油气钻采数字孪生模型构建方法及应用案例

油气钻采过程中地质的不确定性、井下实时工况的不可见性、工程仿真的复杂性阻碍了其科学高效的设计及施工。数字孪生技术能够提供实时智能且可视化的方案设计和工程决策,但缺乏针对油气钻采的系统建模方法。对此,本文首先剖析油气钻采数字孪生的国内外研究及应用现状,进而应用成熟度指标定量评价该技术的发展程度;其次,逐次提出油气钻采数字孪生模型的建模方法,包括建模流程、拆分策略、装配及融合架构、建模工具,并以钻井井壁稳定和海上生产系统为例,介绍数字孪生在钻井与开采方面的应用案例;最后,分析困难与挑战并提出发展建议。研究发现,相对制造业,钻采孪生多处于可视化阶段,整体成熟度偏低。油气钻采系统的复杂需求被拆分为若干清晰且较容易实现的子需求;基于需求分析将建模对象在粒度、维度、生命周期上拆分为不同的子模型,通过模型层、功能层、需求层逐层装配子模型,进而实现多维度、多领域模型间的融合。同时,需要在模型管理、数据管理和工程仿真方面完善方法和提高效率。此外,钻采孪生面临多源异构数据选择与融合困难、子模型定义模糊、模型验证不清的问题,以及复杂动力学过程、多部门多任务协同、自主软件工具开发方面的挑战。综上,本文提出的数字孪生模型构建方法和案例能为油气钻采工程提供方法指导和应用参考。

上海新村乡土壤养分时空变异研究与耕地质量评价

以崇明区新村乡为调查区域,基于高密度采样数据,对研究区土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾等土壤养分进行了时空变异特征和影响因素分析。结果表明:新村乡土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾的平均含量分别为19.1 g∕kg、100.6 mg∕kg、14.0 mg∕kg和136.6 mg∕kg。土壤有机质和有效磷含量偏低,土壤有机质含量大于30 g∕kg的土壤仅占2.8%,土壤有效磷含量在5—10 mg∕kg的缺磷土壤占23.3%,不同点位土壤养分的时空变化差异较大。为有效推进新村乡优质米绿色生产和土壤健康,建议推行绿肥轮作休耕、养分精准管理与根际土壤调控等技术,实现新村乡农业高质量发展。

固体颗粒润湿性评价新方法

润湿性不仅控制着疏松砂岩储层中流体的流动和分布,而且影响微粒运移,因此对固体颗粒表面润湿性的准确评价直接关系到储层微粒润湿性的有效调控,对储层微粒运移损害的防治具有重要意义。但现有的评价方法主要针对固体平面厘米以上的宏观尺度,无法准确评价疏松砂岩储层中毫微米尺度的泥砂颗粒的表面润湿性。该文结合活化指数法和接触角测量法,提出了适用于颗粒润湿性评价的新参数——颗粒润湿指数R,建立了一套适用于毫微米尺度的固体颗粒润湿性评价新方法,并进行了实验验证。实验结果表明,该评价方法可以更准确地评价泥砂颗粒的润湿性,测试程序简单,数据处理方便,适用范围广泛,为固体颗粒润湿性的评价与应用技术提供了新手段。

结构类似模板增强的端到端多域蛋白质组装方法

使用同源模板能够有效的提升蛋白质结构预测的精度,然而,对于部分多域蛋白,PDB中可用的同源模板较少,这可能会影响预测精度.为了进一步提高多域蛋白质的建模精度,本文提出了基于结构类似模板结合同源模板的端到端多域组装方法MTDA.首先,搜索序列数据库生成多序列比对,以及分别搜索PDB100和MPDB生成同源模板和结构类似模板;进而提取序列特征、模板特征和单域特征;然后通过一个基于EfficientNetV2架构和注意力机制相结合的神经网络来预测多域蛋白质的域间方位从而直接将多个单域结构组装为全链结构.在125个测试蛋白和65个人类蛋白上的实验结果表明,MTDA优于仅使用同源模板的端到端组装方法E2EDA以及全链建模方法AlphaFold2.

拉锥光纤表面等离激元共振高性能传感器

Au和Ag常用于激发表面等离激元共振(SPR)。Ag的欧姆损耗低于Au,损耗谱线更窄,但Ag容易被氧化。而TiO_(2)具有化学稳定性和可调性等优势。因此,为了做出性能优异且稳定的传感器,提出了一种基于Ag/TiO_(2)的拉锥多模光纤(MMF)表面等离激元共振传感器。TiO_(2)增加传感器灵敏度保留了窄损耗谱线的优势,同时起到了保护Ag免受氧化的作用。该传感器具有高灵敏度和高质量指数(FOM)的特点,在通信波长范围内表现出卓越性能。为了深入研究,文中使用基于COMSOL Multiphysics软件的有限元方法(FEM)模拟工具进行了数值研究。模拟结果显示:传感器实现了最大波长灵敏度达到16000 nm/RIU,最大FOM值为1920 RIU^(-1)。该研究为高性能SPR传感器的设计提供了有价值的设计见解。

餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响

为探讨餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响,使用商品有机肥料为对照,开展了设施菜地餐厨有机肥的田间试验。结果显示,施用餐厨有机肥料可提高蔬菜产量5.3%~11.6%,增产效果和商品有机肥无显著差异。餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质含量25.5%~31.8%、土壤速效氮含量8.6%~11.3%、土壤有效磷含量3.1%~12.6%、土壤速效钾含量6.5%~8.2%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间土壤有机质、速效氮、有效磷和速效钾含量均未出现显著差异;餐厨有机肥处理的菜地土壤可溶性总盐含量提高4.0%~5.8%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间无显著差异;餐厨有机肥可以提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量9.9~14.5百分点,餐厨有机肥和商品有机肥处理之间无显著差异。总的来看,餐厨有机肥料和普通商品有机肥的肥效基本类似;餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质、速效养分和土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量,其效果和商品有机肥料基本相似;餐厨有机肥料可导致土壤可溶性总盐含量小幅上升,但上升幅度和商品有机肥料无明显差异。

水合物开采及海洋环境诱发地质灾害机理和风险评估研究现状与展望

深海油气资源的开发利用是解决我国能源问题的重要途径。能源开采等人类活动和地震等自然因素极易诱发海底地质灾害,威胁重大工程和设施安全,成为制约我国深海水合物资源开发的重要因素。本文梳理了现有的海底地质灾害的发生机理、链生演化规律以及多尺度分析现状,并对海洋地质灾害易发性、工程设施易损性以及风险评估现状进行综述。调研显示,现有海底地质灾害研究面临的主要问题为监测数据的稀缺,并缺乏有针对性的多场多相耦合分析方法和跨尺度问题的数值分析手段;地质灾害易发性和易损性研究中基础数据、评价模型、评价精度都不满足现有需求;风险评估中评价指标体系不尽客观和科学,且缺乏适用于工程实践的系统理论方法与软件,以及相关的风险控制标准与应对措施规范标准。针对上述问题,本文从储层勘探技术,沉积物宏微观本构模型,多尺度数值模拟计算方法和滑坡冲击力动态理论几个方面提出解决方案。并建议采用风险识别、风险评价和防减灾措施相结合的方式,实现风险可控的工程开发。同时,本文借助人工智能等新型手段,提出了多尺度多时空耦合数字三胞框架,为我国下一步琼东南盆地等大型海底水合物赋存区开发提供参考。

海上油田低渗储层岩石扩容低效原因及储层改造工艺

针对岩石扩容技术在低渗储层作业时间长、易损坏井下工具及应用低效等问题,提出将岩石力学领域的碎胀扩容机理用于石油工程储层改造的新思路。开展了岩石扩容工艺数值模拟敏感性及作业井例分析,分析了岩石碎胀微观机理,提出了前置简易水力压裂和岩石扩容、爆燃压裂和岩石扩容联作等实现岩石碎胀扩容工艺路径,并指出了下一步数值模拟、物理模拟、裂缝监测等技术研究方向。结果表明:物性越差扩容效果逐渐变差,是低渗储层岩石扩容低效的主因;岩石碎胀扩容储层改造工艺可利用多种工艺技术组合形成复杂缝网,从而提高现有改造技术实施效果。本文研究成果可对海上低渗储层改造工艺的进一步发展和优选提供参考。

地下水封洞库洞室智能动态设计方法研究与实践

总结分析地下水封洞库工程地质特征,综合考虑工程地质勘察与监测信息等已知条件与设计目标、约束条件,提出考虑洞室断面收缩、岩体结构模型与力学参数同步反馈修正的地下水封洞库洞室智能动态设计方法.该方法在初步设计阶段,应用反映场地岩体结构等效特征的岩体离散介质模型构建技术,结合不同模型条件下岩体、结构面力学参数综合确定方法与围岩稳定性、水封性评价指标,并充分利用进化神经网络算法等智能优化方法进行洞室设计;在施工图设计与施工阶段,应用反映开挖区段岩体结构真实特征的岩体离散介质模型动态反馈修正数值模型,并基于多场监测数据开展岩体与结构面力学参数智能反演以进行洞室设计,同时提出洞室断面收缩调整策略.选取浙江某地下水封洞库作为典型案例,分别从两阶段介绍设计方法应用过程与成效,结果表明该方法具有较高可行性与可靠性.

混合动力飞行汽车建模与性能仿真分析

飞行汽车作为未来立体交通的重要运载工具,具备垂直起降和巡航功率切换的能力,增程式混合动力飞行汽车结合了动力电池和燃气轮机的优点,能更好地满足城际交通的能源需求。目前研究主要涉及飞行汽车气动特性分析、交通网规划和推进系统建模等方面,但缺乏关于飞行任务参数对混合动力系统最优配置以及相应飞行任务经济性的定量描述的研究。本文选用1000~3000kg量级的混合动力飞行汽车作为研究对象,分析对比了上述飞行汽车在不同功率等级燃气轮机发电装置配置下,在60~360km航程下的任务经济性及有效载荷占比。结果表明,航程在120km以上的飞行任务飞行的平均成本有极小值,此时的燃气轮机功率在巡航功率附近;同时,飞行汽车的有效载荷占比与燃气轮机功率等级呈正相关。对于1000kg量级的飞行汽车,在航程为60km时,其任务平均成本与燃气轮机功率呈正相关。在航程大于120km时,其任务平均成本极小值约为0.004元/(km/kg)。对于2000~3000kg量级的飞行汽车,在航程大于120km时,其任务平均成本极小值稳定在0.004元/(km/kg)左右。本文定量分析了航程和载荷对纯电动和混合动力飞行汽车任务经济性的影响,说明了纯电动和混合动力飞行汽车分别适用的任务场景,从而为飞行汽车及部件生产商提供参考。

管式电絮凝技术去除化工膜浓水硅污染物的研究

在硅污染物对膜系统的干扰阻碍零排放工艺进一步推行背景下,构建管式电絮凝平台,对化工膜浓水中硅污染物去除进行研究,试图找到解决该问题的科学方法。本文对两种化工膜浓水进行研究,对电絮凝装置的电流、废水的初始pH,水力停留时间,阳极类型进行了研究。结果表明:当电流从1 A增加至5 A时,硅的去除率从80.2%提升至90.9%;当pH从5提升到9时,硅污染物的去除效果逐渐增加,在pH=9时,效果最优,硅的去除率为89.6%;当HRT从15 min降低到5 min时,处理量提升3倍的条件下,硅的去除率仍为86.5%,抗冲击负荷能力强。在阳极类型探究时,发现铁阳极和铝阳极除硅效果均达到92.2%,效果优良。两种废水的处理能耗分别1.7 kWh/m^(3)和1.26 kWh/m^(3),均低于苏伊士工程手册推荐的2~4 kWh/m^(3),具有良好的节能优势。从以上结论可得,管式电絮凝技术有可能为零排工艺中硅污堵的问题提供科学的解决思路和方法。

课程思政视域下中药药剂学课程体系构建与实践

为落实好立德树人的根本任务,本文以中药药剂学课程为例,通过重塑课程目标、优化课程思政内容、完善课程思政教学方法、健全质量控制体系,进行了中药药剂学课程思政的构建与实践。通过实践,学生成绩及实践技能得到明显提升,创新意识和能力得到提高,工匠精神得以凸显,社会责任感进一步增强,树立了正确的人生观和价值观;同时,团队课程思政建设取得初步成效。中药药剂学课程思政体系的构建,为中药学专业课程思政提供了样板,为培养具有综合素质的中医药学技能型人才提供了参考。

基于BIM逆向建模技术的医院消防与安防系统集成改造实践

随着三级医院的功能需求和安全管理要求不断提高,传统的消防系统和监控系统已经无法满足要求。为了提升三级综合医院的整体安全管理水平,厦门大学附属第一医院采用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)逆向建模,建立医院建筑数字化模型,搭建一体化管理平台,对消防系统与安防系统进行集成改造,实现综合安全管理系统三维可视化,各系统信息互联互通、实时联动、融合共享,医院的整体安全管理水平、智能化水平得以提升,以实时监控和预警为基础的安全管理模式得以建立。

固定翼民机的新能源关键技术研发现状与展望

新型能源的存储、运输及转化是制约新能源固定翼民机发展的主要“瓶颈”和关键技术,如动力电池的质量能量密度过低导致储能重量过大是制约全电新能源民机发展的“瓶颈”,氢气的体积能量密度过低导致的储能容积过大以及运输困难问题是制约氢能新能源飞机发展的“瓶颈”;可持续航空燃料(SAF)民机的应用则主要受到SAF的转化成本制约。能源到推进的转化(如纯电能推进、氢燃料电池电机推进及油电混动推进)存在的主要问题是高功率密度与大功率电机的研制,使用分布式电推进技术可以部分地解决这类电机问题,但氢燃料电池的质量与体积功率密度仍然是阻碍其在大型飞机上推广应用的主要制约因素,使用氢气作为航空发动机的燃料则不仅存在高压或低温燃料运输及在飞机上存储的技术问题,氢燃料的特殊理化性质也会带来有别于液体碳氢燃料的特殊安全性问题。本文对比和归纳了几种替代能源在民用航空器上应用的可能性,推论得到绿色SAF或液化天然气(LNG)类碳氢燃料,相对直接使用液氢燃料更具可行性,即绿氢与直接大气捕获二氧化碳的化工或生物合成燃料更具可行性,可作为新能源航空器发展的参考和指导。

基于自适应自编码器假人力学响应降维和重构方法

为了解决碰撞假人力学响应曲线的降维和重构问题,基于标准自编码器原理和假人力学响应曲线特征,添加限制条件,构建了自适应自编码器方法;选取假人的头部重心合成加速度曲线数据,经过数据清洗和取样后,作为样本数据;计算标准自编码器和自适应自编码器的互相关系数和重构均方误差,对比验证该自编码器的线性和非线性降维和重构能力。结果表明:该自编码器对假人力学响应数据的线性的升维重构误差为2.6%;对非线性的升维重构误差为2.4%;低维数据的协方差值接近于0。因此,本文所提方法可对假人力学响应数据实施线性和非线性降维,并可实现升维重构,且降维得到的低维数据具有强独立性。

我国地方政府债券发行市场化定价的影响因素研究

2023年下半年地方政府债券发行市场化定价水平进一步提高,发行利率高于指导利率成为常态,国债均值加点大幅抬升。不同省份地方政府债发行利率差异化更加显著,同类型债券利差可超过30BP,较前几年各省地方政府债发行利率大致相同发生了根本性变化。对此,本文采用线性回归模型对2023年8月以来地方政府债券发行截面数据进行实证研究,分析发行定价影响因素,发现债券品种、流动性和发行窗口选择对发行成本有非常重要的影响,并提出相关建议,助力地方政府合理控制发行成本,维护良好市场声誉,防范化解债务风险,助推经济社会高质量发展。

儿童过敏性紫癜110例临床分析

目的分析过敏性紫癜的流行病学资料、临床特征及易感因素,为疾病的临床诊治提供参考。方法回顾性分析2011年1月~2014年12月江苏大学附属医院儿科明确诊断的110例过敏性紫癜住院病例的临床资料。结果流行病学资料分析显示本病冬春季节多发,好发于男性,发病率约为女性的1.62倍,3~9岁儿童为发病高峰期,前驱感染尤其是呼吸道感染为本病最常见发病诱因,首发症状以皮肤紫癜多见,以胃肠道症状首发误诊率较高;性别(r>0,P<0.05)、白细胞计数(r>0,P<0.05)、血沉(r<0,P<0.05)、D-二聚体含量(r>0,P<0.05)、抗"O"水平(r>0,P<0.05)、IgA含量(r>0,P<0.05)、C反应蛋白表达量(r>0,P<0.05)等常见发病诱因与主要临床症状的出现存在一定关联。结论儿童过敏性紫癜3-9岁为发病高峰,以胃肠道症状首发病例容易误诊,需要引起注意。常规实验室检查结果的多指标综合考量有助于评估主要临床症状发生的相关性,减少损伤性检查,有助于疾病的早期诊治和预防性治疗。

基于MPDB试验的车辆碰撞攻击性识别与评价方法研究

针对Euro NCAP于2020年使用MPDB试验代替ODB试验,和所推出的车辆碰撞相容性评价方法,无法监测与识别碰撞传力路径及其高度,不能量化评价车辆前端整体刚度的问题,本文中结合交通事故反映出的碰撞相容性影响因素,提出车辆前端结构攻击性能评价策略。通过MPDB壁障吸能理论分析,重新划分了蜂窝铝评价区域,为每个评价区域提出了对应的评价指标,得到碰撞传力路径监测与识别方法,提出与车辆总体刚度相关联的壁障吸能比评价指标与实现方法。

不同施肥方式对设施黄瓜产量及水肥利用效率的影响

为提高设施黄瓜产量和水肥利用效率,以黄瓜‘碧玉’为试材,通过设置全营养滴灌施肥区(TFNPK)、滴灌施肥无氮区(TFPK)、滴灌施肥无磷区(TFNK)、滴灌施肥无钾区(TFNP)、全营养沟灌冲施对照区(TCNPK)等不同施肥方式,调查各处理地上部茎、叶、果实的累积生物量及氮、磷、钾养分含量,明确滴灌施肥技术对提高肥料氮、磷、钾养分利用率的效果。结果表明:滴灌施肥技术有利于黄瓜植株地上部各器官的均衡生长,显著提高黄瓜产量,全营养滴灌施肥处理下每667 m^(2)黄瓜产量为4921.8 kg,比常规冲施对照提高6.90%;缺少氮、磷、钾任一元素均会降低黄瓜产量,其中缺氮对黄瓜产量影响最大,缺磷其次,缺钾影响最小,全营养滴灌施肥处理氮、磷、钾吸收量分别比常规冲施(对照)提高10.44%、14.45%和14.54%。滴灌施肥可显著提高黄瓜产量和水肥利用效率,滴灌施肥的氮、磷、钾利用率较常规冲施(对照)分别提高了7.51%、10.66%和15.40%。

汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析

对于汽车制动后发生的碰撞工况,乘员前倾将会增加人体损伤风险。本文进行了汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析研究。通过实车制动试验得到车辆在不同制动工况下的乘员颈部前向位移量分布区间;建立了MADYMO主动人体仿真模型,采用变量分析法研究不同制动波形下乘员离位特征;运用正交设计方法进行滑台碰撞试验,得到乘员离位因子对乘员碰撞损伤影响;建立乘员响应面模型,采用中心复合试验设计(Central composite design)方法,研究了主动式安全带参数与乘员离位位移之间的相关性,通过优化设计,得到了最优参数组合。