐驱方面进行攻关，以取得突破性进展。

3.复合驱将成为聚合物驱接替技术

如何更有效地利用石油资源和进一步提高采收率是21世纪更为关注的问题，而解决这一问题更为合理的手段是充分利用不同采油方法之间的优势，采用复合方式进行采油。随着合成化学剂复合驱（如三元复合驱、二元复合驱等）、合成化学剂－气复合驱（如泡沫驱）、不同气复合驱（如CO2＋富气等）、合成化学剂热力复合驱、合成化学剂水平井注入复合驱等复合驱油技术的发展，以及结垢和注剂效果（如粘度、活性等）的改善，复合驱油方法将成为21世纪最重要的聚合物驱接替技术。

七、结论

通过制定三次采油驱油剂的质量标准，使驱油剂的质量得到了保证；通过制定三采注入过程和后续水驱阶段的技术政策界限，明确了适合三次采油的油藏条件范围和合理的工作制度。以上研究从不同的方面保证了胜利油区三次采油向好的方向发展。

另外，高温高盐驱油体系研究及矿场实施、聚合物驱后进一步提高采收率和各种复合驱技术研究将是今后三次采油研究的重点和方向。