应用气象学第七 章

2023/2/31第七章

冶金、矿井和石油与气象2023/2/32概述冶金、矿井和石油工业属基础原材料和燃料工业，企业规模大、生产战线长、综合性强，露天作业占相当比重，受天气环境制约，生产过程中将遇到各种气象问题，同时从设计、计划、管理、设备等方面考虑如何应用气象信息，趋利避害，提高工效和经济效益，改善劳动条件，具有很大的潜力和重大价值，随着生产规模的扩大，科技含量的增进，冶金、矿井和石油工业将会越来越感到气象服务的迫切需求。

2023/2/33本章主要内容§1冶金与气象§2矿井与气象§3石油与气象2023/2/34本章重点、难点本章重点：大气腐蚀、高温作业环境、热应急效应、矿井通风、矿井瓦斯、煤炭自燃和采油适宜期等概念。金属表面大气腐蚀影响因子分析，矿井瓦斯爆炸气象条件分析，气象条件对石油勘探、钻井和采、输、炼的影响。本章难点：大气腐蚀机制，自然压力和矿井风量的计算。2023/2/35冶金与气象

冶金工业包括矿山开采、选矿、冶炼、加工等主要部门；作为连续性大生产，综合性强，大气污染物排放量大，是受气象条件影响明显的部门，生产调度要求充分掌握气象信息，进行长期生产发展规划，短期不失时机地安排作业计划，进行正确的指挥、决策，充分利用有利天气，规避不利天气或事先采取防御措施。冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门。包括黑色冶金工业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类。2023/2/36冶金与气象一、冶金工业大气污染二、冶金企业专业气象服务三、大气腐蚀四、高温作业环境对人的影响和防护2023/2/37冶金工业大气污染冶金工业废气（包括气溶胶）主要分为三类：

生产工业过程中-----化学反应排放的废气；燃料在炉窑中燃烧-----产生烟气和有害气体；

原料和燃料在运输、装卸、储、加工、清理精整过程中-----产生烟尘。2023/2/38冶金工业大气污染废气治理难度大，原因是：※

废气温度高（400-1000℃），对管道材料，组件结构以及净化方式的选择有特殊要求。※

冷却处理技术难度大，烟气中含有硫、水分和一氧化碳，必须解决水汽结露，粉尘防火防爆问题。※

烟气阵发性强，且无组织排放（厂房、天窗）量大。废烟气同时具有一定的回收利用价值。“湿、蚀、变”在各种工业炉窑的能量支出中，废气余热约占15%～35%2023/2/39冶金工业大气污染在劳动保护和环境保护方面，冶金企业面临着艰巨的任务。其中充分利用气象信息进行合理排放、科学治理是气象专业服务工作的重要方面。2023/2/310冶金企业专业气象服务冶金企业的主要生产过程一般对天气不太敏感，总的来说，天冷和微风气候条件比较适宜，高温、高湿下工作效率易受影响，妨碍职工健康，加重负荷和空调功率。2023/2/311冶金企业专业气象服务降水：入炉原料、燃料的含水量、因大量吸热而影响冶炼强度的提高和燃料比的降低、炼钢厂整模、工程进度、保证质量、新建高炉、焦炉的开工投产及大修、中修、暴漏在外的炉体。

直接影响生产过程的天气、因素环境湿度：无喷吹燃料技术---加湿鼓风喷吹燃料技术---脱湿鼓风大风高炉喷吹燃料(fuelinjectionintoblastfurnace)，将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼技术。2023/2/312冶金企业专业气象服务为了对冶金企业全面深入地开展专业气象服务工作，必须深入到冶金企业各个生产部门、生产环节和具体生产工序，与生产管理和调度部门密切配合，建立起冶金企业专业气象服务计算机系统，着重进行专业气象检索、气象咨询服务、灾害性危险性天气警报服务，把气象服务与生产调度，管理融为一体，对重要天气进行自动输入、警报提示，各种预报随机文件处理以及调度值班管理层层落实，防患于未然。主要影响天气包括：大风、暴雨、高温、大雪、低温、雷暴等，做到安全渡汛，不停炉，不停电，不水淹，运输畅通，料场不流失，防风、防寒、防暑降温。2023/2/313大气腐蚀大气腐蚀:大气腐蚀主要是大气中的氧和水分的作用。在污染大气中，硫化物、氯化物，二氧化碳等气体和煤烟、盐粒、尘埃会加剧大气腐蚀的进程。我国1993年因腐蚀造成的损失达一千多亿元，其中以金属腐蚀为主。每年因腐蚀报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%-40%，而大气腐蚀约占总金属腐蚀的一半。2023/2/314大气腐蚀金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的影响因子大气腐蚀的分类大气腐蚀的防护2023/2/315金属表面大气腐蚀的机制金属表面的大气腐蚀起因于大气温度、湿度条件下表面形成电解液膜引起的电化学腐蚀。降水、相对湿度较高环境金属表面形成水膜电解质溶液SO2、NO2、CO2等酸性气体和盐类2023/2/316金属表面大气腐蚀的机制由于液膜很薄，它不同于浸没在电解液中的电化学腐蚀过程，虽然氧在水中溶解度很低，但空气中的氧可以不断地向液膜供给，并通过液膜到达金属表面。这时液膜中的阴极过程主要表现为氧的去极化作用。酸性介质中性或碱性介质当金属表面干湿交替时，腐蚀率特别大。瞬时腐蚀速率随温湿条件而明显变化。2023/2/317金属表面大气腐蚀的机制1、钢试片半浸在水中，为什么“水线”部分最容易腐蚀？这在实际中有何重要意义？

讨论：2023/2/318金属表面大气腐蚀的机制对于干燥的空气，虽然其中的氧及少量硫蒸气和氯气，仍可产生化学腐蚀，但并无通常意义下的电极反应，此时在金属表面形成氧化物反应过程。2023/2/319金属表面大气腐蚀的影响因子空气湿度---空气中的相对湿度f是决定金属表面大气腐蚀的基本因子。

空气温度大气中的污染气体大气气溶胶2023/2/320金属表面大气腐蚀的影响因子---相对湿度

f在10%-30%之间时：金属表面电化学反应受抑制，不可能发生溶液电极反应，只能出现轻度的干燥氧化作用；f在40%-60%之间时：在表面可形成2-3个分子层厚的吸附水分子膜，相应的大气腐蚀很弱，并局限于吸附的污染点上；

f＞65%时：表面可形成水膜，其性质与水相同，可发生明显的腐蚀作用。对许多金属来说，通常把fc=60%作为产生大气腐蚀的临界相对湿度。2023/2/321金属表面大气腐蚀的影响因子---相对湿度钢铁腐蚀速度与相对湿度的关系图2023/2/322金属表面大气腐蚀的影响因子---空气温度气温升高，因化学反应增强而使腐蚀速率增加，一般气温低于0℃，腐蚀速率可忽略。但由于大气中水分含量不变时，随气温增高，相对湿度减小，相应又将使腐蚀速率减缓，故存在相应于最大腐蚀速率的温湿度条件。有资料证明：温度每提高10℃，钢铁的腐蚀就增加1倍。2023/2/323金属表面大气腐蚀的影响因子---空气温度Brooks（1950）建立腐蚀损伤经验公式：A为腐蚀指数，我国黄河秦岭以南A值在0.4--0.5之间，7月普遍增大，比1月增1—2倍，黄淮平原、长江中下游、南岭以南和四川盆地最为严重。2023/2/324金属表面大气腐蚀的影响因子---空气温度2023/2/325金属表面大气腐蚀的影响因子---大气中的污染气体城市工业区的大气中含有SO2、H2S、NO2、NH3、CO2、CL2、O3等有害污染气体，他们可形成稀酸，对铁、铜、锌等产生严重腐蚀。在大气腐蚀中，大气酸沉降的影响最为显著。大气腐蚀与污染气体的浓度密切相关。2023/2/326金属表面大气腐蚀的影响因子---大气气溶胶

主要是烟灰、盐粒和尘埃。它们通过吸湿和毛细凝聚作用在金属表面维持湿润和形成酸性溶液，促进金属表面的电化学腐蚀作用。有些烟灰还可以引起电偶腐蚀作用（不同金属材料接触形成原电池作用引起）。2023/2/327大气腐蚀的分类干大气腐蚀（无液膜）；潮湿大气腐蚀（f＜100%，肉眼看不见水膜）；湿大气腐蚀（表面出现可见凝结水膜）。按相对湿度可把大气腐蚀分为：按不同环境大气的污染成分和含量变化，可把大气的腐蚀性分成三种类型：乡村大气；城市大气；海洋大气。2023/2/328大气腐蚀的分类

氯化物沉积率高，5-50mg/（m2·d），海岸附近高达150mg/（m2·d）乡村大气：二氧化硫的沉积率≤10mg/（m2·d），氯化物（主要是NaCL）沉积率≤5mg/（m2·d）；城市大气：二氧化硫的沉积率10-80mg/（m2·d），其中工业区尤其是污染源（烟囱）附近可高达200mg/（m2·d）；海洋大气：2023/2/329大气腐蚀的分类如何解释钢桩在海水环境中不同区段腐蚀速率分布？2023/2/330大气腐蚀的分类深水盐溶液中钢腐蚀速率在通常大气条件下，3-6%的Nacl水溶液的腐蚀性是最强的。一般做腐蚀试验，常用3-5%的Nacl水溶液。海水含盐量为3-3.5%，因此具有强腐蚀性。2023/2/331大气腐蚀的分类不同腐蚀性大气对主要金属的大气腐蚀率

钢锌铝*铜乡村大气5-100.5-1＜0.1＜1海洋大气10-300.5-20.4-0.61-2城市或工业区10-601-1011-3*点腐蚀，常较均匀腐蚀更具危害性，大多数金属都可产生点腐蚀，尤以铝表面最为显著。2023/2/332大气腐蚀的防护把金属设备和材料置于遮蔽或覆盖之下，以避免雨淋；降低使用和贮存环境的空气相对湿度至临界值以下，减少环境污染气体浓度，及时清除金属表面灰尘（主要用于对仓储金属制品的保护）；针对性地使用大气缓蚀剂；对精密仪器和设备，还可采取干洁空气封存；使用铝塑薄膜、厚聚乙烯薄膜封套包装。2023/2/333大气腐蚀的防护气象部门根据当地的气候特征，考虑金属设备和材料的使用贮存条件，提供中长期湿度资料和预报服务，还应包括降水量分布变化及其PH值，SO2和CL-沉积率估计等，并为涂刷缓冲剂提供有关大气环境的气象咨询服务，如大气成分，空气温、湿度，降水量和日照（接触性缓蚀剂常受日光退化影响）。2023/2/334高温作业环境对人的影响和防护冶金企业的炼铁、炼钢、轧钢、锻压等生产环节，常处于高温强辐射环境下作业，产业工程中将热源散热量＞89.72KJ/(m2·h)的环境称为高温作业环境。

在高温作业环境下，人体通过呼吸、出汗和体表血管的扩散等方式向体外散热调节体温以适应作业环境。若人体产热量仍大于散热量时，将导致体内热积蓄，促使呼吸和心率加快，皮肤表面血管和血流量急剧增加，有时可达至常值的7倍之多，此现象称为热应急效应。2023/2/335高温作业环境对人的影响和防护产业工程中遇到的高温作业环境，一般可分为三种基本类型：（1）高温强辐射作业（2）高温高湿作业（3）夏天露天作业环境有效温度：17-22.5℃，以此为基数，当环境温度达25.3℃时，男性事故率上升为140%，女性增至108%。2023/2/336高温作业环境对人的影响和防护为改善热环境的影响，必须从生产技术、工艺过程、生产组织和保健措施等各方面积极控制和改进。尽量将热源布置在车间外部或天窗下或夏季主导风向的下风；在热源和操作者之间设置屏障。当相对湿度超过50%时，人体通过蒸发汗液的散热功能降低，若遇某些作业环境限制气温调解，则可采用降湿调解，在通风器中设置去湿剂或适当提高气流速度，合理布置自然通风的门窗、进风排风的风口。2023/2/337矿井与气象矿井空气成分变化和通风调节要求矿井气候矿井自然通风和强制通风露天矿气象煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报煤炭自燃及其预报煤尘爆炸2023/2/338矿井气候井下气温、湿度主要决定于矿物与岩层的物理化学性质、开采深度、生产工艺、地理地质因素等。

矿井生产最适宜的温度取为15-20℃，最适宜湿度为50—70%，若不满足时，可在一定程度上影响生产作业和矿工身体健康。2023/2/339矿井气候

一般矿井内热源较多，包括地热、压缩热、岩面散热、岩层下沉摩擦热，机电设备散热和废气排热，氧化生热，人体散热，而且随着矿井延深，生产扩大，热量还会增加。纬度较高的丘陵山区，冬季低温，尤其是寒潮侵袭，常使井筒、井口冰冻，对提升矿石、原煤，上下材料器件和人员输送均有妨碍，冰溜断裂下掉可危机人身安全。

矿井湿度随矿岩自然湿度以及喷雾、洒水等湿式凿岩防尘作业方式而异。2023/2/340矿井气候温度（℃）矿井类别和工作段煤矿金属矿化学矿铀矿干球采掘工作面26272626机电设备30

特殊条件下采取补充措施

3030湿球热水型矿井和高硫矿井

27．5

我国现行矿井热环境标准---矿石空气最高允许温度2023/2/341矿井气候

一般矿岩湿度越大，粉尘浓度越低，存在一最佳湿度值，超过此值后，粉尘下降趋势减缓，若再取人工增湿方法，经济效益甚低，而且过渡增高矿井相对湿度不利于矿工健康。从降低粉尘考虑，单纯湿式作业并非良策，洒水喷雾对细微粉尘的捕获效果较差，必须同时采用干式捕尘措施以及通风等方法进行综合防治。2023/2/342矿井气候矿井粉尘允许浓度矿尘类别最大允许浓度（mg/m3）含游离SiO2≥10%的矿尘2含游离SiO2＜10%的矿尘10含游离SiO2＜10%的滑石粉尘4含石棉≥10%的矿尘22023/2/343矿井气候矿井气候条件三要素是：温度、湿度和风速。（1）温度：温度是构成井下气候条件的主要因素，最适宜于人们劳动的温度是15～20℃。金属和化学矿山安全规程规定井下采掘地点温度一般不超过27℃；《煤矿安全规程》规定采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃。/news/Detail.aspx?cid=38&id=2552023/2/344矿井气候以目前的气候标准为基础，国内外研究统计表明，气温每增加1℃，矿井生产效率则降低6-8%。气温每增加1℃，矿工劳保医疗费增加8—10%；根据南非的最新统计，在湿球温度32.8—33.8℃下工作的工人，千人中暑死亡率为0.57，《中国大百科全书.矿冶.矿山安全与卫生》对此也有记载。气温每增加1℃，井下机电设备的故障率增加1倍以上。

2023/2/345矿井气候（2）湿度：空气湿度指空气中所含水蒸气量的多少。它分为绝对湿度和相对湿度。矿井空气的湿度一般指相对湿度。相对湿度的大小直接影响水分蒸发的快慢，因此，能影响人体的出汗蒸发和对流散热。人体最适宜的相对湿度一般为50%～60%。（3）风速。风速除对人体散热有着明显影响外，还对矿井有毒有害气体积聚、粉尘飞扬有影响。风速过高或过低都会引起人的不良生理反应。2023/2/346矿井自然通风和强制通风矿井通风的目的在于消烟、排毒、降尘。首先应分析研究矿山自然通风规律，充分利用自然风流的有效作用，控制其不利影响，辅以机械强制通风以满足矿井对总供风量及各作业点需风量的要求。

矿井通风系统是由扇风机和通风网络两部分组成。风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统。2023/2/347矿井自然通风和强制通风自然通风：进风井与排风井因标高差、空气受热条件不同，出现温差，引起压差，可形成自然通风。自然风压一般都比较小，且不稳定，所以《煤矿安全规程》规定：每一矿井都必须采用机械通风。

强制通风：

机械通风方法。利用扇风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。

2023/2/348矿井自然通风和强制通风是指风流经过用风地点或区域后，不排入回风系统而进入另一用风地点的通风方式。串联通风：通风方式：中央式，对角式，混合式

通风方法：压入式，抽出式，混合式。一般采用抽出式，防止矿井停电时瓦斯不超线/view/435170.htm?fr=ala0_12023/2/349矿井自然通风和强制通风

矿井风量具体计算主要考虑人的额定风量，CH4或CO2的涌出量，还要考虑炸药用量，排尘风速要求，内燃机功率，必须保证作业点有害气体浓度、气温和风速符合安全规程规定。

一般最优排尘风速：掘进工作面为0.4-0.7m/s，回采工作面为1.5-4m/s；当煤中含水分3%-4%时，最优排尘风速为2.3-2.5m/s，水分每增加1%，最优排尘风速增加0.01-0.15m/s。当风速大于4.5m/s时，风流中矿尘浓度反而增大。2023/2/350最适矿井气候最小风速不同相对湿度下适宜气温（℃）60%-70%70%-90%＞90%0.252423220.52524231.02625242.02626252023/2/351露天矿气象露天矿大气污染露天矿的温度场一般年降水量小，平均风速低，冰冻期长，干旱、蒸发量较大矿区，由于稳定层结概率高，逆温梯度大，通常大气污染严重，延续时间长；露天矿的温度场决定于露天矿内太阳辐射分布和底板岩层的地热状态。2023/2/352露天矿气象露天矿的自然通风露天矿的自然通风决定于露天矿平面尺度与深度之比。露天矿的水淹灾害---大气降水尤其是暴雨。2023/2/353露天矿气象露天矿污染气象监测和预报：在采坑口和坑内分设观测场，监测参数包括两部分：气象参数---风向风速、气温、湿度、气压、日照时间、地表温度、降水量和蒸发量；污染物浓度参数---粉尘，CO，CO2，NOx，SO2，醛类3.4苯并芘等浓度和自然沉降量。建立当地气象台站与采场坑口、坑内现场气象资料相关。2023/2/354煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报是井下有害气体的总称，其主要成分是沼气（CH4，占83.4%--96.5%），它不溶于水，对空气的相对密度为0.554，具很强的渗透性。矿井瓦斯当瓦斯对空气的浓度达5%--16%，且空气中的含氧量在12%以上，遇高温（600-750℃）或明火所引起爆炸。瓦斯爆炸2023/2/355煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报矿井瓦斯浓度预报瓦斯浓度与高压（脊）或冷锋（静止锋）控制有关。同时考虑气压和气温可获得瓦斯爆炸信号。矿井瓦斯浓度还与煤层瓦斯含量、围岩地质、采煤生产方式、日采煤量和通风条件有关。2023/2/356煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报预防瓦斯爆炸的技术措施（1）防止瓦斯积聚。所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%，体积超过0.5m3的现象。为了防止瓦斯积聚，每一矿井必须从生产技术管理上尽量避免出现盲巷，临时停工地点不准停风，并加强通风系统管理，严格执行瓦斯检查制度，及时安全地处理积聚瓦斯。

2023/2/357（2）防止瓦斯引燃。防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源；严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。因而严禁携带烟草和点火物品下井；矿灯应完好，否则不得发放，矿灯严禁被拆开、敲打、撞击；加强电气设备管理和维护，采用防爆型的电气设备，井下供电还应做到无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头、坚持使用煤电钻综合保护；坚持局扇使用风电闭锁煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报2023/2/358（3）防止瓦斯爆炸范围扩大。万一发生爆炸，应使灾害限制在尽可能小的范围，并尽可能减少损失，为此通风系统力求简单，采用并联通风，禁止大串联通风。

煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报2023/2/359煤炭自燃及其预报

煤炭自燃为一复杂的理化和生物过程。一般煤炭粉碎程度越烈，因表面积大，易受氧化，易自燃。煤龄短，吸附性强，易发热，刚开采的煤层，因表面活性大，易氧化放热，煤中少量水分，利于黄铁矿（FeS2）生成硫酸亚铁（FeSO4）使之粉化而增强氧化作用。煤炭低温氧化，煤堆的大小决定了散热条件，若不易散热，煤堆散热量小于煤体产生的热量，是热量聚集，温度升高加速氧化，达煤的自燃点，即可引起煤堆自燃。2023/2/360煤炭自燃及其预报品种化学成分（%）自燃性（℃）挥发物不饱和化合物硫化物自然危险温度碳化点自燃点褐煤41-6020-258-1060-65100-120250-450烟煤12-405-150.5-6.365150-250400-500泥煤-----50------70-80100-105205-300无烟煤3.5--------------200-400＞500煤的化学成分及自燃性2023/2/361煤炭自燃及其预报煤炭自燃必须满足的三个基本条件：具有自燃倾向的呈碎裂状堆积的煤炭；有一定的供氧条件以维持煤的氧化过程；在煤氧化过程中生成并积蓄的热量难以及时散发。其中有关煤炭氧化的气象指标十分重要，并可用针对性的控制氧气浓度的方法加以防治。矿内空气成分变化，主要是氧含量减小，CO2，CO含量增加，预示将发生煤层自燃，煤层流出的水温增高，出现雾气，也是煤层自燃的前奏。2023/2/362煤尘爆炸2005年11月27日，黑龙江省龙煤集团七台河分公司东风煤矿发生特别重大煤尘爆炸事故，事故造成171人死亡。

“大跃进”年代，中外采矿史上最悲惨的煤尘大爆炸在我国最大的煤炭生产基地——大同矿务局发生了。事故死亡677人，连同被救出的228人中又死亡5人，共死亡682人，这一世界最高死亡纪录一直保持至今。

2023/2/363煤尘爆炸悬浮煤尘达一定浓度，在热源作用下，被干馏生成可燃气体，再与空气中的氧混合，遇火源燃烧并放热，传输至附近煤尘，不断循环燃烧，反应加快，最终导致爆炸。煤尘粒度（平均直径）从0.75μm-1mm都能参与爆炸，但爆炸性最强的粒度在75μm以下，煤尘爆炸的浓度下限约45g/m3，一般112g/m3，爆炸力最强的浓度为300-400g/m3。

煤的挥发分越高，爆炸危险性越大。而煤尘中的水分和灰分越高时（30%--40%），可使煤尘的爆炸性迅速下降。2023/2/364煤尘爆炸2023/2/365煤尘爆炸矿井煤尘爆炸的三要素是什么?可燃物氧气燃点

2023/2/366石油与气象参考书：《石油与气象》新疆石油管理局编著，1993

简介:论述了应用气象学原理、气象、气候资料及其解决石油勘探和油田建设中的有关问题石油勘探与气象、钻井与气象、炼油与气象等9章。/v_playlist/f1067694o1p1.html2023/2/367石油与气象石油多集中在被不透水岩层包围或限制的砂岩内，一般位于构造凸起处。在多孔的岩石中石油浮在盐水层的上面，采用钻孔进行开采；在环绕大陆的浅海底有许多产油地层，在这里可以架起支柱固定在大陆架岩石上的海上钻井平台；但是在较深的地方，必须采用系于固定位置的海上浮动钻台。但是全世界开采剩下的许多石油资源---重油和沥青砂，不那么容易开采。2023/2/368石油与气象1998年11月6日《人民日报》的第7版有一篇题为《重油——下世纪重要能源》的文章中介绍：

1998年时，常规原油的可采储量仅剩1500亿吨，而当时全球原油年产量已达30亿吨，而重油和沥青砂，这种储量高达4000亿吨的烃类资源日益引起人们的关注。

稠油是世界经济发展的重要资源，其储量约有4000亿-6000亿立方米。我国据不完全统计，探明和控制储量已达16亿吨，重点分布在胜利、辽河、河南、新疆等油田。在全球大约10万亿桶剩余石油资源中，70%以上是重油资源。我国对稠油油藏的研究、开发和加工已日趋成熟，并形成相当大的开采规模，而且产量也占全国石油总产量的1/10。2023/2/369石油与气象当传统开采石油的油田产量逐渐萎缩时，需要采用新的方法来开采石油，目前石油开采技术主要包括：四维地震勘探法注气抽油定向钻探2023/2/370石油与气象四维地震勘探石油1927年，地质学家根据反射声波转换成地壳的详尽剖面图，并据此拼合成一种3维模型，它能揭示多孔岩层中的石油蕴藏状况，从而将石油的发现率和收获率提高20%。

现在已能将反复地震法勘测的结果组合成4维模型，该模型不仅能勘测出油田中石油、气体和水之所在，还能预测出它们下一步的流向。但它对埋藏在极硬岩层中或盐床下的油田则无能为力。主要通过不同物质具有不同反射声波特点，将反射回来的声波经计算机处理转换成图像，最终便形成一个能指导钻井操作的模型。2023/2/371石油与气象注气抽油传统对油井进行抽油，直到油流渐渐枯竭的方法，时常使得60%或更多的油未被采不出来。

一种更为有效的方法是将天然气、蒸汽或液态二氧化碳注入枯井。然后，注入物便通过岩石上的微孔向下扩散，若是计划周密，注入物还会将被遗弃的石油推向相邻的油井。另一个办法是时常将水注到石油的下面以增大其压力，从而帮助它向上流到地表。2023/2/372石油与气象定向钻探“定向钻探”是石油开采的第三大技术进展，其可以开发被遗忘的储油层，而成本却比注入法来得低。石油工程技术人员可以利用各种新设备使油井在地下数千米处的储油层内从垂直走向变为完全水平走向。传统上，钻探工要转动长长的钻杆，即“钻具组”，钻具组将地表的钻机同油井底部的钻头连为一体。当钻杆必须拐弯时，这种方法就不行了。因此，要使钻探方向改变，并不是使钻具组改变转动方向，而是让安装在靠近钻头处的泥浆驱动电机只转动起挖掘作用的带尖头的金刚石钻齿，从而使安在泥浆驱动电机与钻头之间的弯管接头，控制钻探方向。2023/2/373石油与气象国际上一些公司已研制出先进的传感器，其精确度大为提高。传感器负责测定钻井周围岩石的电阻，其它一些传感器则发射出中子和射线，然后对被岩石和孔隙流体散射回来的中子和射线进行计数。上述测量结果以及钻头当前所在位置通过用来驱动电机和润滑井筒的泥浆流中的脉冲被发送回地表。工程技术人员于是就能调整钻探的路径，从而使钻头迂回前进到达构造带中最富油的部分。2023/2/374石油与气象在石油开发生产中，遇到许多应用气象问题。石油气象就是气象为石油生产进行专业服务的产物。石油工业的规划设计，生产管理需要当地环境的气象参数和指标，以便适应大气环境，有效的利用有利的气象条件，避免和预防灾害性天气，提高石油生产的经济效益。2023/2/375石油与气象石油勘探与气象---地震勘探、重力勘探、地磁勘探钻井与气象---井场气象条件、井架基础、井架安装和井架风荷载、钻井作业采油与气象管道输油作业与气象炼油与气象近海油田开发与气象2023/2/376石油勘探与气象野外石油勘探受气象条件制约，影响其进程和质量，表现为恶劣天气直接影响人员的生活、行动和作业，甚至危及安全。异常天气和气象要素突变影响勘探仪器的性能，产生干扰讯号，造成观测误差增大，勘探精度降低，甚至使勘探中断。因此在物探网点设计中。必须考虑当地气候条件，掌握主要气象灾害的一般规律，选择有利的勘探作业季节。2023/2/377石油勘探与气象

在南方和东部地区---预防夏季暴雨、洪水、高温、台风的影响；

在北方、高原冬季---针对可能出现的寒潮、强降温和暴风雪采取对策；

沿海---会出现海雾、海涌、风暴潮、结冰等恶劣天气；

沙漠地区---常年要考虑基点和控制位的标志的防风蚀和沙埋，对夏季高温强日射采取有效的防护措施并调整作业时间，宿营地不能设在风线、风口和洪积扇区；

考虑到主要是野外作业，冬季取暖和夏季防暑一般应比所在地区的标准放宽要求。2023/2/378石油勘探与气象地震勘探---地震仪降水、风、雷暴、低温（冬季）重力勘探---重力仪气温日变化、气压地磁勘探温度、降水、雷电、大气电磁波以及高层大气电离作用2023/2/379钻井与气象钻井是石油开采的基本生产方式，在野外作业受自然环境、天气气候条件的影响和制约。井场气象条件井架基础井架安装和井架风荷载钻井作业2023/2/380钻井与气象井场气象条件（1）避开易受洪水、泥石流冲击的谷地和易受暴雨洪水淹没的洼地。（2）井场至少要有1/100的坡度，井口位于井场高处，以防洪水、废水侵入，并使污水废泥浆畅通排泄。（3）在地质技术条件许可的情况下，井场建在背风区，以减少风对钻井生产的危害。2023/2/381钻井与气象井场设备的合理布局（1）在钻井区绘制风玫瑰图，无实测资料时应根据调查、考察、考虑植被生态、地形地貌、大气环流背景定出常年主导风向。（2）锅炉房、发电设置应设在主导风下风距井口至少50m，以防井喷引发火灾；水罐、油罐等大型设备应顺主导风方向排列安装，以免产生局地风口效应。（3）泥浆循环系统应设在较高处，要求管线有一定坡度，以保证冬季停泵后放空泥浆，避免冻结。（4）为避免阳光直射，影响司钻操作，井场大门不宜朝南。2023/2/382钻井与气象井架基础井架基础是安装井架底座，承受井架负荷的基石。

影响井架基础的气象条件：在浇注混凝土基础时，温度、湿度、降水等将引起混凝土某些特性变化；冻土对基础有冻胀抬升和冻融沉降作用，故井架基础的最小埋深应根据当地土壤性质和冻土深度决定。2023/2/383钻井与气象井架安装和井架风荷载井架安装属于高空作业，对气象条件要求比较严格。雨、雪、雾凇、雨凇影响较大，一般应避免在此类天气下装卸。风对井架的影响主要指吊车作业和焊接，井架装卸作业风力不能超过4级。整体拖移时要根据天气预报选择晴好天气，风力限制视地表土层结构和风向而定。2023/2/384钻井与气象钻井作业（1）大风的影响（2）沙尘暴、吹雪、雪暴和山洪对钻井的危害（3）低温冻结对钻井的影响2023/2/385采油与气象冬季生产阶段：适宜期生产阶段：以连续5天平均气温＜10℃为准；防止油温过低，油温过低，粘度迅速增大，致结蜡严重，油井生产受影响，对日最低气温≤-20℃的严寒期，若维持较长时间，则被迫关井。以连续5天平均气温≥10℃为准。是原油生产旺季，要注意在高温酷热天气预防中暑，同时，根据天气预报防御大风、暴雨、洪水、雷暴等灾害性天气造成的破坏。2023/2/386管道输油作业与气象我国原油多属石蜡基原油，含蜡高，粘度大，凝固度高，长距离输送应采用加热措施，输油管道的散热和能耗以及运行安全等问题都与气象条件密切相关。2023/2/387管道输油作业与气象输油管道设计与气象石油蒸发损耗与气象石油储运与防雷油品蒸发呼吸向大气中排放的油气混合气体，遇雷电易产生燃烧爆炸。油罐收发油作业（大呼吸损耗）、油罐静止存油（小呼吸损耗）取管道埋置深度最冷月平均地温作为管道热力计算的依据。2023/2/388管道输油作业与气象降低呼吸损耗的气象条件和最佳作业时间项目损耗作业有利与不利气象条件最佳作业时间小呼吸损耗油罐量油取样作业有利：一日中气温低，变