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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

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3211-3228页

作者：马天寿向国富桂俊川贾利春唐宜家西南石油大学"油气藏地质及开发工程"全国重点实验室成都610500 国家管网集团储能技术有限公司上海200122 中国石油西南油气田分公司页岩气研究院成都610051 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300 中国石油西南油气田分公司工程技术研究院成都610017

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... 详细信息

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.

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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基于多维时序LSTM的超深井机械钻速预测方法

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西南石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘阳陈思彤向幸运沈明华马天寿西南石油大学机电工程学院油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学中国石化华北石油工程有限公司西部分公司中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院

为解决复杂深井钻井过程中机械钻速影响因素多、机理复杂且存在非线性、强耦合等特征的难题，提出了一种基于多维时序长短期记忆神经网络的机械钻速预测方法。根据新疆X–1井实际测录井数据，通过分析特征相关性和传统钻速方程的物理意... 详细信息

为解决复杂深井钻井过程中机械钻速影响因素多、机理复杂且存在非线性、强耦合等特征的难题，提出了一种基于多维时序长短期记忆神经网络的机械钻速预测方法。根据新疆X–1井实际测录井数据，通过分析特征相关性和传统钻速方程的物理意义，优选工程参数、水力学参数、岩性参数和其他参数作为模型输入，分析多维特征在不同参数组合模式下的钻速预测效果。研究表明，机械钻速与转速、扭矩、立管压力呈正相关关系，与垂深、大钩载荷、比钻压、钻井液电导率、出口钻井液温度、出口排量、PDC可钻性极值呈负相关关系，与泵冲、钻井液密度相关性较弱；不同特征参数组合的机械钻速预测精度不同，其中，最优参数组合为比钻压、转速、扭矩、大钩载荷、立管压力、钻井液电导率、出口钻井液温度、出口排量、垂深、PDC可钻性极值，机械钻速预测的平均绝对误差为0.30 m/h，平均绝对百分比误差为11.35%，拟合优度为0.93；采用正交实验法确定了模型的最优超参数组合方案，预测效果提升较好，预测的绝对系数可提高0.06。

关键词：超深井机械钻速 LSTM 超参数组合正交实验

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自制器材在光学实验教学中的应用

中学物理教学参考 2024年第18期 65-67页

作者：章桂寿陆丰市内湖中学广东汕尾516513

针对现行物理教材中的实验,结合农村中学物理实验教学情况,由于器材或人员等条件限制,在课堂中展开实践探究时所遇到的困难与不足,提出利用身边物品制作器材开展实验探究更切合实际,有助于培养学生的物理学科核心素养,提升学习积极性,... 详细信息

针对现行物理教材中的实验,结合农村中学物理实验教学情况,由于器材或人员等条件限制,在课堂中展开实践探究时所遇到的困难与不足,提出利用身边物品制作器材开展实验探究更切合实际,有助于培养学生的物理学科核心素养,提升学习积极性,教学效果良好.

关键词：制作器材物理素养光学实验

基于CEEMDAN-VSSLMS的滚动轴承故障诊断

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1138-1148页

作者：江莉向世召西安建筑科技大学信息与控制工程学院陕西西安710055

针对传统机械轴承故障诊断模型易受系统噪声干扰、特征识别效率低等问题,提出一种基于信号固有模式深度建模分析的轴承故障诊断方法。首先,将采集到的轴承振动信号进行噪声自适应完全经验模态分解(CEEMDAN),获得不同时间尺度的局部特征... 详细信息

针对传统机械轴承故障诊断模型易受系统噪声干扰、特征识别效率低等问题,提出一种基于信号固有模式深度建模分析的轴承故障诊断方法。首先,将采集到的轴承振动信号进行噪声自适应完全经验模态分解(CEEMDAN),获得不同时间尺度的局部特征信号,使用相关系数判别并去除虚假模态分量,再利用可变步长最小均方算法(VSSLMS)对剩余IMF分量降噪并进行重构;然后,将降噪后的振动信号进行离散小波变换(DWT)得到时频谱图,并利用形态学开运算进行特征增强;最后利用改进GoogLeNet网络模型对特征图进行训练,通过Softmax分类器完成特征归类,从而实现轴承故障诊断。将提出的故障诊断方法应用于不同工况下的轴承故障数据集,试验结果表明,所提方法在噪声干扰下具有较高的诊断精度。

关键词：轴承故障诊断经验模态分解最小均方算法离散小波变换 GoogLeNet模型

基于ADP-heptose/ALPK1通路探讨阴道微生态对HPV感染的影响

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中国病原生物学杂志 2024年第5期19卷 514-519,523页

作者：章昉寿坚周建英繆飞龙施婷婷浙江省杭州市萧山区第二人民医院浙江杭州311241 浙江萧山医院浙江省绍兴市上虞妇幼保健院

目的基于ADP-heptose/ALPK1探讨阴道微生态对HPV感染的作用机制。方法收集2020年1月至2023年10月84例HPV阳性宫颈癌患者(观察组),107例无宫颈癌的HPV阳性患者(阳性组),191名健康女性(对照组)。收集患者阴道分泌物,赖特-吉姆萨染色检测... 详细信息

目的基于ADP-heptose/ALPK1探讨阴道微生态对HPV感染的作用机制。方法收集2020年1月至2023年10月84例HPV阳性宫颈癌患者(观察组),107例无宫颈癌的HPV阳性患者(阳性组),191名健康女性(对照组)。收集患者阴道分泌物,赖特-吉姆萨染色检测乳酸菌水平和微生物群多样性和密度;将另一支拭子置于0.9%氯化钠溶液中,用于测量分泌物的清洁度和念珠菌,滴虫和乳酸杆菌的水平;第三拭子用于检测阴道分泌物的pH值。生物信息学分析阴道菌群情况,qRT-PCR检测ADP-heptose/ALPK1 mRNA水平。结果3组间菌群Alpha多样性指标:Chao1指数(F=32.780,P2.0)。观察组与阳性组菌群中伯克霍尔德菌和节杆菌属杆菌目富集,对照组菌群中乳酸杆科及乳酸杆属富集。在原分组情况下,与对照组比较,观察组和阳性组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05);与阳性组比较,观察组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05)。根据乳酸杆菌缺乏阳性分组,与对照组比较,观察组和阳性组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05);与阳性组比较,观察组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05)。根据乳酸杆菌缺乏和微生物群密度阳性分组,与对照组比较,观察组和阳性组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05);与阳性组比较,观察组ADP-heptose/ALPK1 mRNA表达增加(P<0.05)。根据乳酸杆菌缺乏阳性分组,观察组和阳性组ADP-heptose mRNA在HPV阳性宫颈癌诊断中的曲线下面积(AUC)值为0.920(0.820~1.000),ALPK1 mRNA为0.833(0.701~0.965),均有统计学意义(P<0.05)。结论HPV阳性或HPV阳性宫颈癌的患者缺乏乳酸杆菌,并且微生物群密度和多样性要更高,ADP-heptose/ALPK1在乳酸杆菌缺乏的HPV感染宫颈癌诊断中一定的临床意义。

关键词： ADP-heptose/ALPK1 阴道微生态 HPV 宫颈癌

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Ⅰ型单纯疱疹病毒糖蛋白D的高效半合成策略

有机化学 2024年第1期44卷 326-328页

作者：杨鸿向张夏衡国科大杭州高等研究院化学与材料科学学院杭州310024

Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染是全球卫生领域的一个重要难题,影响着全球70%的人口.该感染引发一系列免疫性疾病,包括唇疱疹、眼疱疹、新生儿疱疹、脑炎和生殖器疱疹等[1].尽管科学家们长期致力于寻找对抗HSV-1的疫苗,但目前仍未有任何... 详细信息

Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染是全球卫生领域的一个重要难题,影响着全球70%的人口.该感染引发一系列免疫性疾病,包括唇疱疹、眼疱疹、新生儿疱疹、脑炎和生殖器疱疹等[1].尽管科学家们长期致力于寻找对抗HSV-1的疫苗,但目前仍未有任何经过批准的临床疫苗可用于对抗HSV-1.与其他α型疱疹病毒类似,HSV-1的糖蛋白D(gD)是一种关键的受体结合糖蛋白,在触发宿主细胞膜融合和病毒进入过程中发挥着关键作用.由于其重要的功能,gD蛋白成为研发针对HSV-1感染的有效疫苗与治疗方法的主要候选之一[2].

关键词：免疫性疾病有效疫苗疱疹病毒糖蛋白D 生殖器疱疹卫生领域宿主细胞膜唇疱疹

全生命周期视角下流域国土空间生态保护修复研究

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中国土地科学 2024年第5期38卷 21-28页

作者：向敬伟中国地质大学(武汉)公共管理学院湖北武汉430074 北京大学城市与环境学院北京100871

研究目的:基于全生命周期理念,结合流域生态系统典型特征,提出流域国土空间生态保护修复基本体系、重点任务、实施难点、解决途径及亟待研究方向,为流域国土综合治理提供参考。研究方法:文献综述法,逻辑推理法。研究结果:(1)流域国土空... 详细信息

研究目的:基于全生命周期理念,结合流域生态系统典型特征,提出流域国土空间生态保护修复基本体系、重点任务、实施难点、解决途径及亟待研究方向,为流域国土综合治理提供参考。研究方法:文献综述法,逻辑推理法。研究结果:(1)流域国土空间生态保护修复应以水为核心开展,全生命周期视角下可分为“识水—治水—管水”三个修复阶段。(2)流域国土空间生态保护修复重点任务在于以水梯度为基础开展流域生态系统特征与胁迫识别,以水连通为主线开展“山水林田湖草沙”系统修复以及以水健康为重点实施修复成效评估及可持续监管。(3)生态胁迫的复杂性、修复模式的精准性以及跨区域协同管理的困难性为流域生态修复实施带来了困难。(4)提升流域生态系统监测的精度和广度,注重多要素、多层级协同的修复目标与模式制定,构建生态修复跨区域全周期协同机制等举措可为解决生态修复难点提供可行路径。研究结论:从“识水—治水—管水”全生命周期视角实施流域国土空间生态保护修复,可为流域国土综合治理提供科学借鉴。

关键词：生态修复全生命周期流域基本体系实施难点

中国泥炭地土壤碳库估算: 方法、进展与展望

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科学通报 2024年第12期69卷 1613-1624页

作者：刘滨刘汉向贾佳浙江师范大学地理与环境科学学院金华321004 金华市流域地表过程与生态安全重点实验室金华321004

泥炭地土壤碳储量占到了全球土壤碳库的1/3,与气候变化的关系密切.这一背景下,泥炭地土壤碳库的大小及变化受到了学者的广泛关注.本文聚焦泥炭地土壤碳库估算,梳理不同估算方法的原理及优缺点,对比不同研究中我国泥炭地的分布、面积及... 详细信息

泥炭地土壤碳储量占到了全球土壤碳库的1/3,与气候变化的关系密切.这一背景下,泥炭地土壤碳库的大小及变化受到了学者的广泛关注.本文聚焦泥炭地土壤碳库估算,梳理不同估算方法的原理及优缺点,对比不同研究中我国泥炭地的分布、面积及碳库估算大小,并对我国不同区域泥炭地土壤碳库形成的主要驱动因子进行探讨.评述了目前的研究进展及存在的问题,并展望了未来泥炭地土壤碳库的研究思路,以期为准确估算我国泥炭地土壤碳库提供方法论参考,为我国实施“双碳”(碳达峰、碳中和)战略提供科学支撑.

关键词：泥炭地土壤碳库中国碳达峰与碳中和

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