深部煤储层孔裂隙结构对煤层气赋存的影响-以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例

深部煤储层孔隙–裂缝结构对深部煤层气资源潜力评价和勘探开发具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块DJ57井本溪组5个煤岩样品为研究对象,在煤岩煤质参数测试的基础上,采用气体吸附法、高压压汞法和微米CT扫描等测试手段,对深部煤储层中的纳米级孔隙-微米级裂缝进行多尺度定量表征,综合评价不同尺度的孔裂隙结构特征。再结合渗透率和甲烷等温吸附试验,探讨了微观孔裂隙对深部煤储层中煤层气的赋存和渗流的影响。研究结果表明:基于多种孔隙表征方法对深部煤储层孔裂隙进行多尺度定量表征,其孔裂隙体积分布类型主要以“U”型为主,呈现出微孔与微裂缝并存双峰态,主要集中在0.3~1.5 nm和>100μm的范围内。其中,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)、宏孔(50 nm~10μm)和微裂缝(>10μm)体积平均分别占总孔裂隙体积的80.18%,6.70%,1.65%和11.47%。随着微孔发育而吸附气量呈增大的趋势,微孔可以提供大量吸附点位,为深部煤层气的吸附和赋存提供场所。随着微裂缝发育而游离气量呈增大的趋势,微裂缝可以提供大量储集空间,为深部煤层气的富集提供空间条件。此外,微裂缝在三维空间中相互连通,形成网状结构,连通性强。随着微裂缝越发育,煤储层渗透率越大,微裂缝增强了煤层气的渗流能力。纳米级孔隙和微米级裂隙发育特征分别控制着深部煤层气吸附能力和开发潜力。

煤孔裂隙多尺度表征及其对渗透率的影响分析——以中国14个大型煤炭基地为例

为探究煤体不同尺度孔裂隙特征及其对渗透率的影响,从我国14个大型煤炭基地分别取样,进行氮气吸附、压汞和CT实验,并将CT扫描后的煤样进行渗流实验。结果表明,各煤样中微孔和过渡孔多为封闭孔,连通性差,不利于渗流的进行。r=10 nm和r=100μm的孔裂隙体积占比相对较大,贡献了煤体大部分孔隙率,S2和S3中的大尺度平行板孔隙为渗流提供了充足的空间。通过划分3种实验表征的优势孔径段,提出了综合表征孔隙率和分形维数的方法,得到各煤样的孔隙率范围为1.62%~11.60%,分形维数范围为2.29~2.78。煤样渗透率在0.0002×10^(-15)~0.6525×10^(-15)m^(2)之间,以中低渗为主。r<50 nm、50 nm≤r≤8.5μm和r>8.5μm的孔隙率分量与渗透率的关系分别为y=0.2741x-0.0781、y=0.0674x+0.0237和y=0.0039x^(2.5986),其中r>8.5μm的孔隙率分量与渗透率的相关性最强。相对于氮气吸附和压汞实验,CT实验更适用于分析孔裂隙结构对水渗的影响。

Feasibility Analysis of IMA Configuration Design Tool

With the widespread application of integrated modular aviation(IMA)electronic systems,the requirements of IMA characteristic analysis and configuration generation have also improved significantly."Configuration and design system based on AADL models(real-time,reliability,interactive complexity,and schedulability)analysis of the AADL model"mainly get through key characteristic analysis for optimization,combined with input of component parameter information and constraint information,assist designers in generating system configuration information,and form a comprehensive modular avionics system resource configuration strategy generation platform.Also,the tool can generate configuration plans for avionics system software and hardware physical architecture configuration.The analysis of the avionics system model mainly involves designers inputting the existing system model architecture for multi characteristic analysis,it can realize the multi-character analysis based on software intensive system architecture models for software dense systems.Inter-complexity and schedulability analysis,and according to characteristic constraint analysis、system model assessment parameters and system architecture constraint parameters to generate configuration scheme information that meets the requirements.The system can meet domestic and foreign software-intensive systems and meet its quality requirements.

水环境溶解性有机质溯源与表征技术研究进展

水体中的溶解性有机质(DOM)来源广泛,成分复杂,可参与水中重金属迁移转化和生物地球化学循环过程,采用相应技术手段识别水体DOM来源,实现对DOM组分和性质的表征,对理解其生态环境效应具有指示意义。简要介绍了水环境中DOM的组成、特点及当前的研究热点,重点总结归纳了紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱、稳定同位素、生物标志物以及傅里叶变换离子回旋共振质谱等技术方法在水环境DOM溯源与表征中的应用特点、重要表征参数、影响因素和使用局限性。结果表明:紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱均有操作便捷、分析速度快、不破坏样品等优点,但二者对DOM表征的侧重点不同;稳定同位素技术重点关注DOM中的碳、氮等元素同位素组成及含量,生物标志物可记录DOM分子结构的信息,而傅里叶变换离子回旋共振质谱则是从分子级别对DOM进行表征。以上各技术对DOM的研究均有广阔的应用前景,但是由于DOM成分和组成元素的复杂性以及每种技术本身的局限性,多种技术的联合使用已成为水体DOM表征与解析的发展趋势。在此基础上阐述了多技术联用条件、目标和优点,归纳了现有研究中基于多技术联用的水环境DOM研究进展及研究案例,最后展望了DOM溯源与表征的未来发展方向。

基于多特征增强融合的交流接触器状态表征

准确掌握交流接触器的运行状态是实现交流接触器智能化的基础,为此提出了一种基于多特征增强融合的状态表征方法。首先针对交流接触器特征参数非线性、非平稳、随机变化、趋势性不明显但符合一定统计特性的特点,利用Wasserstein概率距离进行特征变换得到趋势性较强的初态特征;然后以多属性初态特征参数为驱动,考虑参数间强耦合的特点,利用自编码器神经网络进行特征压缩提取,剔除冗余信息,保留有用信息;在此基础上,以压缩提取特征为输入,通过自组织映射神经网络来实现多维特征的竞争性融合输出,得到交流接触器运行状态的综合健康指标,实现交流接触器状态的定量表征。最后,结合实测数据验证了所提方法的有效性,并与其他2种方法相比较,结果表明:所提方法得到的健康指标趋势性、单调性和鲁棒性相比其他2种方法分别至少提高了4%、24%和5%,研究可为下一步研究交流接触器的精准控制和智能化提供参考。

基于Transformer网络特征融合的色纺织物颜色表征模型

针对色纺织物特有的呈色结构以及常用单一颜色测量工具导致的数据特征局限的问题,基于Transformer网络建立多源异构数据融合颜色表征模型。从分光计数据与图像数据中分别提取光谱特征与纹理特征,使用Transformer网络融合多源异构数据特征,充分利用其互补特性,有效完备地表征色纺织物颜色信息。结果表明,本文构建的颜色表征模型能够对在较大变化范围内的染色纤维质量配比差异和由于染色纤维表面不均匀分布的颜色变化进行有效表征;在分光光度仪6、10和25 mm测量孔径下,融合特征差异与纤维配比差异的相关系数均高于85%;相较于单一光谱特征和单一图像特征,本文方法的相关系数提升10%以上,具有理想的鲁棒性。

胶束酪蛋白复酶水解肽与钙形成螯合物的制备、表征及螯合机制

本研究利用胶束酪蛋白为原料制备酪蛋白水解肽(casein hydrolytic peptide,CHP),并与氯化钙进行螯合(肽钙质量比2∶1),制备得到酪蛋白肽钙螯合物CHP-Ca。以水解度(hydrolysis degree,DH)和钙螯合量为指标,对5种酶(风味蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶)进行筛选,筛选出风味蛋白酶和胰蛋白酶作为复酶,采用响应面法用进一步优化复酶酶解条件,结果表明最佳酶解条件为酶底比6000 U/g、复酶比1∶1、酶解时间90 min、pH 6.9、温度42℃,在此条件下肽钙螯合量为(90.46±0.72)μg/mg。最后通过X射线衍射、热重分析、Zeta电位和粒径分析以及红外光谱对CHP-Ca的结构特性及螯合机制进行研究。结果表明CHP-Ca主要通过羧基、氨基和磷酸基团相互作用的方式结合,螯合后Zeta电位和粒径减小,CHP-Ca结构变得更加紧密。

考虑尾流效应的风电场分群综合惯性控制研究

为解决尾流效应导致风电场风速分布不均匀、风电场单机等值模型不能进行精准综合惯性控制的问题,提出一种风电场分群综合惯性控制策略。该策略以具备相近调频能力为机组分群原则,定义调频能力因子作为分群指标,通过聚类算法对机组进行动态分群;综合惯性控制环建立以系统频率偏差量、系统频率变化率为输入,惯性控制比例系数、惯性控制微分系数为输出的模糊自适应综合惯性控制器,进而实现风电场分群综合惯性控制。仿真结果表明,所提出的分群指标是有效的,建立的风电场多机等值模型较准确地体现了各机组群的调频能力,且建立的风电场分群综合惯性控制策略可以提供更为可靠的惯性支撑。

基于多分量地震资料的河道砂体刻画及含气性预测技术——以QL地区沙溪庙组为例

四川盆地中部地区中侏罗统沙溪庙组为三角洲前缘沉积,水下分流河道砂体发育,是新一轮非常规天然气勘探开发的新领域。但依靠现有纵波地震资料刻画出的河道砂体边界不清楚、部署的井位产能差异较大,难以满足致密气高效勘探开发的需求。针对勘探与开发的需求以及面临的河道砂体边界刻画不准确、储层含气性预测难等地质问题,利用2020年QL地区新采集的三维三分量地震勘探资料开展了研究,形成了基于多波地震资料融合的河道雕刻技术。该技术较单一纵波可更加清楚地刻画河道边界,补充中、高阻抗河道砂体的识别;形成了基于多波资料的含气预测技术,并利用河道砂体含气后纵波、转换波的地震振幅响应特征及相位特征的差异性,建立了高产气井的多波地震响应模式,从而获得含气性预测成果。该研究成果支撑了区内致密气开发井位部署,为致密气高效开发奠定了基础。

微塑料老化特征及多维表征技术研究进展

微塑料是一种在全球广泛存在的新型污染物,能通过食物链传递或直接摄入的方式给人体健康带来严重危害。微塑料在环境中会遭受各种老化作用,导致其环境行为和归趋进一步改变。微塑料的形状和结构特点使其难以准确检测,可靠的检测方法是研究微塑料环境老化行为的关键。本文系统地介绍了微塑料在自然环境中的老化方式和微塑料老化过程的探究方法,在此基础上重点总结了微塑料老化过程中关键特征的变化,进一步探讨了多维表征技术(成像技术、光谱分析技术和热分析技术)在评估微塑料老化过程时的优势与局限性,并展望未来微塑料老化的重点研究方向及老化检测技术的发展方向,以期为更全面评估环境微塑料的风险提供科学指导。

多情景震后城市应急医疗救援网络结构特征研究

城市应急医疗服务设施系统在震时发挥重要的医疗救援作用,是驱动城市防灾韧性的重要因素。为了保障强震后的城市应急医疗救援,强化网络关键节点、优化网络空间布局。基于建筑物、应急医疗设施和道路网络等城市系统的模拟仿真,构建不同地震灾害强度下城市应急医疗救援的供需场景。该文采用复杂网络技术构建城市应急医疗救援网络模型,分析多情景震后网络社团结构与特征参数。以某城市应急医疗服务设施系统为例进行实例分析,表征多情景地震灾害对应急医疗救援网络结构的具体影响,为优化城市应急医疗救援网络的结构鲁棒性和网络抗毁性提供决策支撑。

选区激光熔化6511SS/GH3536多材料界面特性和力学性能研究

目的考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)观察界面微观结构和元素分布情况。通过显微硬度和拉伸实验表征界面的力学性能。结果采用SLM制备的多材料试样的界面无明显缺陷,表明6511不锈钢(6511SS)和GH3536高温合金具有良好的冶金结合特性。由于6511SS与GH3536的最优工艺参数存在差异,GH3536/6511SS的界面扩散区(480μm)宽于6511SS/GH3536的界面扩散区(330μm)。6511SS/GH3536扩散区的硬度介于6511SS与GH3536之间,而GH35636/6511SS扩散区的硬度小于6511SS和GH3536的硬度。拉伸实验结果表明,多材料试样在GH3536高温合金处断裂,其极限拉伸强度与GH3536高温合金相当,多材料试样的断裂伸长率低于GH3536高温合金试样的断裂伸长率。结论证明了采用SLM制备6511不锈钢和GH3536高温合金多材料零件的可行性,揭示了沉积顺序对界面微观结构和力学性能的影响,可为SLM制造多材料零件提供指导和参考。

基于多因素耦合量化表征模型的冲击危险区域划分

针对现有冲击危险评价方法不能准确体现冲击危险因素影响下应力集中变化特征等问题,提出了基于多因素耦合量化表征模型的冲击危险区域划分方法。首先,根据地下煤层的地质条件、巷道分布、开采范围等实际情况,分析得出主要的冲击影响因素;其次,分别参考多因素叠加法和应力分析法,确定各类冲击影响因素的影响范围及相对应力集中系数;然后,基于煤岩体内部微元强度分布函数,构建冲击危险多因素耦合量化表征模型;最后,将冲击影响因素的影响范围及相对应力集中系数代入量化表征模型,得到煤层应力分布结果,根据应力分布结果进行冲击危险等级划分,得到冲击危险区域分布情况。以山东新巨龙能源有限责任公司3煤层为例,通过分析叠加断层、大巷和采空区等主要冲击危险因素引起的应力集中,制定合理的冲击危险等级划分标准,得到了3煤层冲击危险区域划分结果,并进行了现场验证。由评价工作完成前后发生的矿震事件可知,冲击震源主要集中在强冲击危险区域,这与区域划分结果较为吻合,从而验证了该方法能够有效地定量划分煤层冲击危险区域。

陆相页岩油富集基础研究进展与关键问题

中国陆相页岩油资源丰富,先后在鄂尔多斯、准噶尔、渤海湾、三塘湖、松辽、苏北、江汉、四川、柴达木等盆地取得重大突破。与北美海相页岩油相比,中国陆相页岩油区带储层类型、岩性岩相组合、有机质丰度、有机质类型、成熟度、原油物性、气油比均有较大差异,目前勘探开发成效亦有明显不同。通过系统剖析中国陆相页岩油基础理论研究进展与勘探实践成果,提出中国陆相页岩油富集基础研究的4个关键问题:(1)富有机质页岩沉积环境与成因模式;(2)页岩储集空间跨尺度表征实验方法与储集性;(3)页岩油赋存机制、相态与可动性评价;(4)“甜点段/区”优选评价。加强基础研究与生产实践的结合,解决页岩系统成岩-成烃-成储-富集规律不明,可动性评价与“甜点段/区”评价难度大等问题,明确影响页岩油商业产量的关键因素,为加快中国陆相页岩油勘探开发进程和规模效益勘探开发提供理论基础和技术支撑。

煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知方法研究

煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电极电流值和光纤应变的连续采集,获得采动效应下的特征参数图谱,进一步分析底板的变形破坏程度。结果表明:电极电流的初始值在40 mA以上。随着工作面的推进电流值轻微升高,当工作面推进到孔口附近时,电流降到1 mA以下,岩层破坏;光纤测试方面,随着工作面的推进光纤应变不断增大,当工作面靠近孔口时,光纤应变峰值为8.589×10^(−3),之后岩层破裂,能量释放,光纤应变回弹。电极电流和光纤应变参数图谱显示底板的变形破坏过程分为4个阶段,分别为无影响阶段、微影响阶段、显著影响阶段和破坏阶段。监测数据对底板变形破坏过程起到了良好表征作用,但存在一定差异,具体表现在超前应力和破裂伊始的感知上,电极电流的响应要略早于光纤应变。电极电流的结果显示底板破坏深度为20.8 m,光纤应变的结果显示底板破坏深度为21.0 m。构建电极电流值和应变值的核密度图,对于底板浅部的监测点,数据点离散程度较大;而埋深较大的监测点受动效应影响较小,回采过程中数据点分布较为集中,离散程度较小。通过多测试参数联合感知,实现煤层采动底板变形破坏过程的精细表征和评价。

多元特征提取与表征优化的遥感多尺度目标检测

遥感目标具有较大的尺度差异性,针对其在复杂背景干扰下易导致细粒度级别多尺度特征提取困难、预测部分有效表征较弱的问题,本文基于无锚框思想,提出一种多元特征提取与表征优化的遥感多尺度目标检测方法(Multivariate Feature extraction and Characterization optimization,MFC)。在特征提取部分,设计多元特征提取模块(Multivariate Fea⁃ture Extraction,MFE)挖掘细粒度级别的多尺度特征,通过分组操作及跨组连接的方式扩大感受野、增强多个特征尺度的组合效应,并联合上下文信息进一步加强对小目标的关注;采用深层聚合结构对深浅层特征进行充分融合,以获得更全面的特征表达。在预测部分,提出一种表征优化策略(Characterization Optimization Strategy,COS),利用椭圆型映射进行标签优化以适应具有较大纵横比的遥感目标,设计坐标像素注意力组合关注多尺度目标通道、位置及像素信息,减少复杂背景干扰,使有效信息得以突出表征。在DIOR,HRRSD,RSOD数据集上进行消融及对比实验,实验结果表明:MFC模型的mAP分别达到了70.9%,90.2%和96.9%,优于大多现有方法,有效改善了误检、漏检问题,适应性和鲁棒性较强。

路表纹理多尺度特性表征及演化行为研究综述

为了量化路表纹理的多尺度特征,厘清路表纹理的演化行为,概述了路表纹理尺度特征及其影响,总结了多尺度表征的数学理论方法,分析了表面纹理演化机理及磨光演化模型。结果表明:不同尺度的路表纹理影响着安全、环境、经济等方面。路表纹理在结构特性上具有统计几何、频谱及自仿相似特征。在路表纹理形成期,材料、级配及施工等决定了表面纹理水平,而在劣化期主要受到表面雨雪冰霜、沉积污染物以及荷载磨光等因素影响。解析胎-路接触应力是预测路表纹理磨光演化行为的有效途径。未来研究有必要研究纹理尺度之间的相关性、表面纹理与内部结构的映射关系、碳排放的量化关系以及接触状态理论力学等问题,从而为材料力学设计、快速检测评价及智能养护提供理论和应用支持。

基于碳酸盐岩储层裂缝表征与产能描述的开发技术对策——以川西北双鱼石区块栖霞组气藏为例

针对碳酸盐岩气藏试采期开发技术对策研究中存在的问题,在剖析裂缝表征方法和扩展气井产能概念的基础上,探索和揭示了不同类型储层裂缝特征相对应的气井产能变化规律,形成了碳酸盐岩储层裂缝表征与产能描述技术。文中研究明确了裂缝-孔洞型、裂缝-孔隙型和孔隙型3类储层酸压改造后形成的裂缝搭配模式与试井双对数曲线的对应关系;通过建立复合地层渗流方程,实现了对气井产能以及影响产能的动态储量、平均渗透率的描述,揭示了纯气井和气水同产井在早期、过渡期、平稳期和变化期4个阶段的产能变化规律,以此为依据提出了井位平面部署、靶体位置优化、钻井及储层改造工艺、生产井制度优化4个方面的对策建议。通过实施开发技术对策,取得了单井产量的突破,生产井水侵速度得到一定程度的控制。文中研究成果指导了气藏开发技术对策的制定,为同类型碳酸盐岩气藏的高效勘探开发提供了技术参考。

煤矿地质灾害隐患透明化探测技术进展与思考

煤炭绿色智能安全开采和“双碳目标”发展战略的实现亟需解决煤矿地质灾害隐患透明化探测和地质安全保障这一重大技术难题。受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制,煤矿地质灾害隐患透明化地质保障技术支撑能力还相对滞后,探测技术与装备智能化、精准化、时效性、共享性还无法满足绿色智能安全开采需求。20世纪90年代至今,煤矿地面高分辨三维地震勘探等技术不断发展,大幅度提高了精确描述煤矿复杂地质构造、预测煤矿灾害隐患的准确性(精度可达3 m),但其成果仅可部分满足煤矿开采对地质信息需求,更一步高精度的探测则需要通过煤矿井下物探来解决。此外,基于地面勘探和钻探成果所建立起的煤矿三维地质模型,并不是真正意义上的透明工作面,难以满足煤矿智能开采远程无人化操控对精细化乃至精准化的需求。实现煤矿地质灾害隐患透明化的目标,笔者提出在以下4个方面重点攻关:①聚焦矿井地质灾害源多地球物理场综合响应机制,研发煤矿地面勘探和井下探测技术和装备,研究矿井地质灾害源多物理场智能识别和动态反演技术,实现全要素地质灾害源识别精度;②研发矿井地质灾害隐患多场精细监测技术与装备,实现矿井地质灾害要素的透明化实时解析与适时反馈;③基于煤矿地质、钻探、测量等数据,研究地质灾害源定量精细表征和大数据智能识别技术,研究煤矿地质灾害因素敏感性属性信息聚合技术及高分辨率定量精细表征方法,实现地质灾害源多场多属性数据的时空融合和地质灾害的智能识别;④研究构建矿井地质灾害透明化立体全息地图及自动更新平台,构建多尺度三维地质模型,精细刻画井巷结构和灾害源形态的空间分布;研究构建地质灾害透明化立体全息地图,在采掘窗口内进行全息地图的实时更新与动态反馈,实现透明化全息地图构建、自动更新、专业分析和地质灾害源预警功能。

化学气相沉积制备硬质合金刀具涂层研究进展

化学气相沉积技术(CVD)广泛应用于硬质耐磨涂层的生产中,该类涂层可大大提高硬质合金工具的耐磨性和寿命。综述了CVD涂层技术在硬质合金切削刀具中的应用研究进展,首先介绍了CVD涂层技术的原理及其发展历程;其次阐述了模拟计算方法(相图计算、流体力学计算、第一性原理计算、相场模拟、机器学习等)在CVD涂层中的应用;再次介绍了CVD涂层的沉积实验及结构和性能表征方法;最后列举了几种典型的硬质合金刀具用CVD涂层,以期为高性能涂层的智能设计、智能集成和智能研发提供新的思路:即把多尺度计算模拟、科学数据库和关键实验集成到硬质涂层开发的全过程中,通过对成分-工艺-结构-性能进行关联分析,将耐磨涂层的研发由传统经验或者半经验方式提升到科学的微结构智能设计上,以实现基体与涂层微结构调控和性能的协同优化,获得最佳的综合性能。