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储集层孔喉网络模拟中球棍模型适用性探讨
1
作者 代金友 雷禧桢 +3 位作者 沈小述 师洋阳 周晓峰 张立娟 《新疆石油地质》 北大核心 2025年第5期630-636,共7页
球棍模型广泛应用于储集层孔喉网络模拟,然而,储集层孔喉尺度跨度大,且结构类型多样,球棍模型是否完全适用,缺乏有效验证。恒速压汞法是研究孔喉结构的重要方法之一。利用构型理论和层次分析方法,划分恒速压汞曲线构型,并解译构型的储... 球棍模型广泛应用于储集层孔喉网络模拟,然而,储集层孔喉尺度跨度大,且结构类型多样,球棍模型是否完全适用,缺乏有效验证。恒速压汞法是研究孔喉结构的重要方法之一。利用构型理论和层次分析方法,划分恒速压汞曲线构型,并解译构型的储集层孔喉层次结构,深入探讨储集层孔喉网络模拟中球棍模型的适用性。结果表明:恒速压汞曲线可分为A构型区和B构型区,分别对应微米级大孔和纳米级小孔;A构型区,随着进汞压力增大,孔隙、孔道和喉道的进汞饱和度均单调递增,说明大孔具有孔喉二元结构,孔道与喉道并存,孔喉比大于1,球棍模型适用;B构型区,随着进汞压力增大,孔隙和喉道的进汞饱和度单调递增,孔道进汞饱和度保持不变,说明小孔不具有孔喉二元结构,基本为喉道,孔喉比为1,球棍模型不适用,毛细管模型更适合。球棍模型与毛细管模型结合,可完整模拟储集层孔喉网络。储集层物性越差,毛细管模型越适用于孔喉网络模拟。 展开更多
关键词 储集层 孔喉网络 球棍模型 毛细管模型 适用性 恒速压汞曲线 构型 孔喉层次结构
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质子交换膜电解池阴极催化层的孔隙网络模拟
2
作者 罗马吉 秦超超 +1 位作者 陈黎 陈奔 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期293-300,共8页
为了探究催化层内部的水气传输和电子传导现象,建立了质子交换膜电解池阴极催化层的孔隙网络模型,获取了传输参数(渗透率、扩散率)以及电化学参数(电导率、电化学活性比表面积)随催化层微观结构的变化规律.结果表明:在催化层内部,随着... 为了探究催化层内部的水气传输和电子传导现象,建立了质子交换膜电解池阴极催化层的孔隙网络模型,获取了传输参数(渗透率、扩散率)以及电化学参数(电导率、电化学活性比表面积)随催化层微观结构的变化规律.结果表明:在催化层内部,随着水饱和度的降低,催化层不同方向上的气体相对扩散率和相对渗透率均逐渐增大,且当水饱和度为0~0.61时具有较佳的水气传输特性;催化层电导率随着铂颗粒半径的增大而非线性增大,铂颗粒半径由5 nm增大到20 nm时,电导率增大了55.7%;电导率随孔隙直径的增大而逐渐减小,但变化较小;催化层电化学活性比表面积随着铂颗粒半径或者孔隙直径的增大而非线性减小,且减小程度相当. 展开更多
关键词 质子交换膜电解池 阴极催化层 孔隙网络模型 传输特性 电子传导
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从页岩到页岩气储层:论泥(页)岩层构成油气储集层的必要条件 被引量：1
3
作者 周文 蒋柯 +3 位作者 徐浩 周秋媚 胡钦红 刘瑞崟 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期140-152,共13页
近10年来,页岩气的勘探开发已取得重要进展,但对于传统意义上作为“油气烃源岩或盖层”的富有机质泥(页)岩能否作为“储层”还需验证。利用薄片鉴定、扫描电镜观测、分子示踪剂扩散实验、孔隙度与脉冲渗透率测试等手段,系统分析了泥(页... 近10年来,页岩气的勘探开发已取得重要进展,但对于传统意义上作为“油气烃源岩或盖层”的富有机质泥(页)岩能否作为“储层”还需验证。利用薄片鉴定、扫描电镜观测、分子示踪剂扩散实验、孔隙度与脉冲渗透率测试等手段,系统分析了泥(页)岩的储集属性特征。结果表明:(1)富有机质泥(页)岩发育有机质孔隙(10~100 nm)和无机孔隙(10~500 nm),孔隙度在1%~10%之间,具备储集油气的有效空间;(2)富有机质泥(页)岩在高演化阶段(高成熟至过成熟阶段)发育与裂解气同期形成的大量微-纳米级有机质气孔,天然气能就近无阻力充注于有机质孔隙中,在克服运移阻力后经过短距离运移可以充注于与有机质孔连通的无机孔隙中;(3)泥(页)岩微-纳米孔隙系统呈网状连通,页岩渗透率小于0.01×10^(-3)μm^(2),天然气分子可以沿网状连通孔隙运移,但流动速度缓慢。综合分析认为富有机质泥(页)岩具备形成天然气储层的3个必要条件(储气空间、储集天然气和天然气流动),可作为“页岩气储层”,但能否作为油的储层,还需进一步验证,其他类型的泥(页)岩层只能被作为盖层及烃源岩层对待。 展开更多
关键词 页岩气储层 有机质气孔 微孔隙类型 连通网络 气体分子流动
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单面冻融后TiO_(2)混凝土光催化性能研究
4
作者 赵燕茹 刘兴源 +1 位作者 关鹤 张建新 《功能材料》 北大核心 2025年第9期9092-9102,共11页
研究nano-TiO_(2)混凝土冻融循环后光催化降解效率变化。通过单面冻融循环试验、NMR孔结构试验、光催化试验探究不同nano-TiO_(2)掺量、光照时长、冻融对混凝土光催化降解效率的影响规律和机理,用灰熵关联度法确定关联程度并建立灰色神... 研究nano-TiO_(2)混凝土冻融循环后光催化降解效率变化。通过单面冻融循环试验、NMR孔结构试验、光催化试验探究不同nano-TiO_(2)掺量、光照时长、冻融对混凝土光催化降解效率的影响规律和机理,用灰熵关联度法确定关联程度并建立灰色神经网络预测模型来预测冻融循环后TiO_(2)混凝土光催化降解效率。结果显示:nano-TiO_(2)混凝土试件光催化降解效率随光照时长、TiO_(2)掺量增加而增大,随冻融次数增加而降低,与微孔和大孔占比负相关、中孔正相关、裂缝无明显相关性,盐冻比水冻下降更显著,6%掺量TiO_(2)混凝土在水冻下紫外光照射4 h光催化降解效率最优。水冻及盐冻下,试验条件影响:TiO_(2)掺量>冻融次数;孔结构参数影响:束缚水饱和度>自由水饱和度>孔隙率;孔径分布影响:中孔>微孔>大孔。建立灰色BP神经网络模型,模型预测准确度高,稳定性好,更适用于nano-TiO_(2)混凝土光催化降解效率的预测。 展开更多
关键词 nano-TiO_(2) 混凝土 光催化性能 孔结构 灰色神经网络
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风积沙改良硫酸盐渍土微细观结构及渗流机制研究 被引量：1
5
作者 刘润豪 王英 +3 位作者 张永志 刘吉林 史智伟 孙小雅 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期130-136,共7页
为探明风积沙改良硫酸盐渍土孔隙结构与渗透性的关系,基于CT扫描分析改良前后盐渍土的孔隙分布演化特征,提取孔隙网络模型开展渗流分析,基于孔隙分布表征参数拟合建立渗透率预测模型。研究结果表明,不同于原状样的稳定分布,掺沙样沿高... 为探明风积沙改良硫酸盐渍土孔隙结构与渗透性的关系,基于CT扫描分析改良前后盐渍土的孔隙分布演化特征,提取孔隙网络模型开展渗流分析,基于孔隙分布表征参数拟合建立渗透率预测模型。研究结果表明,不同于原状样的稳定分布,掺沙样沿高度方向分布的总孔隙率及连通率较原状样有显著降低,总孔隙率分布呈现“倒V字型”对称分布;改良硫酸盐渍土的渗透率随孔隙率及分形维数呈幂函数关系递增,连通孔隙率预测渗透率较于总孔隙率与渗透率的拟合精度更高,总孔隙率次之,分形维数与渗透率的相关性较低。 展开更多
关键词 盐渍土 掺沙改良 数字岩心 孔隙网络模型 渗透率
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苹果片热风干燥过程中的热湿传递与溶质迁移模拟及试验 被引量：1
6
作者 赵哲 袁越锦 +3 位作者 柳忠彬 彭懿婷 佘海龙 尹鹏 《食品科学》 北大核心 2025年第10期231-239,共9页
为揭示果蔬干燥营养流失的热湿传递与溶质迁移内在机理,确定果蔬微孔结构特性及孔隙界面毛细力等因素对其干燥过程的影响,运用孔道网络方法和热质传递原理等交叉学科知识,建立孔隙尺度下果蔬干燥营养流失的孔道网络模型,采用Visual C++... 为揭示果蔬干燥营养流失的热湿传递与溶质迁移内在机理,确定果蔬微孔结构特性及孔隙界面毛细力等因素对其干燥过程的影响,运用孔道网络方法和热质传递原理等交叉学科知识,建立孔隙尺度下果蔬干燥营养流失的孔道网络模型,采用Visual C++与Matlab语言联合编程设计开发软件,模拟分析干燥过程中的温度、水分及糖分分布等情况,并以苹果切片作为果蔬典型代表进行热风干燥实验及模型验证。结果表明:干燥曲线模拟值与试验值相对误差小于10%,模型可有效模拟果蔬干燥热湿传递与溶质迁移过程,再现干燥过程中的“流糖”现象;温度场与水分场相互耦合,导致干燥前沿呈现比较明显的温度分界线;热风温度升高、热风相对湿度减小及热风风速增大均会使干燥速率增大,且均会导致物料中营养成分流失增加;热风相对湿度越大,物料温度在干燥前期上升速率越大。研究结果可为果蔬干燥品质分析与优化、干燥过程的节能与提效提供理论基础。 展开更多
关键词 果蔬干燥 传热传质 溶质迁移 孔道网络 苹果片
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基于高贯通网络多孔支撑层调控制备薄层复合纳滤膜 被引量：1
7
作者 李煜 潘国元 +3 位作者 张杨 赵国珂 钟天 刘轶群 《石油化工》 北大核心 2025年第2期203-212,共10页
利用雾化辅助非溶剂诱导相分离(AA-NIPS)方法制备多孔支撑层,再在支撑层上通过界面聚合得到系列高性能薄层复合纳滤(TFC NF)膜,利用SEM、ATR-FTIR、接触角测试等方法研究了支撑层结构对TFC NF膜结构与性能的影响。实验结果表明,通过调... 利用雾化辅助非溶剂诱导相分离(AA-NIPS)方法制备多孔支撑层,再在支撑层上通过界面聚合得到系列高性能薄层复合纳滤(TFC NF)膜,利用SEM、ATR-FTIR、接触角测试等方法研究了支撑层结构对TFC NF膜结构与性能的影响。实验结果表明,通过调节雾化工艺,在不依赖致孔剂的前提下,可实现支撑层膜孔地精准调控。优化的孔道结构显著增强了流体的过滤通道,促进支撑层纯水通量和整体膜通量的提升。支撑层的理想膜孔结构缓解了诱发渗透剂横向扩散的孔限制效应,使膜分离层的结构得到优化。其中,NF-AA/20膜上形成更多的聚酰胺突起结构,增大了流体的有效渗透面积,渗透与分离性能长期稳定,在保持较高MgSO4截留率的前提下,通量比原始膜提高近50%。AA-NIPS法具有简便高效、易于连续化和结构可控性强的特点,为理想结构支撑层的制备和改性提供了新思路。 展开更多
关键词 雾化辅助非溶剂诱导相分离 纳滤膜 支撑层 高贯通网络孔 聚丙烯腈
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毛管压力曲线的孔隙结构控制机制:微流体实验与缩放模型
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作者 张书婧 胡冉 +3 位作者 王冠雄 兰天 杨志兵 陈益峰 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1996-2009,共14页
孔隙介质多相渗流运动是地下水与环境领域的核心问题,其关键本构关系——毛管压力曲线受孔隙结构及润湿性等多重因素耦合控制.传统模型(如van Genuchten模型)虽应用广泛,但其参数与岩土介质特性的关联机制尚不明确,现有基于Young-Laplac... 孔隙介质多相渗流运动是地下水与环境领域的核心问题,其关键本构关系——毛管压力曲线受孔隙结构及润湿性等多重因素耦合控制.传统模型(如van Genuchten模型)虽应用广泛,但其参数与岩土介质特性的关联机制尚不明确,现有基于Young-Laplace方程的尺度缩放方法在处理中等润湿条件(接触角接近90°)时存在理论缺陷和预测精度不足的问题.文章通过自主研发的微流体可视化实验平台开展气-油两相渗流实验测定毛管压力曲线,结合5种孔隙率(0.1~0.5)和5种粒径变异度组合的500组孔隙网络数值模拟系统研究孔隙结构参数对毛管压力曲线的影响机制,结果表明孔隙率增大使毛细压力降低且残余饱和度减小,低孔隙率条件下粒径变异度对残余饱和度影响显著;通过统计分析建立了van Genuchten模型参数与孔隙率及粒径变异度的定量回归方程,提出基于孔隙尺度上毛细压力阈值的缩放模型,克服了传统Leverett J-function在中等润湿条件下的局限性.研究成果通过实验和模拟的联合验证,构建了考虑孔隙结构参数的毛管压力曲线预测方法,为多相渗流本构建模及地下工程渗流分析提供了理论支撑,对二氧化碳地质封存、地下水污染修复等重大工程应用具有重要的科学价值和实践指导意义. 展开更多
关键词 孔隙结构 毛管压力曲线 微流体实验 孔隙网络数值模拟 缩放模型
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适用裂缝性漏失的弹性捕集孔网桥接剂性能评价研究
9
作者 艾昆 王超 +3 位作者 王西江 张军义 董强伟 梅津滔 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期32-40,共9页
桥接堵漏通过将不同类型及不同尺度的惰性堵漏材料按照合适的浓度配比配置成堵漏浆,桥堵颗粒在裂缝中流动时逐渐在裂缝中架桥堆积,最终形成致密且具有一定强度的封堵体。文章利用裂缝模拟堵漏装置,对适用于裂缝堵漏的孔网桥接类材料及... 桥接堵漏通过将不同类型及不同尺度的惰性堵漏材料按照合适的浓度配比配置成堵漏浆,桥堵颗粒在裂缝中流动时逐渐在裂缝中架桥堆积,最终形成致密且具有一定强度的封堵体。文章利用裂缝模拟堵漏装置,对适用于裂缝堵漏的孔网桥接类材料及适用于含水裂缝堵漏的吸水膨胀类材料的性能及堵漏效果进行评价,分析堵漏材料与体系对于大中裂缝漏失堵漏效果的影响因素,进而评价新型弹性捕集孔网桥接材料在捕集离散颗粒堵漏材料配方中的辅助作用,筛选优化出适宜5 mm、10 mm裂缝堵漏的配方,同时对孔网桥接材料在堵漏过程中的影响因子进行分析,明确了孔网桥接材料的尺度、网眼密度、浓度及形状对最终堵漏效果的影响规律。 展开更多
关键词 桥接堵漏 孔网桥接 捕集 承压
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基于改进孔隙网络模型的织物增强体渗透率预测方法
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作者 范奇 王静 +2 位作者 杨斌 王继辉 倪爱清 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期96-107,116,共13页
建立了通过孔隙网络模型预测复合材料织物增强体面内渗透率的方法。首先通过显微计算机断层扫描技术(Micro-CT)对织物样品进行无损扫描得到三维图像序列,并重建织物结构模型,随后对图像进行二值化,分离孔隙区域,采用分水岭算法分割孔隙... 建立了通过孔隙网络模型预测复合材料织物增强体面内渗透率的方法。首先通过显微计算机断层扫描技术(Micro-CT)对织物样品进行无损扫描得到三维图像序列,并重建织物结构模型,随后对图像进行二值化,分离孔隙区域,采用分水岭算法分割孔隙区域后提取孔隙网络模型,对比了两种分割方法对孔隙网络模型参数的影响。其次考虑了孔隙内部流动并修正孔隙网络单元的流域长度和半径等参数,采用截面渐变微管流动模型改进了孔隙网络模型渗透系数的算法。最后基于孔隙网络模型预测了三种织物的面内渗透率,结果表明2D织物孔隙网络模型预测面内渗透率的平均误差低于21.2%,渗透系数算法改进后预测误差降低27.1%。 展开更多
关键词 复合材料 纤维增强体 孔隙网络模型 渗透率 分水岭分割
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基于生成对抗网络的页岩孔隙结构参数表征方法——图像数据增强、超分辨率重构和多矿物相分割
11
作者 刘夫贵 杨永飞 +7 位作者 杨海元 陶柳 陶运玮 张凯 孙海 张磊 钟俊杰 姚军 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第5期1118-1130,共13页
为解决现有成像技术无法同时实现高分辨率和大视域、人工进行页岩多矿物相分割的精细度不足等问题,提出一个基于生成对抗网络表征页岩孔隙结构参数的综合框架,该方法包括图像数据增强、超分辨率重构以及多矿物相自动分割。基于真实页岩... 为解决现有成像技术无法同时实现高分辨率和大视域、人工进行页岩多矿物相分割的精细度不足等问题,提出一个基于生成对抗网络表征页岩孔隙结构参数的综合框架,该方法包括图像数据增强、超分辨率重构以及多矿物相自动分割。基于真实页岩二维和三维图像,通过相关函数、熵、孔隙度、孔隙尺寸分布和渗透率等参数对该框架进行了准确性评价。应用结果表明:该框架无需成对的高低分辨率页岩图像,可将三维低分辨率数字岩心的分辨率提高8倍;实现降噪、去模糊以及边缘锐化,重构低分辨率下缺失的细尺度孔隙;训练好的分割模型能有效改善人工多矿物相分割的结果,所获孔隙尺寸分布、渗透率等参数与真实岩心数据高度一致。该框架极大地改进了页岩复杂微观结构的精细表征,同时也适用于碳酸盐岩、煤岩和致密砂岩储层等其他非均质多孔介质。 展开更多
关键词 页岩 孔隙结构参数 生成对抗网络 超分辨率 多矿物相自动分割 多尺度融合
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原位调控细菌纤维素微凝胶孔径构建抗高表活“岛-链”触变网络
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作者 石智萍 王颖超 李凯 《中国造纸》 北大核心 2025年第10期77-85,186,共10页
本研究采用CaCO_(3)含量调控(0~1200 mg/L)、粒径筛选(0.5~100μm)制备梯度孔径细菌纤维素微凝胶(BC-microgel),结合羟丙基甲基纤维素(HPMC)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)构建AEO/BC-microgel/HPMC复合体系。CaCO_(3)含量为300 mg/L、粒径15... 本研究采用CaCO_(3)含量调控(0~1200 mg/L)、粒径筛选(0.5~100μm)制备梯度孔径细菌纤维素微凝胶(BC-microgel),结合羟丙基甲基纤维素(HPMC)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)构建AEO/BC-microgel/HPMC复合体系。CaCO_(3)含量为300 mg/L、粒径15μm时可形成平均孔径3.17μm的微凝胶结构,此时复合体系屈服应力达0.89 Pa,触变环面积提升至0.58 Pa/s,“岛-链”网络最稳;过量CaCO_(3)或粒径不当会导致孔结构紊乱、性能下降。本研究揭示了孔径调控与网络性能的构效关系,为高浓度表面活性剂体系功能化开发提供了理论依据。 展开更多
关键词 细菌纤维素微凝胶 孔径调控 岛-链网络 流变行为
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液氮循环冻融煤体的致裂损伤力学特性及渗流
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作者 马恒 王东莳 王晓琪 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期547-555,共9页
分析液氮冻融循环致裂损伤煤层过程中的力学特性和孔隙结构特征.结果表明,随着液氮冻融循环次数的增加,裂缝逐渐扩展,并形成裂缝网络,导致煤样的抗压强度和弹性模量下降.
关键词 致裂损伤 液氮冻融循环 裂缝网络 孔隙结构
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基于CNN-Attn神经网络的孔隙压力预测
14
作者 唐凯 李忠慧 +1 位作者 曹天宝 胡棚杰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9335-9341,共7页
在石油和天然气的勘探开发中,人工智能模型被广泛应用于地层孔隙压力的预测。其中单一模型容易出现过拟合或预测结果不稳定的问题,在预测精度和泛化能力方面仍有提升空间。为了提高地层孔隙压力预测精度,基于深度学习技术,建立了CNN-Att... 在石油和天然气的勘探开发中,人工智能模型被广泛应用于地层孔隙压力的预测。其中单一模型容易出现过拟合或预测结果不稳定的问题,在预测精度和泛化能力方面仍有提升空间。为了提高地层孔隙压力预测精度,基于深度学习技术,建立了CNN-Attn神经网络地层孔隙压力预测模型。优选了5种测井和随钻数据,使用Pearson相关系数法验证数据与地层孔隙压力的线性相关性。通过对一维CNN的结构进行优化,使模型能够有效捕捉数据的局部特征,并与自注意力机制结合,增强模型对全局依赖关系的捕捉能力,从而提高模型的表现力和理解能力。为了验证该模型的预测精度,对巴彦区块两口井进行预测,预测结果的平均绝对误差均小于1 MPa,均方根误差均小于1 MPa,平均相对误差均小于1.3%,决定系数均大于0.9,比BP、CNN和LSTM模型精度高。该模型提升了地层孔隙压力预测精度,并为钻井安全性提供了数据支持。 展开更多
关键词 地层孔隙压力 智能预测 深度学习 卷积神经网络 自注意力机制
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多向梯度孔径反应载体的结构主动设计
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作者 郑天清 邱泓桑 +4 位作者 詹友基 徐继璇 章蒙蒙 王江江 李棒棒 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期327-335,共9页
[目的]探究隐式三角函数参数与多孔反应载体孔径大小之间的内在关系,实现具有多向梯度孔径的反应载体结构主动设计,进而为应用于传质传热和制氢反应的多孔反应载体的多向梯度孔径设计奠定基础.[方法]在经典隐式三角函数的基础上,解析其... [目的]探究隐式三角函数参数与多孔反应载体孔径大小之间的内在关系,实现具有多向梯度孔径的反应载体结构主动设计,进而为应用于传质传热和制氢反应的多孔反应载体的多向梯度孔径设计奠定基础.[方法]在经典隐式三角函数的基础上,解析其中与孔径大小相关的参数,并建立该参数与坐标位置之间的关联,开展梯度孔径反应载体的结构设计;同时通过变参数的方法,分析新型隐式三角函数参数的改变对多孔反应载体孔径梯度的影响;利用多孔反应载体孔径梯度与其对应的隐式三角函数参数训练BP神经网络,建立多孔反应载体孔径梯度与隐式三角函数参数之间的映射关系,进而实现孔径梯度的主动设计.[结果]I-WP型隐式三角函数可获得具有较高比表面积的多孔反应载体.在此基础上,通过建立隐式三角函数参数C与坐标位置之间的关联,实现了多向梯度孔径反应载体的结构设计.基于BP神经网络,实现了多孔反应载体的孔径梯度主动调控,其中,隐式三角函数参数A(用于调控载体的孔径大小及孔径梯度)的预测误差率在2%~14%,参数T(用于辅助调控载体的孔径大小)的预测误差率在0.1%~2%.[结论]隐式三角函数可实现多向梯度孔径反应载体的结构设计,BP神经网络可实现多孔反应载体的孔径梯度主动设计. 展开更多
关键词 反应载体 主动设计 梯度孔径 隐式三角函数 神经网络
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改进UNet-VAE网络的土壤多类型孔隙三维分割方法 被引量：3
16
作者 韩巧玲 宋美慧 +2 位作者 席本野 赵玥 赵燕东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期81-89,共9页
不同类型土壤孔隙结构会随生物活动和非生物作用发生形变,从而影响其生态功能,准确分割不同类型的孔隙结构对于研究孔隙结构与生态功能演变关系具有重要意义。针对单个类别孔隙的分割方法分割精度低、分类标准单一、鲁棒性差,无法准确... 不同类型土壤孔隙结构会随生物活动和非生物作用发生形变,从而影响其生态功能,准确分割不同类型的孔隙结构对于研究孔隙结构与生态功能演变关系具有重要意义。针对单个类别孔隙的分割方法分割精度低、分类标准单一、鲁棒性差,无法准确分割和判别生物孔隙、裂隙等相交部分孔隙结构的问题。该研究针对不同类型孔隙尺度差距大的特点,提出了一种改进UNet-VAE网络模型,实现土壤多类型孔隙分割。改进UNet-VAE网络引入多尺度特征融合注意力模块,以实现多尺度信息融合和冗余信息筛选。结合变分自动编码器生成网络(variational autoencoder,VAE),引入噪声和辅助损失函数,以增强网络的泛化能力和鲁棒性。试验结果表明:改进UNet-VAE方法在土壤多类型孔隙(裂隙、生物孔、不规则孔隙和球状孔隙)三维分割中达到了93.83%的平均准确率,与次优VNet方法相比,平均准确率、精确率、召回率和F1值分别提升了3.32,5.06,8.97和8.63个百分点,特别是对于不规则孔隙4项指标分别提升了4.88,15.46,15.70和15.50个百分点,表明改进UNet-VAE法可准确分割多类型孔隙,也验证了深度学习技术在多类型孔隙判别的有效性,可为揭示土壤孔隙结构与演化研究提供有效工具。 展开更多
关键词 土壤 孔隙 卷积神经网络 图像分割 3D UNet 注意力模块
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基于物理约束的分布式神经网络三维地应力预测模型 被引量：5
17
作者 马天寿 向国富 +2 位作者 桂俊川 贾利春 唐宜家 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3211-3228,共18页
地应力是油气藏全生命周期中井壁稳定分析、水力压裂设计、地层出砂预防、套损预测防治和油气开采措施制定的重要基础参数.针对缺乏三维地震资料情况下的三维地应力场预测问题,以工区已钻井地应力测井解释结果为基础,建立了一种基于物... 地应力是油气藏全生命周期中井壁稳定分析、水力压裂设计、地层出砂预防、套损预测防治和油气开采措施制定的重要基础参数.针对缺乏三维地震资料情况下的三维地应力场预测问题,以工区已钻井地应力测井解释结果为基础,建立了一种基于物理约束的分布式神经网络三维地应力预测模型.首先,采用测井解释方法获得工区已钻井地应力单井剖面,并通过Kriging插值构建三维地质模型;其次,将测井数据和三维地质模型的三维空间坐标喂入3个并行的全连接神经网络,引入地应力物理约束条件,提出了数据和物理双约束的条件,进而通过三维空间坐标实现三维地应力场的预测;再次,优选了数据和物理双约束的权重参数,与人工神经网络、支持向量回归、随机森林等三种机器学习模型以及克里金插值模型进行了对比;最后,评价了不同机器学习模型预测地应力的效果.研究结果表明:(1)研究区域的地应力满足潜在正断层应力状态,即垂向地应力>最大水平地应力>最小水平地应力;(2)数据和物理双约束权重参数取值对预测结果有显著影响,当权重参数λ=0.2时,三维地应力预测效果最优;(3)与人工神经网络、支持向量回归、随机森林、克里金插值等模型相比,本文模型预测得到的地层三维地应力和孔隙压力更准确,在工区内测试集预测得到的垂向地应力、最大水平地应力、最小水平地应力和地层孔隙压力的最大相对误差分别为0.63%、7.59%、7.16%、3.21%,而且,本文模型能够更加准确捕捉地应力梯度的三维变化特征,水平井段地应力和地层孔隙压力参数的正态分布特征明显.结论认为,物理约束的分布式神经网络模型能有效融合地形构造与地应力之间的联系,提高三维地应力预测的准确性和可解释性,为油田三维地应力场的预测提供了一种新的思路. 展开更多
关键词 三维地应力 孔隙压力 神经网络 物理约束 数据驱动 地质模型
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页岩油微观渗流机理研究进展 被引量：14
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作者 王鸣川 王燃 +3 位作者 岳慧 张薇 王付勇 陈志强 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期98-110,共13页
页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点,但其开发面临诸多挑战。针对页岩油赋存孔隙空间复杂、渗流机理尚不明确和研究方法亟需探索的关键问题,从孔隙尺度和岩心尺度,系统阐述了页岩油微观渗流机理在实验方法和计算模拟方面的... 页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点,但其开发面临诸多挑战。针对页岩油赋存孔隙空间复杂、渗流机理尚不明确和研究方法亟需探索的关键问题,从孔隙尺度和岩心尺度,系统阐述了页岩油微观渗流机理在实验方法和计算模拟方面的研究现状,探讨了目前存在的问题和未来研究的发展趋势。结果显示,目前多种实验方法结合能较好表征页岩孔隙结构,但对微尺度与岩心尺度流动的表征尚存在不足;孔隙尺度流动机理研究以格子玻尔兹曼方法为代表的直接法和以孔隙网络模拟为代表的间接法为主,但对微尺度效应的考虑有待完善;岩心尺度流动机理研究主要为基于毛管束模型和分形理论,建立考虑边界层效应的渗流模型。指出充分考虑页岩油微纳米孔隙中流动边界吸附/滑移、密度/黏度非均质性、应力敏感、启动压力梯度等因素,耦合不同尺度渗流机理,构建能够准确表征页岩油多相多尺度流动特征的数学模型是未来的主要研究方向。 展开更多
关键词 孔隙网络模型 格子玻尔兹曼方法 数字岩心 非线性渗流 渗流机理 页岩油
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雨滴击溅下表土孔隙变化及其对入渗能力的影响 被引量：7
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作者 张晓茹 刘志强 +1 位作者 焦钒栩 李光录 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期601-609,共9页
为探究雨滴击溅下土壤结构与入渗能力的变化规律,为雨滴击溅下土壤侵蚀状况预测提供参考,以黄土高原褐土为对象,基于雨滴击溅试验、土壤渗透试验和同步辐射CT扫描方法,对降雨条件下表土孔隙结构与土壤渗透能力的关系进行了分析。结果表... 为探究雨滴击溅下土壤结构与入渗能力的变化规律,为雨滴击溅下土壤侵蚀状况预测提供参考,以黄土高原褐土为对象,基于雨滴击溅试验、土壤渗透试验和同步辐射CT扫描方法,对降雨条件下表土孔隙结构与土壤渗透能力的关系进行了分析。结果表明:①雨滴击溅导致土壤总孔隙度和渗透系数显著降低(P<0.05)。2.67、3.39和4.05 mm直径雨滴击溅后土壤的总孔隙度分别降低了20.64%、36.05%和44.88%,土壤渗透系数分别降低了15.69%、40.42%和71.77%。雨滴击溅后土壤孔隙的碎片化程度加剧,导致孔隙形状更不规则,连通性降低。②土壤孔隙大小、形状和连通性对土壤渗透能力有显著影响(P<0.01):孔隙越大,形状越规则,对土壤渗透能力的影响越大。从孔隙连通性角度看,土壤连通孔隙的孔喉半径和孔隙率对入渗能力的影响程度最大。基于以上分析,建立了土壤渗透系数(K)与总孔隙度(P_(T))、大孔隙率(P_(lp))、规则孔隙率(P_(rp))、连通孔隙率(P_(cp))和孔喉半径(R_(th))的预测模型:K=0.402P_(T)+0.104P_(lp)+0.1401P_(rp)+0.350P_(cp)+0.003R_(th)-0.415,R^(2)=0.93,P<0.05。综上可见,雨滴击溅通过改变土壤孔隙的大小、形状和连通状况,导致土壤孔隙结构破坏,从而降低了土壤入渗能力。 展开更多
关键词 雨滴击溅 孔隙微观结构 孔隙网络模型 土壤渗透 表土
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多尺度数字岩石建模进展与展望 被引量：6
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作者 吴翔 肖占山 +3 位作者 张永浩 王飞 赵建斌 方朝强 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1736-1751,共16页
数字岩石技术可对岩心进行精细数字化表征,结合数值模拟方法研究微观岩石物理属性。非常规储层岩石在不同尺度上表现出不同的特征,多尺度成像技术能以亚纳米—毫米级分辨率观测不同尺度的岩石微观组构,然而单一分辨率扫描方法无法解析... 数字岩石技术可对岩心进行精细数字化表征,结合数值模拟方法研究微观岩石物理属性。非常规储层岩石在不同尺度上表现出不同的特征,多尺度成像技术能以亚纳米—毫米级分辨率观测不同尺度的岩石微观组构,然而单一分辨率扫描方法无法解析跨尺度结构信息,构建多尺度、多分辨率、多组分的数字岩石模型是解决这一矛盾的关键方法。通过系统的调研,将现有的多尺度数字岩石建模方法分为两大类,分别为基于混合叠加、模板匹配和深度学习的图像融合建模方法,以及带有显式微孔网络、仅添加额外喉道和含裂缝系统的孔隙网络整合建模方法。其中:图像融合建模法能够真实反映不同尺度岩心的孔隙、矿物三维分布并进行多物理场模拟,但受计算效率限制难以实现尺度差异较大的混合建模;孔隙网络整合法能够实现多个连续尺度的建模,模型储存空间小且数值模拟效率高,但可研究的物理属性受限。此外,数字岩石工作流程还存在如何精确提取矿物、如何确定适当的代表性体积元大小等共性问题。笔者认为下一步探索方向为:利用实验数据优化建模,按需研究物理属性建模及结合均化等效理论建模,以早日形成具体的应用体系,支撑实际测井解释及油气藏开发。 展开更多
关键词 数字岩石 多尺度 三维随机重建 图像融合 孔隙网络模型
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