基于Stacking算法集成学习的页岩油储层总有机碳含量评价方法

总有机碳含量(TOC)是页岩油储层评价的重要参数,而传统总有机碳含量测井评价方法精度较低且普适性较差,机器学习模型在一定程度上提高了总有机碳含量预测精度,但结果存在不稳定性。为了进一步提高页岩油储层总有机碳含量预测精度,基于有机质岩石物理特征和不同总有机碳含量测井响应特征的深入分析,优选出深侧向电阻率、声波时差、补偿中子和密度测井曲线作为总有机碳含量的敏感测井响应,并将其作为输入特征,以岩心分析总有机碳含量作为期望输出值,分别建立了决策树模型、支持向量回归机模型、BP(Back Propagation)神经网络模型,并建立了以决策树模型为基模型、支持向量回归机模型为元模型的Stacking算法集成学习模型。利用B油田A区块的岩心样本数据和实际井数据对不同模型预测总有机碳含量结果进行了验证,结果表明,基于Stacking算法的集成学习模型的总有机碳含量预测精度最高,相较于决策树模型、支持向量回归机模型、BP神经网络模型和改进的ΔlgR法,预测精度有较大提高。因此,基于Stacking算法的集成学习模型为该研究区最有效的总有机碳含量计算方法,这为准确地评估页岩油储层的生烃潜力、确保页岩油储层的高效开采及资源利用奠定了基础。

考虑有机质含量及分解度的草炭土导热系数模型改进

土壤导热系数是决定土层传热性能的主要参数,影响到地温分布、土壤环境及作物生长。高有机质土的导热系数受到有机质组分直接影响,而目前土壤导热系数模型缺乏对有机质含量及分解度的考虑。该研究采用稳态比较法测定了未冻结及冻结状态下的草炭土导热系数,分析了不同层位原状草炭土性质对导热系数的影响,对比了10余种土体导热系数计算模型对草炭土的适用性,并以此提出了改进模型。结果表明:1)各层位草炭土在未冻结状态下导热系数相近(0.51~0.66 W/(m·K)),而冻结后导热系数层间差异明显(1.00~1.62 W/(m·K)),表明冻结极大地改变了土体物质组成,而有机质含量及分解度显著影响着土体的传热性质;2)考虑了干密度及组分权重的土体导热系数模型对草炭土的预测适用性更佳,但准确度仍然难以达到理想效果;3)基于土体性质的影响程度及计算模型的原理,引入草炭土有机质含量O_(c)及分解度D_(d)计算草炭土导热系数,建立了改进模型,提高了参数模型准确率(R^(2)>0.75)。研究成果可为季冻草炭土分布区的农业耕作及工程建设提供参数依据,同时可作为高有机质土体热物理性质研究的理论参考。

宁夏黄土区典型坡面表层土壤有机碳含量的空间变化特征及尺度效应

【目的】定量认识土壤有机碳(SOC)含量在坡面上的空间异质性及尺度效应,探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径,为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁夏半干旱黄土丘陵区,选择3个相邻的由退耕还林工程形成的典型坡面,从坡顶向坡脚设置连续样点,调查各样点的土地利用、植被特征、立地条件及表层(0^20 cm)SOC含量,分析其坡向差异、坡位变化;以“离坡顶的水平距离或相对距离”为自变量,以表层SOC含量的顺坡滑动平均值为因变量,定量描述坡面尺度效应;再以坡面上任一样点表层SOC含量与坡面平均值的比值为因变量,实现由“点”到“面”的尺度上推。【结果】研究区表层SOC含量存在明显的坡向差异、坡位变化、尺度效应。表层SOC含量的坡面平均值在南坡(7.60 g·kg^(-1))最高,东坡(6.42 g·kg^(-1))次之,西坡(5.65 g·kg^(-1))最低,其坡位间变幅在东坡(15.95 g·kg^(-1))最大,其次为西坡(11.34 g·kg^(-1)),最小为南坡(9.72 g·kg^(-1)),说明东坡的坡面效应最强,其次为西坡,南坡最弱。东坡、西坡、南坡表层SOC含量的坡位变化大致相同,均由坡顶向下逐渐减小,至离坡顶水平距离200、150、280 m(相对距离0.73、0.45、0.76)后趋于稳定,主要与坡面“上部为自然状态的坡地+林草植被+恢复年限长、下部为人工梯田+林农植被+扰动频繁”的空间格局有关。在东坡、西坡、南坡上,距坡顶水平距离每增加100 m,SOC含量的滑动平均值分别变化-3.40、-2.50、-1.51 g·kg^(-1);距坡顶相对距离每增加0.1,SOC含量的滑动平均值分别变化-0.96、-0.75、-0.55 g·kg^(-1)。构建3个坡向不同坡位样点表层SOC含量与坡面平均值的比值随离坡顶水平距离或相对距离增加而变化的数量关系(R^(2)>0.7,P<0.001),籍此可由坡面上任一样点表层SOC含量精确便捷地估算坡面平均值。将所有位点数据融合得出,离坡顶相对距离0.4的位点表层SOC含量最接近坡面平均值。【结论】半干旱黄土丘陵区坡面表层SOC含量沿坡从上至下基本呈先减小后稳定的变化,与土地利用类型、植被类型、恢复年限的坡面分布格局有关。以顺坡(相对)水平坡长增加为尺度变量可较好地定量刻画表层SOC含量的坡面变化特征及尺度效应,藉此可实现坡面表层SOC含量平均值的精确便捷推算。

页岩有机质体积含量:概念、测试方法及意义

有机质含量是评价页岩生产油气能力的重要指标,对孔隙度及含气量均有影响,也是页岩储层地质甜点评价的关键参数,而有机质含量无法体现有机质的分布、连通性、空间占比及其对油气渗流、储层改造的影响。通过对资料的整理与分析,厘清了有机质体积含量的概念,给出并分析了公式法、扫描电镜估算法、CT扫描法、低场核磁共振测量法及岩石物理模型法等5种计算方法的优势与不足,并探讨了有机质体积含量对富有机质页岩油气开发的意义。有机质体积含量指单位体积页岩中有机质的体积,用百分数表示,强化了页岩气层评价与开发中有机孔的重要性,丰富了页岩气储层评价参数体系;有机质是页岩的弱结构点或弱结构面,有机质体积含量的特性为地质甜点与工程甜点指标搭建了桥梁;有机质的可溶性及空间占比为油气储层孔缝溶扩“物质净移除、减量增渗”新思路的提出奠定基础,将有机质作为溶蚀改造对象,少量有机质溶蚀将极大增加储层改造体积。

基于多测井参数的陆相页岩储层总有机碳含量预测:以和尚塬地区延长组长7段为例

总有机碳含量(Total Organic Carbon,TOC)是评价页岩油气潜力的关键参数,利用测井数据预测TOC,能刻画整段储层的TOC变化,对于明确地质-工程“甜点”意义重大.和尚塬地区延长组长7段陆相页岩由于沉积环境频繁交替变化,页岩层系内大量发育粉砂质泥岩条带.针对岩性非均质性强的特点,将页岩储层细分为页岩和粉砂质泥岩两种岩性,分别建立TOC预测模型.在比较现有方法的基础上,结合研究区的测井资料实际,选用△lg R改进法和机器逐步回归学习法分岩性建立预测模型.经过实测数据的精度检验,机器逐步回归学习法的预测精度更高.通过对单井预测值与实测值的误差分析,印证了细分岩性机器逐步回归学习预测模型的可靠性,证明该方法对预测以常规测井为主的陆相泥页岩TOC是有效的.在此基础上,应用该方法对研究区101口井长7段泥页岩进行预测,获得了TOC的空间展布.

基于机器学习的总有机碳含量测井预测方法对比研究

川中中二叠统茅口组一段发育岩性复杂、纵向变化大,总有机碳含量预测影响因素多、难度大,探索最适合该地区总有机碳含量预测的高精确度预测方法尤为重要。基于皮尔逊相关系数矩阵进行了总有机碳含量预测敏感参数选取,利用多层前馈神经网络、支持向量机和XGBoost算法这3种机器学习方法进行建模,并与常规ΔlogR法计算总有机碳含量的结果进行对比分析。结果表明:应用敏感特征挖掘方法优选出了与总有机碳含量相关性高的自然伽马、电阻率、声波时差、补偿密度、补偿中子测井数据作为输入特征;建立了检验精度R^(2)=0.6248的Δlog R法计算模型、R^(2)=0.8144的BP神经网络预测模型、R^(2)=0.7029的支持向量机预测模型及R^(2)=0.9370的XGBoost预测模型。实际应用效果分析显示,常规的ΔlogR法计算总有机碳含量精确度效果不佳,达不到预期效果;XGBoost预测模型预测值与实测值大小吻合最好、可靠性最高。该研究建立、对比优选出了预测精度高、泛化能力强的总有机碳含量预测模型,为研究区复杂碳酸盐岩总有机碳含量预测提供了有效的方法。

无机建筑涂料的高分子有机物含量的测试方法——热失重法

无机建筑涂料的高分子有机物含量的测试,可以使用灰分法或热失重法。本文讨论了无机建筑涂料的组分的热失重特点,建立了无机建筑涂料的高分子有机物含量的热失重测试方法,并通过一组试验证明了高分子有机物含量与无机建筑涂料中的乳液添加量成正比。

有机硅含量对硅橡胶吸水率的影响研究

本研究通过控制阻燃剂氢氧化铝的含量来调整高温硫化(HTV)硅橡胶中的有机硅含量,并利用扫描电子显微镜表征样品的微观结构,从而分析有机硅含量对HTV吸水率的影响规律。结果表明:当有机硅含量从较高含量逐渐降至35%时,硅橡胶孔隙数量和大小都呈现减小的趋势,与此同时,硅橡胶的吸水率也逐渐降低;当有机硅含量进一步降低至30%时,孔隙数量反而有所增加,相应硅橡胶的吸水率也逐渐升高。有机硅含量为35%~37%时,硅橡胶吸水性最佳。此项研究为理解有机硅含量对硅橡胶的微观结构和吸水性影响及开发更长使用寿命的HTV材料提供了技术支持。

湖滨绿洲土壤有机碳含量的支持向量机估算模型

【目的】利用高光谱数据快速估算土壤有机碳含量,为干旱区湖滨绿洲合理开发土地资源提供科学依据。【方法】以新疆博斯腾湖北岸湖滨绿洲为研究区,将实测的土壤有机碳含量数据与高光谱数据相结合,对原始光谱进行SG平滑(SavitzkyGolay smoothing,SG)、连续统去除(Continuum Removal,CR)、连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)预处理,采用连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)筛选特征波段;应用支持向量机(Support Vector Machines,SVM)模型估算土壤有机碳含量。【结果】(1)研究区土壤有机碳含量为0.69~50.32 g/kg,平均值为14.15 g/kg,标准差为9.51 g/kg,呈中等变异性,变异系数为67.20%。(2)土壤原始光谱反射率在350~750 nm,光谱反射率呈上升趋势,在750~2150 nm,光谱反射率呈相对平稳趋势,在2150~2500 nm,光谱反射率逐渐下降;连续小波变换对土壤原始光谱预处理后随着分解尺度的增加,光谱局部特征明显,吸收峰和反射峰越来越平滑;采用连续投影算法筛选的光谱特征波段集中于350~952 nm、1007~1742 nm、2082~2381 nm,且特征波段仅占可见光-近红外光谱波段的0.30%。(3)连续小波变换结合连续投影算法构建的SVM模型,其训练集和验证集分别R^(2)=0.76,RMSE=4.78和R^(2)=0.94,RMSE=3.30,RPD=2.50。【结论】CWT-SPA-SVM可有效估算研究区土壤有机碳含量。

封闭体系下烃源岩热模拟实验固体渣样总有机碳含量异常成因及意义

自然演化条件下,烃源岩总有机碳(TOC)含量通常随着成熟度的增加而持续降低;但在封闭体系热模拟实验的晚期阶段,固体渣样的TOC呈现“不减反增”的异常现象。基于银根—额济纳旗盆地中生界湖相烃源岩样品的热模拟实验等相关测试资料,分析TOC异常变化成因,探讨了其地球化学意义。研究认为,造成这种异常现象的原因与原油二次裂解有关。由于热模拟为封闭体系,早期生成的原油因无法排出而滞留在反应釜内,随着热模拟温度的增加,原油开始大规模裂解,原油转化成气态烃的同时产生焦沥青,“不可溶”的焦沥青附着在固体渣样上导致TOC增大。该研究还建立了一种确定不同类型烃源岩所生油裂解气主生气门限的方法,即基于封闭热模拟实验固体渣样的TOC变化曲线来确定油裂解气主生气门限,因为焦沥青的大量生成会导致固体渣样TOC的增加,也是原油开始大规模裂解生气的重要标志。这种方法解决了现有方法的不足,如在厘定主生气门限时存在不可避免的人为误差、无法对混源油开展更为深入研究等。

细度和表面有机物含量对废轮胎热裂解炭黑性能的影响

对热裂解炭黑进行冲击研磨和高温处理,分别得到不同细度和表面有机物含量的热裂解炭黑,研究研磨细度和表面有机物含量两个因素对废轮胎热裂解炭黑性能的影响。结果表明,研磨细度和表面有机物含量是影响热裂解炭黑补强性能的重要因素。研磨后粒径越小,橡胶的拉伸强度和撕裂强度越高,当达到一定细度时,补强性能随粒径减小增幅缓慢;高温处理后甲苯抽出物透光率和挥发分降低,橡胶的定伸应力先增大后减小。

不同植被下土壤有机质含量的测定

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是一项评判土壤质量状况的重要因子,其含量的高低对农业生产活动具有重要作用。本文采集了江南地区三种不同植被下的土壤样品,在实验室使用重铬酸钾外加热容量法测定土壤有机质含量。结果发现,原始树林土壤有机质含量为11.6 g/kg,茶田为19.2 g/kg,竹林为36.8 g/kg。

太阳浅层页岩气田有机碳含量预测及其影响因素分析

在自生自储的非常规页岩气藏中,储层差异性在宏观层面上变化不明显,甜点识别困难。为解决开发时期水平井钻井过程优质储层识别及评价难度大的问题,基于有机质作为页岩气的物质基础,富有机质层的识别是优质储层识别与评价的关键前提,通过分析页岩有机碳含量(TOC)的测井响应特征,发现自然伽马能谱铀曲线、体积密度曲线与TOC具有较好的正相关关系,二者多元拟合可准确定量连续表征TOC。利用钍铀比反映古沉积水深、生物成因硅含量反映古生产力,TOC分布特征明显受控于二者。借助地层元素在测井、录井上的共通性,进而利用随钻录井资料识别富有机质层,发现XRF元素录井中m(Si)/m(Si+Al+Fe)、m(Ni)/m(Al)、m(Mo)/m(Al)等也可较好地反映单井内部生物成因硅含量、古氧化还原环境的相对变化,与TOC变化趋势一致,该特征对水平井钻探目标导向优化具有较好应用效果,可用于指导同类型页岩气藏开发实施。

川西南地区筇竹寺组页岩气储层有机碳含量测井评价方法

川西南筇竹寺组页岩气有机质受演化程度、矿物组分、地层水矿化度等综合地质因素影响,储层对象相对川南龙马溪组更复杂,测井评价时如直接采用类似龙马溪组的计算模型并不完全适用。本文重点对较常用的5种模型进行重新研究,结果表明:在有机碳计算时,总伽马与无铀伽马多元拟合法效果最佳,且相对误差小。从实际应用效果看,上述方法可操作性强,评价精度高,为深入研究区筇竹寺组页岩气储层有机碳含量提供了有效的技术手段。

重铬酸钾氧化-分光光度法测定海洋沉积物中有机碳含量的离心条件

采取静置3 h后以3500 r/min转速离心10 min后的方法测试样品,无论是平行性、精密度还是相对误差,各项特性指标均能满足实验要求,证明该方法是采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定海洋沉积物中有机碳含量的最优离心条件。

葡萄酒中糖分和有机酸的含量测定研究

1.引言葡萄酒作为一种古老的酒类制品,具有丰富的文化和历史背景。近年来,随着人们对健康生活的追求和对饮食品质要求的提高,葡萄酒的消费量逐渐增加。而葡萄酒中的糖分和有机酸含量是影响其口感和风味的重要因素,同时还影响着葡萄酒的质量和风格。糖分不仅影响着葡萄酒的甜度和口感,还对其酒精度和发酵过程起到重要调节作用。有机酸对葡萄酒的口感、风味和质感起着关键作用。不同种类和含量的有机酸可以赋予葡萄酒不同的酸度和风味特征,如柠檬酸、苹果酸、酒石酸等。有机酸的含量和比例不仅与葡萄品种有关,还受到葡萄生长环境、酿造工艺和陈年过程的影响。因此,对葡萄酒中糖分和有机酸的含量进行研究具有重要的理论和应用价值。

江西省加强红壤改良利用夯实粮食安全生产根基 到2030年土壤有机质含量提高8%以上

近日,江西省印发《关于加强红壤改良利用的指导意见》,加强红壤改良利用,提升红壤区综合产能,全方位夯实粮食安全生产根基。江西省是全国面积比重最大、最具代表性的红壤地区,红壤区面积约占全省总面积70%。红壤因其自然特性,“酸、瘦、板、蚀、旱”等症状频发,成为制约江西省粮食生产、推进农业高质量发展的瓶颈。根据《指导意见》.

高频燃烧-红外吸收光谱法测定有机碳含量

为了有效缓解气候变化,中国积极发展森林碳汇,测定植被中有机碳含量对于评估森林碳储量具有重要意义。高频燃烧-红外吸收光谱法是一种较为成熟的测定植被中有机碳含量的方法,具有灵敏度高、测定范围广等优点。本文探讨了该方法在植被样品中测定有机碳含量的必要性,阐述了高频红外碳硫分析仪的基本原理,并详细介绍了植物样品的前处理、仪器校准、样品测定及数据计算等实验步骤。通过对比不同烘干温度对测定结果的影响,确定60℃为最佳烘干温度。通过测定植物样品中无机碳含量,发现植物中无机碳含量较低,总碳含量可近似代表有机碳含量。与传统的重铬酸钾氧化-外加热法相比,高频燃烧-红外吸收光谱法测得的有机碳含量更为准确。最后,提出了保证测定质量的措施,包括仪器定期检定、做好空白试验和平行试验等。高频燃烧-红外吸收光谱法操作便捷、准确度高,可为评估森林碳储量提供可靠依据,对于助力实现"双碳目标"具有重要意义。

北京山区针阔混交林地土壤有机碳含量的影响因素研究

探究生物因子和非生物因子与土壤有机碳含量的关系,解析影响土壤有机碳含量变异的主导因素,可为生态系统碳平衡协调发展提供理论依据。以北京山区针阔混交林为研究对象,基于64个样地的实测数据,采用结构方程模型筛选出影响土层(0-10、10-20、20-30 cm)有机碳含量的主导因素,并结合结构方程模型探究了各因子对土壤有机碳含量的直接和间接影响。结果表明,(1)林龄、根系生物量、凋落物质量、土壤全氮和土壤容重对0-10 cm的土壤有机碳含量的影响极显著(P<0.01),植物多样性对0-10 cm的土壤有机碳含量影响显著(P<0.05);直接效应依次为土壤全氮(0.73)>根系生物量(0.59)>凋落物质量(0.56)>林龄(0.47)>土壤容重(-0.44)>物种香农维纳指数(0.21),间接效应依次为林龄(0.31)>根系生物量(0.29)>凋落物质量(0.27)>物种香农维纳指数(0.11)。(2)海拔、土壤全氮和土壤容重对10-20 cm的土壤有机碳含量影响极显著(P<0.01),根系生物量、林龄对10-20 cm的土壤有机碳含量影响显著(P<0.05);直接效应依次为土壤全氮(0.69)>土壤容重(-0.53)>海拔(0.32)>根系生物量(0.27)>林龄(0.24),间接效应依次为海拔(0.23)>林龄(0.14)>根系生物量(0.09)。(3)海拔、土壤全氮和土壤容重对20-30 cm的土壤有机碳含量影响极显著(P<0.01),pH值对20-30 cm的土壤有机碳含量影响显著(P<0.05);直接效应依次为土壤全氮(0.59)>土壤容重(-0.47)>海拔(0.43)>pH值(-0.15),间接效应依次为海拔(0.14)>pH值(-0.04)。综上,土壤全氮和土壤容重主要通过直接作用影响土壤有机碳含量,而根系生物量、凋落物质量、林龄、植物多样性、土壤pH值对土壤有机碳含量不仅存在直接影响,而且还通过其他因子的作用而产生间接影响。