生孢噬纤维菌内切葡聚糖酶的异源表达及CBM6对其酶学性质的影响

内切葡聚糖酶是纤维素酶系的重要组分之一,但大部分内切葡聚糖酶酸碱耐受性较差。为挖掘新型内切葡聚糖酶,本研究从生孢噬纤维菌CX11基因组中克隆了一个内切葡聚糖酶基因Sm_1350。该基因大小为2 196 bp,编码732个氨基酸,编码蛋白包含一个分泌信号肽、GH5催化结构域、6家族碳水化合物结合模块(CBM6)和一个C末端结构域(CTD)。利用实时荧光定量PCR技术对Sm_1350在不同碳源条件下的相对表达水平进行了分析,结果表明,Sm_1350在纤维二糖和滤纸培养基中的表达水平均显著高于在葡萄糖培养基中的表达水平,推测其在CX11降解纤维素过程中发挥一定作用。本研究构建了Sm_1350及其3种截短突变体,分别为Sm_1350、Sm_1350-GH5-CBM6、Sm_1350-GH5和Sm_1350-CBM6,并在大肠杆菌中进行异源表达。结果表明,去除CTD结构域明显提高了目的蛋白的可溶性表达水平。以CMC为底物时,Sm_1350-GH5-CBM6与Sm_1350-GH5酶活力分别为(7 000.00±50.00)U/g和(2 542.73±35.03)U/g,表明去除CBM6降低了Sm_1350-GH5对可溶性多糖的水解能力。酶学性质分析结果显示,Sm_1350-GH5-CBM6与Sm_1350-GH5均有较好的pH稳定性,去除CBM6结构域只改变了Sm_1350-GH5的最适温度,对最适pH以及温度稳定性没有产生影响。此外,Sm_1350-CBM6具有较强的几丁质结合能力,在蛋白纯化方面具有良好的应用前景。

基于CBM的共用信息系统装备维修保障体系分析与架构设计

随着信息化和数字化技术的不断发展,企业和组织之间信息共享和协作的迫切需求驱使着共用信息系统的产生。企业和组织可以通过共用信息系统装备实现资源的共享和互通,避免信息孤岛和资源浪费,提高信息协同和决策效率。然而环境、人为等因素会导致共用信息系统装备出现故障,使系统无法正常工作。虽然已有相应的装备维修体系,但针对共用信息系统的装备维修方法落后,架构老旧且维修可扩展性低。为解决该问题,以基于状态的维修理论(CBM)为基石,结合模糊理论、灰色模型以及现有共用信息系统维修体系,分析基于CBM的共用信息系统维修保障体系所需功能和流程,构建基于CBM的全新共用信息系统装备维修架构。所提出架构优化了传统装备维修保障模式,为维修管理工作提供了科学的参考依据。

基于OSA-CBM的PHM系统设计

结合PHM系统的使用目标和飞机各运行场景下PHM实现场景,提出PHM系统主要实现的功能;对OSA-CBM开展研究,将PHM系统按照OSA-CBM的分层定义,并且以某型号的PHM系统设计为背景,提出了基于OSA-CBM的PHM系统设计框架;介绍了该PHM系统按照开放式体系架构要求开展的功能定义、层次划分,以及对每个层级的输入输出定义;以Rational ROSE软件为模型开发工具,建立了各层级间的数据流动关系以及同层级之间的数据传递关系,对端口、算法、时序、配置等信息以UML语言进行了规定;分别采用Visual C#2010和Matlab软件开发平台实现了不同层级的功能,最终共同搭建了PHM系统的演示平台,实现了数据采集层、数据采集层、状态监测层及健康评估层、表示层等层级功能,为后续PHM系统的多用户协同开发设计奠定了技术基础。

深、浅部煤层气地质条件差异性及其形成机制

深部煤层气资源丰富、开发前景广阔,但对其与浅部煤层气地质条件的内在联系研究尚不够深入。从煤层形成演化角度出发,以鄂尔多斯盆地上古生界煤层为例,总结了煤层深埋深藏型、深埋浅藏型及浅埋浅藏型3种埋深演化模式。系统分析了深部和浅部煤层在温压条件与含气性、地应力与渗透率特征、变质程度与含水性等方面的差异性及其形成机制。研究指出,受埋深与演化过程影响,深部和浅部煤储层温度最多相差100℃以上,储层压力最大相差40 MPa左右,导致由浅部向深部,气体赋存状态以吸附气为主转变为吸附气与游离气共存,地应力场由水平应力主导转化为垂向应力主导,煤储层孔隙率、渗透率及含水性逐渐降低。明确了深部煤层气的典型特点,即:在高温高压条件下,以吸附态和游离态共存于一定深度以下煤储层中的甲烷气体,该类煤储层在垂向应力为主导的作用下,孔裂隙空间极度压缩,含水极少且矿化度极高,内生微裂隙为主要渗流通道。基于含气性临界深度和地应力场转换深度的不一致性,指出浅部向深部煤层演化过程中存在过渡区,该区内呈现出非典型深部煤层气的特点,或深部煤层气和浅部煤层气地质条件共存的情况,在勘探开发过程中,应具体分析,制定针对性开发方案,以实现浅部与深部煤层气的高效协同开发。

基于层次分析灰色定权聚类的煤层气开发甜点预测方法——以柿庄北区块为例

随着煤层气产业的发展以及非常规油气勘探开发一体化的要求,当前煤层气的勘查评价工作逐渐由勘探选区向开发甜点选区推进。然而,受限于勘探开发阶段或资料占有程度,当前多数的选区评价体系对煤储层的可改性和煤层气的可采性考虑不足,在指导开发区井位优选或加密井方面效果不佳。基于沁水盆地柿庄北区块100余口煤层气参数井和开发井资料,分析区内3号煤层煤层气开发的资源条件、储层可改造性和煤层气可采性,采用层次分析和灰色定权聚类方法构建评价模型,评价了煤层气开发甜点区,为区内新井和加密井的部署提供依据。评价模型以煤层含气量、煤厚反映煤层气资源条件;综合考虑地应力环境和岩石力学性质,构建储层综合可改造性参数,评价储层可改造性;使用原始结构煤和碎裂煤占比、临储比和储层原始渗透率反映煤层气的可采性。每个参数采用word聚类方法分级,每个点位(每口井)计算出综合优度并排序,最终划分出煤层气开发甜点区。评价结果表明,研究区中部综合优度大于65的地区为进一步开展开发工作的甜点区。

新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气孔渗系统特征

【目的】新疆深部煤层气资源丰富,其中准噶尔盆地白家海凸起侏罗系煤层是深部煤层气勘探开发的有利目标区。深部煤层气孔渗系统直接决定了深部煤层气的可采性。【方法】以新疆油田2023年最新施工的彩煤2-004H评价井为基础,基于扫描电镜观察,压汞–低温液氮–二氧化碳吸附、低场核磁共振、CT扫描,变温压孔渗实验,结合数学建模,深入研究了本区侏罗系西山窑组煤的孔渗系统。【结果和结论】结果表明:(1)研究区深部煤储层孔隙类型以植物组织孔和气孔为主,孔裂隙发育,形态多为板状和狭缝状,孔裂隙连通性好,多为开放型孔。(2)全孔径表征结果显示,超微孔最为发育,其次为中孔和过渡孔,各类型孔隙发育较为均匀,总孔比表面积和总孔容较大,接近于贫煤和无烟煤,暗示了其吸附性和储集能力较强,其主要地质原因在于其煤层为特低灰分(平均灰分在5%左右)煤、煤岩显微组分中主要为丝质体和结构腐殖体,且处于构造高部位的煤储层断裂发育。(3)考虑温度和有效应力对孔隙率和渗透率的影响,建立了研究区孔隙率和渗透率与埋深的关系式。与鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块深部煤相比,不论是常规孔渗结果,还是模拟原位储层条件下的孔渗系统,白家海凸起深部煤储层孔隙率和渗透率均较大,原位储层条件下孔隙率介于8.60%~10.21%,渗透率介于(0.04~0.21)×10^(-3)μm^(2)。即本区深部煤储层孔渗系统,不仅储气能力较强,同时其导流能力也较好。

分形界面吸附行为初探

煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔-固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气-固界面上的吸附模型,总结这些模型的特点和适用条件,指出当前吸附模型在分形界面吸附行为的描述和应用上均未摆脱吸附选择性的平稳假设,尚未考虑吸附厚度的尺度不变特征。而分形拓扑理论可以有效标定分形对象的尺度不变属性,为分形界面的等效表征提供了理论支撑。因此,结合上述模型对气-固界面吸附行为的描述,借助分形拓扑理论提出煤储层孔-固界面上分形吸附行为的相关假设及其控制机理,构建基于吸附拓扑的单层吸附模型。在此基础上,通过设置不同的吸附拓扑参数组合获取其等温吸附曲线,分析得出,随着吸附压力的升高,吸附覆盖率表现出指数、线性和对数3种不同的增长趋势,而吸附热表现为对数减小趋势。结果显示,不同的吸附拓扑参数组合会得到不同类型的等温吸附曲线,在一定程度上弥补了Langmuir方程只能描述单一类型等温吸附线的不足。为了验证吸附模型的适用性,结合沁水盆地武乡区块富有机质泥页岩的液氮吸附实验数据,对比了实际等温吸附曲线与模拟吸附曲线的差异。结果表明,通过调整各吸附拓扑参数之间的组合关系,可以使等温吸附模拟曲线与实际吸附曲线的趋势始终保持一致。最后,探讨了吸附解吸机理的研究方向,类比电子层提出了吸附层的概念,指出发展分形动力学描述模型是解释煤层气吸附解吸规律的关键。

煤矿采动稳定区煤层气开发区块经济评价技术

针对我国煤矿采动稳定区煤层气开发区块评价技术缺乏,难以有效指导经济开发应用这一问题,基于煤层气开发效果与综合效益,分析了采动稳定区煤层气开发区块评价关键参数,构建了考虑技术进步等动态影响因素的煤层气开发区块经济评价指标体系,采用层次分析方法获得了各单项指标的相对权重,并提出了开发区块最大隶属原则经济评价方法。应用试验表明,该经济评价方法可为煤矿采动稳定区煤层气开发决策提供可靠指导。

黑曲霉耐热型葡聚糖酶纤维素结合结构域的替换与融合体酶性质

该文旨在通过更换纤维素结合结构域(cellulose binding domain, CBD)的方式探索获得具有纤维素水解能力的耐热型葡聚糖酶的方法。黑曲霉(Aspergillus niger)来源的葡聚糖酶AnEglA6具有优越的耐热性能,在禽类饲料生产中具有应用前景。通过更换不同家族来源的碳水化合物结合结构域(carbohydrate binding module, CBM)编码区,构建了融合体葡聚糖酶基因,分别在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)中进行异源表达。AnEglA6催化结构域与分别来源于嗜热菌(Caldicellulosiruptor kristjanssonii)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的木聚糖酶的底物结合结构域CBM9、CBM10结合获得的融合体酶AnEg-CBM9和AnEg-CBM10均具有较高的纤维素水解能力,并且底物范围进一步扩大,对微晶纤维素也具有一定的水解能力。AnEg-CBM10热稳定性有显著的提高,在85℃下酶活力半衰期达到40 min左右,能短时耐受90℃高温。融合体酶AnEg-CBM10是一种热稳定性提高、具有纤维素水解能力的新型葡聚糖酶。

CBM标准化研究现状及发展趋势

基于状态的维护(CBM)是一种新的设备维护模式,建立CBM方式的设备维护系统是一个复杂的系统工程,为规范相关软硬件产品的研制开发、提高不同厂商产品的可互换性与可互操作性,IEEE、ISO、OSA-CBM、MIMOSA等组织相继制定了一些标准,对CBM技术的发展起到了很好的促进作用。本文介绍了国际上CBM标准化研究的现状及相关成果,分析了CBM标准化研究的发展趋势,介绍了作者在CBM研究方面的成果,并对我国CBM标准化研究工作提出了建议。

四川盆地上二叠统龙潭组深-超深部煤层气资源开发潜力

准噶尔盆地彩南地区、鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县和延川南区块1000~2500 m埋深煤层气井实现高产气流突破,昭示了深部煤层气开发的巨大潜能。四川盆地上二叠统龙潭组薄-中厚煤层群(7~15层)主体埋深2000~4500 m,川中一带北倾单斜,局部发育低幅隆起,煤层含气量、含气饱和度、储层压力等开发关键参数均优于浅部,具备支持“增储上产”国家天然气发展战略的强大潜力。研究表明:(1)龙潭组煤系煤-泥岩互层频繁,煤层多,累计资源量大,19号煤层侧向发育稳定(平均3.2 m;>4 m有利面积700 km^(2));(2)煤的热演化程度高(2.53%~3.18%),生烃能力强,煤系气测全烃显示良好,2500 m埋深处实测含气量16.64~17.61 m^(3)/t,含气饱和度达138%~151%,游离气含量4.84~5.60 m^(3)/t;(3)川南800 m以深实测储层压力系数>1.1,川中一带预测储层压力系数>1.8,为潜在的异常超高压储层。立足四川盆地煤层深-超深部、超压、超饱和等资源禀赋特征,借鉴鄂尔多斯盆地东缘大宁一带深部煤层气成功经验,以19号煤层为风险勘探目标,落实资源潜力和气藏特征,探索构建深-超深部薄煤层立体勘探开发技术体系,对煤层气规模化建产意义重大。

CBM在线文献分析功能探讨

以"文献计量学"为主题词实施检索,从作者、出版时间、发文机构、来源期刊、主题等方面介绍CBM的在线文献分析功能,探讨存在的不足并提出改进建议,包括提高数据标引规范性、增加数据清洗功能等方面。

我国公路桥梁管理系统(CBMS)的开发与推广应用

以我国公路桥梁管理系统 （ＣＢＭＳ） 的研究开发为背景， 阐述了 Ｗｉｎｄｏｗｓ 环境下的ＣＢＭＳ＿ Ｗｉｎ Ｖ４－０ 版的开发环境、系统构成、数据库设计、各功能模块设计、输入输出要求， 以及近年来ＣＢＭＳ 在国内各省市的推广应用情况；此外， 还简单介绍了天威ＧＩＳ （ 地理信息系统） 和桥梁动态多媒体处理技术在ＣＢＭＳ 中的应用。

CBMS在高速公路桥涵养护管理中的应用

中国公路桥梁管理系统(CBMS)为交通部"八五"计划项目,目前在公路交通系统正得到广泛推广应用,该系统对实现中国公路桥梁涵洞科学化、标准化和智能化管理具有很大的促进作用。论文简要介绍CBMS的结构层次,结合CBMS2007版在广东某高速公路桥梁涵洞养护管理中的应用实践,探讨了系统应用的不足之处,并提出了改进建议。

高温和高压下CBM的爆炸极限

利用自主开发的实验装置,测定了20,60,100,150,200℃及常压,100,200和300 kPa初始条件下煤层气(CBM)的爆炸极限值.结果表明,随初始温度和压力的增加,爆炸极限上限变大,下限变小,爆炸极限范围变大,危险性增加;初始温度和压力对爆炸极限上限的影响大于对爆炸极限下限的影响.研究结论为CBM开发使用过程安全工艺参数的确定提供了实验依据.

煤层气井同心管气体射流排采特征分析

为解决煤层气井中有杆泵排采工艺存在的埋泵、卡泵及偏磨等问题,实现产气中后期降低井底流压、释放解吸气的目的,探索煤层气井中后期低产液量情况下的排采工艺至关重要。基于可压缩性的气体介质,考虑射流泵排采工艺的技术特点,分析了煤层气井井下同心管柱气体射流泵排液原理,计算管柱环空内气携液条件,建立了同心管气体射流泵喷嘴、喉管和扩散管等流动模型,考虑气体射流的音障,分析了不同喷喉组合下的携液特征。研究结果表明:初始注入气量、压力一定的情况下,喷嘴直径越小,射流速度越大,携液量越多;但喷嘴直径越小,所需的注入气量越小,气体的流速易超过临界流速导致流体特性发生改变;当产液量为3 m^(3)/d,注气压力为6 MPa,喷嘴直径为3.50、4.02、5.00 mm时,所需的注入气量分别为9338、11225、15023 m^(3)/d。气体射流泵排液机理、气体射流特征的研究结果可为同心管气体射流泵工艺设计和现场试验提供理论依据。

基于CBM的军机持续适航管理

基于状态的维修CBM(Condition-Based Maintenance)是当今世界维修界影响巨大的维修方式,不仅成功应用于国外工程机械领域,也为民航飞机适航和维修工作提供了可靠的技术支撑。通过分析CBM的技术方法和实施步骤,将其与军机持续适航管理工作特点结合在一起,试图通过借鉴其在民航领域的成功来推动军机适航工作。

基于加拿大CBM-CFS3模型的江西庐山森林碳储特征研究

基于2009年庐山森林资源二类调查小班数据库和一类调查样地调查数据,利用CBM-CFS3模型的估算功能,估算江西庐山2009年森林生态系统碳储量。结果显示:庐山森林生态系统碳储量为6.4 T g(T=106t,t=106g),各主要森林类型之间因森林面积大小不同其碳储量差距很大;其中马尾松碳储量最大,占总碳储量的41.64%,国外松最小为2.18%。庐山森林生态系统平均碳密度为262.55 t/hm2,其中混交林碳密度最大为365.95 t/hm2,杉木碳密度最小为194.96 t/hm2。利用一类样地数据和平均生物量法得到庐山森林生态系统生物量碳密度为32.87 t/hm2,与模型计算结果 31.86 t/hm2基本一致。庐山总生物量碳库碳储量占庐山生态系统碳储量的12.47%,死有机质(DOM)碳库占比为87.53%,土壤碳库在整个生态系统中占有很大的比例为66.30%。

CBM2蛋白的高密度自诱导

为提高外源蛋白表达量,以pET20b载体、BL21(DE3)E.coli宿主细胞,比较了乳糖和IPTG对CBM2(碳水化合物结合结构域)蛋白表达量的诱导效果。ZYM-5052自诱导培养基菌体OD600是IPTG LB培养基菌体的4.4倍。SDS-PAGE显示200μL ZYM-5052菌体细胞含有82.3μg CBM2,占细胞总蛋白55.3%;等量IPTG LB菌体细胞含有16.6μg CBM2,占细胞总蛋白25.7%。取不同培养时间等量等同OD600的ZYM-5052菌体进行SDS-PAGE,结果显示单位细胞中蛋白量随着培养时间而增加。所以高密度自诱导不仅提高了细胞生长密度、而且提高了单位细胞中蛋白表达量。自诱导方案用于表达葡聚糖酶,与IPTG LB菌体相比,自诱导菌体OD600是其2.3倍,酶活性是其4.5倍。该研究为提高外源蛋白表达量提供了较为简单、普适的高密度自诱导方案。

CBM与MEDLINE标引的比较研究

通过比较CBM与MEDLINE两个数据库对中文生物医学文献标引一致性和标引深度等指标，对CBM的标引质量进行分析和评价，并提出对CBM的改进意见。