基于语义分割和几何分析的火龙果果实与枝条的三维重建

针对非结构化环境中采摘机器人缺少足够环境信息的问题,该研究提出了一种用于机器臂避障和路径规划的果实与枝条检测和三维重建方法。采用MobileNetV2取代传统DeepLabV3+主干特征提取网络Xception,并在特征提取模块引入了坐标注意力机制,通过改进网络对采集的RGB图像进行目标检测,并将检测到的火龙果和枝条语义掩膜转换成三维点云。提出一种基于非线性最小二乘法的椭球体拟合方法用于重建火龙果,用有限数量的AABB包围盒获取不规则的枝条的三维空间位姿信息。测试表明,改进后模型的平均交并比(mean intersection over union,mIoU)和平均像素精度(mean pixel accuracy,mPA)分别达到95.59%、98.01%,相较原模型分别提升2.57个百分点和1.44个百分点;平均推理时间和模型内存占用量分别降至94.74 ms和22.52 MB,分别仅为原模型的59%和11%。三维重建试验表明,火龙果果实重建的短轴尺寸和深度距离的平均绝对误差分别为0.44和2.04 mm,枝条重建的样本标准差在各坐标轴上均小于10 mm。结果证实了该研究方法可以有效地重建火龙果果实和枝条,可以为火龙果采摘机器人的采摘路径规划避障提供基础。

川东北地区五峰组–龙马溪组页岩地球化学特征及有机质富集模式

四川盆地是我国页岩气开发的主力产区,川东北地区作为四川盆地的页岩气开发的接替区,备受关注。为了探究川东北地区上奥陶统五峰组–下志留统龙马溪组富有机质页岩的控制因素及富集模式。采用电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)方法对川东北地区五峰组–龙马溪组14件页岩进行元素分析,并结合测井曲线特征,探讨五峰组–龙马溪组沉积体系、氧化还原条件、陆源碎屑输入、初级生产力和古气候关系。识别出了3个三级层序(SSQ1,SSQ2和SSQ3),海平面经历了由高—低—高—低的过程,结合页岩元素的w(V)/w(Cr),w(V)/w(V+Ni),w(Ni)/w(Co),w(Sr)/w(Cu),w(Sr)/w(Ba),T(℃)等参数,指示了五峰组-龙马溪组,经历了氧化—贫氧—缺氧还原—贫氧—氧化的淡水环境;气候经历了温暖湿润—干旱寒冷—温润湿润—干旱寒冷—温暖湿润演化过程,温度经历了降低—升高—降低—升高的过程。川东北地区五峰组-龙马溪组有机质富集模式可划分为Ⅲ阶段模式,第Ⅰ阶段,五峰组到龙马溪组底部沉积时期,有机碳逐渐增高阶段;第Ⅱ阶段,龙马溪组中部,有机碳富集阶段(甜点段);第Ⅲ阶段,龙马溪组上部,有机碳逐渐降低阶段。期望为川东北地区页岩气的勘探提供依据,下一步,将开展研究区重大地质事件对有机质富集的资源响应研究,深化页岩气富集模式。

水稻秸秆堆肥发酵粗制肥料中微生物多样性研究

研究基于Illumina平台的高通量测序技术,初步解析等量的、不同氮源添加(尿素和牛粪)的水稻秸秆经堆肥发酵后制得粗制肥料中细菌和真核微生物群落结构和多样性。添加尿素和牛粪发酵成的粗制肥料中分别得到897个和954个细菌可操纵分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),以及508个和585个真核微生物OTU,且添加牛粪处理的细菌和真核微生物群落丰富度和多样性均高于添加尿素处理。添加尿素制得粗制肥料以放线菌门(Actinobacteria,71.9%)的Streptomyces(40.9%)和Cellulosimicrobium(22.2%)菌属为最优势的细菌类群,以真菌子囊菌门(Ascomycota,70.0%)的Pichia(46.1%)菌属为主要优势的真核微生物类群。添加牛粪制得粗制肥料以变形菌门(Proteobacteria,58.5%)的Pseudomonas(47.8%)菌属为最优势的细菌类群,以真菌子囊菌门(Ascomycota,42.5%)的Aspergillus(23.9%)菌属和接合菌门(Zygomycota,20.5%)的Mucor(9.4%)菌属为主要优势的真核微生物类群。研究结果表明,不同的氮源添加可导致水稻秸秆堆肥发酵制得粗制肥料中形成具有不同优势种群结构的细菌和真核微生物群落,并会导致腐熟各阶段发挥作用的微生物类群的差异。

渝东南地区五峰组-龙马溪组页岩笔石沉积特征及其对优质页岩气储层的指示意义

笔石是我国五峰组-龙马溪组页岩中的主要古生物大化石类型,以渝东南地区YC-4井、QQ-1井、YC-6井、YC-8井等为例,结合手标本观察、岩心研究、储层室内实验测试等手段,综合展开五峰组-龙马溪组页岩储层笔石沉积特征、笔石带序列、笔石沉积环境意义及储层意义研究。结果表明:渝东南地区五峰组-龙马溪组页岩笔石主要以薄膜状有机质保存于层理面间,五峰组页岩笔石动物群以叉笔石-双笔石动物群过渡至晚期对笔石动物群,龙马溪组沉积期则为单笔石动物群;通过钻孔研究,建立了渝东南地区笔石带序列,在五峰组、龙马溪组分别识别出3个以及6~8个笔石带,为储层精细对比与评价预测提供了时间框架;受控于沉积环境与沉积条件,五峰组-龙马溪组沉积期笔石经历灭绝→重新演化→结构复杂化的演化过程,其化石结构、演化、丰度、赋存状态、沉积方式发生转变,向上笔石定向性增强、丰度下降、结构保存完整程度下降,具有环境指示意义;笔石体有机质发育丰富的有机孔隙,其作为富笔石水平层理等沉积构造的一部分,也具有页岩气渗流通道的作用。综上,海相页岩中的笔石沉积特征与结构特征可以作为指示、预测优质页岩储层分布的重要依据,具有页岩气地质意义。

层序地层格架及其对页岩储层发育特征的影响--以四川盆地龙马溪组页岩为例

为研究海相页岩沉积层序及其对页岩储层发育特征的控制作用,通过露头、岩芯研究及地化测试、有机质测试、矿物组分测试、孔隙发育特征测试等室内分析测试,结合测井小波分析,综合建立四川盆地龙马溪组的层序地层格架,并结合储层发育特征探讨层序与储层发育特征的关系。研究表明:研究区龙马溪组发育有两个三级层序;结合多口钻孔通过测井小波分析构建了研究区的高分辨率层序地层格架,识别出四个中期旋回A^D;对比各旋回内的储层发育特征,旋回A储层岩石学特征与旋回B^D存在显著差异,表现为储层有机质含量更高、水平层理更为发育、脆性矿物含量更高、微观储集空间(微—纳米级孔隙与微裂隙)发育程度更好,显示了层序旋回与储层物质成分、结构、力学脆性、含气性特征的显著相关关系,说明层序旋回是储层物性与含气性等发育特征的重要影响因素。基于前述研究,讨论了层序地层格架对储层发育的控制机理,层序格架下各旋回内沉积环境与沉积条件的差异导致储层沉积构造、物质成分与分布的差异,进而影响储层物性与含气性等特征;沉积盆地内高分辨率层序格架的建立可以为储层对比、评价与资源预测提供时间框架。建立了通过测井小波分析高分辨率层序地层格架进行储层分析对比的新方法,提出了基于储层小层分析建立页岩储层精细评价的新工作流程,有助于减少人为因素干扰,可以为页岩优质储层成因研究及其预测评价提供科学依据与新思路。

海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响——以黔浅1井五峰组-龙马溪组为例

为探明海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响,通过岩石手标本研究、化石研究、岩芯薄片观察、测井小波分析、地化测试、储层特征测试等手段,以黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩储层为例,探究沉积环境与页岩储层含气性的关系与影响。研究表明:黔浅1井五峰组-龙马溪组发育3个三级层序,通过测井小波分析,结合岩石学特征、地化特征、化石特征,建立了高分辨率层序地层格架,识别出3个三级层序、5个中期旋回A—E及11个笔石带;旋回A对应五峰组页岩储层,有机质及矿物富集受沉积环境滞留闭塞程度影响,有机质丰度高、脆性矿物含量高,对应笔石带WF1-5;旋回B对应龙马溪组底部页岩储层,沉积构造发育、有机质及矿物富集受益于水体快速加深的沉积条件,与旋回A共同构成黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩层系的优质页岩储层段,对应笔石带LM1-3;旋回C对应龙马溪组下部储层,水体深度相对变浅,扰动增强,使有机质及纳米孔隙系统发育变差,储层质量显著下降;旋回D—E对应龙马溪组中—上部,水体进一步变浅,沉积构造与矿物组分发生显著变化。在沉积环境的控制下,储层物质组分、微观结构与物性特征存在显著的非均质性,使不同层段具有不同的生气能力、储气能力、"憋"气(自封)能力,进而影响了页岩储层的含气性。

废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的基础问题探索

废弃矿井抽水蓄能地下水库的构建既可有效利用废弃煤矿地下空间,又可实现风能、光能等可再生能源的大规模利用,还可防止废弃矿井地质灾害的发生。全面阐述了废弃矿井抽水蓄能地下水库的概念与构建技术,根据地下水库所处的工程与应力环境,指出了构建废弃矿井抽水蓄能地下水库至少有2个科学问题需要解决:一是水文地质、水化学特征与地下水循环过程对选址的影响;二是围岩体-支护结构的稳定性和密闭性对建设和运行的影响,并全面综述了废弃矿井抽水蓄能地下水库技术框架及研究现状。针对上述问题,结合废弃矿井抽水蓄能地下水库建设的矿井地下空间利用途径、岩体稳定性及地下水库库容、巷道围岩长期变形及支护的时效性与水循环对水源及水质的保障等方面的研究现状,分别从地下水库库容、地下水循环、围岩稳定性与水质因素等4个方面进行研究,揭示了废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的关键因素,即准确计算地下水库特征库容,掌握地下空间有效库容的变化规律;良好的水循环既可保证地下水库合理的库容,又能保证水动力过程不影响工程的安全;明确矿井水文地质特征及水库密闭性、地下空间围岩稳定性及应对措施,保证地下水库合理库容及工程安全;实时全空间矿井水品监测、水污染预测与防治,保障地下水水质安全及抽水蓄能设备安全使用的需要。最后以江苏权台煤矿为例,指出在原有矿井基础上改建为矿井抽水蓄能电站需要采取的措施,论证了废弃矿井地下空间作为抽水蓄能的地下水库利用的可行性,为废弃矿井地下水库构建基础问题进行了有益的探索。

松藻矿区地下水动力场特征及其对煤层气富集的影响

松藻矿区是我国煤层气资源富集区之一。为揭示松藻矿区地下水对煤层气富集影响,利用煤田勘查获取的水文地质资料,基于含水层结构、水化学特征、抽水资料的系统分析,阐明了含煤地层上覆和下伏含水层地下水的空间展布特征,建立了地下水的分布模式,探讨了地下水动力场对煤层气富集的影响。研究表明:松藻矿区含水层和隔水层相互叠置,随着埋深的增加含水性减弱;含煤岩系与上覆、下伏含水层缺乏水力联系,为相互独立的含水系统;上覆长兴组和下伏茅口组地下水动力场呈南高北低展布;地下水动力场有近河流岩溶裂隙渗入型、断层沟通岩溶裂隙补给型、稳定承压弱含水型三种类型,以稳定承压弱含水型为主;含煤岩系的极弱含水性及其与上覆、下伏含水地层缺乏水力联系构成了区内水文地质控气基础,是研究区煤层含气性高的重要控制因素。

基于瓦斯渗透异性的煤层抽采钻孔合理布置

基于煤层瓦斯渗透各向异性特征,在九里山煤矿煤层进行了180d井下瓦斯抽采有效影响半径测试,同时,建立煤层瓦斯各向渗透异性的气-固耦合渗流模型,数值模拟了瓦斯抽采有效半径的时变规律,分析了抽采钻孔的合理布置方式。研究结果表明:煤层平行层理方向的渗透率是垂直层理方向的渗透率的2.6倍左右。煤层钻孔不同方向有效抽采半径均随抽采时间增加而增大,且与预抽时间满足幂指数关系,数值模拟结果与井下现场测量一致。有效抽采距离在平行层理方向最大,垂直层理方向最小,有效抽采区域为椭圆形。据此确定了不同预抽时间煤层抽采钻孔的合理间距,并针对九里山煤矿二1煤层计算分析了预抽时间与百米钻孔数的关系。

超临界条件下煤中瓦斯吸附孔径特征

采用高低温瓦斯吸附解吸试验测试系统,在超临界温度下测试了煤的瓦斯吸附等温线,并基于DRK吸附理论,从低压到高压以分段拟合的方法得到瓦斯吸附参量,并计算分析瓦斯吸附的孔径变化规律。研究结果表明:随着温度降低,煤对瓦斯的吸附能力增强。在低压条件下,甲烷分子优先吸附在孔径较小的孔中,而在高压时气体分子开始吸附在孔径较大的孔中。在相同吸附温度下,从低压到高压吸附瓦斯在煤孔隙中的覆盖面积增大,吸附瓦斯的平均孔径也逐渐增大。吸附覆盖面积和平均孔径均随温度的降低而增大,即降低温度,煤表面能量均匀性增大,吸附能力增强。

渝东南强变形区断裂对页岩气藏保存条件的控制作用

渝东南地区五峰组—龙马溪组为一套深水陆棚页岩沉积建造,在区内分布广泛,具有厚度大、总有机碳质量分数高、有机质成熟度适中、脆性矿物体积分数高的特点,具备形成页岩气的良好物质基础。该套富有机质页岩的厚度、总有机碳质量分数、矿物组分等静态指标在平面上展布稳定,但各钻井含气性在区域内差异性较大,整体呈现东西分带的特征,可见构造变形对页岩气的后期保存有重要影响。文中通过野外地质调查、岩心观察、分析测试等手段,综合分析了断裂对研究区页岩气藏保存条件的影响。分析认为,渝东南地区断裂比较发育,断裂按照规模大小可划分为基底逆冲断裂、深大逆冲断裂、层间滑脱断裂3级。其中:层间滑脱断裂,没有切穿上下围岩,增大了页岩储层空间;基底逆冲断裂和深大逆冲断裂连通了上下围岩,使气体发生置换或逸散,最终破坏了页岩气藏。进一步分析发现,区内发育的马喇湖断裂断距大、延伸广,具有远程推覆特征,沿断层上下盘可能发生相变,这是导致研究区内五峰组—龙马溪组页岩含气性东西分带的主要原因。

大巴山北缘鲁家坪组变质作用及其对页岩气储层的影响

大巴山北缘下寒武统鲁家坪组具有较好的页岩气发育物质基础,钻探显示了一定的页岩气资源潜力,但页岩含气性非均质性较强。针对鲁家坪组页岩气差异富集问题,以地质调查、钻探、实验测试等资料为基础,深入分析了鲁家坪组变质作用特征及其对页岩储集空间结构的影响。研究揭示,大巴山北缘在强烈的构造活动作用下,普遍发生了区域动力变质作用和区域动力热流变质作用。区域上差异构造作用决定了鲁家坪组页岩变质程度的差异性,部分地区只发生了极低级的动力变质作用;在受到岩浆侵入作用影响的范围(距侵入带约0.3~1.5km),主要表现为区域动力热流变质作用,并伴有不同程度的混合岩化,变质程度相对较高。大巴山北缘鲁家坪组储集物性表现为低孔低渗的特征,区域动力热流变质作用导致鲁家坪组物性明显变差,孔隙结构更加细小致密;动力变质并没有对鲁家坪组储集性能造成明显影响,但在动力变质程度较高的区域,往往构造挤压变形强烈、断裂发育、地层破碎,页岩气保存条件破坏严重。因此,针对大巴山北缘鲁家坪组页岩气勘探,需寻找局部动力变质程度较低的构造稳定区。

Characteristics and genesis of clay minerals in the northern margin of the Qaidam Basin

In order to develop appropriate reservoir protection measures in the northern margin of the Qaidam Basin and improve its oil and gas recovery efficiency,characteristics of clay minerals from eleven clay rock samples from the northern margin of the Qaidam Basin were investigated using X-ray diffraction analysis,the Scanning Electron Microscope（SEM）and energy spectrum analysis.Clay mineral composition and distribution characteristics of the main hydrocarbon reservoirs,i.e.,from the Jurassic and Paleogene-Neogene,were explored.We analyzed the main factors which affected these attributes.The results show that the major clay minerals in the northern margin are chlorite,kaolinite,illite,smectite and illite/smectite inter-stratified minerals.Illite is the most widely spread clay mineral in this area. Chlorite is mainly found in the entire Neogene and in shallow horizons of the Paleogene.Smectite is enriched in the shallow Paleogene-Neogene.There are large amounts of kaolinite and illite/smectite inter-stratified minerals in the Jurassic.The major factors affecting the different development of clay minerals in the region are properties of parent rocks,paleoclimate and paleowater media conditions, diagenesis transformation,tectonic and terrain conditions.

金溪地区的页岩气地质特征及勘探方向研究

重庆市黔江区金溪区域地层广泛发育海相黑色碳质页岩,其五峰组-龙马溪组的黑色碳质页岩厚度在65～90 m,埋深小于3 500 m,具有较好的区域盖层,保存条件良好,是区内主要的页岩气勘探目的层。五峰组-龙马溪组页岩的有机质丰度高、成熟度高,TOC在1. 5%～2. 5%,Ro在2. 5%～3. 0%。推测总含气量在0. 05～1. 63 m^3/t,资源潜力较大。页岩气可在区内向斜核部及平缓翼部低部位等处富集。综合区域地质特征和保存条件,认为区域中部的桑柘坪向斜扬起端及东南部的濯河坝向斜核部地区是页岩气勘探有利区域,其中重点勘探方向为区内西南部187 km^2的范围。