天然气动态仿真真实数据处理技术是什么工作过程_单点天然气仿真器故障

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5.历年燃气中级职称考试试题

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8.三维可视化技术在四川盆地油气勘探信息管理中的应用研究

天然气水合物除少部分分布在陆上寒冷的永久冻土带外，绝大多数分布在300～3000m水深的海底沉积物中，勘探开发非常困难。近十几年来，天然气水合物的勘探技术日趋成熟，对评价预测全球天然气水合物的潜力有重要的作用。

一、天然气水合物评价预测技术

目前天然气水合物的评价预测技术有地震技术、测井技术、地球化学技术和标志矿物法等。

1.地震技术

地震勘探是目前最常用、也是最为重要的天然气水合物勘探手段。天然气水合物沉积层具有较高的速度，而天然气水合物沉积层下的地层一般为烃类气体(游离气)聚集区，声速较低，这样水合物底界的强声阻抗就会产生强反射，在地震反射剖面上显示出一个独特的反射界面。此外，由于天然气水合物稳定带界线大致分布在同一海底深度上，因此水合物稳定带底面的反射也大致与海底平行，这种技术由此被命名为似海底反射层(BSR)技术(图10-10)。随着多道反射地震技术的普遍应用和地震数据处理技术的提高，BSR在地震剖面上所呈现的高振幅、负极性、平行于海底并与海底沉积构造相交的特征，是很容易识别的。现已证实，BSR以上烃类气体以固态天然气水合物形式存在，BSR以下烃类以游离气形式存在。BSR是最早也是目前使用最多、最可靠、最直观的确认天然气水合物赋存的地球物理标志，迄今所确认的海底天然气水合物，绝大多数就是通过反射地震剖面上BSR的识别发现的。

图10-10 Blake Ridge地区的BSR(似海底反射)地震剖面

2.测井技术

测井技术的作用主要有:①确定天然气水合物、含天然气水合物沉积物在深度上的分布;②估算孔隙度与甲烷饱和度;③利用井孔信息对地震与其他地球物理资料作校正。同时，测井资料也是研究井点附近天然气水合物主地层沉积环境及演化的有效手段。

在常规测井曲线上，天然气水合物沉积层主要表现为以下异常现象(图10-11):①电阻率较高;②声波时差小;③自然电位幅度不大;④中子测井值较高;⑤高伽马值;⑥井径较大;⑦钻井过程中有明显的气体排放现象，气测值高。

图10-11 天然气水合物层的测井响应特征

3.地球化学技术

地球化学技术是识别海底天然气水合物赋存的有效手段。温度-压力的波动极易使天然气水合物发生分解，因而海底浅部沉积物中常常有天然气地球化学异常。这些异常可指示天然气水合物可能存在的位置，进而可利用其烃类组分比值(如C1/C2)及碳同位素成分，判断其天然气的成因。同时，应用海上甲烷现场探测技术可圈定甲烷高浓度区，确定天然气水合物的远景分布。

在目前技术条件下，利用地球化学方法勘探天然气水合物的主要标志包括:天然气水合物沉积中孔隙水氯度或盐度的降低，水的氧化-还原电位、硫酸盐含量较低，氧同位素的变化等。在分析地球化学数据时，应根据具体实际情况区别对待、综合考虑。

4.标志矿物法

能指示天然气水合物存在的标型矿物，通常是具有特定组成和形态的碳酸盐、硫酸盐和硫化物，它们是成矿流体在沉积作用、成岩作用以及后生作用过程中与海水、孔隙水、沉积物相互作用所形成的一系列标型矿物。

来自海底之下的流体以喷溢或渗流形式进入海底附近时，产生一系列的物理、化学和生物作用。当含有饱和气体的流体从深部运移到海底浅部时，快速冷却形成天然气水合物，并伴生有自生碳酸盐岩和依赖于此流体的化学能自养生物群。这些流体由于其温度较低，被称为“冷泉”流体，以区别于地壳深部高温流体，是寻找天然气水合物的最有效的标志矿物之一。

二、天然气水合物开发技术

从已经形成天然气水合物的地层中开发天然气，实际上是满足天然气水合物发生分解反应的过程。降低地层压力或者升高温度，均可使天然气水合物中的甲烷分子和水分子之间范德华力减弱，从而使固态的天然气水合物释放出大量的甲烷气体。天然气水合物的开发技术目前主要有3种:热激发技术、降压技术和化学抑制剂技术。

1.热激发技术

在天然气水合物稳定带中安装管道，对含天然气水合物的地层进行加热，提高局部储层温度，从而造成天然气水合物的分解。主要是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体从地面泵入水合物层，也可用开重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。电磁加热法比上述常规方法更有效，并已在重油开发方面显示出它的有效性，其中最有效的方法是微波加热方法。热激发法主要的缺点是热损失大、效率很低，难点是生成气体不好收集。

2.降压技术

通过降低天然气水合物层的压力，促使天然气水合物分解。一般是通过钻井井眼的压力降或水合物层之下的游离气聚集层的平衡压力，形成一个天然气“囊”(由热激发法或化学试剂作用)，与天然气接触的水合物变得不稳定，分解为水和天然气。降压开发特别适用于天然气水合物与常规天然气气藏相邻的情况，适合于开发渗透率高和深度大于700m的天然气水合物聚集。该技术的特点是经济，无需增加设备和昂贵的连续热激发作用，可行性较高;缺点是作用缓慢，不能用于储层原始温度接近或低于0℃的天然气水合物聚集，以免分解出的水结冰堵塞气层。

3.化学抑制剂技术

通过注入化学抑制剂(如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等)，可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，改变天然气水合物稳定带的温压条件，导致部分天然气水合物的分解。该方法十分简单，使用方便，但费用昂贵，作用缓慢，且不适合开压力较高的海洋水合物。

从以上各方法的使用来看，仅用某一种方法来开水合物是不明智的，只有综合不同方法的优点，才能达到对水合物的有效开。降压法和热激法技术的联合使用是目前最受推崇的方案，用热激发法分解气水合物，而用减压法提取游离气体。单从技术角度来看，开发天然气水合物已具可行性，但尚未找到一种在当前的技术条件下比较经济而合理的开方案，天然气水合物的开发现在基本上仍然处于探讨阶段。

三、天然气水合物潜力

1.极地-冻土带天然气水合物

在适宜的高压低温条件下，天然气和水两种常见物质就组合成像冰一样的可燃物质。海洋和极地的广大地区都满足天然气水合物生成的条件，大量的现场研究业已表明，天然气水合物广泛分布于永久冻土带和陆缘的海底沉积物中(图10-12)。全球储存在水合物聚集中的天然气量大，目前预测的天然气量跨度也很大，超过3个数量级，从2.8×1015m3至8×1018m3(表10-3)。最新估算结果认为(江怀友等，2008)，全球天然气水合物量约(0.1～2.1)×1016m3。尽管各种估算都带有推测性和不确定性，即使根据最保守的估算，天然气水合物的勘探潜力也是巨大的。目前，较为公认的是3000×1012m3。通常认为，全球98%的天然气水合物分布在海底沉积物中，只有2%分布在陆地冻土层中。

表10-3 全球天然气水合物中的天然气量评价

续表

注:天然气量的单位为m，标准压力和温度条件:1atm和20℃。

图10-12 永久冻土带和陆缘海洋沉积物中实际勘测和推测的天然气水合物位置

全球极地-永久冻土带地区(北极、南极和青藏高原)的陆地面积为1.1×107km2，天然气水合物量在1.4×1013m3至3.4×1016m3之间(Meyer，1981;McIver，1981;Trofimuk et al.，17;MacDonald，1990;Dobrynin et al.，1981)。青藏高原多年冻土带面积广阔，占高原总面积的61%，世界多年冻土面积的7%，达1.588×106km2，陆相盆地和海相盆地都具有良好的生油气条件，具有天然气水合物形成的条件，有可能形成具有一定规模的水合物聚集，其中羌塘盆地、可可西里陆相盆地区、祁连多年冻土区等都是较好的勘探靶区(黄朋等，2002;陈多福等，2005;祝有海等，2006;卢振权等，2010)。

2.陆缘天然气水合物

陆缘包括被动与活动大陆边缘，全球海洋天然气水合物的量在0.2×1015m3至7.6×1018m3之间(Meyer，1981;Milkov et al.，2003;Trofimuk et al.，17;Klauda et al.，2005;Kvenvolden，1988;MacDonald，1990;Kvenvolden et al.，1988;Dobrynin et al.，1981)，主要分布在:①分隔的大洋外部，包括主动大陆边缘或被动大陆边缘地区;②深水湖泊之中;③大洋板块的内部地区。例如西太平洋海域的白令海、鄂霍次克海、千岛海沟、日本海、日本四国海槽、南海海槽、冲绳海槽、台湾西南部海域、台湾东部海域、环南中国海的东沙海槽、西沙海槽、南沙海槽与南沙海域、苏拉威西海、澳大利亚西北海域及新西兰北岛外海;东太平洋海域的中美海槽、美国北加利福尼亚-俄勒冈岸外海域、秘鲁海槽;大西洋西部海域，即美国东南部大陆边缘的布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海及南美东部岸外陆缘海;非洲西海岸岸外海域、印度洋的阿曼湾、孟加拉湾、北极的巴伦支海和波弗特海、南极的罗斯海和威德尔海、内陆的黑海和里海等。

3.中国海域天然气水合物

我国海域蕴藏有丰富的水合物，具有水合物形成所需温压条件的主要是南海(南海陆坡面积大于120×104km2)和东海(东海陆坡即冲绳海槽西坡面积约为6×104km2)。

根据BSR的出现，将南海海域划分为11个水合物远景区，统计各区的水合物有效分布面积，最后得出整个南海海域BSR有效分布面积为125833.2km2，水合物稳定带的厚度介于47～389m之间(杨木壮等，2008)。姚伯初等(2006)、杨木壮等(2008)预测南海海域的水合物量分别为6.435×1013m3、6.9305×1013m3和7.632×1012m3。

对于东海海域，杨木壮等根据该海域的海底温度、地温梯度、海水深度和盐度参数，计算水合物稳定带的分布面积为5250km2，稳定带厚度介于50～491.7m，最终预测东海海域的水合物量约为3.53×1011m3。

估算海底天然气水合物中甲烷量，一般考虑天然气水合物分布范围、水合物稳定带厚度、沉积层的孔隙度、水合物在空隙中的浓度，以及水合物分解甲烷的膨胀系数等因子，其中水合物稳定带厚度在天然气水合物评价中具有重要意义(Xu et al.，1999)。天然气水合物稳定带是指在特定的温度-压力条件下，天然气与水合物可以达到相平衡，结合形成天然气水合物地区带。根据水深、海底温度和地温梯度这3个重要参数，即可计算确定特定区域天然气水合物稳定带的厚度。在此基础上，根据天然气水合物烃气系统的综合特征，再进一步确定可形成高丰度天然气水合物聚集的可能勘探靶区。最有利的现实勘探方向是处于水合物稳定带中的极地砂岩储层和海洋砂岩储层，当然还要具体分析天然气的源岩品质、天然气的供应量是否充足、运移通道是否发育等因素，最后确定勘探目标。

天然气水合物的能量密度高、杂质少、储量规模大，是一种洁净型能源。勘探开发天然气水合物，增加天然气产量，可以逐步改变我国能源结构现状，同时也可以减少大量燃煤造成的环境污染，具有广阔的勘探前景。

油气储运计算机技术应用是什么？

化学工程

研究化学工业和其他过程工业 (process industry) 生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品工业、造纸工业等。它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发，借助化学过程或物理过程，改变物质的组成、性质和状态，使之成为多种价值较高的产品，如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢、铁、铝、纸浆等等。化学过程是指物质发生化学变化的反应过程，如柴油的催化裂化制备高辛烷值汽油是一个化学反应过程。物理过程系指物质不经化学反应而发生的组成、性质、状态、能量变化过程，如原油经过蒸馏的分离而得到汽油、柴油、煤油等产品。至于其他一些领域 , 诸如矿石冶炼 , 燃料燃烧，生物发酵，皮革制造，海水淡化等等，虽然过程的表现形式多种多样，但均可以分解为上述化学过程和物理过程。实际上，化学过程往往和物理过程同时发生。例如催化裂化是一个典型的化学过程，但辅有加热、冷却和分离，并且在反应进行过程中，也必伴随有流动、传热和传质。所有这些过程，都可通过化学工程的研究，认识和阐释其规律性，并使之应用于生产过程和装置的开发、设计、操作，以达到优化和提高效率的目的。

上述工业生产的共同特点是，从实验室到工业生产特别是大规模的生产，都要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重要途径是装置的放大，以节省投资，降低消耗，减少占地 , 节约人力。但是 , 在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型试验结果，原因是随着装置的放大，物料的流动、传热、传质等物理过程的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应，长期以来被笼统地称作“放大效应”，它包含了很多已查明或未查明的物理因素（或称工程因素）的影响。化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学的原理为基础，广泛应用各种实验手段，与化学工艺相配合，去解决工业生产问题。

化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等方面。

单元操作 构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。在 20 世纪初，对化学工程的认识虽只限于单元操作，但却开拓了一个崭新的领域和出现了一些从事崭新职业的化学工程师。这些化学工程师不同于以往的化工生产工作者，他们经历过化学工程这一专门学科的训练，故有能力使化工生产过程和设备设计、制造和操作控制更为合理。直到今天，各个单元操作的研究还是有着极为重要的理论意义和应用价值，而且是为了适应新的技术要求，一些新的单元操作不断出现并逐步充实进来。

化学反应工程 化学反应是化工生产的核心部分，它决定着产品的收率，对生产成本有着重要影响。尽管如此，在早期因其复杂性而阻碍了对它的系统研究。直到 20 世纪中叶，在单元操作和传递过程研究成果的基础上，在各种反应过程中，如氧化、还原、硝化、磺化等发现了若干具有共性的问题，如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。对于这些问题的研究，以及它们对反应动力学的各种效应的研究，构成了一个新的学科分支即化学反应工程，从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。

传递过程 是单元操作和反应工程的共同基础。在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递：动量传递、热量传递和质量传递。例如，以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布；以热量传递为基础的换热操作 , 聚合釜中聚合热的移出 ; 以质量传递为基础的吸收操作，反应物和产物在催化剂内部的扩散等。有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在 , 如气体增减湿等。作为化学工程的学科分支 , 传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系，连贯起一些本质类同但表现形式各异的现象。

化工热力学 是单元操作和反应工程的理论基础，研究传递过程的方向和极限，提供过程分析和设计所需的有关基础数据。因此，化学工程的学科分支也可以分两个层次：单元操作和反应工程较多地直接面向工业实际，传递过程和化工热力学较多地从基础研究角度，支持前两个分支。通过这两个层次使理论和实际得以密切结合。

随着生产规模的扩大和、能源的大量耗用，使得早先并不显得很重要的问题逐渐突出起来。例如能量利用问题，设计和操作优化问题，在大型生产中都十分重要。由于化工过程中，各个过程单元相互影响，相互制约，因此很有必要将化工过程看作一个综合系统，并建立起整体优化的概念。于是系统工程这一学科在化学工程中得到了迅速的发展，也取得了明显的效果，形成了化工系统工程。它是系统工程方法与单元操作和化学反应工程这两个学科分支相结合的产物。为了保持操作的合理和优化，过程动态特性和控制方法也是化学工程的重要内容。

化学工程的研究对象 通常是非常复杂的，主要表现在：①过程本身的复杂性：既有化学的，又有物理的，并且两者时常同时发生 , 相互影响。②物系的复杂性 : 既有流体（气体和液体），又有固体，时常多相共存。流体性质可有大幅度变化，如低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。有时，在过程进行中有物性显著改变，如聚合过程中反应物系从低粘度向高粘度的转变。③物系流动时边界的复杂性：由于设备（如塔板、搅拌桨、档板等）的几何形状是多变的，填充物（如催化剂、填料等）的外形也是多变的，使流动边界复杂且难以确定和描述。

化学工程的研究方法 由于化学工程对象的这些特点，使得解析方法在化学工程研究中往往失效。也从而形成了自己的研究方法（化学工程研究方法），其中有些方法并非首创，而由别的领域移植而来。

早期的研究方法 化学工程初期的主要方法是经验放大，通过多层次的、逐级扩大的试验，探索放大的规律。这种经验方法耗资大、费时长、效果差，人们一直努力试图摆脱这种处境。但是时至今日，对于一些特别复杂，人们迄今尚知之甚少的过程，还不得不求助于或部分求助于此法。

20 世纪初的研究方法 相当盛行的是相似论和因次分析，其特点是将影响过程的众多变量通过相似变换或因次分析归纳成为数较少的无因次数（无量纲）群形式，然后设计模型试验，求得这些数群的关系。用这两种方法归纳实验结果，甚为有效。

对于反应过程，逐级的经验方法沿用了很长时间。由于不可能在满足几何相似和物理量相似的同时满足化学相似条件，用无因次数群关联实验结果以获得反应过程规律的思路归于无效。

50 年代以后的研究方法 直至 50 年代，才在化学反应工程领域中广泛应用数学模型方法。这一方法的影响波及到化学工程的其他分支，使研究方法出现了一个革新。但即使用了这个方法 , 实验工作仍占重要地位 , 基础数据要依靠实验测定，模型要通过实验得到鉴别，模型参数要由实验求取，模型可靠性要由实验验证。

各种化学工程研究方法的基础是实验工作，不论用哪一种研究方法，都应力求使实验工作有效、可靠和简易可行。各种理论、各种方法以及计算机的应用，目的都是为使实验工作更能揭示事物的规律，更为节省时间、人力和费用。在上述方法的应用中，多方面体现了过程分解（将一个复杂过程分解为两个或几个较简单过程），过程简化（较复杂过程忽略次要因素而以较简单过程简化处理）和过程综合（在分别处理分解了的过程后，再将这些过程综合为一）的思想。

重要作用

现代工业生产的规模常要求一套装置的年产量达数十万吨或更高。这些装置必然面临大量的工程问题，而且指标稍有下降，就会带来很大的经济损失。

科学技术的进步，时时刻刻在创造新的产品和新的工艺。但这些新的产品必须借助工程的手段才能实现工业生产，新的工艺要有经济和技术的合理性才能取代原有工艺。

上述装置大型化和新产品、新工艺工业化的问题都属于化学工程的研究范围。化学工程在国民经济中的重要作用是十分明显的。

例如将大量烟气中硫、氮氧化物等有害组分脱除后再排放，在实验室达到要求后，进而要在工业规模中实现大量烟气的净化，就必须考虑大规模净化的经济性和可行性，着眼点与实验室研究很不相同。

又如化工生产中 , 要求十分纯净的产品作为原料 , 如高分子化工中常要求聚合前单体的杂质含量是在百万分之几 (ppm) 数量级。对于实验室工作来说 , 这一点并不一定困难，而且小实验也不要求提纯的经济指标。但是要求大型生产装置在低消耗和设备简易可行的条件下做到这一点 , 却是一个完全不同的课题。这种课题的解决 , 有赖于单元操作的研究。使在实验反应器中确定了优选的温度、浓度和反应时间，获得了满意的效果。而在放大过程中，由于流动的不均匀性，物料在反应器中的停留时间（反应时间）出现不均匀，偏离了优选的反应时间。由于反应热效应，大装置中因传热的限制而出现的温度不均匀，使反应温度偏离了优选温度。温度的不均匀必然导致浓度的不均匀。这些效应引起大装置中效率下降，产品成本提高，甚至可能因此失去工业价值而不宜用于生产。这个例子说明化学反应工程研究的作用和意义。

另一个例子是工业生产中为适应各过程的需要，时而需要加热，时而需要冷却。在实验室中能耗指标并不重要，但大生产就必须考虑热量的合理利用，应尽可能使加热和冷却相匹配，尽可能利用低位热能。如何合理利用热量，如何合理安排众多的设备，这一课题，是无法用实验方法解决的，而是通过化工系统工程的研究解决的。

上述数例说明生产大型化后人们对化学工程知识的紧迫需要。化学工程的成就已能在相当程度上解决这些问题。

发展方向

化学工程面临着新的挑战和新的课题，解决这些新课题的过程，必然使化学工程学科得到发展。它的研究范围和应用前景已远远越过了它原有的含义。

化学工程正向两个方向发展：一方面随着学科的成熟，不断向学科的深度发展；另一方面是不断向新的领域渗透，研究和解决新领域中的新问题。

学科的纵深方向 为了深入掌握过程的规律，对化学工程中经常遇到的多相物系、高粘度流体和非牛顿型流体的传递规律进行深入系统研究。这些研究不但有利于解决传统研究领域的问题，也有助于了解诸如人体内血液流动等新兴课题。对反应过程中多重定常稳定态问题的研究，既是反应器设计和操作的需要，也是从另一侧面对非线性系统稳定性问题研究所作的贡献。为了使大型装置的设计更为迅速可靠，研究了各种物系物性参数、热力学参数与热化学参数以及相平衡与化学平衡数据，推动了化工热力学研究进一步与实际的结合。

在研究方法方面，数学模型方法不断完善，与之相配合的是，以统计理论和信息论为基础的实验设计、数据处理、模型的筛选和鉴别以及模型参数估计等方法。为了进行过程的模拟及多方案计算，发展了多种计算机模拟系统，建立了模型库和数据库，并从定态模拟发展到为过程控制所需要的动态模拟。

向新领域的渗透 这是客观需要，也是学科发展的动力。在历史上，化学工程就在各种新过程的开发和优化，在无机化工和石油化工等装置大型化的推动下得到发展，如大型径向固定床反应器和催化裂化用流化床反应器的开发技术。在解决石油加工中多组分反应物系处理方法时，发展了集总动力学处理方法，这一方法反过来又可用于处理生物反应过程。在向材料工业渗透过程中，出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程，对于高粘物系传递特性的研究则有了实际应用的课题。随着生物技术的进展 , 出现了生物化学工程 , 以解决生物反应器和生物制剂分离等问题，如超过滤技术等。能源短缺的情况，使人们重视低温热源的利用，出现了新型换热器。为了保护环境，也为了开发海洋，要求研究低浓度混合物的分离技术，于是出现了新的分离?%B

我国海洋油气勘探技术有哪些？

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支持通过 2D 面板对输送产量进行实时监测、通过数据统计图进行呈现。以便于运维人员对正输/反输、昆仑正输、特量进行监测掌握。

瞬时与平均产量信息可视化

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对油气管道站而言，提高运营管理水平，降低运行能耗，是降低企业输油成本、提高经济效益的重要手段。降低输油管道运行成本的措施之一就是对每条管道、每个设备实行严格的能耗目标监测。利用丰富的图表、图形设计元素将总耗电以及压缩机耗电进行可视化表达，并根据输送方案，对油气管道未来一周的能耗进行预测，可有效查看机组能耗，提高能源利用效率。

总耗电监测

用电成本的控制与监测对油气管道输送具有重要意义。通过可视化的 2D 面板和图表的数据绑定，可对油气管道总耗电进行实时的数据展现。并用折线图统计近十天内耗电总量，为节能减排提供可靠依据。

压缩机耗电监测

压缩机作为耗电大户，在运行中会产生大量的电力消耗。能够通过压缩机能耗数据进行统一化的集，按时间排布分析，接入传感器数据实现可视化表达，实现压缩机的耗电监测的规范化、标准化，提升设备运行的经济性。

能耗预测

通过利用大数据技术，对未来一周的耗电相关指数进行全方位剖析，聚合关键指数，以专业视角进行切入，实现预警和趋势预测。对应生成动态的可视化图表，提高用户决策水平，引导油气管道管理健康发展。

能耗与省管网反输监控

通过集压缩机与其它设备能源介质数据，运用可视化组件，构建能源监控可视化看板。帮助用户结合历史数据趋势和警报进行分析，帮助诊断和隔离故障，提高管理效率，及时发现并且处理问题。

机柜间管理

3D 空间内展现了机柜间三维模型以及机柜分布。与底层数据集系统进行集成，能实时查看温湿度、漏水监测等动环数据，能更新配电监测实时数据。2D 面板显示台账信息和配电监测。实时的管理与监控低压设备以及台区综合评价状态，对设备进行状态查询、参数监测、预警告警等智能监测功能。

车辆与人员监控管理

通过 HT 系统，可以使虚拟环境中的空间环境与现实中的监控管理融合。利用三维仿真可视化灵活优势，对厂区人员进行实时信息抓取、并通过结合企业人员打卡系统对工作人员进行信息的提取对比与监测管理。支持对进出车辆与人员进行统计汇总，为数据驱动的智能化管理奠定坚实的基础。

厂区监控管理

2D 面板信息集合了厂区内各项监控信息。将厂区内分散、孤立、视角不完整的监控统一整理。点击摄像头位置图标即可切换至对应摄像头，再次点击摄像头图标可切换至摄像头实时画面，实现场景还原。

电子围栏选择固定区域为防护区域，产生越界行为进行报警，抓取越界图像。用户点击按钮即可查看区域位置以及人工产生报警行为，满足企业厂区全局导览、告警联动、电子巡检、人车定位轨迹跟踪等管理需求，为数据驱动的智能化管理奠定坚实的基础。

工艺工法

工艺工法重点模拟工法流程，运行管道走向，同时经过设备时进行相关数据信息展示，运行中整体场景变暗，流经部分设备及管线亮度提升。

随着西气东输的不断推进，我国油气管道里程数不断增加，传统管道运维过程中数据集人工化、异常报警不及时、设备智能化水平等不断凸显。未来Hightopo将继续坚定不移推进智慧管道的智能化运营体系构建，努力为天然气与管道行业的高质量发展提供更多有益探索。

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一、海洋油气勘探技术形成阶段（1991—1995年）

1.含油气盆地评价和勘探目标评价技术

在引进和总结国内外油气评价方法的基础上，经过科技攻关掌握了一套具有国际先进水平的油气评价新方法和盆地模拟技术。首次在国内建立了一套以地震资料解释为基础、结合少量钻井资料的早期油气评价流程；研制了国内第一套在NOVA机上实现定位、构造、速度、数据自动分析的流程，初步实现了资料整理自动化；用了先进的区域地震地层学分析方法和流程，研究各层岩相古地理演化过程；对生烃、排烃等定量评价方法有所创新；提出了TTIQ法及计算机程序，用了圈闭体积模糊数学法、圈闭供油面积及随机运算概率统计等先进的评价方法，充分体现了国内油气评价的新水平。

在一维盆地模拟系统基础上，开发多功能的综合盆地模拟系统。系统耦合了断层生长作用、沉积作用、压实作用、流体流动、烃类生成运移，以及地壳均衡作用、岩石圈减薄和热对流等因素，能从动态的发展角度在二维空间上再现盆地构造演化史、沉降史、沉积史、热演化史、油气生排运聚史。主要特点是：正反演结合、与专家系统结合、与平衡剖面结合，来模拟多相运移、运距模拟三维化及三维可视化等。

此外，在国内首度研制成功了PRES油气评价专家系统。该系统从功能上由两部分组成：一是凹陷评价，包括地质类比评价、生油条件评价、储层条件评价和油气运聚评价；二是局部圈闭评价，包括油源评价、封闭条件评价、储集条件评价、保存条件评价及综合评价。系统的第二版本实现了运聚评价子系统与盆地模拟系统的挂接，可在三维状态下进行运聚模拟评价。其研制成功开创了专辑系统技术在石油勘探领域的应用，促进了石油地质专家系统技术的发展。

2.海上地震勘探的资料集、处理、解释技术

海上地震技术是海上油气勘探开发的主要技术，是涉足研究深度、广度最大、最省钱、最适合海上油气勘探的技术。

在地震资料集方面通过引进技术和装备，实现了双缆双震源地震集，研究成功了高分辨率地震集系统，掌握了先进的海上二维、三维数字地震资料集及极浅海遥测地震资料集技术，装备了包括一次集能力可达240道的数字地震记录系统；电缆中的数字罗盘能准确指示电缆的实时位置；三维集质量控制的计算机系统，可做5条相邻侧线的面元覆盖，并实时显示和不同偏移距的面元显示，装有可进行实时处理和预处理的解编系统；配备了卫星导航接收机和组合导航系统。

在资料处理解释方面，已掌握运用电子计算机进行常规处理和三维资料处理以及特殊处理技术，广泛应用了地震地层学、波阻抗剖面，尤其检测、垂直地震剖面和数据分析等技术；推广应用计算机绘图系统和解释工作站；掌握了地震模式识别和完善的地震储层预测软件；研制开发了面元均化、多次拟合去噪、道内插等配套处理技术。

一些成功的应用技术具体有：QHDK-48道浅水湖泊地震勘探接收系统，已用于我国浅海和湖泊的地震勘探中；三维P-R分裂偏移技术及其在油气勘探开发中的运用，获国家科技进步二等奖，是一项进行三维地震勘探资料叠后偏移处理，提高了三维波场归位精度和断层分辨能力；海洋物探微导航定位资料处理程序系统，有较强的人机对话功能，在VAX机上可读ARGO、GMS、NOR三种格式的野外带，可对高斯、VTM和兰伯特三种不同投影系统数据进行处理；DZRG处理系统实现了国产阵列机MCIAP2801与引进的VAX-11/780机的连接，从而提高了原主机的使用效率，从30％提高到68％，地震资料处理速度提高了60％～70％，为VAX类计算机配接国产AP机开创了一条新路。

这些技术在海上勘探中，得到过广泛的应用，取得了良好的成绩。在南海大气区勘探中，首次使用高分辨率地震集技术，为东方1-1气田评价提供了可靠有力的资料依据。

3.数控测井与资料分析处理技术

数控测井是当代测井的高新技术，该系统包括地面测量仪器和相应配套井下仪器适用于裸眼井、生产井以及特殊作业井的测井作业，是一套设备齐全、技术先进、适应性广泛的测井系统。

1985年9月，中国海油与国家经济委员会签订了“数控测井系统”科技攻关项目专题合同。1986年5月提出数控测井系统开发可行性方案报告。1991年在胜利油田进行测井作业，该项目难度大、工艺复杂，各项技术指标接近并达到80年代国际先进水平，证明了HCS-87数控测井地面系统工作可靠、预测资料可信。1991年获得中国海油科技进步一等奖，获国家重大技术装备成果二等奖。

由于实行双兼容，在长达5～6年的科研过程中，可以及时把一些阶段成果用于生产，为测井仪器国产化开辟了一条新路。1991年7月，中国海油与西安石油勘探仪器总厂合作完成数控测井地面系统国产化的任务。为了满足南海大气区勘探高温高压测井的需要，中国海油研制成功了耐温230℃、耐压140兆帕的测井仪，其解释效果与斯伦贝谢公司的解释软件达到的效果相同。

4.复杂地质条件下寻找大中型构造油气田的能力

在早期主要盆地油气评价、“七五”富生油凹陷研究和“八五”区域地质勘探综合研究的基础上，我国具备了在复杂地质条件下寻找大中型构造油气田的能力。这些油气田的寻找主要依靠盆地地质条件类比、盆地演化史定量分析和多种地球物理资料处理、解释软件的支持，排除了各种地质因素干扰，还地下构造的真实本来面貌，提高了海上自营勘探能力和勘探成功率。

二、高速高效发展海洋石油（1996—2008年）

经过了20多年勘探开发工作，已经深谙我国自然海况条件，需要我们大力开发核心技术，才能高速高效地发展中国海洋石油业。进入“九五”期间我国海洋石油科技发展以实现公司“三个一千万吨”和降低油桶成本为具体目标，进入了高速、高效、跨越式发展的新阶段。

1.“九五”后三年科技工作的重点

1）解决三大难题

（1）海上天然气勘探。

（2）海上边际油田开发。

（3）提高海上油田收率。

2）开展四项科技基础工作

（1）建立海上石油天然气行业与企业标准。

（2）建立中国海油信息网络上的科技信息子系统。

（3）开展海上油气田钻工艺基本技术研究。

（4）开展海洋石油改革与高速发展战略软科学研究。

3）攻克八项高新技术

（1）海上天然气田目标勘探技术。

（2）海上地球物理高分辨率、多波技术。

（3）海洋地球物理测井成像技术等。

（其他技术与勘探无关，故此处不详细列出）

由于上述“三四八”科技规划的实施，在海上油气勘探开发生产建设的科技创新中，取得了一大批优异成绩，充分显示了科技进步产业化的巨大威力。

2.“863”海洋石油进入国家高新技术领域

在《海洋探查与开发技术主题》的6个课题研究工作中，中国海油技术达到了创新的纪录。分别是：（1）海上中深层高分辨率地震勘探技术；（2）海洋地球物理测井成像技术；（3）高性能优质钻井液及完井液的研制；（4）精确的地层压力预测和监测技术；（5）高温超压测试技术；（6）海底大位移井眼轨道控制技术。

特别的，在“863”“九五”期间27项重大项目中，海洋石油的《莺琼大气区勘探关键技术》更为显著。其中的海上中深层高分辨率地震勘探技术、海上高温超压地层钻井技术、海底大位移井钻井技术、海上成像测井技术等取得了举世瞩目的成就。

“863”执行16年间取得了一大批具有世界领先水平的研究成果，突破并掌握了一批关键技术，同时培育了一批高技术产业生长点，为传统产业的改造提供了高技术支撑，更为中国高技术发展形成顶天立地之势提供了巨大的动力。

3.“九五”技术创新硕果

海上中、深层高分辨率地震勘探技术跻身前列，研制了海上多波地震勘探设备，打破了国际技术垄断。研制出的框架式多枪相干组合震源、立足于不叠加或少叠加的处理技术、聚束滤波去多次波等技术，均已达到世界先进水平。

成像测井系列仪器达到了国际90年代中期水平，属于国内先进技术。认可的技术创新有：（1）八臂地层倾角测井仪的八臂液压独立推靠技术；（2）高温高压绝缘短节；（3）薄膜应变型井径与压力传感器；（4）多极子声波测井仪的高温高压单极、偶极，斯通利波换能器；（5）高温专用混合厚膜电路芯片；（6）电阻率扫描测井仪的24电扣极板技术；（7）内置电动扶正、八臂独立机械推靠器技术。

解决了高温超压钻井世界性难题的关键技术，包括高温超压钻完井液、精确的地层压力预测和监测技术、高温超压地层测试技术。

确认高温超压环境可以成藏，莺歌海中深层有良好的砂岩储层和封盖层，二号断裂带是断裂继承性发育带，既要重视古近系断裂批复结构的圈闭，又要注意新近系反转构造及砂岩体的勘探。

三、勘探技术分析

1.海洋石油地质研究与评价

富生油凹陷的分析与评价技术说明了我国近海油气分布基本规律，也是油气选区的基本依据。中国近海51个主要生油凹陷，经多次评价共筛选出10个富生油凹陷作为勘探重点。富生油凹陷占总储量发现的84％，其中5个凹陷储量发现超过了1亿吨。

气成藏动力学研究系统，在油气勘探实践中形成的石油地质研究系统，它强调了在烃源体和流体输导体系的框架上，用模型研究和模拟研究正、反演油气生成—运移—聚集的全过程，使油气运移——这一石油地质研究中最薄弱的一环有了可操作研究方法和量化表现。该技术不但使中国海油地质研究跨入世界石油地质高新技术前沿，而且在珠江口盆地的实践中，发现了重要的石油勘探新领域。

三维智能盆地与油气成藏动力学模拟系统，中国自主开发的石油地质综合研究计算机工作平台，这套系统突破了许多高难度的技术课题，实现了三维数字化盆地的建立和油气运移、聚集的模拟。

精细层序地层学研究，引进国外先进技术实现成功应用的典范，大大提高了对地下沉积预测的能力，取得了丰富的应用成果。

勘探目标评价与风险分析方法，石油地质软件科学研究的突出成果，它反映了勘探家由“我为祖国献石油”到“股东要我现金流”的观念性的转化。通过规范勘探管理，将单纯追求探井成功率转变成储量替代率、资本化率、桶油发现成本等全面勘探资本运营管理，使探井建井周期缩短2/3，每米探井进尺费用降低40％。

2.海洋石油地震勘探技术

从1962年至今，我国海上地震勘探技术发展已走过40个春秋，从初期光点记录到24位模数转换多缆多源数字磁带记录；从震源到高分辨率相干空阵列震源；从光学6分定位、罗盘导航到DGPS、无线电声呐综合定位导航；从单次二维地震到非线性多次覆盖三维地震；从“一炮定终生”的无处理地震到运算速度达每秒70亿～80亿次的大规模并行数字处理；从二维模拟处理到全三维数字处理；从NMO速度分析和叠加到DMO速度分析和叠加；从二维叠后射线偏移到全三维叠前波动方程时间偏移至全三维叠前深度偏移；从人工解释绘图到人机交互三维可视化解释绘图；从单一的构造解释到构造、地震地层学和岩性地震学综合解释；从单一的纵波地震勘探到转换多波地震勘探；从常规二维地震作业到高分辨率二维至三维地震作业，我国海上地震勘探技术经历了脱胎换骨的变化，基本上达到了与国际先进技术接轨的水平。海洋石油人多年的耕耘，换来了丰硕的成果：查清我国海域区域地质和有利沉积盆地的分布，为勘探指明方向；查明了盆地主要构造带和局部构造的分布，为油气钻探提供了井位；发现了以蓬莱19-3油田为代表的多个亿吨级大油田和以崖城13-1气田为代表的多个大气田；直接使构造和探井成功率不断提高，分别达到53％和49％；为开发可行性研究、建立油气藏模型、编制OPD报告，提供各种主要参数和地质依据。

上述成果充分证明，海洋物探在海洋石油工业发展中起到了先锋作用，其技术发展是海上油气勘探与开发增储上产的重要手段。

3.海洋石油地球物理测井技术

我国海洋地球物理测井技术，是伴随海洋石油勘探开发成长发展起来的。改革开放以前，海上测井作业只能选用陆地上最先进、最可靠的测井仪器进行。到20世纪80年代，利用国家改革开放赋予海洋石油的优惠政策，有地引进国外先进技术与管理模式，1981年成立了中国海洋石油测井公司，并直接引进美国西方阿特拉斯CLS-3700多套技术装备。与此同时，在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，充分利用信息技术的新成果，紧紧抓着技术与学科紧密结合的关键，积极开展数控测井技术研究与开发，逐步形成了研究、制造、作业、解释、培训“五位一体”的机制。先后研制成功HCS-87数控测井和ELIS-I成像测井地面以及部分下井仪器设备。同时，培养了人才、锻炼了队伍，为测井设备的国产化打下了坚实的基础。

4.勘探过程中的海洋环境保护

在开发海上的同时也不能忽视海洋环境保护，这是海上油气田勘探开发中不容忽视的一项技术。1996年，中国海洋石油以全新的“健康、安全、环保”理念，实施安全、健康、环保、管理体系，开始步入科技化、规范化、井然有序的法制管理轨道。

安全生产是国家经济建设的重要组成部分，良好的安全生产环境和秩序是经济发展的保障。海洋石油工业有着投资大、技术难度高、环境因素复杂、风险大的特点，一旦出了事故，施救工作非常困难；在小小的平台上，集中了几百套设备和众多人员，一旦发生爆炸起火，人、物将毁于一旦；作业人员日常接触的介质不是易燃，就是易爆，稍有不慎，就会造成海洋环境污染、生态环境损害。因此，加重了安全环保的工作责任，必须建立完善健康安全环保管理体系，才能确保海上油气田安全生产。环境保护贯穿于整个生产过程和生产生活的各个领域，就此建立了完善的健康安全环保机构、安全的法规体系和管理体系，实行全方位、全过程的科学管理。

观测海洋、检测海洋，及时进行海冰、台风、风暴潮、地震等特殊海洋环境的预报，是海洋油气勘探开发生产的不可缺少的条件。为此，开展了广泛深入的观测、监测和预报系统研究及综合、集成、生产应用等工作，形成了海上固定平台水文气象自动调查系统、海洋环境要素数值模拟分析计算和各种灾害监测预报技术，在生产实践中取得了显著成效。

四、发展趋势

随着全球能源需求的不断膨胀，陆上大型油田日益枯竭，于是人们逐渐将目光投向海洋，因为那里有着很多未探明的油气储量。尽管过去由于技术不成熟人们对海洋望而却步，但自深海钻井平台出现后，人类就开始向几百米甚至几千米海洋深处进军。

随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步，深水的概念和范围不断扩大。90年代末，水深超过300米的海域为深水区。目前，大于500米为深水，大于1500米则为超深水。研究和勘探实践表明，深水区油气潜力大，勘探前景良好。据估计，世界海上44％的油气位于300米以下的水域。随着未来投资的增加，海上油气储量和产量将保持较快增长。其中，深水油气储量增长尤为显著。到2010年，全球深水油气储量可达到40亿吨左右。

面对如此良好的开发前景，我国海洋石油公司也制定了协调发展、科技领先、人才兴起和低成本等4个发展策略。尽快提高中国海油科技竞争力无疑是其中重要的组成部分。就海洋石油勘探部分，我国通过建立中国海油地球物理勘探等技术，通过技术创新与依托工程有机地衔接，创造条件使其发挥知识和技术创新的重要作用。天然气的勘探也需要进一步解决地球物理识别技术、高温超压气田勘探开发技术、非烃气体分布于工业利用等；深水油田的勘探和开发需要深水地球物理集和处理、深水钻完井技术、深水沉积扇研究、深水生产平台等多种技术。

我国海洋深水区域具有丰富的油气，但深水区域特殊的自然环境和复杂的油气储藏条件决定了深水油气勘探开发具有高投入、高回报、高技术、高风险的特点。发展海洋石油勘探技术需要面对如下问题：

（1）与国外先进技术存在很大差距。截至2004年底，国外深水钻探的最大水深为3095米，我国为505米；国外已开发油气田的最大水深为2192米，我国为333米；国外铺管最大水深为2202米，我国为330米。技术上的巨大差距是我国深水油气田开发面临的最大挑战，因此实现深水技术的跨越发展是关键所在。

（2）深水油气勘探技术。深水油气勘探是深水油气开发首先要面对的挑战，包括长缆地震信号测量和分析技术、多波场分析技术、深水大型储集识别技术及隐蔽油气藏识别技术等。

（3）复杂的油气藏特性。我国海上油田原油多具高黏、易凝、高含蜡等特点，同时还存在高温、高压、高CO2含量等问题，这给海上油气集输工艺设计和生产安全带来许多难题。当然，这不仅是我们所面临的问题，也是世界石油界面临的难题。

（4）特殊的海洋环境条件。我国南海环境条件特殊，夏季有强热带风暴，冬季有季风，还有内波、海底沙脊沙坡等，使得深水油气开发工程设计、建造、施工面临更大的挑战。我国渤海冬季有海冰，如何防止海冰带来的危害也一直是困扰科研人员的难题。

（5）深水海底管道及系统内流动安全保障。深水海底为高静压、低温环境（通常4℃左右），这对海上和水下结构物提出了苛刻的要求，也对海底混输管道提出了更为严格的要求。来自油气田现场的应用实践表明，在深水油气混输管道中，由多相流自身组成（含水、含酸性物质等）、海底地势起伏、运行操作等带来的问题，如段塞流、析蜡、水化物、腐蚀、固体颗粒冲蚀等，已经严重威胁到生产的正常进行和海底集输系统的安全运行，由此引起的险情频频发生。

（6）经济高效的边际油气田开发技术。我国的油气田特别是边际油气田具有底水大、压力递减快、区块分散、储量小等特点，在开发过程中往往需要考虑用人工举升系统，这使得许多国外边际油气田开发的常规技术（如水下生产技术等）面临着更多的挑战，意味着水下电潜泵、海底增压泵等创新技术将应用到我国边际油气田的开发中；同时也意味着，降低边际油气田的开发投资，使这些油气田得到经济、有效的开发，将面临更多的、更为复杂的技术难题。

高科技是海洋油气业的重要特征，海洋油气业的发展正是我国石油能源产业“科技领先战略”的最直接体现。只有坚持自主科技创新，才能不断提高我国海洋油气业的核心竞争力。2004年以来，我国在海洋石油的勘探新领域和新技术、提高收率、边际油田开发、深水油田开发、重质油综合利用、液化天然气与化工、新能源开发、海外勘探开发等领域实现了一系列突破。

2008年，中国海油两项成果获国家科技进步二等奖。其中一项成果是针对中国南海西部海域所存在的高温超压并存、井壁失稳严重等世界级重大钻井技术难题，研发出一套具有自主知识产权的复杂构造钻井关键技术。截至2008年底，这些技术在南海西部海域7个油田以及北部湾盆地、珠江口盆地、琼东南盆地的探井及评价井共计76口井的钻井作业中得到推广应用，并取得了良好效果。钻井井眼复杂事故率从40％～72％降至5％以下，远低于国际上20％的统计指标，井眼报废率也从5％降至0％，不仅节约了可观的钻井直接成本，而且加快了边际油气田的开发，创造了可观的经济效益。该项技术研究与应用大大提高了中国海油的钻井技术水平，扭转了之前该海域复杂井作业技术依赖外国石油公司的历史。

而经过十多年的自主研究，中国海油开发形成了一整套具有自主知识产权的适合海洋石油开发要求的成像测井系统（ELIS）。这是我国自行研制的第一个满足海上石油测井要求的成套技术装备。该系统的研发和产业化打破了国外测井设备对我国海上和世界石油测井市场的长期垄断。截至2008年底，中国海油累计生产装备10套，总值达5亿元人民币，产品已进入国内外作业市场，年服务收入达3.8亿元人民币，创汇2800万美元，效益显著。

同时，中国海油专利申请量和授权量也已进入稳步增长阶段，截至2008年底，中国海油累计获得授权的有效专利达423项，其中发明专利105项。

2008年，中国海油首次获准承担国家“3”课题，实现了科学研究层次的新突破。在国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”里，中国海油将承担6个项目和两个示范工程。

GIS技术在国内的研究现状及其发展趋势

石油工程的主干学科是石油与天然气工程，主要课程有：技术经济学、油气田开发地质、工程力学、计算机程序设计、流体力学、渗流力学、钻井工程、油工程、油藏工程、油田化学、钻新技术等。主要实践性教学环节包括普通地质实习、金工实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等（一般安排30周）。

相近专业有矿工程 /石油工/ 矿物加工工程/ 勘察技术与工程/ 勘察工程 /地质工程/ 矿物工程 /油气储运工程/ 煤及煤层气工程 /勘查工程等。

下边我详细解释一下石 油 与 天 然 气 工 程.

石油与天然气工程是研究石油与天然气勘探、评估、开、油气分离、输送理论和技术的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事石油与天然气生成环境、勘探、油气井工程设计、测井数据集和处理、油气田开、油气储运以及工程管理的高级技术人才。研修的主要课程有：政治理论课、外语课、工程数学、弹塑性力学、计算机应用技术、高等流体力学、高等渗流力学、油藏数值模拟、油田化学、收率原理、现代油气勘探技术、现代油气井工程、现代凿井工程、天然气工程、高等油藏工程、高等油工程、高等输油管道工程、高等输气管工程、油气田输系统、油气管道运行模拟、天然气液化技术、高等管理学基础、能源经济等。

石油与天然气工程是一个运用科学的理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气、最大限度并经济有效地将地层中的油气开到地面，安全地将油气分离、计量与输运的工程技术领域。石油与天然气作为人类社会能源的重要组成部分，由于其不可替代性和自身的不可再生性，在世界经济的发展、人类社会生活与文明中占有极其重要的地位。由于石油与天然气存在着储层埋藏深，物性有低渗、超低渗，油品有稠油、超稠油，加之高压高温、地层非均质、井眼形成难等特点，给钻探与开发增加了很大的困难。目前，我国石油与天然气收率还比较低、地质条件复杂，深井与超深井钻探与开成本还比较高，因此是一项高投入、高风险、但效益明显的产业。在我国，2l世纪将是石油与天然气工程得以迅速发展的时代。

石油与天然气工程涉及工程力学、流体力学、油气地质、渗流物理、自控理论、计算机技术等基础和应用学科，需要解决的工程问题有钻井、完井、测试、油气藏开发地质、油气渗流规律、油气田开发方案与开技术、提高收率、油气矿场收集处理、长距离输送、储存与联网输配等工程问题。本工程领域与矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、矿工程、工程力学、化学工程、机械工程、交通运输工程等学科相关。

培养目标是培养从事石油与天然气工程领域所属油气井工程、油气田开发工程、油气储运工程中科技攻关、技术开发、工程设计与施工、工程规划与管理的高层次人才。

石油与天然气工程领域工程硕士应具有本工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识及管理知识，掌握解决工程问题的先进方法和现代化技术手段，具有独立担负工程技术或工程管理工作的能力以及解决工程实际问题的能力，具有较好的综合素质和较强的创新能力和适应能力。掌握一门外语，能较熟练地使用计算机。

领域范围有以下几个方面：1.油气井工程：油气井工程力学，油气井工作液的化学和力学，油气井工程测量与过程控制，油气井测井数据集、处理与解释。2.油气田开发工程：油气藏描述及开发地质建模的理论与方法，渗流理论和油气藏数值模拟，油气田开发理论与方法，油气工程理论与技术，提高收率理论与技术，油气化学工程与理论。3.油气储运工程：油气长距离管输技术，多相管流及油气田集输和油气处理技术，油气储运及营销系统优化，油气管道和储罐的强度研究，油气储运设施施工及安全、防腐技术。4.石油与天然气工程管理。

课程设置;

基础课：科学社会主义理论、自然辩证法、外语、工程数学、应用弹塑性力学、计算机应用基础、技术经济学等。

技术基础课：高等流体力学、高等渗流力学、油藏数值模拟、油田化学、提高收率原理、渗流物理、油气藏经营管理、运筹学等。

专业课：现代油气井工程、现代完井工程、天然气工程、高等油藏工程、高等油工程、高等输油管道工程、高等输气管道工程、油气田集输系统、油气管道运行模拟、项目管理、能源经济学等。

上述课程可定为学位课程和非学位课程。此外，还可以由培养单位与合作企业根据实际需要确定其他课程。课程学习总学分不少于28学分。

学位论文方面，论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值，或者是一个完整的工程技术项目的设计或研究课题，或者是技术攻关、技术改造专题，或者是新工艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发，也可以是工程管理课题。选题要求有难度、有新意、有足够的工作量。

对于技术攻关的成果，应有与国内外同类理论、方法与技术的对析；对于新工具、新工艺设计与开发的技术成果，论文应具有设计方案的比较、评估、参数计算模型与结果、完整的图纸；对于重大工程项目管理的成果，必须给出项目的系统组成、目标分析、风险与效益分析、与管理方案及措施、收益与创新管理方法。

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历年燃气中级职称考试试题

0 引言

随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS（Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所认识和接受。近年来，GIS被世界各国普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，使其核心技术GIS更为各国所关注。目前，以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产评价、文物保护、湿地制图以及部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。

1 GIS研究现状及其分析

1.1 GIS研究现状

世纪90年代以来，由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善，GIS在全球得到了迅速的发展。在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效，其概括起来有以下几个方面[1]：①硬件系统用服务器/客户机结构，初步形成了网络化、分布式、多媒体GIS；②在GIS的设计中，提出了用“开放的CIS环境”的概念，最终以实现共享、数据共享为目标；③高度重视数据标准化与数据质量的问题，并已形成一些较为可行的数据标准；④面向对象的数据库管理系统已经问世，正在发展称之为“对象——关系DBMS（数据库管理系统）”；⑤以CIS为核心的“3S”技术的逐渐成熟，为与环境工作提供了空间数据新的工具和方法；⑥新的数学理论和工具用CIS，使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。

在GIS技术不断发展下，目前GIS的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的决策工具。据有关部门估计，目前世界上常用的GIS软件己达400多种[2].国外较著名的GIS软件产品有[3]：Auotodesk系列产品、Arc/Info、MapInfo及其构件产品、Intergraph、Microstation等，还有Web环境下矢量地图发布的标准和规范，如XML、GML、SVG等等。我国GIS软件研制起步较晚，比较成熟的测绘软件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。尽管现存的GIS软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况：一是利用GIS系统处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发用户专用的GIS软件。目前已成功应用包括管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，GIS的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、管理等众多领域。近年来，随着我国经济建设的迅速发展，加速了GIS应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥r重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

1.2 当前GIS发展存在的主要问题

基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，一定程度上制约了GIS技术的发展。

（1）数据结构方面存在的问题

目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；难以建立地物间的拓扑关系；难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题[4].

（2）GIS模型存在的问题

传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中，如果语义分割不合理，将难以有效表达地理空间实体间的关系，这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展，对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求，使得传统的地理空间数据模型力不从心，逐渐暴露其弊端。

目前，面向对象的数据模型一定程度上解决了传统GIS数据模型的某些不足，但是OODB（面向对象数据库）目前仍未在市场以及关键任务应用方面被广泛接受，因为OODB作为一个DBS还不太成熟，如缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等；且OODB与RDB之间缺少应有的兼容性，因而使得大量的已建立起来的庞大的RDB客户不敢轻易地去选择OODB.

（3）其他方面亟待解决的问题

当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面[5]：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS，不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。

2 GIS未来发展趋势

2.1数据管理方面

（1）多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达[6]

对于多比例尺数据的显示，将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综合等技术；而为了实现GIS的动态、实时和三维可视化，出现存储真三维坐标数据的3D GIS和真四维时空GIS，这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术[7].

（2）三库一体化的数据结构方向

空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库三库一体化数据结构的方向发展[8].这种三库一体化的数据结构改变了以图层为处理基础的组织方式，实现了直接面向空间实体的数据组织，使多源空间数据的录入与融合成为了可能，从而为GIS与遥感技术的集成创造了条件。

（3）基于空间数据仓库（Spatial Data warehouse）的海量空间数据管理的研究

空间数据量非常大，而且数据大都分散在、私人机构、公司的各个部门，数据的管理与使用就变得非常复杂，但这些空间数据又具有极大的科学价值和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作，许多研究机构和部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。

（4）利用数据挖掘技术进行知识发现

空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用，这是GIS应用的较高层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相，且仍以图层为处理基础，因此，当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。

2.2技术集成方面

（1）“3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和GIS中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面，而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此，无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说，“3S”集成都是科技发展的必然结果。

目前，“3S”集成还仅限于两两结合方式，这是“3S”集成的初级和基础起步阶段，其核心是GIS与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在以下缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台，而在软件方面使GIS支持数据封装，同时解决图形和图像数据的统一处理问题。

（2）GIS与虚拟现实技术的结合

虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图形、声音和接触感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。将虚拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS用户在客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。

（3）分布式技术、万维网与GIS的结合[9]

目前，随着Internet技术的迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与我们日常生活息息相关的GIS也不例外，它们的结合产生了web GIS.当前Web GIS系统已经得到迅速的发展，到1999年1月，仅在美国出现的这类系统就有23种之多。又由于客户端可能会用新的应用协议，因此也被认为是Internet GIS.

计算机网络技术的飞速发展，分布式计算的优势日益凸显，GIS与分布式技术结合也就成为必然，它们的结合即构成了分布式CIS.它就是指利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的地理信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的GIS.它与传统GIS最大的区别在于它不是按照系统的应用类别、运行环境划分的，而是按照系统中的数据分布特征和针对其中数据处理的计算特征而分类的。

（4）移动通信技术与CIS的结合发展[10]

WAP/WML技术作为无线互联网领域的一个热点，已经显示了其巨大的应用前景和市场价值。WAP柳ML技术与GIS技术的结合产生了移动GIS（Mobile GIS）应用和无线定位服务LBS（Location一basedServices）。通过WAR/WML技术，移动用户几乎可以在任何地方、时间获得网络提供的各种服务。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里。大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

当前用于地理信息交互的语言还不足以完成真正的“设备无关接口”的互操作。各种移动设备对于从地理信息服务器所获得的信息，其表现方式是各不相同的，用户输人方式也不相同。因此，对于不同的移动设备需要一种统一的标记语言。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里：大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

（5）GIS与决策支持系统（DSS）的集成[11]

决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是以管理学、运筹学、控制论、行为科学和人下智能为基础，运用信息仿真和计算手段为基础，综合利用现有的各种数据库、信息和模型来决策者或决策分析人员解决结构化和半结构化问题，甚至非结构化问题的人机交互系统。

目前，绝大多数的GIS还仅限于图形的分析处理，缺乏对复杂空间问题的决策支持，而目前绝大多数的DSS则无法向决策者提供一个友好的可视化的决策环境。因此，将GIS与DSS相集成，最终形成空间决策支持系统（SDSS），借助GIS强大的空间数据处理分析功能，并在DSS中嵌入空间分析模块，从而决策者求解复杂的空间问题，这是GIS应用向较高层次的发展。其中SDSS中知识的表达、获取和知识推理以及模型库、知识库、数据库三库接口的设计是哑待解决的关键问题。

2.3 发展历程方面

自20世纪60年代世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS）问世以来，经过40年的发展，GIS经历了三个阶段的发展。目前，随着第三代互联网的提出与实施，以及计算机技术、数据库技术的飞速发展，GIS即将步入第四代GIS发展阶段。

第四代GIS软件将在数据组织、存储、检索和运算等方面发生革命性的变革。数据组织应该是面向空间实体的，空间位置只是实体众多属性中的一类，它应和其它属性有机地组织在一起并统一存放：“关系”概念和“关系运算”应该加以扩充，应该包括空间关系及其运算；传统的结构化查询语言应该扩充，把空间关系及其查询包括在里面；以倒排表为基础的数据库索引机制应该扩展，建立至少包括拓扑关系在内的新的索引机制；数据存储机制应该适应空间数据提取和计算的要求等。只有实现数据真正的一体化存储和处理，才能自由地、方便地、快速地实现人们所期望的处理功能。在功能上，第四代GIS软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为OS、DBMS之上的主要应用集成平台，它具有统一的海量存储、查询和分析处理能力、一定的三维和时序处理能力、强大的应用集成能力和灵活的操纵能力，且具有一定的虚拟现实表达。

3 结束语

通过以上对GIS现状及发展趋势的分析，可以看出，GIS作为信息产业的重要组成部分，正以前所未有的速度向前发展。把握当前GIS的技术发展现状及不足，有利于人们预见GIS的发展趋势，站在更高更远的角度去扬长避短，较好地促进GIS技术的快速发展。随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及，GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。

天津石油职业技术学院的主要院系

燃气工程专业职称考试大纲(试行)

有关说明:

一、关于考核目标的说明

本大纲对各章的主要内容规定了考核知识点和考核要求，使考试内容具体化和考试要求标准化。目的是为应试者能进一步明确考试内容和要求，更有目的地系统学习教材；为考试命题者能够更加明确命题范围，更准确地安排试题的知识能力层次和难易程度。

二、关于命题考试的若干要求

1、对于命题考试，应根据本大纲所规定的内容和考核目标来确定考试范围和考核要求，不要任意扩大或缩小考试范围，提高和降低考核要求。考试命题覆盖到各章，并适当突出重点章节，体现本大纲的重点内容。

2、试题要合理安排难度结构。试题难易度可分为较易、中等、较难三个等级。每份试卷中，不同难易试题的分数比例一般为：较易占30%，中等占50%，较难占20%。必须注意在各部分中都有不同难度的问题。

3、本课程考试命题可能用的题型有：判断题、单项、多项选择题、简答题和论述题。判断题、单项选择题和的答案都是唯一的，命题要准确，回答也要准确；判断题主要涉及对概念和原理的领会，回答要能够抓住要点；论述题涉及知识、概念、原理的综合运用，考察分析问题解决问题的能力，因此答题不仅要求准确、抓住要点，而且要能够围绕观点展开必要的论述。

第一章 气源概论

考试目的

通过考试，旨在检验考生对天然气、干馏煤气、气化煤气、液化石油气等燃气基础知识的掌握程度，了解燃气净化的原理、工艺过程及设备，天然气的开、输送和储存设备，本章使考生具有正确合理选择城市气源的能力。

考试内容

1、燃气性质

掌握燃气的分类和燃气的质量要求，液化石油气气液组分换算及露点温度，燃气高、低热值，了解燃气的基本物理性质和燃烧特性。

2、干馏煤气

了解煤炭分类和煤的特性，了解煤干馏定义和分类。

3、煤气净化

了解煤气杂质、煤气净化基础知识，如吸收、精馏等，掌握焦炉煤气的净化工艺流程，了解煤气冷凝冷却方法，了解煤气中奈的脱除，了解硫化氢和二氧化碳的脱除方法。

4、天然气

了解天然气勘探、开技术，气井和气田的开，了解压缩天然气和液化天然气。

5、天然气净化

了解天然气中杂质及危害，掌握脱水、脱油、脱酸性气体方法。

6、气化煤气

了解气化过程，理解其影响主要因素，了解发生炉和水煤气炉的基本结构， 发生站的工艺流程，了解流化床和加压气化工艺，了解煤气改制和地下气化的内容。

7、油制气

了解油制气的原料、原理和制气的方法。

8、液化石油气

了解液化石油气来源和特性。

第二章 燃气输配

考试目的

通过考试，旨在检验考生对燃气输配系统的基本概念、基本理论和基本计算方法的掌握程度，使考生对城市燃气输配技术方面的新理论、新技术、新设备有所了解，能在工作中担负起城市燃气系统（包括LPG贮配站）的设计、运行管理工作。

考试内容

1、城市燃气需用量及供需平衡

掌握城市燃气需用量计算，燃气需用工况分析，理解燃气输配系统的小时计算流量确定以及燃气输配系统的供需平衡方法。

2、长距离输气系统

了解长距离输气系统的构成，输气干线及线路选择。

3、城市燃气管网系统

掌握城市燃气管网的分类及其选择，燃气管道的布线，工业企业燃气管道系统，建筑燃气供应系统。

4、燃气管材及其连接方式

了解燃气常用管材及其连接方式，燃气管道的附属设备，钢制燃气管道防腐方法。

5、燃气管网水力计算

掌握燃气管道内燃气流动的基本方程式，理解燃气管道的水力计算公式和计算图表，掌握燃气分配管网计算流量，管网水力计算。

6、燃气管网水力工况

理解燃气管网计算压力降的确定原理，了解燃气管网的水力工况分析方法。

7、燃气压力调节及计量

掌握燃气压力的调节过程、理解燃气调压器的作用、分类与选择，掌握燃气调压站选址原则，熟悉燃气的计量方法。

8、燃气的压送

了解活塞式压缩机、回转式压缩机、离心式压缩机的工作原理，理解变工况工作及流量的调节，熟悉压缩机室的布置。

9、燃气的储存

了解低压湿式罐、低压干式罐、高压储气罐的结构和工作原理，掌握燃气储配站布置，理解长输管线储气能力计算方法，了解天然气的液化及液态储存，燃气的地下储存方法。

10、液化石油气储配站

掌握液化石油气的运输、储存、装卸、灌装工艺与方法，液化石油气储配站的工艺流程及平面布置，熟悉各种储罐的构造、技术要求及检验规程和各种安全附件的工作原理，理解烃泵、循环压缩机的工作原理、构造及技术要求，熟悉液化气灌装秤、检斤装置的工作原理，熟悉钢瓶运输机、灌装转盘、残液回收装置的工作原理，熟悉汽车槽车的构造及技术要求，熟悉液化石油气钢瓶的构造及技术要求，熟悉空压机及空气净化装置的工作原理。

11、液化石油气供应

掌握液化石油气的气化方式，液化石油气的管道供应方法，液化石油气混空气的管道供应方法，了解瓶装供应站的有关标准规定，熟悉瓶组供气的工艺，了解气化器及调压设备的工作原理。

第三章 燃气应用

考试目的

通过考试，旨在检验考生对燃气燃烧的基本理论和计算方法的掌握程度，掌握燃烧应用设备的基本原理，具有民用燃具燃烧装置的设计知识，以及燃烧系统运行、调节的基本技能，基本掌握民用燃具及工业燃烧装置性能的测试方法，了解燃气应用方面的新理论，新技术和新设备。

考试内容

1、燃气的燃烧计算

掌握燃气的热值计算，理解理论空气量、过剩空气系数计算方法，了解燃烧温度的概念及焓温图的物理意义等。

2、燃气燃烧反应动力学

了解燃气的支链着火和热力着火的条件，燃气点火的基本原理和方法，了解燃烧反应速度的影响因素和链反应的基本概念。

3、燃气燃烧的火焰传播

理解火焰传播的理论基础，法向火焰传播速度概念及其影响因素，法向火焰传播速度测定方法，火焰的传播浓度极限等，了解紊流火焰传播的基本理论等。

4、燃气燃烧方法

掌握扩散式燃烧、部分预混式燃烧、完全预混式燃烧的原理及特点，了解燃气燃烧过程的强化与完善的方法等。

5、燃气燃烧器

掌握燃烧器的分类与技术要求，熟悉扩散式燃烧器、大气式燃烧器、完全预混式燃烧器的结构、工作原理、技术性能和适用范围，了解高速、平焰低NOX、浸没等特种燃烧器工作原理和特点等。

6、燃气的互换性

掌握燃气互换性与燃具适应性的概念，华白数和燃烧势的概念，了解火焰特性对互换性影响，互换性的判定方法等。

7、民用燃气用具

熟悉常用燃气用具的种类、结构、特点、性能和使用方法，了解燃气用具材料要求及烟气的排除等。

8、燃气工业炉及锅炉

了解燃气工业炉与燃气锅炉分类、基本组成、热工特性等。

9、燃气工业炉余热利用

了解余热利用的技术经济意义，换热器，废热锅炉等。

10、燃气燃烧的自动与安全控制

了解燃烧的自动与安全控制意义，自动点火方式、自动控制，安全控制。

11、燃气应用设备的运行管理及安全技术

熟悉燃气应用设备的运行管理，燃气应用设备的安全技术

第四章 燃气工程施工与验收

考试目的

本章的内容是燃气工程施工与验收相关知识，通过考试，旨在检验考生对燃气管道和设备的施工技术、要求、国家相关施工与验收标准的掌握程度，以提高应试人员贯彻执行国家标准规范的能力和管理燃气工程施工的能力，保证工程质量和安全施工。

考试内容

1、燃气工程常用管材、配件

了解燃气工程管材、管件、阀门、法兰种类及相关标准。熟悉钢管、聚乙烯管道的特点。掌握根据介质参数和有关规范选用管材和配件方法。

2、土方工程

了解管道沟槽施工的有关方法、规定，熟悉土方分类与性质，沟槽断面尺寸确定及土方量计算。掌握管道地基处理、土方回填、施工现场安全防护的质量要求。

3、防腐层与绝缘层的施工

了解防腐材料的特点，湿式储气灌的防腐施工，管道腐蚀控制的一般规定，熟悉管道腐蚀控制应考虑因素，电绝缘设置要求。掌握埋地钢制管道阴极保护设置要求，腐蚀评价，管道防腐绝缘层的施工要求。

4、室外燃气管道施工

了解燃气管道入沟方式方法，铸铁管安装，燃气管道的带气连接。熟悉钢管、聚乙烯管道的安装，法兰连接，管道埋深要求、与建构筑物及其它管道净距要求。掌握燃气管道的试验与验收。

5、管道穿、跨越施工

了解顶管施工、水下敷设、定向钻施工。熟悉管道通过河流的敷设要求。

6、室内燃气系统的施工

了解室内燃气管道的安装和技术要求，已安装未通气燃气管道复验规定。熟悉室内管道焊接规定，钢管支撑最大间距，燃气计量表安装规定，燃气设备安装规定，掌握燃气计量表安装前应具备条件，室内燃气系统试验和验收的有关规定。

7、燃气设备与管道附件的安装

了解整体机泵的安装及技术要求，整体压缩机的安装。熟悉阀门、凝水缸、补偿器、绝缘法兰的安装，掌握燃气调压站（柜）的安装及技术要求。

8、燃气储罐的施工

了解球形储罐、螺旋导轨式储罐构造及施工特点，加工安装，试验与验收，熟悉高、低压储气罐的原理。

第五章 燃气安全运行管理

第一节 场站的安全运行管理

考试目的

通过考试，旨在检验考生对门站、储配站、调压站、计量站和液化石油气场站的生产工艺流程，设备、设施的作用、工作原理及安全操作规程，门站和储配站安全运行管理方面知识的掌握程度，以提高对场站的运行管理水平。

考试内容

1、掌握天然气门站、储配站及调压站计量站的工艺流程，熟悉各种设备、设施的作用和工作原理，了解各种设施的维护工作要求、安全操作规程及常见故障的原因分析和排除方法，了解各种设备、设施的选型知识。

2、熟悉燃气场站内的安全消防设施及其使用知识、检验周期，了解安全消防设施的检验方式。

3、熟悉天然气的加臭方式，掌握加臭剂的作用和加臭量。

4、掌握燃气的计量方法，熟悉影响计量数据准确性的因素，了解计量器具的选型。

5、熟悉液化石油气接收工艺、灌装槽车工艺、灌瓶供液工艺、残液回收工艺、倒罐和储罐排空工艺。

6、熟悉各种燃气场站燃气泄漏、着火、爆炸的安全措施和处理方法。

第二节 燃气管网的安全运行

考试目的

通过考试，旨在检验考生城镇燃气管网安全运行管理知识的掌握程度，考察考生对不同压力级制城市管网及附属供气设施安全运行的基本条件、保证安全运行管理手段及突发抢险抢修等知识、技能的掌握程度，以提高城镇燃气管网安全运行管理水平。

考试内容

1、了解长距离输送燃气管道试运投产条件和试运投产程序，了解长距离输送燃气管道试运投产有关资料、数据的管理，熟悉长距离输送燃气管道试运投产应取的安全措施。

2、了解高压管道巡检周期和管道保护的基本要求。了解高压管道内外防腐的方法和防腐层、阴极保护设施定期检查的基本要求，了解高压管道维护修理的基本要求。

3、了解引起高压管道泄漏和管道堵塞的原因和各种应急处理措施，了解高压管道抢修和清管工作的基本要求。

4、掌握国家有关城镇燃气管网安全运行管理的规定、规范及标准，熟悉中低压燃气管道设施安全运行管理的的基本要求。熟悉城镇燃气管网地上标识含义，了解根据地上标识判断供气设施的种类、压力级别及定位的办法。

5、了解供气管道保护和防护的方式，掌握对运行管网进行安全评估的办法。

6、了解城镇燃气管网通气置换工作基本要求，熟悉管网置换程序和安全措施。

7、熟悉燃气设施运行维护的基本要求，了解城镇燃气管网日常安全巡查的意义，熟悉日常安全巡查的工作内容，掌握日常安全巡查的工作方法。

8、了解燃气管网压力测查的意义和燃气泄漏的危害，熟悉燃气管网漏气、堵塞的原因，掌握燃气设施漏气、堵塞检查和修理的方法，了解燃气管道的使用年限和管道腐蚀情况的判定方法和处理措施。

9、熟悉燃气管网附属设施（阀门、凝水缸等）的作用和运行维护的基本要求，了解其维护保养内容、质量标准和安全操作规程。

10、了解城市燃气调度运行管理的基本任务和调度工作基本要求，了解对燃气场站及输气管网进行监控的意义及监控的方法。

11、了解有关燃气事故抢修工作制度的建立、抢修人员和抢修器材的配备、抢修接警处理等方面的要求，了解各种突发险情（燃气泄漏、着火和爆炸等）的危害，熟悉各种险情的紧急处置组织方式，熟悉应急抢修抢险预案的内容和要求，全面准确的进行事故分析。

12、了解各种燃气事故（燃气泄漏、着火和爆炸等）的上报程序，熟悉抢险作业现场工作要求和安全处理措施。

第三节 用户安全使用管理

考试目的

通过考试，旨在检验考生对燃气用户户内管道及设施、燃气用具等安全运行管理知识及安全用气常识的掌握程度，考察应试人员对户内燃气管道、设施及燃气具等的安全管理，提高对广大用户的安全用气的服务保障水平。

考试内容

1、熟悉用户室内燃气管道、设施及燃气具的性能特点，掌握燃气设施安全检查的基本内容和泄漏的检验方法及处置办法。

2、了解燃气表的检验周期、使用年限，掌握燃气表的正确使用和常见故障原因分析。

3、熟悉户内燃气管道安全运行和燃气安全使用的基本要求。

4、了解燃气泄漏报警器的工作原理、安装使用要求及其测试方法。

第六章 燃气相关法律法规

第一节 建筑法

考试目的

本节的内容是《中华人民共和国建筑法》，旨在检验考生对建设行业主要法律制度、基本建设程序、建筑法律责任等基本知识的了解、熟悉或掌握的程度，促进应试人员自觉守法、增强法律意识。

考试内容

1、建筑法概述

了解建筑法的立法目的、适用范围及建筑法所构建的基本法律制度。

2、建筑许可制度

了解建设工程施工许可的基本规定及施工许可证或开工报告办理的一般要求；掌握国家对工程建设从业人员及从业单位要求必须具备相应的资质或资格的规定。

3、建筑工程的发包与承包制度

了解建筑工程发包与承包的一般规定。

4、建筑工程监理制度

了解工程监理制度的一般规定；熟悉必须实行监理的工程范围。

5、建筑工程的安全生产管理制度

了解建筑工程安全生产管理的基本方针和制度；明确建立健全安全生产责任制度和群防群治制度的必要性；熟悉工程建设的各个环节中安全生产管理的一般规定。

6、建筑工程的质量管理制度

了解建筑工程质量管理的基本制度，包括：建筑工程质量必须符合标准的制度、法定的质量责任制度、竣工验收制度、工程质量保修制度、质量体系认证制度等；熟悉保证施工质量的基本法律措施。

7、建筑法律责任

了解各类建筑违法行为及责任主体；熟悉各类建筑违法行为对应的法律责任。

第二节 安全生产法

考试目的

本节的内容是《中华人民共和国安全生产法》，旨在检验考生对安全生产基本法律知识的了解、熟悉或掌握的程度，促进应试人员加强安全意识、确保安全生产。

考试内容

1、安全生产法概述

了解安全生产法的立法目的及适用范围；熟悉安全生产法的基本规定。

2、生产经营单位的安全生产保障

了解安全生产条件、安全投入、安全管理机构的规定；熟悉安全设施、危险物品、重大危险源安全管理的规定；熟悉生产经营作业现场安全管理的规定；了解安全生产的其他规定。

3、从业人员的权利和义务

了解从业人员的安全生产义务；熟悉从业人员的人身保障权利。

4、安全生产的监督管理

了解负有安全生产监督管理职责的部门及其监督检查人员的职责；熟悉安全生产监督管理的内容。

5、生产安全事故的应急救援与调查处理

了解各级人民应急救援的职责；了解生产安全事故应急救援的规定；熟悉生产安全事故调查处理的规定。

6、安全生产法律责任

了解生产经营单位的安全生产违法行为及责任主体；熟悉安全生产违法行为责任追究的规定。

第三节 建设工程质量管理条例

考试目的

本节的内容是院颁布的《建设工程质量管理条例》，旨在检验考生对建设工程质量管理基本法律制度的了解、熟悉或掌握的程度，促进应试人员在工程建设中增强质量意识、保证工程质量、保障人民群众的生命和财产安全。

考试内容

1、建设工程质量管理的一般规定

了解建设工程质量的责任主体；熟悉建设工程活动的基本原则。

2、建设单位的质量责任和义务

熟悉在工程建设活动中建设单位的质量责任和应承担的主要义务。

3、勘察、设计单位的质量责任和义务

了解在工程建设活动中勘察、设计单位的质量责任和应承担的主要义务。

4、施工单位的质量责任和义务

熟悉在工程建设活动中施工单位的质量责任和应承担的主要义务。

5、工程监理单位的质量责任和义务

了解在工程建设活动中工程监理单位的质量责任和应承担的主要义务。

6、建设工程实行质量保修制度

了解建设工程质量保修制度的一般规定。

7、建设工程质量监督管理

了解对建设工程质量实行监督管理的一般规定。

8、建设工程质量法律责任

了解各类建设工程质量违法行为及责任主体；熟悉各类建设工程质量违法行为对应的法律责任。

第四节 建设工程安全生产管理条例

考试目的

本节的内容是院颁布的《建设工程安全生产管理条例》，旨在检验考生对建设工程安全生产管理的各项法律制度的了解、熟悉或掌握的程度，使应试人员在工程建设中树立安全意识、保证工程安全。

考试内容

1、建设工程安全生产管理的一般规定

熟悉建设工程安全生产的责任主体；掌握建设工程安全生产管理的基本方针。

2、建设单位的安全责任

熟悉在工程建设活动中建设单位应承担的主要安全责任。

3、勘察、设计、工程监理及其他有关单位的安全责任

了解在工程建设活动中勘察、设计、工程监理及其他有关单位应承担的主要安全责任。

4、施工单位的安全责任

熟悉在工程建设活动中施工单位应承担的主要安全责任。

5、管理部门对建设工程安全生产的监督管理

了解管理部门对建设工程安全生产进行监督管理时所取的主要措施。

6、建设工程安全生产事故的应急救援和调查处理

了解管理部门应急救援的职责及应急救援的一般程序；熟悉建设工程安全生产事故调查处理的一般规定。

7、建设工程安全生产的法律责任

了解各类建设工程安全违法行为及责任主体；熟悉各类建设工程安全违法行为对应的法律责任。

第五节 山东省燃气管理条例

考试目的

本节的内容是山东省人大颁布的《山东省燃气管理条例》，旨在检验考生对山东省燃气工程的安全审查、燃气经营许可、燃气安全宣传、监督检查等各项制度的了解、熟悉或掌握的程度，促进应试人员在燃气行业从业中增强燃气安全意识、保障燃气安全。

考试内容

1、山东省燃气管理的一般规定

了解本条例的立法目的；熟悉本条例的适用范围。

2、燃气工程规划与建设

熟悉燃气专项规划编制、审批的基本要求和程序；掌握燃气工程在勘察、设计、施工、监理、竣工验收等各个环节的基本要求。

3、燃气经营管理

掌握燃气经营许可的具体规定；掌握燃气经营企业在经营管理中应遵守的各项规定。

4、燃气使用管理

掌握燃气用户在使用各类燃气时的用气规则及禁止性规定。

5、燃气设施与器具管理

熟悉燃气设施安全保护的相关规定；熟悉各类燃气器具在生产、经营、检测、安装维修时的各项要求。

6、监督检查与事故处理

熟悉燃气行政主管部门监督检查的主要职责；掌握燃气事故处理的内容和程序。

7、法律责任

了解各类燃气违法行为及责任主体；熟悉违反本条例应承担的具体法律责任。

第六节 济南市燃气安全管理条例

考试目的

本节的内容是济南市人大颁布的《济南市燃气安全管理条例》，旨在检验考生对济南市的燃气经营、燃气使用及燃气设施等各项安全管理制度的了解、熟悉或掌握的程度，促进应试人员提高燃气安全意识、保障人民生命财产和社会公共安全。

考试内容

1、济南市燃气安全管理的一般规定

熟悉本条例的立法目的和适用范围；掌握济南市燃气安全管理的基本原则。

2、燃气设施安全管理

掌握燃气设施安全保护的具体要求；掌握燃气设施抢险抢修的具体规定；熟悉管道燃气设施和燃气器具的维修、更新责任的划分。

3、燃气经营安全管理

掌握燃气经营企业经营管理的具体要求；掌握瓶装液化石油气经营活动的具体要求。

4、燃气使用安全管理

掌握各类燃气用户安全用气及安全使用燃气设施、器具的具体规定。

5、监督检查

熟悉市燃气行政主管部门监督检查的主要职责和权限。

6、法律责任

熟悉各类燃气违法行为及具体罚则。

主要参考教材

1、高福烨等编，《燃气制造工艺学》，中国建筑工业出版社；

2、段常贵主编，《燃气输配》第三版，中国建筑工业出版社 2001.12；

3、同济大学等编，《燃气燃烧与应用》第三版，中国建筑工业出版社；

4、《燃气工程施工》，中国建筑工业出版社；

5、《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006），中国建筑工业出版社；

6、《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》CJJ51—2006

7、《天然气管道试运行投产规程》SY/T6233—2002

8、《天然气管道运行管理规范》SY/T5922—1994

9、《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005

10、《城镇燃气室内工程施工及验收规范》CJJ94-2003

11、《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-1995

12、《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》CJJ95-2003

数字孪生介绍系列（一）什么是数字孪生，它和仿真有什么区别？

石油工程系是学院重点发展和建设的系部之一，其优势在于紧紧围绕我国四大支柱产业之一的石油产业，打造石油行业特色。

主要专业：石油工程系开设有钻井技术、油气开技术、油气储运技术、石油工程技术等四个石油类主干专业。

师资情况：石油工程系师资力量雄厚，有专任教师35名，专业教师19人，副教授以上职称4人，讲师10人，硕士以上学位8人，双师型教师15人。

实训基地：石油工程实训基地是中国石油化工协会挂牌认定的“石油行业职业教育与培训全国示范性实训基地”，实训基地包括石油工程专项技能训练中心、计算机仿真与资料处理中心、石油工程综合技能训练中心、油综合技能训练中心，配置有成套钻机、单井、计量间、配水间、联合站等大型设备及最新引进、购置的先进仿真及模拟仪器设备等。开设有钻井、油、井下、集输、井控中级工等职业资格培训考点，可以满足石油、炼油、油品储运、钻井、油气开等专业学生的技能训练和企业员工岗前培训、岗位培训、技术人员再培训要求。学生毕业时可获得多个工种的职业资格证书。

就业情况：学院与中石油、中海油、中石化等所属的大型国企及外资独资、大型民企、股份制企业具有良好的互动关系。与华北油田、大港油田、冀东油田、新疆油田、中原油田、大庆炼化、独山子石化、华北石化公司等单位建立了校企合作关系，开展订单培养。为学生的实习、就业搭建起了良好的平台。

钻井技术专业介绍

培养目标：培养石油钻井、完井、固井工程方面的应用型高级技术人才。

业务范围：从事钻井、完井、固井工作中各环节的设计、组织、生产操作及施工过程中资料的收集、整理、分析和技术管理工作。

专业教学的主要内容：工程制图、工程力学、工程流体力学、电工电子基础、基础设计基础、石油地质基础、钻井工程、钻井机械、石油工程仪表、钻井液、井控技术、油气层保护技术、井下工程等课程及相应实践内容。

油气开技术专业介绍

培养目标：培养油工程、完井工程在生产、管理、服务等方面的应用性高级技术人才。

业务范围：从事油工程技术各岗位实际操作工作，负责油资料的收集、整理和分析，油工具、设备的维修、检测和使用，以及油气井施工、油各作业环节的具体组织、实施和管理等工作。

专业教学的主要内容：工程力学、渗流力学、油层物理、油气田开发地质、石油工程仪表、油机械、提高收率原理、油藏工程、井下工程、油气层保护技术等课程及相应实践内容。

油气储运技术专业介绍

培养目标：培养石油及天然气储集、输配、销售和油库管理等方面的应用型高级技术人才。

业务范围：在油气集输、管道施工、油田建设、加油站、库区管理等部门从事一般性设计、安装、调试、操作、维修以及油气产品的营销等工作。

专业教学的主要内容：工程流体力学、传热学、电工及电子技术、石油仪表及自动化、油气集输工程、金属腐蚀与防护、油库设计与管理、城市燃气输配、油料学、泵与压缩机、油气管输工艺、油品计量学等课程及相应实践内容。

石油工程技术专业介绍

主要课程： 计算机应用基础、工程制图、机械设计基础、工程力学、工程流体力学、电工电子基础、石油地质、石油工程仪表

专业方向一 ：油工程、油机械、油藏工程、油层物理、提高收率原理、油气层保护技术。

专业方向二 ：钻井工程、钻井机械、钻井液、井控技术、井下工程、油气层保护技术。

毕业要求： 获得全国大学生实用英语应用能力B 级以上证书，钻井或油中级专业技能证书。

专业能力： 具有应用基础理论分析和解决石油工程实际问题、进行技术革新的初步能力；具有应用基础理论和基本知识进行油气钻工程设计的基本能力；具有一定的实际操作技能；具有阅读和翻译专业外文书刊的初步能力。

就业方向： 从事钻井、油工程技术工作，担任钻井、油技术员，负责油气井施工、油各岗位的操作工作，负责钻井、油资料收集、整理和分析工作，并能进行钻井、油工具、设备维修、检测和使用，同时还可完成钻井、油的部分工程设计工作。 主要专业：勘查系下设石油与天然气地质勘探技术、地球物理测井技术、工程测量技术专业等三个专业。

师资情况：勘查系师资力量雄厚，既有治学严谨、为人师表的老教师，年富力强、经验丰富的中年教师，又有一批锐意进取、勇于革新的青年教师。有专职教师26人，其中副教授以上职称6人，讲师13人，硕士以上学位7人，在读硕士1人，双师型教师13人。

实训基地：勘查系校内实验实训设备齐全、实训手段先进。实践教学强调调动学生积极性、着重提高学生实践动手能力，使实践课程接近现场。现建有地质实验室、地质实训室、测井实训室、工程测量仪器室等多个校内实训基地，同时拥有7个校外实习、实训基地，可以满足教学、实训及学生的技能训练和企业员工岗前培训、岗位培训、技术人员再培训要求。学生毕业时可获得相应工种的职业资格证书。

就业情况：按照“以人为本、突出特色、依托油田、服务地方”的办学思路，与中石油、中海油等所属的大型国企及民企、股份制企业具有良好的协作关系，为学生的实习、就业搭建起了良好的平台，就业率达90%以上。

石油与天然气地质勘探技术专业介绍

培养目标：培养在油气勘察和开发方面获得地质工程师初步训练的应用型高级技术人才。

业务范围：从事油气田及厂矿地质部门的地质勘察、地质综合分析和技术管理等工作。

专业教学的主要内容：沉积岩石学与沉积相、构造地质学、石油地质学、油层物理、油气田地下地质、石油地球物理测井、地震地下地质、地震资料数据处理等课程及相应实践内容。

地球物理测井技术专业介绍

培养目标：培养、能源、基础工程、矿场生产和管理等方面的应用型高级技术人才。

主干课程：地质学基础、构造地质学、测井方法原理、生产测井、测井工程学、测井资料数据处理与解释、测井仪器原理等课程及相应实践内容。

实验实训基地：测井资料处理与解释训练室、测井工艺训练室、测井仪器训练室。

就业领域：主要从事测井仪器的操作工艺流程和生产组织管理、测井资料的实时监测和验收及测井数据的质量控制、井下测井仪器的维修和保养、常规测井综合解释（资料处理、地层评价、油藏决策）、特殊测井（成像测井）资料识别和评价、生产测井分析、储层评价、油藏管理、测井新技术的引进、研究和开发等工作。从事调查、基础工程、矿场地球物理测井生产与管理等工作。

工程测量技术专业介绍

培养目标：培养在工程建设、测绘等生产一线从事工程施工放样、施工控制测量、工程测量、地形测绘等方面的应用型高级技术人才。

业务范围：在城镇建设、国土管理、水利水电、交通建设、农业、环保、地质、矿山等部门从事工程测量、地形测绘、控制测量、地籍测量、矿山测量等工作。

专业教学的主要内容：计算机应用基础、工程制图与识图、数据库技术与应用、Auto CAD、测量学、测量平差、控制测量学、工程测量学、GPS原理与应用、航空摄影测量学、地籍测量、数字化测图等课程及想应实践内容。 主要专业：电子信息系开设应用电子技术、生产过程自动化技术、计算机网络技术等三个专业。

师资情况：电子信息系师资力量雄厚、队伍结构合理，下设4个教研室，有教职工38人，35名专任教师中高级职称6人，中级职称14人，硕士研究生8人，天津市级优秀教师1人，“双师型”教师17人。

应用电子技术专业介绍

培养目标：培养电子产品及设备的制作、使用与维修方面的应用型高级技术人才。

主干课程：电工技术、电子线路与电子器件、C语言程序设计、计算机接口技术、电子测量仪器与智能仪器、自动测试与转换技术、电子线路CAD、电视技术、电子组装工艺及设备、电力拖动与控制技术、供变电技术、可编程控制技术（PLC）、通信技术等课程及实践技能训练、虚拟仪器实训、电子线路读图实训、职业技能取证训练、职业技能岗位训练实习实践。

实验实训基地： 1、电子技术实验室 2、音技术实验室 3、虚拟仪器实验室 4、通信原理实验室 5、电子技能实训室 6、（PCB）印刷线路板制作工艺实训室 7、（SMT）表面安装工艺实训室 8、电子线路故障检测与排除实训室 9、电子整机装配工艺实训室，10、 单片机实训室11、PLC控制实验室 12、传感器应用实验室

毕业生就业领域：从事微电子组装工艺、设备维护、电子测量、电子仪器设备维护及生产过程管理、电子产品的推广、营销和售后服务、简单电子产品开发以及低压电气设备的安装、调试与维修等方面的工作。

生产过程自动化技术专业介绍

培养目标：培养生产过程检测和自动化系统及设备的性能分析、调试和安装维护与技术管理方面的高级技术应用型专门人才；培养生产过程自动化设备和电气设备的使用与维修方面的应用型高级技术人才。

主干课程：电工基础、电子技术、电机拖动技术、化工测量及仪表、自动控制原理、计算机控制技术、工厂电器控制设备、微机原理及应用、可编程控制器及应用、工厂供变电技术、自动控制系统、组态控制技术、C语言程序设计、变频技术、虚拟仪器、电子CAD技术、过程控制技术、工业网络与现场总线、电气基本技能训练、电工电子综合实训、综合读图训练、专业考工训练等。

实验实训基地：1、电路基础实验室 2、电机控制实验室 3、变流技术实验室 4、计算机控制实验室,5、 单片机实训室6、PLC控制实验室7、电气控制基本技能实训室8、电气综合训练实训室，9、传感器及检测实验室 10、电工技能实训室

毕业生就业领域： 从事生产过程自动化系统及自动化仪表的安装、调试、运行、维护、改造与管理等技术工作；自动化生产线及电气设备的安装、调试、运行、维护、改造与管理等技术工作；电气产品的生产、销售与技术服务和技术管理工作

计算机网络技术专业介绍

培养目标：培养生产、管理、服务、建设第一线需要的从事计算机网络管理、计算机系统管理、计算机维护和应用的高技能人才。

专业主干课程：Flas设计、C程序设计、网络基础、Photoshop图像处理、编程语言基础、微机维护与维修、网页制作与设计、Flas设计实训、C程序设计实训、编程语言基础实训、图像处理实训、网页设计实训。Windows 200X Server配置与管理、网络安全技术、网络设备配置、局域网组建与维护、数据库原理与SQL语言、综合布线技术、Windows配置与管理实践、网络设备配置实训、局域网组网实践、网络数据库查询设计。其中局域网组建、Windows200X的配置与管理、网络设备配置、网络安全技术和综合布线技术五门课程为专业核心课程。

实验实训基地：专业专用综合实训室2个，分别为计算机网络技术实训室和网络综合布线技术实训室。

毕业生就业领域：在企业、事业单位、技术和行政管理部门等从事计算机网络基础设施建设、网络系统集成、网络运行管理与系统维护、网络运用开发，进行网络日常管理、安全设置及相关开发等工作。 师资情况：机械工程系下设五个教研室和一个机械加工中心。现有专任教师41人，其中高级职称12人，中级职称22人，博士研究生2人，硕士研究生12人，“双师型”教师34人，师资力量雄厚，队伍结构合理。

主要专业：机械工程系现开设有3个高职专业：汽车检测与维修技术专业、数控技术专业、焊接技术及自动化专业。其中数控技术专业和汽车检测与维修技术专业为我院骨干专业。

系部特色：注重系部建设，努力营造和谐、团结、上进的集体氛围，强化服务意识，在学院年度考核中连续两年为院级先进单位，多次获局、院级先进党支部荣誉称号；重视教学改革，教学质量好，水平高，教科研成果显著，多名教师在天津市和全国的优质课比赛和课件比赛中获奖，汽车构造、机械设计基础、机械制图、公差配合与测量等课程为院级精品课；注重学生技能培养，强调学生动手实践能力，积极组织学生利用课余时间学习各项技能，获取相应工种等级证书，多名学生在天津市技能大赛中获奖，先后有2名汽车专业学生在技能大赛中获得一等奖并被保送到普通本科院校继续深造；坚持教书育人，强化学生管理和养成教育，努力提高学生素质，积极开展第二课堂，丰富学生业余文化生活。

实验实训基地：我系具有现代化的机械加工中心、汽车维修技术实训基地和各种焊接设备，设有数控加工实训中心、普加实训中心、钳工实训中心、CAD/CAM实训室、数控系统调试和维护维修综合实训室、数控仿真实训室、公差配合与技术测量实训室、液压与气动实验室、汽车构造与维修实验室、汽车检测技术实训室、汽车电子控制技术实训室、汽车电器构造与维修实验室、自动变速器构造与维修实训室、焊接实训基地和汽车驾驶训练场。

就业情况：学院实行“双证制”（一张文凭多种证书），我系毕业生能够取得相应专业的中级或高级技能证书以及汽修专业要求的汽车驾驶证。毕业生质量高、信誉好，深受社会各界和用人单位欢迎与好评，与天津、北京、华北地区、华北油田公司等地的多家模具加工、装备制造和汽车、汽修、汽保企业建立了长期用人协议，毕业生供不应求，历届毕业生就业率达到95%以上。

三维可视化技术在四川盆地油气勘探信息管理中的应用研究

近年来，数字孪生这个词不断地出现在公众视野，尤其是随着物联网技术的发展，数字孪生不断现身于各行各业，乍一看，这个概念还是比较生僻，那数字孪生到底是什么呢？

先来看看数字孪生的定义，《数字孪生应用白皮书》是这样说的：

“数字孪生是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字化表达，该数据连接可以保证物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛，并提供物理实体或流程过程的整个生命周期的集成视图，有助于优化整体性能。”

简单翻译一下，数字孪生就是将现实世界中的事物在虚拟数字空间映射，构建物理实体的“数字化克隆体”，以历史数据、实时数据为基础，借助数据模型，实现对现实场景或对象的映射呈现、分析优化、诊断预测等。

翻阅了很多资料和信息之后，粗略总结了数字孪生的构建及应用过程，可以分为三步：复刻、构建、应用。

复刻：现实空间的数字化重建

首先就是运用空间集设备对现实空间进行精准复刻，并通过物联网实现物理空间与数字空间之间的虚实互动，在这个过程中会集并传输现实空间的相关数据，包括结构数据、传感器数据、运营数据等，为后面模型构建及优化做准备。

构建：数据驱动模型学习优化

当把真实空间及物理实体数字化复刻以后，相关数据也已经上传到云端，在对数据清洗处理以后，就可以结合处理后的数据，运用相关技术能力构建数字孪生模型，并持续验证优化。

应用：功能开发及实际应用

模型构建以后就是具体的应用里，在这个阶段，会结合具体的应用场景以及行业特性，做具体的功能开发和应用，比如工厂车间的预测性维护、道路交通的模拟规划等。

说了这么多，那数字孪生到底有什么用呢？具体可以应用在哪些场景或者哪些行业呢？接下来就一一解答。

航天预测模拟：作为科技最前沿的应用领域，航空航天针对数字孪生技术的应用可以说起源最早。1969年美国的阿波罗项目中，美国国家航空航天局（NASA）通过制造两个完全相同的航天器，形成“物理孪生”，这是最早期数字孪生技术的雏形。随着技术的迭代发展，数字孪生技术在航空航天产品研发、故障检测、系统管控等方面都有着广泛的应用。

数字孪生工厂：数字孪生技术可以说是工业生产的宠儿，能够实现调配、智能化生产，显著提高生产效率。数字孪生工厂，意味着把实体的工厂搬到虚拟空间，可以实时获取工厂中的数据，实现对工厂的实时监控；同时也可以模拟生产过程，优化生产流程；还可以通过数据分析支持只能决策和预测分析……可以说，数字孪生技术在工业生产领域效果十分显著。

智慧交通模拟：数字孪生在智慧交通行业的应用，主要是将实时集的交通数据纳入到建立的交通模型体系中，通过大数据分析、人工智能AI和交通仿真技术，实现真实路面交通和虚拟环境的深度融合，比如可以进行车流变化模拟推演，也可以模拟交通信号灯变化，从而有助于更好地规划交通路线，为管理部门优化交通管理调度提供技术支持。

打造智慧城市：利用数字孪生技术，可以在虚拟网络空间构建一个与物理世界相对应的孪生城市，通过数据全域标识、状态精准感知、数据实时分析等，来实现城市的模拟、监控以及控制，解决城市规划、设计、建设、管理、服务过程中的诸多问题。

目前，数字孪生被广泛应用于工业制造、智慧城市、智能交通、能源等各大行业领域，作为虚拟仿真的重要领域，数字孪生正以其强大的能力在各个行业中创造前所未有的创新。

唐先明1，2　曲寿利1　雷新华2

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国地质大学（北京），北京100083）

摘要 在分析目前石油领域三维可视化技术应用局限性的基础上，给出了全球三维可视化系统构建流程和数据组织管理模式。以ArcSDE作为空间数据引擎，利用Oracle 10g建立四川盆地油气勘探海量空间数据库，基于三维可视化软件平台Skyline TerraSuite，利用功能强大的三维可视化开发平台TerraDeveloper，设计、开发基于全球三维模型的油气勘探信息集成管理平台。通过集成基础地理数据库、区域地质数据库、地面工程数据库、遥感影像库、地层数据库、断层数据和测井数据，该系统不仅提供了强大的油气勘探基础数据管理、三维地形建模以及模型的可视化功能，还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。

关键词 四川盆地 三维可视化 三维地理信息系统 油气勘探 全球导航

Application and Research of 3D Visualization Technique to Petroleum Exploration Information Management in Sichuan Basin

TANG Xian-ming1，2，QU Shou-li1，LEI Xin-hua2

（1.Exploration ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.China University of Geosciences，Beijing100083）

Abstract Based on the analysis of the current shortcomings of 3D visualization lication in the fields of petroleum，the paper introduces the construction process and data structure of global 3D visualization system.By using ArcSDE as engine of spatial data and Oracle 10g，“Petroleum exploration geodatabase of Sichuan Basin”is established.Based on Skyline Terra Developer，the software system“3D petroleum exploration data management and integration platform based on 3D global model”is designed and established.By integrating geographical database，areal geology database，surface engineering database，remote sensing image database，stratigraphical database，fault data，logging database with 3D terrain modeling，the system realize such functions as data management for petroleum exploration，3D terrain modeling and the visualization of 3D geological model.It is a visualization platform that assists the design and analysis for the geologists and the technologists.

Key words Sichuan basin 3D visualization 3D geographic information system petroleum explorationglobal nigation

随着计算机图形图像软硬件技术的迅猛发展，三维地形可视化技术在越来越多的领域得到了广泛的应用，构建一个为多种专业人员提供共同工作、研究与交流的三维实时交互的虚拟全球地理环境逐渐由梦想成为现实。三维可视化技术在石油工业中已得到高度重视和普及应用，它充分利用了三维地震信息和地震属性，以人们易于感知的三维图形对各种复杂数据场和数据关系进行描述。

油气勘探是通过用不同的技术手段集各种野外原始地质资料，并经处理、解释形成成果资料，进而用各种科学方法进行盆地评价、圈闭评价和油气储藏评价，开展勘探规划部署、井位设计和地质综合研究工作，完成勘探科研和生产任务。在油气勘探过程中，各油田企业积累了海量的、异构的、多源的地理数据、勘探基础数据和成果数据，这些信息的综合应用对指导油田生产具有很重要的意义。利用三维GIS技术，基于“数字地球”将地表地理信息与地下地质信息一体化管理，构建一个分析、决策、规划及实施油气勘探开发研究的三维实时交互共享工作平台，能够有效地评估潜在的石油，及时、准确、直观地定位油气的空间分布及其特征，正确有效地开展部署勘探开发工作。

1 三维可视化技术的应用现状

迄今为止，三维地形的可视化技术分为两种，一种是面绘制技术，另一种是体绘制技术。在地质研究工作中，主要是用体绘制技术。三维地学模拟主要包括两大部分内容，即三维地质建模和可视化，其中前者是后者的基础，后者是前者的表现［1］。目前，在三维地震数据的可视化方面，已有多种成熟的商业软件系统推出，国外的有 EarthCube，Geoviz，gOcad，VoleGeo等，国内的有石油物探局的3DV和双狐公司的三维地震微机解释系统等。这些软件涉及地质建模、地震勘探、开评估、矿床模拟、规划设计和生产管理等领域，在功能上各有千秋，很难说哪一个更先进［2，3］。但是，它们主要是面向地质领域的专用系统，基于局部区域而非全球区域，对海量基础地理数据与遥感影像数据等的支持也较弱。基于这种情况，本文用面向对象的程序开发语言Visual C＃，基于优秀的国外三维可视化软件平台Skyline，设计并开发基于全球三维模型的空间数据管理平台，集成管理四川盆地区域内海量的、异构的、多源、多尺度的基础地理数据、油气勘探基础数据和成果数据、遥感影像，实现流畅的油气勘探的三维地形展示和地质分析。

2 系统开发技术背景与基本流程

随着地学应用的深入，人们越来越多地要求基于全球角度和真三维空间来认知世界和处理问题。但三维空间是复杂的，包含的信息是海量的，需要集成三维可视化与三维空间对象管理功能，同时由于三维应用的巨大差异，必须用开放体系结构，实现用户定制功能。基于这种认识，Skyline TerraSuite在提供一般三维空间数据模型及其管理功能的基础上，允许针对特定应用领域动态扩展建模及分析功能插件，以适应特定的三维应用。整个TerraSuite软件体系如图1所示。

系统的实现分为4部分：地球三维场景构建、中心数据库建立、定制三维可视化环境和场景驱动与应用定制。

图1 Skyline TerraSuite软件体系

2.1 地球三维场景构建

场景构建是将要模拟的场景和对象通过数学方法表达成存储在计算机内的三维图形对象的集合。场景构建分为以下步骤：

（1）DEM数据集：收集工作区的各级比例尺等高线数据或各种分辨率的航空航天遥感影像立体像对，建立地域的数字高程模型（DEM）。

（2）DOM数据生成：利用地面控制点和DEM数据，对工作区的低、中、高分辨率遥感影像进行严密的精纠正后生成数字正射影像图（DOM）。

（3）DLG数据集：收集工作区的各级比例尺地形图、野外数据集，建立工作区的各级比例尺线划图（DLG）。

（4）GIS数据转换：将数据集阶段获得的DLG数据通过GIS工具转换为TerraBuilder能够接受的数据格式。

（5）数据建模：对一些油田地面建筑物、地标、油井或其他油田设备在3D MAX或MultiGen或TerraBuilder中进行建模。

（6）地球三维场景构建：将以上各种数据，导入到TerraBuilder中，创建一个现实影像的、地理的、精确的地球三维模型（MPT文件）。

2.2 中心数据库建立

基于全球三维模型的油气勘探信息集成管理平台是一个高度集成的应用系统，系统建设过程中必须充分考虑系统涉及的多专业图形、属性、影像、文字资料数据的一体化集成、系统数据库与系统软件功能的集成以及系统与网络环境的集成等关键问题。为实现功能的集成与扩展，考虑石油勘探开发数据的区域性、多维性、时序性、海量和异构的特点，拟用大型商用关系数据库Oracle10g和空间数据引擎ArcSDE集中管理这些海量数据，建立数据中心，易于解决数据共享、网络化集成、并发控制、跨平台运行及数据安全恢复机制等方面的难题。

2.3 定制三维可视化环境

在全球三维场景的基础上，可以叠加自己关心的专题信息，通过与数据库的接口，还能集成中心数据库存放的地表、地下多维、动态空间信息，从而创建一个令人激动的交互式三维可视化环境，来突出一个地区的特征，显示其功能、相互关系以及从一个独特的视点展示该地区。

2.4 场景驱动与应用定制

（1）三维可视化程序：通过API接口直接调用所建立的三维可视化环境，也可以根据三维场景的参数生成实时场景，动态加载图层，有助于对空间数据相互关系的直观理解。

（2）三维空间查询与交互：直接在三维可视化环境下，对存放在中心数据库的各种数据和场景实体提供交互式查询等操作，以提供一个动态的环境，为进一步空间决策服务。

（3）应用定制：利用TerraDeveloper软件开发包提供的各种ActiveX控件，可以构建自己的面向三维的应用程序，实现与其他系统的应用集成［4］。

3 系统总体设计

3.1 系统体系结构

根据系统的功能需求，系统在技术上要求具有业务变化的适应性、高度的安全性和大容量数据存储处理等特点，因而在系统的技术框架中用了3 层B（C）/AS/DS结构。与此同时，考虑到系统与其他专业系统之间的集成，拟用基于SOA（面向服务架构）和Web Services（Web服务）技术的应用集成技术，构建基于“数字地球”的地表地理信息与地下地质信息一体化管理服务平台。整个系统的体系结构如图2所示。

3.2 系统数据的组织形式

系统数据的组织形式是可视化系统的关键，其优劣将直接影响到场景绘制的效率。在基于全球三维模型的空间数据管理平台中，主要包括3部分数据：①场景数据，即场景环境包含的地形信息，通过影像处理而成，包含在.mpt文件中；②对象图形数据，即油气勘探对象图形信息，是由3D MAX等三维图像处理软件处理而成的三维模型；③对象属性数据，即油气勘探属息。所有关于对象的信息包含在.fly文件中，用基于层（Layer）的面向对象的场景数据组织形式。目前，系统集成的四川盆地区域的数据层主要有：

（1）DLG——数字线划图：全区不同比例尺土地覆盖状况、植被、道路、水系、居民地等图层。

图2 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台系统结构

（2）DEM——数字高程模型：全区不同比例尺数字高程模型数据。

（3）DOM——数字正射影像：全区不同比例尺、不同分辨率的彩色正射影像。

（4）DRG——数字栅格图：全区不同比例尺地形图栅格数据。

（5）全国地名数据。

（6）1：200000地质图。

（7）勘探基础数据：测网、矿井、三维探区。

（8）勘探成果数据：地震异常、一类进积、二类进积、礁体、生物礁、滩和相带等。

（9）构造数据：断层、等值线等（宣汉、通南巴）。

（10）井位数据。

（11）地面工程数据：天然气管道、道路。

3.3 系统功能模块

基于全球三维模型的油气勘探信息管理与集成系统分为石油勘探数据管理、三维基本操作、三维GIS导航查询、三维分析等模块。系统主界面如图3所示。

各个模块的具体功能如下：

（1）石油勘探数据管理：系统利用GIS技术、XML技术、空间数据库等技术对多尺度基础地理信息、勘探基础数据和成果数据、多分辨率遥感影像、各种图表和文字报告等地表地下信息进行一体化的存储和管理。实现了对地理底图、油气地质勘查所获取的资料和成果的录（导）入、转换、编辑及查询等功能。另外，系统还提供了目标实体超链接及关联服务，如与钻孔相关的试验表类属性数据与图形数据的关联存储管理功能，提供与钻孔相关的各种基本信息及试验结果等属息的查询等功能。

图3 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台系统界面

（2）三维基本操作功能：在全球三维场景中，实现以下功能：

放大、缩小、平移、旋转等三维基本功能；

选择对象、使物体居中、环绕浏览对象；

飞行或者跳转到指定对象；

获得场景中任何一点的经纬度坐标和高程值；

场景的点对象、线对象，可以实现不依赖试图比例缩放；

提供场景的快照和打印输出功能。

（3）三维GIS导航查询：在全球坐标系统上实现基础地理信息、地质数据及勘探数据的立体定位导航分析。

全球任意点定位和导航；

二维三维联动功能；

测距、求积、高程和剖面生成；

地表实体三维建模及多种属性管理；

可定制飞行路径和视角的三维浏览功能。可自己制定飞行的路线或选择预定义飞行路线进行三维飞行（图4）。

（4）三维分析功能：

图4 基于全球三维模型的油气勘探数据管理平台设置飞行路径

测量功能：测量距离（水平、垂直和随地形起伏3种方式）、面积；

区域对象选择：可以进行多边形框选进行对象选择，并可获得选中区域内的对象集，可统计区域内的实体数并形成分类列表；

剖面观察：对所选地区场景进行剖面观察，可分析出地表起伏状况；

等高线绘制：用矩形框选出指定范围，可以显示出该范围等高线示意图，并可随意设定等高线显示方式；

最佳路径分析：根据给定的参数，如放样间隔、上升的最大坡度、下降的最大坡度、允许的放样宽度等信息，依据地形的走势，自动解算出最佳的放样线路；

视线分析：根据地面拾取两点系统可以自动计算两点间的通视情况；

视域分析：在场景中任选一点和视角范围可以进行视域可见分析；

空间分析：突发的地点，选择一定半径，利用分析工具可以作出整个目标点的空间范围，以提供决策。

4 系统应用扩展

基于全球三维模型的油气勘探信息管理与集成系统由于用了组件技术、基于SOA（面向服务架构）和Web Services（Web服务）等技术，不仅提供了强大的地表与地下油气勘探信息数据管理、三维建模与模型的可视化、全球定位导航等功能，还可以进行系统扩展和专业系统集成，实现油气勘探开发的深度应用，如野外地质踏勘路径优选和工作安排、地震资料集观测系统设计和优化、探井地面井场位置优选及工程测算、开发井位部署规划及钻前工程分析、油气集输地面工程设计及方案优化、目标区块水电路讯规划设计及优化、全球定位系统集成和油田现场服务等。

5 结论

三维可视化技术在国内、外已经趋于成熟，但基于全球三维模型的三维地理信息系统（GIS）刚刚起步，尤其是缺少针对地表与地下油气勘探信息三维一体化管理的经典模式和成熟经验。本文基于Skyline TerraDeveloper所设计、开发的全球三维油气勘探信息管理与集成系统，就是一个成功的实践，重点研究了虚拟现实环境下交互式地表地下油气勘探信息管理系统，给出了一种交互式虚拟现实全球导航平台的系统构成方案和原型系统。整个系统可靠性好、易于移植、便于维护，并具有很强的空间分析功能。结合三维地质建模及可视化系统的研究现状、相关技术的发展走向以及实际工程实践的应用需求，笔者认为，需要进一步探索、研究并解决以下问题：

（1）研究并实现现有的基于全球三维模型的空间数据集成管理平台的地上和地下三维一体化无缝集成与可视化功能。

（2）不断丰富与其他地震三维分析软件的接口。

（3）研究并开发基于VRML/X3D技术的网络三维可视化系统，能够为社会大众、专业技术人员和地质科学家提供更加普遍的支持和服务奠定基础。

参考文献

［1］Simon W Houlding.3D Geoscience Modeling：Computer Techniques for Geological Characterization［M］.Berlin：Springer-Verlag，1994.

［2］朱良峰，潘信，吴信才.三维地质建模及可视化系统的设计与开发［J］.岩土力学，2006，27（5）：828～832.

［3］姜素华，庄博，刘玉琴等.三维可视化技术在地震资料解释中的应用［J］.中国海洋大学学报（自然科学版），2004，34（1）：147～152.

［4］Skyline Software System Inc.TerraDeveloper paper［EB/OL］.［2007-6-1］://.skylinesoft/.