基于CatBoost算法的孔隙压力预测方法及其在井壁稳定分析中的应用

为解决传统孔隙压力预测方法(如伊顿法和鲍尔斯法)在预测孔隙压力时,适用范围较小、受人为因素影响较大等问题。基于CatBoost机器学习回归算法建立孔隙压力智能预测模型,并与决策树回归算法和随机森林回归算法进行比较,以某区块2口直井为例验证模型的预测效果。结合CatBoost模型的孔隙压力预测结果,利用数值模拟软件分析孔隙压力对井壁稳定的影响。研究结果表明：CatBoost模型的5个评价指标相对最优,孔隙压力当量密度实测值与预测值的相对误差最小,CatBoost模型具有较强的泛化能力和较高的预测精度;在低孔隙压力条件下,井周等效塑性应变不均匀性明显,井周进入塑性区的围岩区域主要集中在最大主应力方向;在较大孔隙压力作用下,井周等效塑性应变不均匀性有所降低,但井周等效塑性应变的极大值仍存在于最大主应力方向。研究结果可对孔隙压力精确预测和钻井作业安全施工提供一定指导作用。     

不同种类金属离子改性椰壳活性炭吸附分离CO2/CH4的研究

分别用碱金属(K)、碱土金属(Ca、Mg)和重金属(Fe、Cu、Ag)对椰壳活性炭(AC)进行改性,对改性前后AC的理化性质及其对CO_2/CH_4的吸附分离效果进行了综合对比分析。结果表明,经金属离子改性后AC的比表面积、总孔体积和微孔体积下降,中孔体积变大;AC改性前后主要官能团基本相同,除Ag~+改性AC中出现了Ag的衍射峰外,其余的物相结构基本没有改变。经金属离子改性后,AC对CO_2的吸附量增大,这与负载的金属增加了AC的表面极性密切相关;而对CH_4的吸附则大体低于原AC。改性AC对CO_2/CH_4混合气的分离效果均优于原AC,其中以K~+改性效果最优。金属离子改性AC对CO_2吸附能力和对CO_2/CH_4混合气分离效果的优劣程度大体为:碱金属改性AC碱土金属改性AC重金属改性AC。     

基于滑坡灾害输电网的预警模型

伴随电力设施的大量建设,滑坡灾害引起的输电网损坏亦愈加频繁和严重。为正确、高效、快速地处置因滑坡灾害引起的输电网事故,针对滑坡灾害,首先从输电网的拓扑网络结构特征及所致事故预估影响进行分析,构建了滑坡灾害下输电网的预警指标体系,并通过模糊层次分析法-熵权法的组合赋权法得到预警指标权重;然后,基于预警相关理论和电力行业标准,制定了滑坡灾害下输电网预警等级分级标准,并据此标准划分预警指标各等级警限阈值。最后,再运用可拓理论中基于参变量物元的动态评价模型,建立输电网预警模型,并对重庆某地区进行预警等级计算。结果表明,该地区预警等级为三级,处于相对安全状态。     

N2H4抑制好氧氨氧化及亚硝酸盐氧化动力学类型

采用间歇实验研究联氨(N2H4)对好氧氨氧化和亚硝酸盐氧化的抑制类型。结果表明,N2H4对好氧氨氧化及对亚硝酸盐氧化抑制类型分别为竞争性和非竞争性抑制。N2H4对亚硝酸盐氧化的抑制大于其对好氧氨氧化的抑制。在较低氨氮(NH+4-N)浓度时,N2H4对于好氧氨氧化的抑制作用随N2H4浓度增加而增强;但在较高NH+4-N浓度时,NH+4-N基质能抵消N2H4对氨氧化的部分抑制作用。N2H4对于亚硝酸盐氧化的抑制作用随N2H4浓度增加而不断增强。     

脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水简

考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明，随煤样粒径的减小，活性炭的吸附能力增强，吸附过程符合分形动力学特征；随着镉浓度的升高，活性炭对镉的吸附量增加，活性炭吸附镉符合Langmuir 等温方程，镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附；煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0.054 mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35 mg/L、活性炭用量0.05 g、吸附时间1 h，此时的吸附容量达40 mg/g。     

井下射孔强化压裂裂缝导流机理研究

煤矿井下水力压裂中经常出现裂缝扩展无序、闭合快等现象,导致裂缝导流能力较差,无法实现瓦斯的高效抽采。针对此问题,提出采用水射流射孔强化裂缝导流能力的方法,即采用高压水射流在煤孔段垂直于钻孔轴向射孔。采用FLAC3D分析了射孔周边煤体应力分布,结果表明,射孔尖端处存在耳状塑性区。根据最大主应力的准则判断,塑性区的存在可促使裂缝在射孔尖端处起裂。采用RFPA2D-Flow分析了不同水平应力组合下的裂缝扩展特性,结果表明,裂缝在射孔尖端处起裂后,在塑性区内沿水平方向延伸,然后平行于最大水平主应力方向延伸。视压裂裂缝面为粗糙面,基于Y模型分析了裂缝面微凸体分布规律。采用Hertz接触理论研究了两缝面单个微凸体接触受力状态,得出压裂裂缝面微凸体受力与裂缝闭合量呈正指数关系。基于N-S方程分析了真实压裂裂缝内瓦斯渗流速度分布,得出了煤岩体裂缝中瓦斯流量与裂缝面高度成立方关系。对比分析得出,射孔煤体周边应力明显小于不射孔煤体周边应力。通过以上分析得出,射孔导向裂缝在煤层中有序扩展,降低了煤岩体有效应力,减小了压裂裂缝的闭合量,实现了瓦斯长时高效抽放。     

厚度效应对含瓦斯复合煤岩体力学特性及破坏形式的影响

为了解厚度效应对复合煤岩体的影响,考虑了瓦斯及顶底部砂岩的作用,通过改变原煤与顶底部砂岩的厚度配比,运用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,研究了厚度效应对复合煤岩体的力学特性及破坏形式的影响。结果表明,复合煤岩体的三轴应力应变曲线与全煤样有很好的一致性,其三轴抗压强度较原煤有一定程度的增强;顶部砂岩与原煤厚度比落入1.00~1.20极值区间的复合煤岩体,易出现三轴抗压强度极值,且远离极值厚度比的三轴抗压强度均有不同程度下降;当厚度比接近1.00时,易出现峰值体积应变。当体积应变接近时,厚度比落入极值区间内的煤岩体强度较大。复合煤岩体的破坏以单斜面剪切破坏为主,且大部分为非完全破坏;中部原煤会产生多种形式的破坏,厚度比落入极值区间内的复合煤岩体,其煤体破坏以单斜面裂隙或垂直裂隙形式破坏,且三轴抗压强度要高于其他裂隙形式破坏。     

页岩气开采返排/产出水处理技术选择的评述与展望

页岩气是常规油气资源最现实的接替资源之一,但采用水力压裂(HF)技术的开采方法不仅水量耗费大,还会产生含复杂有机物的高盐度返排/产出水(FPW).这可能诱发水资源短缺、环境污染、人体和生态健康损害等风险.因此优化FPW的处理方法对于缓解和消除页岩气开采的生态环境风险极为重要.通过系统综述相关文献资料,主要从功效方面对FPW处理技术进行评估.以水资源利用最大化为目标,提出了处理后内部HF回用-外部回用-深井回注的FPW管理模式,并结合FPW的污染特征和不同处理目标以及多个国内外典型实例对相应管理模式下的处理技术进行推荐.最后基于资源化利用的理念,对FPW处理技术进行了展望,以期为页岩气开采FPW的管理提供支持.     

基于生命周期评价的页岩气开采返排-产出水处理技术选择

为探究页岩气开采废水(即返排-产出水)处理技术对环境生态的影响,针对页岩气开采废水的处理后内部回用以及达标排放两种管理模式,结合生命周期评价的理念,运用Simapro分析工具,创建LCA模型,对典型处理技术进行清单分析,评估处理技术中的资源、能源消耗和环境负荷,量化分析其对人群健康、生态环境质量和资源方面的影响,建立一种页岩气开采返排-产出水处理技术选择的评价方法.同时,以国内某页岩气田产出水处理工程为例,评估所选用处理技术的潜在环境影响.结果表明,内部回用模式下选用的混凝-絮凝处理技术对环境生态影响最小;达标排放模式下针对有机物去除,选用铁电极的电絮凝技术或曝气生物滤池对环境生态的影响较小.对于较低含盐量的开采废水的脱盐,选用的脱盐技术正渗透对环境的影响比反渗透小,但反渗透的脱盐效果更好.对于较高含盐量开采废水的脱盐,选用的多效蒸发-机械蒸汽再压缩技术对环境生态的影响较小.