地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间长、资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并应对和完成多种纠偏任务。     

中国北方石炭系—二叠系油气地质调查与勘探进展

近10年来,中国北方(天山-兴蒙构造带)以石炭系—二叠系为目的层的油气基础地质调查在地层划分对比、层序地层、沉积充填与沉积体系、构造改造等基础地质领域,以及石炭系—二叠系烃源岩评价等石油地质领域取得了一系列新认识。天山-兴蒙构造带发育石炭纪—二叠纪与中生代2期叠合盆地,其中中生代盆地群是在未变质的石炭系—二叠系之上发育的上叠盆地。盆地内部及周缘地质体均发现了石炭系—二叠系良好烃源岩。准噶尔、三塘湖、吐哈、银额等盆地以石炭系—二叠系为目的层的油气调查与勘探不断取得新的发现与突破,二连、松辽等盆地相继获得了石炭系—二叠系油气赋存信息。中国北方石炭系—二叠系具有良好的油气地质条件与资源前景,有望成为油气勘探的战略接替新领域。     

主成分分析与Bayes判别法在突水水源判别中的应用

准确有效地判别突水水源是解决矿井水害的前提条件。基于淮北袁店二矿各含水层共59个水样水质化验资料,利用主成分分析法,计算各水样的因子得分,并进行系统聚类,剔除错误样本。利用剩余水样作为学习样本,检验Bayes判别函数的判定准确性,得出准确率为92.5%,并进行交叉验证。利用该判别函数对某工作面底板下一富水区水样进行判别,结果与实际情况吻合。结果指示基于主成分分析与Bayes判别法较单一Bayes判别法更加准确,能够消除样本变量之间的相互影响,实现对突水水源的快速有效判别。     

时变重力场球面模型反演算法和模拟实验

时变重力场是研究地球内部介质物性变化的重要手段。本文提出了一种适用于地面流动重力测量获得的时变重力信号的场源反演方法,该方法采用球坐标系下的六面体单元来模拟场源介质,适合大尺度地震流动重力测量数据的等效源模型构建。通过引入重力时变信号的一阶光滑先验条件,压制了时变重力信号中的短周期高频分量,可用于提取与地震孕育相关的长周期信号。通过理论和模型实验证明了本文算法的可靠性和稳定性,并使用南北地震带南段2014—2017年的流动重力实测数据进行了反演解释,获得了地壳内部等效场源的视密度时变信号,变化量级在正常地壳密度的±0.7‰之间,其空间形态受川滇菱形块体边界控制。研究成果可用于时变重力场模型解释和深部场源特征提取,可为地震重力前兆信号分析和相关研究提供完备的方法保障。     

Remote forcing of Indian Ocean warming on Northwest Pacific during E1 Nino decaying years： a FOAM model approach

This paper attempts to analyze in detail the remote influence of the Indian Ocean Basin warming on the Northwest Pacific （NWP） during the year of decaying E1 Nifio. Observation data and the Fast Ocean- Atmosphere coupled Model 1.5 were used to investigate the triggering conditions under which the remote influence is formed between the positive sea surface temperature （SST） anomaly in the North Indian Ocean and the Anomalous Northwest Pacific anticyclone （ANWPA）. Our research show that it is only when there is a contributory background wind field over the Indian Ocean, i,e., when the Indian Summer Monsoon （ISM） reaches its peak, that the warmer SST anomaly in the North Indian Ocean incites significant easterly wind anomalies in the lower atmosphere of the Indo-West tropical Pacific. This then produces the remote influence on the ANWPA. Therefore, the SST anomaly in the North Indian Ocean might interfere with the prediction of the East Asia Summer Monsoon in the year of decaying E1 Nifio. Both the sustaining effect of local negative SST anomalies in the NWP, and the remote effect of positive SST anomalies in the North Indian Ocean on the ANWPA, should be considered in further research.     

地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究

为了深入研究雷电产生的微波热辐射特征,从2016年初夏开始利用地基微波辐射计在中国气象局雷电野外科学实验基地开展了连续4年的观测实验,根据雷电热效应的特征,制定了观测方案,并为地基微波辐射计设置了“引雷观测模式”。结果表明,地基微波辐射计具有对雷电热效应产生响应的能力。2017—2019年,辐射计一共成功捕获了30次人工触发闪电,观测效率逐年增长,平均为71.4 %;微波亮温脉冲幅度的最大值约125 K。结合其中28次触发事件的雷电流数据,分析了亮温脉冲幅度和雷电流积分量之间的相关性,并发现了最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在指数关系。根据亮温观测数据估算了雷电热效应的持续时间,平均约0.5 s,其中25次触发事件的雷电流热效应持续时间与雷电流持续时间变化较为一致,相关系数约0.73。     

顾及声线高度角的水下定位随机模型优化

先验随机模型本身的误差会给参数估计带来随机性影响,水下定位等权随机模型简单却不符合实际。基于这一事实,在水下声纳定位模型和随机模型基础上,讨论了随机模型不完善对参数估计的影响。考虑了影响定位主要误差源与高度角之间的关系,结合统计经验提出了基于声线高度角相关的水下定位随机模型。试验表明,优化后的高度角相关随机模型在定位精度上较等权随机模型有所提高。因此,在水下定位中,应减少低高度角观测值的权重,利用提出的随机模型可以减小高度角观测误差对定位精度的影响。     

1971-2015年世界铁矿石资源供需与流动格局及其演变

本文研究了1971—2015年世界铁矿石供需与流动格局的时空变化,结果显示：① 世界铁矿石年产量期末比期初增加了12.26亿t,年均增长2.17%;1992年以前,欧洲曾是世界铁矿石的消费重心,但随后亚洲后来居上。② 研究期内世界铁矿石输出量年均增长达3.7%,大洋洲和南美洲成为铁矿石的主要输出地,2015年占世界的比重分别达53.73%和26.23%;本世纪以来铁矿石输入量最大的是中国、日本和韩国,2015年分别占世界总量的65.07%、8.94%和5%。③ 基于“场”理论,采用位势、“源”、“汇”、迹线等概念审视全球铁矿石流场的基本特征和流场成因,发现世界铁矿石流动的“位势”北半球较低,而南半球较高;亚洲、欧洲是主要的汇流场,大洋洲、南美洲是主要的源流场。本文研究揭示了近半个世纪以来世界铁矿石资源的流动状态及其演变过程,对于我国科学地制定产业政策具有重要价值。     

壤中游离气方法及其在油气化探中的应用

油气藏中的轻烃气体能够以微弱但可检出的量近似垂直地渗漏到地表土壤中,其中一部分烃类以游离态赋存在土壤或岩石颗粒空隙中.壤中游离气中的烃类能反映深部油气藏烃类的现代补偿性活跃微渗漏,被认为是油气地球化学勘探的最可靠方法之一.壤中游离气采集是获得第四系沉积层中微渗漏烃类地球化学异常的关键技术.自行研制了便携式游离气采集新装置,具有操作简便、携带方便、密封性好等特点.通过长期实践,总结了土壤游离气保真采集的方法.游离气方法在济阳坳陷惠民凹陷南坡临南—钱官屯地区、塔里木盆地阿克亚苏地区X井区的油气化探应用,获得的游离烃异常较好地反映了油气垂向微渗漏近地表信息,以及下伏油气的分布特征,油气微渗漏异常区与背景区分离明显,表明壤中游离气方法应用效果显著,在油气勘探中值得广泛推广.     

低渗透储层水平井—直井联合布井极限注采井距研究

低渗透储层水平井—直井联合布井技术具有广泛的应用前景,其布井方式至关重要。首先利用劈分流场的方法直观地给出常规储层水平井—直井联合布井的产能评价方法;然后针对低渗透储层的渗流特点,在考虑启动压力梯度条件下建立新的井网渗流物理模型并求解得到产能评价公式;最后经分析计算给出启动压力梯度影响的面积井网极限注采井距关系曲线。研究结果为低渗透储层部署水平井—直井联合井网提供理论依据。