第一篇：電磁技術(shù)在石油勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

電磁技術(shù)在石油勘探和開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

高國(guó)忠博士今天上午在地質(zhì)樓525會(huì)議室，給我們做了一個(gè)非常精彩的講座，作為石油大學(xué)的老學(xué)長(zhǎng)，其幽默的談吐讓我們倍感親切。同時(shí)，其豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和學(xué)術(shù)功底給了我們很多啟發(fā)和感悟。

電磁技術(shù)在石油勘探和開(kāi)發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。在地球物理勘探中，有“重、磁、電、震”四種主要的方法。其中“電”，就包含電磁技術(shù)。通過(guò)人工或天然電場(chǎng)來(lái)獲得大地電阻率，進(jìn)而來(lái)評(píng)價(jià)地下構(gòu)造。在地球物理測(cè)井中，有廣為人知的電磁波傳播測(cè)井，通過(guò)人工向地層發(fā)射電磁波，分析接收到的信號(hào)，測(cè)量電磁波的幅值和相位，來(lái)進(jìn)行地層評(píng)價(jià)，可以評(píng)價(jià)地層厚度，尋找油氣層。電磁波傳播測(cè)井所用頻率很高，探測(cè)深度很淺，是該種方法的弊端。

電磁技術(shù)還可以被應(yīng)用在隨鉆測(cè)量中，眾所周知，隨鉆測(cè)量實(shí)時(shí)從地下向地面?zhèn)鬏斝盘?hào)，電磁波可以攜帶信息，又地下向地面?zhèn)鬏敗５媾R的問(wèn)題是，電磁波在地層傳播過(guò)程中衰減十分嚴(yán)重，對(duì)于信號(hào)的損失也較為嚴(yán)重。我認(rèn)為，可以再后續(xù)的信號(hào)處理中，尋求合適的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，重新得到想要的信息。

井間電磁成像測(cè)井是當(dāng)代地球物理應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的重要前沿，也是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的重大研究課題。其能夠提供井間電阻率的二維乃至三維圖像，為油田勘探、開(kāi)發(fā)提供一種有效實(shí)用的技術(shù)手段?？梢杂糜谘芯烤g油藏的構(gòu)造形態(tài)、儲(chǔ)層展布情況；描述油氣富集區(qū)及井間的流體分布；檢測(cè)油田開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，指示水驅(qū)、蒸汽驅(qū)和聚合物驅(qū)的波及前沿和方向，分析井間剩余油分布。

井間電磁技術(shù)基本方法是將反射器和接收器分別置于鄰近的兩口井中，發(fā)射器此阿勇磁偶極子源，工作頻率10Hz-10KHz，接收器接收由發(fā)射器激發(fā)并經(jīng)地層傳播的電磁波，反演后獲得井間地層電阻率的分布圖像。成像處理，是在假定地層基本滿(mǎn)足軸對(duì)稱(chēng)的條件下進(jìn)行的，這時(shí)可把地層電阻率的空間分布簡(jiǎn)化為二維子午面上的分布。由于接收器的響應(yīng)是二維子午面上電阻率泛函，如果把子午面“離散化”，即吧子午面分為許多方格，并假定每個(gè)像素的電阻率各為一固定值，響應(yīng)則為各個(gè)像素?cái)?shù)值的電阻率都相等時(shí)，其響應(yīng)方程才可描述。測(cè)量過(guò)程中，以一定的深度間隔固定接收器的位置，發(fā)射器以連續(xù)測(cè)量的方式進(jìn)行采樣，這樣可以得到數(shù)量眾多的響應(yīng)方程。通過(guò)反演求解方程的未知數(shù)，達(dá)到求解各像素電阻率值得目的。

井間電磁技術(shù)有兩個(gè)人們比較關(guān)注的問(wèn)題，一是如何提高分辨率，影響分辨率的因素主要頻率頻；二是如何減小金屬套管對(duì)電磁信號(hào)的強(qiáng)烈衰減和相移作用。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，可以在套管材質(zhì)上進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)展一種非金屬套管來(lái)代替當(dāng)前的金屬套管，此種方法正在試驗(yàn)中，已經(jīng)取得階段性成果。

第二篇：測(cè)井技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用

測(cè)井技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用 摘 要 我國(guó)傳統(tǒng)的石油測(cè)井技術(shù)分辨率較低、直觀性較差，且極易導(dǎo)致多解性的出現(xiàn)，已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代石油測(cè)井的需要了。基于此，探索一種新型的石油測(cè)井技術(shù)以不斷提高我國(guó)的石油測(cè)井質(zhì)量是對(duì)我國(guó)石油測(cè)井事業(yè)的發(fā)展意義重大。

關(guān)鍵詞 傳感器；測(cè)井技術(shù)；石油測(cè)井

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的石油測(cè)井技術(shù)已很難滿(mǎn)足石油測(cè)井的需要了，面對(duì)大量的石油探測(cè)工程，深探測(cè)、高測(cè)量精度與高分辨率的石油測(cè)井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。石油測(cè)井儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)了五次更新?lián)Q代，目前，我國(guó)油田所運(yùn)用的石油測(cè)井儀器為第四代數(shù)控測(cè)井儀與第五代成像測(cè)井儀兩種。常用測(cè)井技術(shù)

1）電法測(cè)井。電法測(cè)井是石油測(cè)井中常用的技術(shù)之一，其主要是指通過(guò)井下的測(cè)井儀器向地面發(fā)生電流，從而有效的測(cè)量出地面的電位，并最終得到地層電阻率的一種測(cè)井方式。常見(jiàn)的地層傾角測(cè)井、感應(yīng)測(cè)井和側(cè)向測(cè)井以及向地層發(fā)射電流對(duì)地層的自然電位進(jìn)行測(cè)井等方法均屬于電法測(cè)井技術(shù)。

2）聲波測(cè)井。聲波測(cè)井主要是通過(guò)測(cè)量環(huán)井眼地層的聲學(xué)性質(zhì)對(duì)地層特定、井眼工程情況進(jìn)行測(cè)量的一種石油測(cè)井技術(shù)，其包括聲幅測(cè)井、聲速測(cè)井等多種測(cè)井方法。一般情況下，運(yùn)用聲波測(cè)量的方式可清晰揭示出井眼的特定，此種測(cè)井技術(shù)一般用于推導(dǎo)原始與次生孔隙度、空隙壓力以及流體類(lèi)型、裂縫方位等；聲成像測(cè)井技術(shù)則是在充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)上所形成的石油測(cè)井技術(shù)，此技術(shù)可將換能器接收到的各種信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并可將預(yù)處理圖像處理成轉(zhuǎn)換成像。

3）核測(cè)井技術(shù)。核測(cè)井技術(shù)主要是根據(jù)地層巖石以及巖石孔隙流體的物理性質(zhì)進(jìn)行石油測(cè)井的技術(shù)，它還被稱(chēng)之為放射性測(cè)井技術(shù)。以放射性源、測(cè)量的放射性類(lèi)型或巖石的物理性質(zhì)為主要依據(jù)將核測(cè)井技術(shù)分為如下兩大類(lèi)，即伽馬測(cè)井，以研究伽馬輻射為主要基礎(chǔ)的核測(cè)井方法；中子測(cè)井，以研究中子、巖石以及其孔隙了流體之間的相互作用為主要基礎(chǔ)的核測(cè)井技術(shù)。上述兩種主要的核測(cè)井技術(shù)包括密度測(cè)井、自然伽馬測(cè)井、自然伽馬能譜測(cè)井以及中子孔隙度測(cè)井等。

4）電纜地層測(cè)試測(cè)井技術(shù)。電纜地層測(cè)試測(cè)井技術(shù)也是十分常見(jiàn)的石油測(cè)井方式，其主要是對(duì)油氣探測(cè)工作中流體性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證、對(duì)地層產(chǎn)能進(jìn)行有效估計(jì)的測(cè)井方式。與普通的鉆桿測(cè)試相比，電纜地層測(cè)試技術(shù)具有快速、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)。一方面，電纜地層測(cè)試測(cè)井技術(shù)的石英壓力傳感器可以較為準(zhǔn)確和迅速的測(cè)量到地層的壓力與溫度變化；另一方面，此種測(cè)井技術(shù)所運(yùn)用的多探測(cè)測(cè)試器能夠最為直接的測(cè)量地層徑向與垂向滲透率。此外，井下的流體電阻率測(cè)量以及光譜分析等技術(shù)也可較為有效的對(duì)流體類(lèi)型進(jìn)行判別。一般情況下，電纜地層測(cè)試用于單井壓力剖面的建設(shè)、流體密度的計(jì)算、氣、油、水界面的確定以及地層有效滲透率的估計(jì)中。

5）成像測(cè)井。成像測(cè)井技術(shù)具有分辨率較高、采集數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，其測(cè)量結(jié)果可通過(guò)計(jì)算機(jī)以圖象的形式表現(xiàn)出來(lái)，較為直觀。構(gòu)成成像測(cè)井系統(tǒng)的主要設(shè)備為成像測(cè)井儀、核磁共振測(cè)井儀以及數(shù)字要穿系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)工作站等。成像測(cè)井技術(shù)與常規(guī)的測(cè)井技術(shù)相比具有更強(qiáng)的適應(yīng)力，其主要儀器包括：陣列感應(yīng)、井周聲波、陣列傾向、核磁共振以及多極子陣列聲波等。傳感器技術(shù)在石油測(cè)井中的應(yīng)用

地球物理測(cè)井是應(yīng)用地球物理的一個(gè)分支，它是用物理學(xué)的原理解決地質(zhì)和工程問(wèn)題的學(xué)科。由于測(cè)井觀測(cè)密度大、分辨率高、縱向連續(xù)性好，具有綜合信息和技術(shù)優(yōu)勢(shì)等，因此成為地層評(píng)價(jià)的主體，是油氣資源評(píng)價(jià)和油藏管理不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)手段。其地質(zhì)與工程運(yùn)用，覆蓋了油氣勘探與開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)難度的增加和測(cè)井技術(shù)的發(fā)展，測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的單井油氣層識(shí)別與評(píng)價(jià)逐步發(fā)展到測(cè)井多井的儲(chǔ)層描述與評(píng)價(jià)。在地層評(píng)價(jià)、地質(zhì)、鉆井以及采油工程方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1）石油測(cè)井中光纖傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器隨著光線(xiàn)通信技術(shù)而生，由于受到電磁干擾，需要承受極端的條件，包含高壓、沖擊、震動(dòng)、高溫等，可高精度測(cè)量井場(chǎng)、井筒環(huán)境，光纖傳感器是一種分布式測(cè)量，可測(cè)量空間分布和剖面信息。同時(shí)，光纖傳感器的橫截面較小，外形較短，空間體積小。激光傳感器技術(shù)是由激光技術(shù)結(jié)合光纖技術(shù)的傳感器，在泥漿、原油等井中測(cè)量，同時(shí)它利用光致?lián)p耗、發(fā)光物理效應(yīng)，可發(fā)揮不同核探測(cè)能級(jí)，研制敏感探頭。地層評(píng)價(jià)：分析巖石性質(zhì)，確定地層界面，計(jì)算巖層的礦物成分，繪制巖性剖面圖，計(jì)算孔隙度、滲透率等儲(chǔ)層參數(shù)，儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，劃分油、氣、水層，并評(píng)價(jià)產(chǎn)能。

2）石油測(cè)井中網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)的應(yīng)用。在石油測(cè)井中，網(wǎng)絡(luò)是一種集成與發(fā)展，主要呈現(xiàn)陣列化的探頭發(fā)展，采集圖像化地面，油藏解決方案、信息共享促進(jìn)實(shí)時(shí)化。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，使網(wǎng)絡(luò)測(cè)井組合快速平臺(tái)，通過(guò)核磁共振、聲波成像、地層測(cè)試等技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，可集成為網(wǎng)絡(luò)測(cè)井技術(shù)。有利于評(píng)價(jià)油氣水、測(cè)井識(shí)別、巖石力學(xué)、測(cè)井地址等動(dòng)態(tài)分析。測(cè)井技術(shù)正在逐漸變革，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要特征為信息共享、可靠，井下儀器提供油藏解決方案和觀測(cè)信息。

3）隨鉆測(cè)井。此種測(cè)井方式是指將測(cè)井儀器安裝在與鉆頭相近的部位，在鉆井的過(guò)程中同時(shí)將地層的各種信息進(jìn)行測(cè)量的測(cè)井方式。隨鉆測(cè)井可以通過(guò)對(duì)地層傾斜角度的方向、鉆壓等測(cè)量而更好的控制鉆探方向。運(yùn)用此種方式測(cè)量剛鉆開(kāi)地層的自然電位、電阻率、密度、中子以及核磁、聲波時(shí)差等指標(biāo)，上述的測(cè)量方式不僅有效避免了泥漿侵入和井眼擴(kuò)徑等井下條件的對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，且可為地層提供井身信息，進(jìn)而更好的指導(dǎo)鉆進(jìn)方位。對(duì)于疑難井、水平井和大斜度井的測(cè)井中，隨鉆測(cè)井更加能夠顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其能夠?yàn)樽鳂I(yè)者提供科學(xué)的鉆井依據(jù)，還能夠?yàn)樽鳂I(yè)者提供較為詳細(xì)的井眼周?chē)畔?，例如井眼周?chē)膽?yīng)力狀態(tài)、地質(zhì)導(dǎo)向等，以幫助作業(yè)者更為有效的進(jìn)行地層評(píng)價(jià)。

4）雙側(cè)向測(cè)井。雙側(cè)向測(cè)井技術(shù)主要是運(yùn)用電流屏蔽的方法，迫使主電極電流經(jīng)聚焦后成水平狀電流束垂直于井軸側(cè)向流入地層，從而使井的分流作用與低阻層對(duì)電流的影響逐漸減少。上述手段可減少井眼與圍巖對(duì)于測(cè)井結(jié)果的影響，能夠在真實(shí)、有效的反映地層電阻率變化情況的同時(shí)解決普通測(cè)井技術(shù)不能夠解決的問(wèn)題。結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的石油測(cè)井技術(shù)面臨著更多的發(fā)展機(jī)遇與更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?；诖?，在石油測(cè)井技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，科研與操作人員均應(yīng)不斷加強(qiáng)相關(guān)理論基礎(chǔ)的研究，并在理論完備的情況下進(jìn)行更為深入的實(shí)踐研究，在提高自主創(chuàng)新能力的同時(shí)不斷實(shí)現(xiàn)我國(guó)石油勘測(cè)的簡(jiǎn)單化、精確化與快速化。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹電磁兼容相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說(shuō)明產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對(duì)實(shí)例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說(shuō)明實(shí)際測(cè)試中的處理

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹電磁兼容相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說(shuō)明產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對(duì)實(shí)例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說(shuō)明實(shí)際測(cè)試中的處理方法，從干擾源、耦合路徑、敏感源方面逐步分析驗(yàn)證，提高產(chǎn)品可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁兼容 接地 屏蔽 濾波

目前，電磁兼容技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為專(zhuān)門(mén)的針對(duì)電子產(chǎn)品抗電磁干擾和電磁輻射的技術(shù)，成為考察電子產(chǎn)品的安全可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，覆蓋所有電子產(chǎn)品。

各個(gè)電子設(shè)備在同一空間工作時(shí)，會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，這些電磁場(chǎng)通過(guò)一定的途徑（輻射、傳導(dǎo)）耦合給其他的電子設(shè)備，影響其他設(shè)備的正常工作，可能使通訊出錯(cuò)或者系統(tǒng)死機(jī)等，設(shè)備間相互干擾相互影響，這種影響不僅僅存在設(shè)備間，同時(shí)也存在元件與元件之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間。甚至存在與集成芯片內(nèi)部。

電磁兼容技術(shù)主要包括接地、濾波、屏蔽技術(shù)等，在特定場(chǎng)合需要注意的是不一樣的，A、在結(jié)構(gòu)方面，需要注意屏蔽和接地，B、在線(xiàn)纜方面注意接地和濾波，C、在PCB設(shè)計(jì)方面，需要注意信號(hào)布局布線(xiàn)、濾波等。

一、電磁兼容技術(shù)

首先從構(gòu)成電磁干擾的三要素入手，即干擾源、敏感源、耦合路徑，★干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備，通過(guò)電纜、空間輻射等耦合路徑影響干擾敏感源設(shè)備。高頻電壓/電流是產(chǎn)生干擾的根源，電磁能量在設(shè)備之間傳播有兩種方式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，傳導(dǎo)發(fā)射是

以導(dǎo)線(xiàn)為媒體，以電流為現(xiàn)象，輻射發(fā)射是以空間輻射為媒體，以電磁波為現(xiàn)象。常見(jiàn)干擾源有雷電、無(wú)線(xiàn)通訊、脈沖電路、靜電、感性負(fù)載通斷、天線(xiàn)、電纜導(dǎo)線(xiàn)等。任何電路都可能成為敏感源，數(shù)字電路抗干擾性較好，但是風(fēng)險(xiǎn)大，大的脈沖尖峰可能是數(shù)字電路誤動(dòng)作，音頻模擬電路對(duì)射頻信號(hào)敏感?！锺詈下窂椒譃榭臻g耦合和傳導(dǎo)性耦合，空間耦合包括互感耦合、電容耦合、天線(xiàn)輻射，傳導(dǎo)性耦合包括地線(xiàn)和電源線(xiàn)上的傳導(dǎo)。

電磁兼容設(shè)計(jì)主要包括接地設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。地線(xiàn)分為安全地、交流地、直流地、數(shù)字地、模擬地、機(jī)殼地、防雷地等，※地線(xiàn)從電壓概念說(shuō)是提供一個(gè)等電位體，從電流概念上說(shuō)是提供一個(gè)電流通路。地線(xiàn)阻抗決定了線(xiàn)路的抗干擾性，其中導(dǎo)線(xiàn)阻抗決定了地線(xiàn)的電位差，回路阻抗決定了實(shí)際的地線(xiàn)電流，地環(huán)路的存在是電路受干擾的主要原因，減小地環(huán)路的面積，降低對(duì)線(xiàn)路的影響，使用屏蔽線(xiàn)或同軸電纜都可能減小信號(hào)回路的面積，從而達(dá)到降低干擾的影響。地線(xiàn)電流總是走地線(xiàn)阻抗比較小的路徑，高頻低頻時(shí)線(xiàn)路的阻抗是不一樣的，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)信號(hào)路徑。多層板比雙層板的抗干擾性要好，因?yàn)槎鄬影逵袑?zhuān)門(mén)的地層和電源層，保證每個(gè)信號(hào)回路都具有最小的信號(hào)回路面積，如果是雙層板，最好鋪地線(xiàn)網(wǎng)格，來(lái)保證最小的回路面積。

單端接地是為了降低電場(chǎng)對(duì)設(shè)備的影響，兩端接地是降低磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的影響，兩端接地形成磁場(chǎng)環(huán)路，外界磁場(chǎng)在原來(lái)信號(hào)與地線(xiàn)構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí)，也在屏蔽層與地線(xiàn)構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會(huì)感應(yīng)出磁場(chǎng)，但是這個(gè)磁場(chǎng)與原來(lái)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場(chǎng)減小，減小了干擾。

屏蔽技術(shù)，主要是應(yīng)用在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上的，也有對(duì)線(xiàn)路關(guān)鍵電路進(jìn)行屏蔽的，如時(shí)鐘電路、CPU等。考察系統(tǒng)的屏蔽效能可以利用靜電測(cè)試，如果系統(tǒng)屏蔽做的好，靜電會(huì)沿著屏蔽體進(jìn)行泄放，不會(huì)對(duì)內(nèi)部線(xiàn)路造成影響。良好的電磁屏蔽的關(guān)鍵因素是屏蔽體的導(dǎo)線(xiàn)連續(xù)性，如果必須開(kāi)孔引導(dǎo)線(xiàn)，采用屏蔽電纜，屏蔽層一定要采用360度環(huán)接方式進(jìn)行接地，保證屏蔽的完整性。根據(jù)不同屏蔽層傳輸阻抗的頻率特性和信號(hào)工作頻率，來(lái)選擇屏蔽電纜。

濾波包括電源線(xiàn)濾波與信號(hào)濾波。電纜是一個(gè)很好的天線(xiàn)，有時(shí)候即使屏蔽做的很好，仍然不能通過(guò)輻射發(fā)射和輻射敏感度的試驗(yàn)，這是因?yàn)殡娎|產(chǎn)生的輻射遠(yuǎn)高于線(xiàn)路板本身及機(jī)箱屏蔽不完整發(fā)生泄漏所產(chǎn)生的輻射。解決這種問(wèn)題的一個(gè)方法是在電纜的端口處安裝濾波器，將干擾電流濾除掉。根據(jù)干擾的頻率選擇濾波器的截止頻率，才能有效的濾除干擾。一個(gè)系統(tǒng)使用了二階LC低通濾波器，做輻射試驗(yàn)還是過(guò)不去，將前級(jí)電容去掉，輻射發(fā)射就不超標(biāo)了，說(shuō)明了需要降低截止頻率才能濾除一部分干擾，增加濾波器的級(jí)數(shù)增加了曲線(xiàn)的陡度，提高了在工作頻率內(nèi)的濾波性能，并不能將更低頻率的干擾濾除。濾波電容引線(xiàn)要短，可以采用“V”形接法，減小高頻時(shí)的回路阻抗，也可以在引線(xiàn)上增加安裝磁珠，加大了引線(xiàn)上的電感，增強(qiáng)了濾波效果。薄膜電容的電阻成分大，應(yīng)采用陶瓷電容來(lái)進(jìn)行濾波，陶瓷電容的阻抗特性好。

電磁兼容技術(shù)應(yīng)貫穿產(chǎn)品研發(fā)始終，包括產(chǎn)品的概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、原理圖印制板設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、組裝調(diào)試等每個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該考慮電磁兼容設(shè)計(jì)，概要設(shè)計(jì)中需要調(diào)研產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，分析現(xiàn)場(chǎng)干擾類(lèi)型，評(píng)估干擾風(fēng)險(xiǎn)，詳細(xì)設(shè)計(jì)中需要針對(duì)具體的干擾，采取相應(yīng)的對(duì)策，需要全面設(shè)計(jì)。原理圖印制板圖設(shè)計(jì)需要將各項(xiàng)措施體現(xiàn)在原理圖中，必要時(shí)進(jìn)行仿真，印制板圖設(shè)計(jì)時(shí)需要按照模塊化設(shè)計(jì)，注意布局布線(xiàn)，敏感電路的電磁兼容防護(hù)。結(jié)構(gòu)也是電磁兼容設(shè)計(jì)中主要的一部分，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對(duì)靜電、群脈沖、輻射等有很大的關(guān)系，結(jié)構(gòu)要求具有良好的屏蔽性和接地。裝配調(diào)試環(huán)節(jié)需要注意信號(hào)完整性，保證接地的連續(xù)性，注意面板接觸問(wèn)題，在測(cè)試環(huán)節(jié)根據(jù)遇到的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施。

二、電磁兼容實(shí)例應(yīng)用分析

學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)的整體目標(biāo)是系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電磁兼容方面的知識(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)電磁兼容設(shè)計(jì)理論，使這些方法、規(guī)則、措施等融入實(shí)際工作中，來(lái)保證產(chǎn)品盡可能可靠。

1、接地問(wèn)題

實(shí)例一：某系統(tǒng)設(shè)備在做422通訊串口的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)測(cè)試，采用雙絞屏蔽線(xiàn)，開(kāi)始采用的是單端接地，測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的誤碼率高，幾乎沒(méi)有正確的數(shù)據(jù)，后來(lái)采用雙端可靠接地，通訊正常。

實(shí)例二：某系統(tǒng)設(shè)備在做視頻鼠標(biāo)線(xiàn)的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)的試驗(yàn)時(shí)，在較低頻段（3M以下）時(shí)顯示器有波紋，上下閃動(dòng)，后來(lái)將視頻線(xiàn)的顯示器側(cè)可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的，射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是：設(shè)備引線(xiàn)變成被動(dòng)天線(xiàn)，接受射頻場(chǎng)的感應(yīng)，變成傳導(dǎo)干擾入侵設(shè)備內(nèi)部，最終以射頻電壓電流形成的近場(chǎng)電磁場(chǎng)影響設(shè)備工作，以低頻磁場(chǎng)為主。

雙絞線(xiàn)能夠有效地抑制磁場(chǎng)干擾，這不僅是因?yàn)殡p絞線(xiàn)的兩根線(xiàn)之間具有很小的回路面積，而且因?yàn)殡p絞線(xiàn)的每?jī)蓚€(gè)相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷(xiāo)。雙絞線(xiàn)的絞節(jié)越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時(shí)，外界磁場(chǎng)在原來(lái)信號(hào)與地線(xiàn)構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí)，也在屏蔽層與地線(xiàn)構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會(huì)感應(yīng)出磁場(chǎng)，但是這個(gè)磁場(chǎng)與原來(lái)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場(chǎng)減小，減小了干擾。

2、屏蔽問(wèn)題

實(shí)例三：某系統(tǒng)為機(jī)柜、機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，其中控制部分為機(jī)箱結(jié)構(gòu)，子板總線(xiàn)板結(jié)構(gòu)，子板均安裝面板。做靜電試驗(yàn)時(shí)，接觸放電＋5.5kv時(shí)，對(duì)主板面板及左右相鄰的面板進(jìn)行靜電試驗(yàn)時(shí)，控制板重啟或死機(jī)，后來(lái)在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統(tǒng)在接觸放電±6.6kv時(shí)運(yùn)行正常。

實(shí)例四：某系統(tǒng)試驗(yàn)，用普通機(jī)柜，系統(tǒng)很敏感，對(duì)機(jī)柜引出線(xiàn)（通訊線(xiàn)）進(jìn)行群脈沖試驗(yàn)，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統(tǒng)就不正常，在通訊線(xiàn)兩端增加磁環(huán)，效果不明顯，后來(lái)沒(méi)有辦法了，更換了屏蔽機(jī)柜，進(jìn)行試驗(yàn)，有明顯效果，做幾輪后，系統(tǒng)才會(huì)出現(xiàn)倒機(jī)想象，在通訊線(xiàn)進(jìn)機(jī)柜處增加安裝磁環(huán)后，系統(tǒng)工作正常，幾輪試驗(yàn)后，沒(méi)有出現(xiàn)倒機(jī)現(xiàn)象，系統(tǒng)工作都正常。

分析：現(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機(jī)箱結(jié)構(gòu)，即控制板、采集板、驅(qū)動(dòng)板等都安裝在同一機(jī)箱中，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會(huì)有一定的縫隙，靜電脈沖通過(guò)面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機(jī)。在面板之間安裝指形簧片，使機(jī)箱成為一個(gè)良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應(yīng)”，當(dāng)有靜電干擾時(shí)，靜電會(huì)沿著表面泄放至大地，對(duì)內(nèi)部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機(jī)柜對(duì)機(jī)柜的縫隙和門(mén)都進(jìn)行了處理，縫隙處安裝導(dǎo)電簧片，門(mén)與機(jī)柜接觸位置安裝導(dǎo)電布襯墊，提高機(jī)柜的屏蔽效能，提高機(jī)柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實(shí)質(zhì)是對(duì)線(xiàn)路分布電容能量的積累效應(yīng)，當(dāng)能量積累到一定程度時(shí)就可能引起線(xiàn)路（乃至設(shè)備）工作出錯(cuò)。通常測(cè)試設(shè)備一旦出錯(cuò)，就會(huì)連續(xù)不斷的出錯(cuò)，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯(cuò)情況依然不斷的現(xiàn)象加以解釋。脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復(fù)頻率較高，波形上升時(shí)間短暫，能量較小，一般不會(huì)造成設(shè)備故障，使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作的情況多見(jiàn)。

3、磁環(huán)的作用

實(shí)例五：對(duì)一個(gè)機(jī)箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做群脈沖實(shí)驗(yàn)，機(jī)箱內(nèi)含有控制板、采集板、驅(qū)動(dòng)板等，采集線(xiàn)、驅(qū)動(dòng)線(xiàn)出機(jī)柜，需要做信號(hào)線(xiàn)群脈沖實(shí)驗(yàn)，當(dāng)干擾施加在采集線(xiàn)上時(shí)，所有的采集板上指示燈都閃爍，對(duì)采集回路進(jìn)行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線(xiàn)為動(dòng)態(tài)的12V輸出，當(dāng)干擾施加時(shí)，可能造成采集回線(xiàn)上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個(gè)閉合磁環(huán)，安裝在采集回線(xiàn)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在某一極性下指示燈閃爍，說(shuō)明磁環(huán)有作用，然后根據(jù)其阻抗特性，繞制2圈，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，后來(lái)試驗(yàn)一下繞制3圈，結(jié)果，采集指示燈顯示正常，多次試驗(yàn)，系統(tǒng)均正常。

分析：磁環(huán)對(duì)群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據(jù)實(shí)際情況安裝在通訊線(xiàn)的兩端或一端，磁環(huán)有不同的阻抗特性，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行頻率分析，設(shè)計(jì)磁環(huán)的截止頻率正好落在干擾信號(hào)頻率附近，使磁環(huán)體現(xiàn)較大的阻抗性，來(lái)抑制干擾。

磁環(huán)的圈數(shù)影響磁環(huán)的阻抗特性，圈數(shù)越多，阻抗特性曲線(xiàn)向低頻率方向移動(dòng)，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時(shí)，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術(shù)融入電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，可以提高產(chǎn)品的安全可靠性，如果在實(shí)際測(cè)試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進(jìn)行一步一步測(cè)試，電磁干擾有兩種形式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，從各自的耦合路徑進(jìn)行查找。一個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)超標(biāo)，可以先從輻射發(fā)射上解決，設(shè)備是否屏蔽良好，機(jī)殼上孔用導(dǎo)電布封住，導(dǎo)電布要與機(jī)殼良好接觸，再進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾主要是傳導(dǎo)發(fā)射引起的，在設(shè)備機(jī)殼出口處安裝信號(hào)濾波器和電源濾波器，進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾是通過(guò)電纜輻射和傳導(dǎo)發(fā)射出來(lái)，通過(guò)對(duì)屏蔽層的接地，減小地環(huán)路等措施必定能查找到原因并解決。

三、結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)品需要逐步更新完善，才能達(dá)到一定的安全可靠，電磁兼容技術(shù)需要不斷的積累，才能保證產(chǎn)品的安全可靠，產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)合不同，遇到的電磁干擾有所不同，產(chǎn)品的性能也不同，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，分析干擾源，查找耦合路徑，明確敏感源，對(duì)干擾源采取隔離措施，切斷耦合路徑或者疏導(dǎo)干擾，對(duì)敏感源采取屏蔽、濾波等措施，保證產(chǎn)品安全可靠工作。

第四篇：技術(shù)成熟度評(píng)估在航空材料開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

技術(shù)成熟度評(píng)估在航空材料開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

newmaker 來(lái)源：航空制造技術(shù)

材料是現(xiàn)代航空武器的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)，對(duì)現(xiàn)代航空武器的研制成敗

具有重大的影響，因此它的技術(shù)成熟度等級(jí)的評(píng)估無(wú)論是對(duì)材料本身的研制還是對(duì)相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都越來(lái)越顯示出重要的作用。

“技術(shù)成熟度等級(jí)（TRL）”的劃分

“技術(shù)成熟度等級(jí)”的概念是NASA于1989年提出并用作評(píng)估的工具。起初這個(gè)成熟度為7級(jí)，1995年修訂為9級(jí)。2002年被美國(guó)國(guó)防部納入武器采辦條例中，并在2005年正式定為9級(jí)。目前技術(shù)成熟度的概念已在國(guó)際上得到采用，例如加拿大以及日本等國(guó)。現(xiàn)在一個(gè)國(guó)際工作小組已試圖提出國(guó)際技術(shù)成熟度的協(xié)議。同時(shí)，也派生出一些專(zhuān)門(mén)的技術(shù)成熟度等級(jí)，如“設(shè)計(jì)成熟度”、“材料成熟度”、“工藝成熟度”、“無(wú)損檢測(cè)成熟度” 以及“制造成熟度”等。作為NASA及美國(guó)國(guó)防部的技術(shù)成熟度的第3次修訂是NATO的10級(jí)技術(shù)成熟度的出臺(tái)，它是在9級(jí)之前加上一個(gè)0級(jí)技術(shù)成熟度。美國(guó)國(guó)防部強(qiáng)調(diào)制造在武器開(kāi)發(fā)中的作用，制訂了也是10級(jí)的“制造成熟度”，與9級(jí)技術(shù)成熟度并用，相互補(bǔ)充。

“技術(shù)成熟度”等級(jí)只是提供一種技術(shù)在轉(zhuǎn)入武器系統(tǒng)中的技術(shù)成熟性以及應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的一種通用語(yǔ)言和通用標(biāo)準(zhǔn)，因此必然留下大量的問(wèn)題有待回答。需要進(jìn)一步細(xì)化，由此產(chǎn)生了“x RL”成熟度，稱(chēng)為子系統(tǒng)成熟度。例如，復(fù)合材料的纖維、樹(shù)脂、預(yù)浸料工藝、工具、固化以及后固化等步驟。

技術(shù)成熟度等級(jí)、制造成熟度等級(jí)與武器開(kāi)發(fā)的關(guān)系。1~4級(jí)成熟度為第一階段，在該階段內(nèi)提出武器解決方案并進(jìn)行分析；5~6級(jí)成熟度等級(jí)為第二階段，與武器裝備的技術(shù)開(kāi)發(fā)相對(duì)應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行組件的驗(yàn)證評(píng)估，從第7級(jí)成熟度進(jìn)入產(chǎn)品的工程及制造開(kāi)發(fā)計(jì)劃；經(jīng)8~9級(jí)成熟度，進(jìn)入生產(chǎn)及服役。1~2級(jí)成熟度的材料尚屬于基礎(chǔ)研究階段，一般在大學(xué)進(jìn)行研究。3~6級(jí)轉(zhuǎn)入研究所實(shí)驗(yàn)室研究，評(píng)估是否可轉(zhuǎn)入武器系統(tǒng)。在美國(guó)，武器用1~2級(jí)成熟度的材料由AFOSR（美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室）負(fù)責(zé)資助提

交給大學(xué)開(kāi)展基礎(chǔ)研究，3~4級(jí)成熟度的材料由AFOSR負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)移到AFRL（美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室）或DARPA的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，6級(jí)以上將提供給武器裝備計(jì)劃中進(jìn)行工程開(kāi)發(fā)。在法國(guó)，1~2 級(jí)成熟度的工作也是在大學(xué)開(kāi)展，EADS負(fù)責(zé)3級(jí)成熟度的概念驗(yàn)證工作，4級(jí)以上由空客的各公司實(shí)施。一般6級(jí)以上才能進(jìn)入產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

材料技術(shù)成熟度與產(chǎn)品技術(shù)成熟度之間的關(guān)系

航空材料的成熟度與產(chǎn)品的成熟度有著密切的關(guān)系，也就是說(shuō)，材料的開(kāi)發(fā)是面向產(chǎn)品的，只有實(shí)現(xiàn)了材料與發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的密切互動(dòng)，才能協(xié)調(diào)技術(shù)、投資以及研制周期，以取得良好的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)效益。

表1 為材料技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，TRL3為材料技術(shù)可行性研究結(jié)束階段，TRL6為技術(shù)驗(yàn)證階段結(jié)束，TRL9為技術(shù)成熟階段。在投資方面，TRL3大約需100萬(wàn)美元，TRL6和TRL9分別增加1個(gè)數(shù)量級(jí)，材料供應(yīng)商的投資可達(dá)到1億美元。1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)成本約需10~20億美元，TRL6與TRL9之間一般為2~3年，TRL3與TRL6之間一般少于1年。

理想的安排是材料的9級(jí)（TRL9）與發(fā)動(dòng)機(jī)的6 級(jí)（TRL6）對(duì)應(yīng)，這樣可讓發(fā)動(dòng)機(jī)的TRL6~TRL9之間縮短為24個(gè)月。材料開(kāi)發(fā)與發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)互動(dòng)交流信息，其目的是保證確定出適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工程制造以及檢測(cè)方法。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一種材料如果不以客戶(hù)需求為導(dǎo)向，材料開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)在成熟度上不匹配，研制周期將長(zhǎng)達(dá)10年。反之，加強(qiáng)供需雙方的聯(lián)系，可縮短到2~3年。

“技術(shù)成熟度等級(jí)”的評(píng)估（TRA）方法

盡管美國(guó)國(guó)防部的技術(shù)成熟度等級(jí)得到廣泛的認(rèn)同和使用，但只根據(jù)技術(shù)成熟度的定義，往往不能明確地標(biāo)定技術(shù)成熟度的等級(jí)，還有待對(duì)技術(shù)成熟度進(jìn)行細(xì)化，方能更具體地進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文擬根據(jù)國(guó)外所做的一些評(píng)估案例進(jìn)行相關(guān)分析。案例1：技術(shù)成熟度在DARPA 的“低成本復(fù)合材料”項(xiàng)目評(píng)估中的應(yīng)用。

技術(shù)成熟度的評(píng)估在DARPA的“低成本復(fù)合材料”項(xiàng)目中的應(yīng)用是一個(gè)典型例子。與每一個(gè)DARPA項(xiàng)目一樣，對(duì)該項(xiàng)目給出了技術(shù)成熟度等級(jí)。

表3中所列的成熟度等級(jí)是根據(jù)所占有的信息量及已有的經(jīng)驗(yàn)確定的。1~2級(jí)表明在材料表征、試驗(yàn)以及縮比件（形狀較平板復(fù)雜并比試樣大）以及全尺寸件開(kāi)發(fā)的各方面的技術(shù)均缺少。3~4級(jí)成熟度表明只生產(chǎn)了試樣，有必要進(jìn)行試驗(yàn)并用較大的部件對(duì)材料進(jìn)行驗(yàn)證。5~7級(jí)表明成本模型有待驗(yàn)證。同時(shí)也需用全尺寸及縮比件進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證成本模型。8~10級(jí)表明有小的不足，但技術(shù)足夠成熟可用于生產(chǎn)。

要評(píng)估“低成本復(fù)合材料”計(jì)劃各項(xiàng)目的技術(shù)成熟度，還必須識(shí)別影響成熟度的一些因子。由于該計(jì)劃是面向軍用航空的，選用了J.W.Lincoln在飛機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)入全尺寸開(kāi)發(fā)時(shí)所需識(shí)別的5個(gè)因子，包括穩(wěn)定的材料及其工藝、可生產(chǎn)性、經(jīng)表征的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)性能的可預(yù)測(cè)性以及結(jié)構(gòu)保障性（可維修性及可檢測(cè)性），同時(shí)加上材料可供應(yīng)性、取得認(rèn)證的設(shè)計(jì)及成本分析、質(zhì)量保證程序的開(kāi)發(fā)以及經(jīng)驗(yàn)證的經(jīng)濟(jì)可承受性。將這些因子歸并整理得出8個(gè)影響成熟度的因子，分別為：

·有可以應(yīng)用的、經(jīng)表征的材料；

·穩(wěn)定的材料及工藝；

·制造出幾何復(fù)雜形狀的實(shí)驗(yàn)室縮比件；

·壽命預(yù)測(cè)模型以及適于部件及縮比件的力學(xué)性能；

·設(shè)計(jì)及成本對(duì)比分析得到認(rèn)可，并開(kāi)發(fā)出質(zhì)量保證程序；

·全尺寸部件的可生產(chǎn)性以及試驗(yàn)；

·結(jié)構(gòu)可維修性以及可檢測(cè)性（保障性）；

·經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的經(jīng)濟(jì)可承愛(ài)性。

表4所列為DARPA的低成本復(fù)合材料計(jì)劃中的各項(xiàng)目技術(shù)成熟度等級(jí)評(píng)估的匯總表。該表給出DARPA 低成本復(fù)合材料各項(xiàng)目的技術(shù)成熟度的評(píng)審結(jié)果。從表中所列成熟度的等級(jí)可以看出該項(xiàng)目中有3項(xiàng)技術(shù)仍不成熟，分別是電子束固化、熱固性復(fù)合材料膠接技術(shù)以及IATA（低成本一體化機(jī)體技術(shù)），其中某些成熟度因子的等級(jí)在1~2范圍內(nèi)。低溫固化工藝的等級(jí)也低，原因是該工藝是新近開(kāi)展的，評(píng)估時(shí)收集到的信息不夠多。

電子束固化、膠接技術(shù)以及IATA的進(jìn)步不快，部分原因歸咎于DARPA的資助決策。但技術(shù)問(wèn)題也是影響原因。對(duì)于電子束固化技術(shù)，在開(kāi)展縮比件試驗(yàn)之前本就應(yīng)該開(kāi)發(fā)出來(lái)合適的樹(shù)脂材料，但在項(xiàng)目開(kāi)始

前尚未獲得該樹(shù)脂。膠接項(xiàng)目表明，熱固性樹(shù)脂仍可進(jìn)行感應(yīng)加熱，但不具備航空質(zhì)量要求。在電子束固化項(xiàng)目中，雖然生產(chǎn)了一個(gè)大的構(gòu)件，但未試驗(yàn)其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)熱塑性復(fù)合材料感應(yīng)加熱、精密裝配等項(xiàng)目，DARPA的資助決策有中等影響，但僅取得一些進(jìn)展。熱塑性復(fù)合材料項(xiàng)目，絲束鋪放的成本模型表明可節(jié)約33%，但未對(duì)全尺寸部件進(jìn)行驗(yàn)證。材料及工藝經(jīng)過(guò)了加熱表征，但未制出縮比件或全尺寸部件來(lái)驗(yàn)證成本模型。在精密裝配項(xiàng)目中，只為一種材料開(kāi)發(fā)了材料變異性數(shù)據(jù)庫(kù)，但未指出這些數(shù)據(jù)能否用于其他材料系統(tǒng)。

具有較高技術(shù)成熟度等級(jí)的有快速RTM、工裝項(xiàng)目，但未完成全尺寸試驗(yàn)。盡管未進(jìn)行風(fēng)扇出口機(jī)匣及風(fēng)扇葉片的全尺寸試驗(yàn)，但制造了7個(gè)風(fēng)扇出口機(jī)匣，并顯示出成本低于傳統(tǒng)方法。未完成成本模型驗(yàn)證的還有風(fēng)扇進(jìn)口機(jī)匣、風(fēng)扇葉片和快速RTM。風(fēng)扇進(jìn)氣機(jī)匣滿(mǎn)足輕量化要求，但不滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性要求。

最成熟的技術(shù)是固化成形工藝、絲束鋪放機(jī)能力驗(yàn)證，以及風(fēng)扇整流艙門(mén)。這些技術(shù)只有一些小缺陷。固化成形設(shè)計(jì)指南將轉(zhuǎn)入F-16及洛·馬公司的生產(chǎn)中。絲束鋪放的技術(shù)成熟度達(dá)到8級(jí)或更高，是DARPA項(xiàng)目中最成熟的技術(shù)。不過(guò)這種技術(shù)已成熟多年，用在多項(xiàng)飛機(jī)生產(chǎn)中。該項(xiàng)技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展成為航空工業(yè)更廣泛應(yīng)用、風(fēng)險(xiǎn)更低的工具。

在DARPA的項(xiàng)目中，有2個(gè)成熟度因子即保障性及經(jīng)濟(jì)可承受性的等級(jí)范圍僅達(dá)到低到中級(jí)，在這些項(xiàng)目中，對(duì)于維修及檢驗(yàn)未加以充分重視，因此無(wú)可靠的試驗(yàn)方法及修理工藝，復(fù)合材料應(yīng)用將受到限制。可靠性及經(jīng)濟(jì)可承受性的驗(yàn)證要用全尺寸驗(yàn)證件進(jìn)行驗(yàn)證。一些部件將在JSF的發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn)中進(jìn)行。若無(wú)全尺寸數(shù)據(jù)，即使成本低、可提高系統(tǒng)性能，仍屬于不成熟，會(huì)帶來(lái)高度風(fēng)險(xiǎn)。

評(píng)估后分析工作表明，雖然大部分項(xiàng)目受到DARPA的資助決策的影響，所有項(xiàng)目將在其重新修

訂計(jì)劃中完成可行性驗(yàn)證。

在所有項(xiàng)目中，絲束鋪放機(jī)能力驗(yàn)證、固化成形工藝以及風(fēng)扇整流罩門(mén)的等級(jí)最高，將轉(zhuǎn)入工程應(yīng)用項(xiàng)目。風(fēng)扇葉片以及風(fēng)扇進(jìn)氣機(jī)匣將在JSF項(xiàng)目中繼續(xù)改進(jìn)，以達(dá)到更高的等級(jí)。精密裝配、電子束固化以及絲束鋪放技術(shù)在其他項(xiàng)目中得到支持，存在的問(wèn)題是資金是否足以使等級(jí)得到明顯提升。具有成本降低潛力的、仍不成熟的，但得到支持的有感應(yīng)加熱、IATA、低成本工裝、風(fēng)扇出口機(jī)匣以及風(fēng)扇包容環(huán)。

從以上案例分析可以看出，對(duì)于技術(shù)類(lèi)項(xiàng)目，如果技術(shù)成熟度因子為1~2級(jí)的有1/2以上，則視為不成熟。對(duì)于產(chǎn)品類(lèi)項(xiàng)目，如果技術(shù)成熟度影響因子有一個(gè)小于5 即視為不成熟。對(duì)于成熟度影響因子8以上超過(guò)1/2的技術(shù)類(lèi)及產(chǎn)品類(lèi)項(xiàng)目，均可視為足夠成熟，其余視為中等成熟。案例2：技術(shù)成熟度在材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)估中的應(yīng)用。

技術(shù)成熟度在材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)估上的應(yīng)用是另1個(gè)例子。NASA的無(wú)損檢驗(yàn)工作小組用9級(jí)技術(shù)成熟度對(duì)各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了評(píng)估。

表中所列“傳統(tǒng)”及“先進(jìn)”方法的區(qū)別是在信息處理中是否采用計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)。例如傳統(tǒng)的熱成像技術(shù)系指用紅外照相機(jī)取得的圖像，而先進(jìn)的熱成像是指用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)分析結(jié)構(gòu)紅外輻射圖像并提供結(jié)

構(gòu)的熱遷移或擴(kuò)散系數(shù)圖。而結(jié)構(gòu)的熱擴(kuò)散系數(shù)在確定損傷程度方面比相應(yīng)的溫度分布更可靠。

除了NASA的無(wú)損檢測(cè)組的技術(shù)成熟度評(píng)估外，作為二級(jí)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，有的公司也制定了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)估等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)Aerospace公司標(biāo)準(zhǔn)，它只分6級(jí)。1級(jí)—已識(shí)別潛在的無(wú)損檢測(cè)方法；2級(jí)—方法已經(jīng)驗(yàn)證；3級(jí)—已選擇出能識(shí)別的缺陷及無(wú)損檢測(cè)方向；4級(jí)—已識(shí)別并驗(yàn)證了方法論；5級(jí)—已驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)化；6級(jí)—檢驗(yàn)方法已建立，并驗(yàn)證結(jié)果有重復(fù)性，對(duì)檢驗(yàn)有信心。

第五篇：石油勘探開(kāi)發(fā)中的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

石油勘探開(kāi)發(fā)中的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

編譯：王立群

高山幫明

摘要：本文作者簡(jiǎn)要地論述了石油勘探開(kāi)發(fā)中地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的關(guān)系，并著重說(shuō)明了在石油勘探開(kāi)發(fā)這類(lèi)高風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目中，事前評(píng)價(jià)和事后評(píng)審的重要性，指出事后評(píng)審是對(duì)事前評(píng)價(jià)的修改和補(bǔ)充，事后評(píng)審對(duì)于項(xiàng)目重點(diǎn)的重新評(píng)估具有重要的意義。本文強(qiáng)調(diào)以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法評(píng)價(jià)項(xiàng)目的不確定性的重要意義，認(rèn)為在現(xiàn)階段的石油勘探開(kāi)發(fā)中，在難度越來(lái)越大的情況下，決策的依據(jù)有必要依靠定量的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、不確定性、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、事前評(píng)價(jià)和事后評(píng)審、重新評(píng)估

一、前言：

為謀求地下深部的油氣藏而鉆探探井，每口井需要數(shù)百到數(shù)千萬(wàn)元人民幣的費(fèi)用，然而能夠發(fā)現(xiàn)石油的概率卻不高。按預(yù)期發(fā)現(xiàn)石油并開(kāi)發(fā)，根據(jù)油田規(guī)模的大小有必要投入數(shù)億元人民幣以上的投資，但這仍無(wú)法保證按預(yù)想的結(jié)果生產(chǎn)油氣，而且能夠收回初期的大量投資是進(jìn)行生產(chǎn)的目的，所以當(dāng)油價(jià)和匯率變動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生和當(dāng)初的計(jì)劃出現(xiàn)較大偏差的現(xiàn)象。因此說(shuō)石油勘探、開(kāi)發(fā)是風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)的代表。

“石油勘探類(lèi)似于賭博，算卦可能靈也可能不靈，如果害怕失敗的話(huà)，那就什么也做不到”。在石油勘探開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)中，以前一直是信任地質(zhì)家這一類(lèi)的冒險(xiǎn)家和多才藝工匠的靈感進(jìn)行投資。但是，隨著1990年代的油價(jià)低迷和鉆探發(fā)現(xiàn)概率的降低，已經(jīng)轉(zhuǎn)變到應(yīng)用把握風(fēng)險(xiǎn)的程度和謀求投資決策的依據(jù)上，并開(kāi)始討論地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)定量化的方法?，F(xiàn)在，幾乎所有的石油公司都在定量地評(píng)價(jià)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，并系統(tǒng)地實(shí)施以定量評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

本文將介紹伴隨石油勘探開(kāi)發(fā)的各種風(fēng)險(xiǎn)中，與地下不確定性相關(guān)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)現(xiàn)狀。

油氣藏的存在、規(guī)模等在地下諸條件中存在各種不確定性（uncertainties）。在伴隨其不確定性的諸條件下進(jìn)行投資，首先會(huì)產(chǎn)生損失的風(fēng)險(xiǎn)（risks），而與此同時(shí)又會(huì)出現(xiàn)獲得利益的機(jī)會(huì)（chances）。從事石油勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員的術(shù)語(yǔ)，嚴(yán)格地說(shuō)是不確定性而非風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)高精度地評(píng)價(jià)不確定性，定量地評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)會(huì)，其成果能夠應(yīng)用到投資決策中。

二、石油勘探開(kāi)發(fā)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)

1、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的特征

石油勘探的風(fēng)險(xiǎn)大且具有賭博特征的原因，其一是油氣藏賦存于地下的深部（2——5km以上），從地表直接預(yù)測(cè)其存在和其原始狀態(tài)有困難。盡管三維地震勘探技術(shù)等新的勘探方法已經(jīng)出現(xiàn)，而且方法在進(jìn)一步地提高中，但在另一方面易于勘探的可能對(duì)象在減少，地震波難以到達(dá)的斷層下盤(pán)以及巖鹽層之下的、難度較大的目標(biāo)和地表?xiàng)l件嚴(yán)酷的勘探區(qū)在增加。

為使石油勘探成功，有必要滿(mǎn)足大量的條件。這也增加了最初預(yù)測(cè)的難度。大量的有機(jī)物質(zhì)堆積下來(lái)，經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間埋藏到地下的深處并生成石油，因浮力的作用而發(fā)生運(yùn)移。石油不發(fā)生逸散而高效率地聚集在構(gòu)造中，構(gòu)造中的巖層存在可以充滿(mǎn)石油的多孔儲(chǔ)集巖。儲(chǔ)集巖形成背斜等可以保存石油的形狀（圈閉），而且儲(chǔ)集巖為致密的巖層所覆蓋（封閉），產(chǎn)生石油賦存在那里的空間，這是必要的。油氣藏最初形成必須滿(mǎn)足有成熟的烴源巖、運(yùn)移、聚集、儲(chǔ)集巖、圈閉、蓋層這五個(gè)條件，缺一不可。在石油勘探中，要對(duì)油氣藏系統(tǒng)各種因素存在的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以出現(xiàn)的概率來(lái)表示，而且在確定油氣藏存在的時(shí)候，要充分考慮油氣藏規(guī)模的不確定性，以概率論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。一旦確切地發(fā)現(xiàn)了油氣藏，要追加鉆探評(píng)價(jià)井而收集信息，但是即便信息量有所增加，以單一的數(shù)字?jǐn)喽▋?chǔ)量的多少也是困難的，所以在開(kāi)發(fā)階段也存在不確定性。

2、地質(zhì)成功率的計(jì)算

在可能存在石油的構(gòu)造上（遠(yuǎn)景構(gòu)造），最初鉆探預(yù)探井時(shí)，以地質(zhì)成功率（geological chance of success）計(jì)算發(fā)現(xiàn)石油的可能性。之所以稱(chēng)做“地質(zhì)”，是因?yàn)橐c探明油田的相關(guān)儲(chǔ)量的確定（經(jīng)濟(jì)成功率）相區(qū)別。地質(zhì)成功率指的是預(yù)探井發(fā)現(xiàn)的石油流出到地表的最小儲(chǔ)量的可能性。

在地質(zhì)成功率的計(jì)算中，對(duì)油氣藏系統(tǒng)形成的五個(gè)條件進(jìn)行分別評(píng)價(jià)，各個(gè)條件出現(xiàn)的可能性用0——1之間的數(shù)表示，用它們的積計(jì)算成功率。用積來(lái)表示的原因是：如果因素之一存在的可能性低，那么其成功率也將大受影響。在極端條件下，一個(gè)因素存在的可能性如果是0，那么成功率也將是0。

根據(jù)勘探的難易以及信息量的多少，成功的概率有所不同。在預(yù)探情況下，其成功的概率一般是百分之幾到百分之三十?dāng)?shù)量級(jí)。研究1960——1999年每十年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，在世界范圍內(nèi)預(yù)探的成功率為24——27%。

對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)字化，最初存在相當(dāng)大的困難，而對(duì)油氣藏系統(tǒng)的各種因素定量地表示其存在的可能性，那么即便在不成功的情況下，反思事前評(píng)價(jià)的可行性，也有助于明確技術(shù)力量投入的重新安排與技術(shù)課題設(shè)置等相關(guān)的問(wèn)題。

3、遠(yuǎn)景構(gòu)造的概率性可采儲(chǔ)量評(píng)價(jià)

在預(yù)探發(fā)現(xiàn)石油的情況下，對(duì)預(yù)測(cè)儲(chǔ)量考慮其不確定性，用概率分布進(jìn)行評(píng)價(jià)。可采儲(chǔ)量在一般情況下用下列參數(shù)的積來(lái)計(jì)算：

A、含油面

積（集油面積）B、油層厚

度 C、儲(chǔ)集層

中孔隙的比率（孔隙度）

D、孔隙中石油的占據(jù)率（含有飽和度）

E、把石油從地表抽出到地面時(shí)的體積變化率（體積系數(shù)）F、可采的石油比率（采收率）

用上述單一的一種參數(shù)來(lái)說(shuō)明可采儲(chǔ)量是不可能的，所以用概率分布來(lái)表示。在求取 可采儲(chǔ)量的計(jì)算中，應(yīng)用根據(jù)各參數(shù)的概率分布隨機(jī)選擇數(shù)值反復(fù)進(jìn)行計(jì)算的蒙特卡羅模擬技術(shù)，求出可采儲(chǔ)量的概率分布。因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)性能的提高，幾千甚至幾萬(wàn)次的反復(fù)計(jì)算也可以實(shí)施下去。

所得到的可采儲(chǔ)量的概率分布可以用平均值表示，但是僅此方法卻不能表示其不確定性的程度。因此從大儲(chǔ)量事件向小儲(chǔ)量事件累加概率做成累計(jì)概率分布圖。例如，增加5億桶事件的概率表示為10%（p10），超過(guò)8000萬(wàn)桶事件的概率表示為50%（p50），1000萬(wàn)桶以上事件的概率表示為90%（p90）。這樣一來(lái)，p90事件是相對(duì)悲觀的而且是可能性高的可采儲(chǔ)量，而p10則是樂(lè)觀的且可能性最高的潛在量指標(biāo)。兩者的比值表示概率分布的振幅，即不確定性的程度。隨著信息量的增加，p10/p90的值減小。

4、開(kāi)發(fā)對(duì)象——油氣田的儲(chǔ)量評(píng)價(jià)

如果預(yù)探井發(fā)現(xiàn)石油，就要追加鉆探評(píng)價(jià)井，以此采集油層的含油面積、厚度、儲(chǔ)油物性（孔隙度、滲透率）等相關(guān)的數(shù)據(jù)，并致力于掌握儲(chǔ)量的多少，在勘探初期階段表現(xiàn)的數(shù)十到一百以上的p10/p90的值在減少，但即便在開(kāi)發(fā)階段還保留著2——7這種程度的不確定性?？紤]到與成本的兼顧，不可能在評(píng)價(jià)時(shí)期大量鉆井，這樣就要在不確定性殘存的情況下進(jìn)行開(kāi)發(fā)決策。因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)階段會(huì)使用比勘探階段更多的成本，所以要制定并研究與儲(chǔ)量的不確定性有關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)模、生產(chǎn)計(jì)劃等事項(xiàng)的各種規(guī)劃方案，考慮不確定性而構(gòu)建多種地質(zhì)模型，實(shí)施油層模擬并進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)測(cè)。綜合地質(zhì)構(gòu)造及孔隙分布模式這一類(lèi)的地質(zhì)模型要素構(gòu)建多種地質(zhì)模型，根據(jù)各種要素的發(fā)生概率求出各規(guī)劃方案的實(shí)施概率，并繪制累計(jì)概率圖。據(jù)此和評(píng)價(jià)不確定性一起能夠提取出與儲(chǔ)量概率（p90、p10）相當(dāng)?shù)哪Ｐ?。最近，?shí)驗(yàn)計(jì)劃法也在應(yīng)用。

三、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的事后評(píng)價(jià)（事后評(píng)審）

為了研究地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的可靠性，要進(jìn)行鉆井前的評(píng)價(jià)結(jié)果與鉆探后評(píng)價(jià)結(jié)果的比較，即鉆井的成功與不成功、成功時(shí)的儲(chǔ)量與鉆探前評(píng)價(jià)的儲(chǔ)量相比較，這項(xiàng)工作稱(chēng)為事后評(píng)審（post well audit）。

關(guān)于預(yù)測(cè)的地質(zhì)成功率，要在一定量的鉆探成果出來(lái)后，用實(shí)際的成功率進(jìn)行比較。根據(jù)鉆探前預(yù)測(cè)的概率對(duì)鉆探目標(biāo)進(jìn)行分組，對(duì)各組計(jì)算實(shí)際的成功率并根據(jù)與預(yù)測(cè)結(jié)果的比較檢測(cè)事前評(píng)價(jià)的可靠性。進(jìn)而，在鉆探不成功的情況下，確認(rèn)這種不成功的因素是否是在鉆探前評(píng)價(jià)中的高風(fēng)險(xiǎn)因素，這才是最重要的事后評(píng)審。例如，在計(jì)算成功率時(shí)，盡管對(duì)儲(chǔ)集層的存在給予了0.9的高概率，但是如果鉆探的結(jié)果是沒(méi)有儲(chǔ)集層，這就說(shuō)明鉆探前的儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)存在問(wèn)題，需要修正攻關(guān)方向。

關(guān)于預(yù)測(cè)儲(chǔ)量的評(píng)價(jià)，要比較鉆探前評(píng)價(jià)的概率分布和鉆探后的再次評(píng)價(jià)值，儲(chǔ)量以及孔隙度、飽和度等儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)應(yīng)該與實(shí)際值比較并修改鉆探前的評(píng)價(jià)，這是很重要的。在概率分布的預(yù)測(cè)和實(shí)際情況的評(píng)價(jià)中，鉆探結(jié)果（結(jié)果還不確定而用概率分布表示，所以以概率分布圖中的p50值作為代表值。）與預(yù)測(cè)的p50值及平均值接近并不表示預(yù)測(cè)的可靠性，應(yīng)該注意到在多數(shù)情況下由概率分布的振幅所標(biāo)示的各種儲(chǔ)量值都存在才是一個(gè)完美的評(píng)價(jià)（有時(shí)應(yīng)該是p90，有時(shí)應(yīng)該是p10，假設(shè)僅僅為接近p50的數(shù)值，那么就可能是在勘探前評(píng)價(jià)中過(guò)大地估計(jì)了不確定性）。

因?yàn)榈刭|(zhì)風(fēng)險(xiǎn)是根據(jù)概率論來(lái)評(píng)價(jià)的，所以在預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較時(shí)，必須使用統(tǒng)計(jì)方法，如果不收集一定量的評(píng)價(jià)樣本，那么事后評(píng)審就不能實(shí)施。事后評(píng)審不但關(guān)系到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的精度提高，而且會(huì)了解到技術(shù)評(píng)價(jià)的弱點(diǎn)，這將成為設(shè)立攻關(guān)項(xiàng)目的重點(diǎn)過(guò)程。

四、結(jié)語(yǔ)

在石油勘探開(kāi)發(fā)中，以數(shù)值定量地表示地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的方法如今正在廣發(fā)地應(yīng)用，并根據(jù)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，并研究項(xiàng)目組合的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，這樣一來(lái)可以分散投資風(fēng)險(xiǎn)而產(chǎn)生返還的穩(wěn)定化，同時(shí)以相對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的高返還為目標(biāo)的最佳化經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略這種項(xiàng)目管理就成為可能。

由于定量的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的引入，技術(shù)人員也提高了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，在評(píng)價(jià)中并不只是象以前那樣描述出最有可能的結(jié)果，而是把明確地表示出技術(shù)上的不確定性作為重點(diǎn)。因?yàn)槟軌蛟诮?jīng)濟(jì)上把握最有影響力的主要因素，所以能夠從中找到重點(diǎn)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。例如，正確地把握最高可能性（樂(lè)觀情況）和最低可能性（悲觀情況）的結(jié)果，有助于確定合理的油田生產(chǎn)設(shè)備的建設(shè)。

地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并不僅僅起作用于經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。因?yàn)樵u(píng)價(jià)的定量化，所以使得通過(guò)事后評(píng)審的繼續(xù)檢驗(yàn)科技能力的做法成為可能，這關(guān)系到找出項(xiàng)目進(jìn)行的關(guān)鍵及改善科技力量布局的問(wèn)題。