DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 挥发性有机物(VOCs)已经成为继SO 2 和NO x 后目前最受关注的大气污染物，其主要包含烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物，其不但会诱导产生光化学烟雾等大气污染现象，而且具有较强的致癌、致突变等生物毒性，对人体健康有显著的毒害作用。而其中二甲苯因在家居，电子化工行业中广泛存在而被格外关注 [ 1 ]。在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，二甲苯在3类致癌物清单中 [ 2 ]。 传统的VOCs治理技术主要有：吸附法、吸收法、膜分离法、冷凝法、热力燃烧技术、催化燃烧技术、生物降解法等，但是由于大部分工业过程中产生的二甲苯浓度较低，以上传统的处理方法处理难以有效地去除二甲苯。同时上述传统技术因存在运行费用高，运行管理麻烦等缺点难以被广泛使用。而低温等离子体有机废气处理技术被认为是高效、节能和环境友好的低浓度有机废气处理技术 [ 3 ]。 低温等离子体(non-thermal plasma， NTP)技术是一项利用气体因电离而产生的等离子体对污染物进行处理的技术。其处理VOCs原理可简述为空气在高压电场下因电离而产生高能电子，这些高能电子轰击反应器内气体，通过复杂的反应可以得到具有强氧化性的臭氧，氧自由基，羟基等，这些强氧化物能够氧化分解VOCs分子，最终氧化为无害的H 2 O和CO 2 。NTP处理的方法虽然具有快速引发，且在常温常压下就可以工作等优点。早在1992年Yamamoto等人 [ 4 ] 就将脉冲电晕放电反应器用于甲苯、二氯甲烷和三氯三氟乙烷的处理上，得出了在脉冲带电压22 kV、停留时间为7.9 s时，二氯甲烷的脱除率可达90%以上。Chang等人 [ 5 ] 将无声放电反应器应用于甲苯的去除，当放电电压升高或者气体湿度降低时甲苯的去除率会呈上升趋势；进口气体中甲苯浓度升高反而会使去除效率下降，但是甲苯的去除量是增加的，其解释为甲苯的降解主要是通过高能电子直接轰击甲苯分子与因背景气电离产生的强氧化性自由基氧化甲苯而实现的。虽然低温等离子体处理方法有其独特的优势，但是也存在许多缺点，所以低温等离子体与催化剂联用这一方法被提出。但其依然具有能耗高，处理效率较低等缺点 [ 6 ]。为了弥补以上缺点，学者们进行了低温等离子体技术与催化剂联合处理VOCs的研究，并获得了较好的处理效果。 低温等离子体–催化技术是单一的低温等离子体技术的发展，此方法是在常规NTP处理中加入催化剂来提高NTP反应器的能量利用效率，明显改善了常规低温等离子技术的能耗问题，同时也扩展了其应用场景。李党生等 [ 7 ] 就采用介质阻挡放电与催化剂(MnO 2 ， TiO 2 )联用降解空气中低浓度的苯，苯的降解效率得到较大的提高，且苯的转化率随输入能量密度的增加而增加，其降解产物主要为CO 2 和H 2 O。韩姚其等人 [ 8 ] 将低温等离子体联合催化剂(纳米TiO 2 )技术用于去除二甲苯，得到了当纳米TiO 2 催化剂的负载量为0.5 ml，放电电压为45 kV时有最高的催化效率(93.57%)。 近年来低温等离子体联合催化剂技术所研究的催化剂重点被放在了光催化剂(TiO 2 )上，对于钙钛矿这种高效的新型催化剂鲜有研究，而本文则研究了通过介质阻挡放电耦合钙钛矿及铁改性钙钛矿催化剂对二甲苯进行降解处理，通过对反应产物的分析研究了改性催化剂中不同的铁掺杂比例对反应活性的影响，同时考察了不同的放电电压下对二甲苯去除效率的影响，利用了CO x 选择性和副产物O 3 的抑制效率等指标分析了低温等离子体耦合催化剂降解二甲苯降解的影响。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 主要试剂与仪器 试剂：二甲苯(纯度：98%，用途：模拟VOCs)，空气(纯度：99.99%，用途：载气)，LaMnO 3 催化剂(自制备)，LaMn 1−x Fe x O 3 催化剂(自制备)。仪器设备：DBD反应器(NTP放电)，高压脉冲电源(供电)，高压探头(测电压)，质量流量控制器(控制流量)，鼓泡瓶(配气)，水浴锅(配气)，缓冲罐(混合气体)，气相色谱仪(测二甲苯浓度)，色谱进样针(采样进样)，甲烷转化炉(测CO和CO 2 浓度)，臭氧分析仪(测量O 3 浓度)。 2.2. 催化剂的制备 粉末钙钛矿催化剂的共沉淀制备主要通过3个单元操作来实现即沉淀、洗涤、干燥/焙烧。其制备过程示意图可简单归纳为图1。具体操作为，在去离子水中溶解符合化学计量比的La(NO 3 ) 3 ∙6H 2 O、Mn(NO 3 ) 2 ∙4H 2 O。沉淀剂为2:1摩尔比的NaOH和Na 2 CO 3 ，称取NaOH和Na 2 CO 3 溶解于去离子水中，配成浓度为0.5 mol/L的碱液溶液。然后碱液以5 mol/min的速度开始滴加到硝酸盐的混合溶液中，并不断搅拌。滴定终点为pH = 10，放慢滴加速度，控制pH = 10保持30 min不变即可停止滴加。室温下老化10 h后抽滤，去离子水洗涤三次，之后用乙醇洗涤两次，110℃下干燥10 h，所得样品程序升温，在270℃停留2小时，然后在一定温度下焙烧4小时得到钙钛矿粉体。LaMn 1−x Fe x O 3 的制作需要用Fe部分取代LaMnO 3 催化剂B位的Mn，在催化剂的制备过程中，加入不同量的硝酸铁，就可以得到不同的取代量(LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 ，LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 和LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 )。 2.3. 实验装置与流程 实验流程图如图2所示。载气为含21%氧气和79%氮气的模拟空气，不含水汽。由鼓泡装置产生二甲苯，其浓度由鼓泡气体流量和水浴温度控制，本实验中使用的二甲苯进口浓度被控制在455 ppm左右。等离子体由表面介质阻挡放电反应器产生。通过高压探头测量放电电压。实验中二甲苯浓度用气相色谱测定，为减小实验误差每组实验进行三次平行测试，色谱柱采用半极性毛细管柱，检测器为FID氢离子火焰检测器，气相色谱参数设定柱温100℃，进样器150℃，检测器180℃。二甲苯的转化率通过式(1)计算得到。为了更好的反应催化剂对产物中CO x 选择性的影响引入了C转换率这一概念，通过甲烷转化炉测CO和CO 2 浓度。C转换率越高CO x 选择性也就越好，其计算公式为式(2)。通过臭氧分析仪测量主要副产物O 3 浓度，考察该技术的O 3 抑制效率。 图1. 钙钛矿催化剂制备示意图 二 甲 苯 转 化 率 = 进 口 二 甲 苯 浓 度 − 出 口 二 甲 苯 浓 度 进 口 二 甲 苯 浓 度 (1) C 转 换 率 = 出 口 CO 2 浓 度 + 出 口 CO 浓 度 8 × ( 入 口 二 甲 苯 浓 度 − 出 口 二 甲 苯 浓 度 ) (2) 图2. 实验装置流程图
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 二甲苯去除率 图3是添加催化剂(三种改性催化剂与原催化剂)和无催化剂的情况下低温等离子体去除二甲苯中去除率与电压的关系图，从图中我们可以很明显得看出无论是添加催化剂还是没有添加催化剂，二甲苯的去除率均随着放电电压的增强而增加。这是由于低温等离子体在电场的加速作用下会形成了具有高活性的粒子，而电压的增加加强了电场的强度，含能量的电子以及电子的能量都被加强，这就使被电子碰撞分解的气体分子增加，高活性分子的增加也就加强了对二甲苯分子的降解反应 [ 9 ]。 与单纯的电低温等离子体技术相比，等离子体与催化剂联用可进一步提高二甲苯的去除率。相同的电压下，未改性的钙钛矿催化剂(LaMnO 3 )虽然可以提高二甲苯去除效率，但无十分明显的促进作用。然而，铁改性催化剂(LaMn x Fe 1−x O 3 )对二甲苯的去除效率提高有显著的促进作用。由此可见，钙钛矿催化剂中Fe取代了部分Mn后，可提高催化剂的活性。当Fe的取代量为0.1时，在放电电压为40 kV时，二甲苯的降解效率可达84.1%。继续增大Fe的取代量，二甲苯转化效率有所下降，由此我们可得Fe的B位取代并不是取代量越高就越能提高催化剂的催化性能，而是存在一个最佳的取代量。这是由于Fe离子与Mn离子在形成晶胞时存在一定的差异。虽然Fe与Mn离子在离子半径及电负性方面差异很小，但由于Mn易形成体心晶胞，而Fe易形成面心品胞，两类晶胞中各种缺陷本身存在差异。现将Fe掺入到含Mn的钙钛矿型催化剂，将导致催化剂存在更多的晶格缺陷，有助于提高氧化气体成分与二甲苯接触的可能性，从而提高催化剂的性能。而当Fe的掺入量过高时可能导致催化剂晶格缺陷偏向Fe的晶格缺陷，而Fe的晶格缺陷在催化处理二甲苯时效果没有Mn强 [ 10 ]。以上原因也就解释了为什么在同一电压下，三种Fe掺杂催化剂对二甲苯转化率依次为：LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 > LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 > LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 这一现象。 图3. 不同放电电压下催化剂对等离子体耦合催化系统降解二甲苯降的影响 3.2. CO x 选择性 二甲苯在放电等离子体和催化剂联合作用下，生成的产物主要包括：① 苯环未断裂，生成苯甲酸、苯甲醛、苯甲醇、苯酚、苯、甲烷；② 苯环断裂生成CO 2 、CO，H 2 O以及丙烯、1，3-丁二烯等 [ 11 ]。其中CO x 是表征有机污染物降解程度的重要指标。图4为四种催化剂的C转换率与放电电压之间的关系图，从图4中我们可以看出在相同的放电电压下，四种催化剂的CO x 选择性遵循以下顺序：LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 > LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 > LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 > LaMnO 3 。 图4. 不同放电电压下铁掺杂量对C转换率的影响 图5进一步分析了在放电电压为40 kV时，钙钛矿催化剂中铁掺杂量对C转化率的影响。通过图5我们可以看出，在放电电压为40 kV时，LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 、LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 、LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 、LaMnO 3 催化剂上的C转化率分别为96.3%、90.2%、37.1%、33.5%。说明Fe掺杂后可以明显的增强C转换率。在铁掺杂量为0.05到0.2范围内，Fe掺杂量越大C转换率就越高，当Fe掺杂量从0.05增加到0.1时，C转化率有明显的增加，提高了53.1%，而当Fe掺杂量从0.1增加到0.2时，C转化率略有增加，从90.2%提高到96.3%，仅增加6.1%。这说明了Fe的掺杂量在对C转换率影响中也存在一个适中量。 图5. 40 kV放电电压下Fe掺杂量对C转换率的影响 图6表示不同放电电压下出口CO 2 浓度，由图可以看出当放电电压为40 kV时未改性钙钛矿催化剂与三种改性催化剂(LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 ， LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 ， LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 )的出口CO 2 浓度分别为356 ppm，389 ppm，502 ppm，789 ppm，可以看出总体上Fe掺杂量越多CO 2 出口浓度也就越大，而随着电压的增加出口的二氧化碳的浓度也会增加。 图6. 不同放电电压下Fe掺杂量对出口CO 2 浓度的影响 考虑到单纯的出口CO 2 浓度并不能准确的表现出各催化剂的CO 2 选择性，引入了出口CO 2 浓度与CO x 浓度的比值这一指标，并绘制了图7来表示不同放电电压下四种催化剂的CO 2 选择性。从图7中可以看到四种催化剂的CO 2 选择性依次为：LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 > LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 > LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 > LaMnO 3 ，表明随着催化剂中Fe掺杂量的增加，出口CO x 中CO 2 的占比也随着增高，也就是说铁掺杂量增加有助于二甲苯的完全矿化。同时从图中可见，CO 2 选择性与放电电压并没有明显的相关性。 图7. 不同放电电压下CO x 中CO 2 的占比 3.3. 副产物O 3 的控制 O 3 既是二甲苯等VOCs降解反应中的氧化剂，又是空气放电产生的有害副产物之一 [ 12 ]。图8和图9分别显示了不同放电电压下不同催化剂的O 3 出口浓度与抑制效率。总体上来说随着放电电压的增加，O 3 出口浓度也会增加。在没有催化剂的反应体系中，O 3 出口浓度会大幅度增加，在放电电压为40 kV时，O 3 出口浓度可高达154 ppm。这主要是由于电场的加强导导致空气分子被电离量增加进而导致O 3 等高能粒子出现，当没有催化剂时，无法有效利用O 3 氧化二甲苯，从而导致较高O 3 出口浓度。在添加LaMnO 3 催化剂后O 3 出口浓度有明显的降低，结合添加催化剂后的二甲苯处理效率大幅增加说明了催化剂可以有效的促进O 3 参与氧化二甲苯。而随着Fe掺杂量的增加此促进作用会进一步增强。在放电电压为40 kV时，在耦合体系中加入LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 催化剂，O 3 出口浓度由154 ppm显著下降到35 ppm，O 3 抑制效率高达77.7%。从图9中可以看出臭氧抑制性能和放电电压没有很明显的相关性，所以我们将同一催化剂在不同电压下的抑制效率取平均值来代替其臭氧抑制效率，分别为LaMn 0.95 Fe 0.05 O 3 (64.7%)，LaMn 0.9 Fe 0.1 O 3 (71.4%)，LaMn 0.8 Fe 0.2 O 3 (74.5%)，LaMnFeO 3 (55.3%)。 图8. 不同放电电压下NTP-催化系统副产物O 3 的排放浓度 图9. 不同放电电压下Fe掺杂量对O 3 抑制效率的影响
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user: 4. 结论 在入口二甲苯浓度为455 ppm，低温等离子体放电的实验条件下，测试不同电压下不同钙钛矿催化剂的二甲苯降解性能，可以得到以下结论： 1) 低温放电等离子体法处理二甲苯，提高电压可以有效提高二甲苯去除率。添加改性钙钛矿催化剂可大幅提高二甲苯去除率，当Fe的取代量为0.1，放电电压为40 kV时，二甲苯的去除率可达84.1%。 2) 对于CO x 选择性，Fe的掺杂量越高选择性也就越好，也就越可以使二甲苯降解产物向CO x 方向生成，当Fe掺杂量为0.1时，CO x 选择性已达90%。 对于副产物O 3 的控制，较高的Fe的掺杂量有助于提高O 3 的抑制效率，当Fe的掺杂量为0.2时，O 3 抑制效率最高，为74.5%。电压升高会增加出口O 3 浓度，但是并不会增加催化剂对于O 3 的抑制效率。
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user: 摘要 考虑一类基于微驱动器的微分方程摩擦模型，对微驱动器的动态方程进行重构，得到等价状态空间模型。根据该模型，提出了一种新的包括前馈控制、PID控制和径向基神经网络控制的复合控制方法。通过构造合适的李雅普诺夫函数，证明了系统在平衡点是渐近稳定的，且跟踪误差渐近收敛到零。
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user: 1. 引言 压电陶瓷驱动器是一种常见的微驱动器，在半导体制造 [ 1 ] [ 2 ]、生物医学 [ 3 ]、航天航空 [ 4 ] [ 5 ] 等高科技领域中得到了广泛的应用 [ 6 ] [ 7 ]。但是压电陶瓷存在着非线性 [ 8 ]、蠕变性和迟滞性 [ 9 ] 等不足，使得微位移机构的定位精度降低，瞬间响应速度变慢，给微驱动器的应用造成了一定的困难。国内外许多学者进行了大量的研究 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]，采用了很多模型去模拟和研究微驱动器的迟滞特性。 在微驱动器控制算法的研究上，无论是开环控制还是闭环控制，电压驱动还是电荷驱动，要使微驱动器达到所需的定位精度及动态特性，都必须同一定的控制算法相结合。例如：PID控制、模型参考自适应控制、模糊控制以及将某两种方法结合起来的复合控制等。目前针对复合控制，国内外许多学者已经进行了广泛的研究与探索。例如：文献 [ 13 ] 提出了逆Bouc-Wen前馈控制与反馈控制相结合的复合控制算法，用于改善压电陶瓷驱动器对目标轨迹的跟踪性能；文献 [ 14 ] 设计了基于径向基函数(RBF)神经网络的复合自抗扰方法，提高了系统的动态性能和稳态精确度；文献 [ 15 ] 利用BP神经网络迟滞逆模型与专家模糊控制相结合的复合控制方法，有效地消除迟滞对定位平台的定位精度影响。这些研究均表明复合控制结合多种控制算法的优点后，在动态过程控制、鲁棒性控制和干扰抑制方面具有明显的优势。 由于压电陶瓷的迟滞特性较为复杂，难以获取准确的数学模型。另外，在精密定位过程中存在外部扰动、摩擦力等也影响了定位的精度。而径向基神经网络具有自学习，自校正的人工智能特点，经过训练后即使输入信号不在训练样本中，也能以任意精度逼近非线性函数，具有很强的鲁棒性。传统的前馈-PID复合控制 [ 16 ] 对外部扰动、摩擦力等影响不敏感，因此将径向基神经网络与传统的前馈-PID复合控制结合，为克服微驱动器的迟滞非线性提供一种新的思想。 本文在微分方程摩擦模型 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] 的基础上，提出了一种基于径向基神经网络的复合控制方法，以消除微驱动器的迟滞非线性对精密定位精度的影响，提高系统定位精度。该方法利用前馈控制器、PID控制器以及径向基神经网络适配器对微驱动器进行复合控制。基于该控制方法给出了系统稳定所需的条件，通过构造合适的李雅普诺夫函数，证明了系统在平衡点是渐近稳定的，且跟踪误差渐近收敛于0。
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user: 2. LuGre摩擦模型的问题描述 LuGre摩擦模型 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] 将两个不规则的接触面想象成弹性刚毛的接触，当施加切向力时，刚毛就会像弹簧一样变形，刚毛所产生的阻力便是摩擦力。而刚毛的平均形变定义为 h ˙ = x ˙ − | x ˙ | g ( x ˙ ) h (1) 其中，h是接触面之间弹性刚毛的平均形变， h ˙ 是平均形变的一阶导数， x ˙ 是输出位移对时间的一阶导数，表示两个接触面的相对速度，函数 g ( x ˙ ) 代表Stribeck效应曲线。 由刚毛变形所产生的摩擦力描述为： F h = σ 0 h + σ 1 h ˙ + σ 2 x ˙ (2) 其中， F h 是迟滞摩擦力， σ 0 、 σ 1 、 σ 2 是控制参数。 根据牛顿第二定律，压电陶瓷驱动器的动态方程为： m x ¨ + c x ˙ + k x + F h = T u (3) 其中，m是压电陶瓷驱动器的有效质量，c是有效阻尼系数，k是有效机械刚度，x是压电陶瓷驱动器的输出位移， x ˙ 和 x ¨ 分别是输出位移对时间的一阶和二阶导数，T是输入控制系数，u是压电陶瓷驱动器的驱动电压。 由于LuGre摩擦模型存在迟滞摩擦力 F h ，所以压电陶瓷驱动器表现为迟滞非线性，导致它在实际工程应用中严重影响了它的定位精度。
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user: 4. 稳定性分析和误差分析 接下来考虑系统(10)的稳定性和跟踪误差问题。 定理1假设系统(10)中的未知函数 H [ x ( t ) ] 采用径向基神经网络 H ^ [ x ( t ) ] = ∑ i = 1 m φ i ( x ， x ˙ ) ω ^ i 来逼近，且假设径向基神经网络的理想权重的估值为： ω ˜ ˙ i = − r X T P B φ i (23) 令 γ = [ λ min ( Q + P B R − 1 B T P ) − η λ max ( P B B T P ) ] ， α = 1 η ε 2 ，当 ‖ X ‖ > ( α γ ) 1 / 2 时，则系统(10)在平衡点是渐近稳定的，且跟踪误差e渐近收敛于0。 证明：根据式(22)，构造李雅普诺夫函数为： V = X T P X + 1 r ∑ i = 1 m ω ˜ i 2 (24) 显然V是正定的。 求李雅普诺夫函数关于时间t的导数如下： V ˙ = X ˙ T P X + X T P X ˙ + 2 r ∑ i = 1 m ω ˜ i ω ˜ ˙ i       = X T ( A T P + P A − 2 P B R − 1 B T P ) X + 2 X T P B ∑ i = 1 m φ i ω ˜ i + 2 X T P B ξ + 2 r ∑ i = 1 m ω ˜ i ω ˜ ˙ i       = − X T ( Q + P B R − 1 B T P ) X + 2 X T P B ∑ i = 1 m φ i ω ˜ i + 2 X T P B ξ + 2 r ∑ i = 1 m ω ˜ i ω ˜ ˙ i (25) 由于 ω ˜ ˙ i = − r X T P B φ i ，从而 d ω ˜ i d t = d d t ( ω i − ω ^ ) = − d ω ^ d t = − r X T P B φ i ，于是有 V ˙ = − X T ( Q + P B R − 1 B T P ) X + 2 X T P B ∑ i = 1 m φ i ω ˜ i + 2 X T P B ξ + 2 r ∑ i = 1 m ω ˜ i ω ˜ ˙ i       = − X T ( Q + P B R − 1 B T P ) X + 2 X T P B ξ       ≤ − λ min ( Q + P B R − 1 B T P ) ‖ X ‖ 2 + 2 X T P B ε (26) 因为 2 X T P B ε ≤ η X T P B B T P X + 1 η ε 2 (27) 所以 V ˙ ≤ − λ min ( Q + P B R − 1 B T P ) ‖ X ‖ 2 + η X T P B B T P X + 1 η ε 2       ≤ − λ min ( Q + P B R − 1 B T P ) ‖ X ‖ 2 + η λ max ( P B B T P ) ‖ X ‖ 2 + 1 η ε 2       = − [ λ min ( Q + P B R − 1 B T P ) − η λ max ( P B B T P ) ] ‖ X ‖ 2 + 1 η ε 2 (28) 当 ‖ X ‖ > ( α γ ) 1 / 2 时，有 V ˙ < 0 (29) 所以由李雅普诺夫第二方法知，设计的控制系统在原点平衡态是渐近稳定的，微驱动器的跟踪误差收敛到零点附近的一个小区域内，从而跟踪误差e渐近收敛于0。
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user: 5. 结束语 本文首先对系统进行重构，得到等价状态空间模型，并设计了前馈控制器、PID控制器以及径向基神经网络适配器对微驱动器进行复合控制。结合李雅普诺夫稳定性理论，分别确定了径向基神经网络理想权重的估值，给出了判断该控制系统稳定性的充分条件。它表明径向基神经网络理想权重选取适当的估值，通过调整径向基神经网络，使得系统在一定条件下渐近稳定，且跟踪误差e渐近收敛于0。所以该方法为了减小非线性迟滞特性所造成的不良影响，更好地发挥压电陶瓷的性能，开展对迟滞非线性系统的控制方法的研究，具有重要的理论意义和实际价值。为纳米定位、精密机械、主动振动消除、半导体制造及测试等应用提供可能。
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user: 摘要 抖音APP自2016年9月上线以来，以PGC (专业生产内容)和UGC (用户生产内容)为代表的内容形式凭借“短、平、快”的传播特点及社交属性，快速达到亿级用户规模。随着移动手机的普及，短视频内容已经成为重要的一种触达消费者的营销形式。笔者以小米手机的抖音短视频内容营销策略作为研究对象，总结出适合手机行业的短视频营销特点以及小米手机短视频营销成功的启示，本文对于其他科技企业想推广面向大众的科技产品具有借鉴意义。
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user: 1. 引言 2020年是小米公司成立十周年。作为国产手机品牌的佼佼者，小米公司一直以擅长内容营销被外界知晓。在2014年出版的《参与感：小米口碑营销内部手册》这本书中，也大力提倡，“企业要花精力让自己成为能够持续提供优质内容的自媒体，同时，也应该发动用户来生产内容” [ 1 ]。抖音平台在2016年上线之后，小米公司更是抓住了短视频内容的“风口”，在抖音平台自媒体矩阵的粉丝量已经达到千万级，成为小米公司的一个重要营销渠道。
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user: 2. 小米公司抖音短视频现状 2.1. 账号现状 作为展示小米公司品牌形象的自媒体平台，截至8月25日晚上23点，小米公司旗下抖音账号有15个(见表1)，其中认证的是10个，包含个人认证的账号1个；非认证的是5个。这些账号的粉丝数量已经累计达到1831.94万。 小米公司官方抖音自媒体账号涵盖了小米手机、红米手机、小米MIUI、小米员工的日常、雷军等定位不同的账号。“小米手机”定位于发布和小米手机有关的各类资讯及功能展示；“Redmi红米手机”作为重点推广的子品牌，旨在宣传红米手机的最新功能和动态；“小米员工的日常”等账号则聚焦于企业文化的传播，同时穿插着小米系列产品宣传。堪称是立体化、全方面地企业抖音自媒体矩阵之一。 2.2. 内容现状 从更新内容的频次及数量上，小米公司抖音账号都较为活跃和高频。1974年，心理学家Mehrabian和Russell提出了著名的S-O-R模式，它是关于人类行为研究的最普遍的模式 [ 2 ]。其中，三个字母分别代表刺激(Stimulus)，机体(Organism)，反应(Response)，即“刺激–机体–反应”。该模式认为外部环境中的各种刺激(S)会使得机体产生相应的生理或心理变化，然后表现出的反应是趋近或回避。该模式表明，消费者的购买行为是由刺激所引起的。对于用户而言，一个抖音账号所发布的不同内容便是“刺激”的由来。由此可见，高频和活跃的内容状态，更加有助于自己品牌和产品的用户(包含潜在用户)产生购买决策。 Table 1 Accounts Information of Xiaomi Company on Douyin (as of August 25， 2020 账号名称 账号说明 粉丝数量 小米直播间 小米官方旗舰店官方账号 583.90万 小米手机 小米手机抖音官方账号 255.68万 雷军 热爱是所有的理由和答案 345.67万 小米公司 小米公司官方账号 222.68万 小米MIUI MIUI 12已经发布啦 48.05万 小米智能生活 北京小米移动软件有限公司 91.82万 Redmi红米手机 高端产品大众化，大众产品品质化 63.54万 小米有品 小米有品官方账号 47.46万 小米粥 关注小米粥，从此拍照不用愁！ 46.78万 小米员工的日常 滴！员工卡！ 39.05万 小爱同学 小米智能助理 35.86万 小米智能家电 北京小米电子产品有限公司 28.84万 小虾米 游戏人间 22.36万 米兔积木机器人 米兔积木机器人官方账号 2194 小米开放平台 关注我，我去撩五花十色的程序猿给你看！ 399 表1. 小米公司旗下抖音账号信息(截至2020年8月25日) 数据来源：抖音APP账号主页粉丝数量。 以小米公司旗下“Redmi红米手机”账号为例，从2019年8月28到2020年8月25日，该账号发布短视频数量为188个。为了响应雷军直播首秀而新开设的账号“小米直播间”账号，发布的短视频内容数量为20个，其中15个都是围绕“雷军抖音直播首秀”话题，可见在“小米直播间”账号开通之后，首要任务便是推广2020年8月16日晚20:00的雷军直播带货首秀。 从直播数据上来看，雷军“亲自直播”的事件和话题所产生的直播数据也相当可观。根据新榜旗下抖音数据平台“新抖”平台的数据统计，“小米直播间”的账号在7月份进行了3场直播，8月(截至到2020年8月25日)进行了12场直播，单场参与人数峰值达到了195.81万。 从话题数量上来看，截至到2020年8月25日，小米公司在抖音全网的话题数量有8个(见表2)。分别为：小米、小米10、小米10记录向往生活、小米透明电视、小米十周年、小米有品、小米10至尊纪念版、小米10青春版，和小米10新产品直接有关的话题是4个，可以看出，小米在抖音平台的内容营销话题，主要聚焦在小米的新品上。若以参与人数和播放次数来衡量，“话题造势”在抖音平台起到了一定的效果。 2.3. 粉丝现状 娜布琪在《短视频用户的媒介消费行为分析》中提到“接触短视频的网络视频受众呈现出明显的年轻化特征” [ 3 ]，该观点在小米手机的抖音账号粉丝画像上也得到了验证。截至2020年8月25日，在“小米直播间”的账号583.90万粉丝中，男粉丝居多，占比70.92%，24~30岁的粉丝居多，占比28.57%。在“小米手机”255.68万粉丝中，男粉丝居多，占比81.42%，18~23岁的粉丝居多，占比38.12%。“雷军”、“小米公司”等账号也均表现出18~23岁粉丝居多的特点(见表3)。 Table 2 Topics of Xiaomi Company on Douyin (as of August 25， 2020 话题名称 参与人数 播放次数 小米 4.21万 31.77亿 小米10 8002 4.5亿 小米10记录向往生活 2.32万 1.66亿 小米透明电视 527 8127.56万 小米十周年 885 7764.47万 小米有品 1194 5972.72万 小米10至尊纪念版 787 5592.01万 小米10青春版 884 2002.61万 表2. 小米公司在抖音话题内容整理(截至2020年8月25日) Table 3 Fan Portrait of Xiaomi Company Accounts on Douyin (as of August 25， 2020 账号名称 粉丝画像特点 粉丝年龄段特点 小米直播间 男粉丝居多，占比70.92% 24~30岁粉丝居多，占比28.57% 小米手机 男粉丝居多，占比81.42% 18~23岁的粉丝居多，占比38.12% 雷军 男粉丝居多，占比87.7% 18~23岁粉丝居多，占比28.07% 小米公司 女粉丝居多，占比50.6% 18~23岁粉丝居多，占比32.34% 小米MIUI 男粉丝居多，占比87.78% 18~23岁粉丝居多，占比47.73% 小米智能生活 男粉丝居多，占比84.09% 24~30岁粉丝居多，占比40.56% Redmi红米手机 男粉丝居多，占比73.08% 18~23岁粉丝居多，占比40.73% 小米有品 男粉丝居多，占比61.61% 24~30岁粉丝居多，占比27.48% 小米粥 女粉丝居多，占比63.53% 24~30岁粉丝居多，占比32.77% 小米员工的日常 男粉丝居多，占比74.98% 24~30岁粉丝居多，占比31.53% 小爱同学 男粉丝居多，占比76.25% <18岁粉丝居多，占比35.51% 小米智能家电 男粉丝居多，占比80.09% 24~30岁粉丝居多，占比31.43% 小虾米 男粉丝居多，占比93.75% 31~40岁粉丝居多，占比60% 米兔积木机器人 男粉丝居多，占比60% <18岁粉丝居多，占比66.66% 小米开放平台 男粉丝居多，占比60% <18岁粉丝居多，占比66.66% 表3. 小米公司抖音账号粉丝画像(截至2020年8月25日) 数据来源：新榜旗下抖音数据平台“新抖”平台。
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user: 4. 小米公司抖音短视频内容特点 4.1. 创意趣味性 “Redmi红米手机”发起的话题“四摄小金刚运动会”具有创意性，在“运动会”上通过拳击、长跑、保龄球等各种形式，充分展示产品的耐压、防水等性能(见表11)。而且抖音平台的其他自媒体也可以参与到话题互动，比如“虎哥说车”虽然在宣传汽车，但也结合了小米手机，点赞量达到了57.3万，是一次比较成功的跨界互动案例。 Table 1 1 Contents about the Function Test of Smartphone 发布内容 内容类别 发布时间 #四摄小金刚运动会，和老对头狭路相逢，看看谁更刚？#redminote8 Pro 专业测试 2019-09-05 13:45:46 #四摄小金刚运动会教练！我小金刚还能打十个！#redminote8 专业测试 2019-08-30 23:51:42 #四摄小金刚运动会跆拳道赛场，来PK一下！#redminote8 Pro，能否顶住暴击？ 专业测试 2019-08-30 23:50:19 你们考虑过小金刚的感受吗？！#四摄小金刚运动会比赛第5天，我们采访了下#RedmiNote8 Pro…… 专业测试 2019-08-30 18:53:50 #四摄小金刚运动会女子铁饼比赛现场，#RedmiNote8又双叒飞出去了…… 专业测试 2019-08-30 13:28:17 #四摄小金刚运动会马拉松最后1公里！这是一场有关耐力的比赛#RedmiNote8 Pro，还能撑到最后吗？ 专业测试 2019-08-29 18:47:08 #四摄小金刚运动会，击剑比赛，电光火石之间，#RedmiNote8 Pro，还能否延续不败神话？ 专业测试 2019-08-28 19:02:27 表11. 关于手机专业测评的内容 4.2. 主题系列化 站在内容营销角度，能够长期获得用户持续关注的更加趋向于“系列化”和“IP化”内容，这也是抖音推出“专辑功能”的目的之一。通过生产系列化的内容，获得内容传播的长尾效应，从而和用户保持更深层次的互动，也是小米在做好内容营销、聚焦内容营销的成功经验之一。 4.3. 高频互动性 随着信息传输速度的提升，视频语言将成为越来越主流的交流方式。截至2020年8月25日，小米公司抖音自媒体矩阵账号的视频数量已经超过了1200条，矩阵粉丝数量达到千万级。可见小米公司通过优质、高频的内容去增加受众对小米及其产品的认知，效果显著，并在抖音平台获得越来越多粉丝的关注。而在未来，肯定也会有更多的账号开通，去持续地围绕用户创造有价值的内容。 4.4. 未来科技感 在“Redmi红米手机”账号发布的各类手机形象宣传片中，小米手机尽可能使用星球漫步、雨林探险、飞龙盘旋等元素，拍摄出了具有科幻色彩的形象片，精准地传递了科技产品的形象。在拍摄的花絮视频中，又揭秘了大片实则使用小米手机拍摄，布景也是通过人造的场景来实现的。既展示了产品的拍摄功能，也营造了用户对于产品的美好想象。
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user: 5. 小米公司抖音短视频的成功启示 5.1. 场景化内容，让用户“沉浸式”体验手机 与文字和图片相比，短视频能够在更短时间内更直观地传达更丰富的信息。无论是星球科幻大片、云VR拆机体验，还是“四摄小金刚运动会”，都是通过科技手段使得用户能够更快、更完整地“体验”到产品的功能特点。尤其是对部分猎奇心理比较重的用户来说，比别人更快一步体验产品，可以满足他们追求酷炫感的精神需求。 5.2. 打造企业带货IP形象，直接带货效果可观 CEO亲自直播带货并不罕见，尤其是今年疫情影响了线下门店的客流量，格力电器董事长董明珠等人开始在线上尝试直播带货，销售自家产品。从雷军开通抖音账号“雷军”开始，雷军为小米手机直播带货也是意料之中。相比于昂贵的电商主播和明星主播，CEO自己直播带货也是成本较可控的一种方式。对于用户而言，一个公司的CEO能够亲自推荐他们的产品，这个无疑增加了企业背书和可信度。尤其是雷军这样创业家的代表，他们从0到1创办小米公司，并一步一步走到今天，树立的公众形象也是靠谱、踏实的创业者形象，CEO的“带货”使得部分不知道产品的人知道了产品，知道还未购买的人可能因为雷军的“推荐”而去购买。但是企业也要注意，不可过度消费CEO的创业者形象，长远看来，创新进步的产品、为用户创造价值的理念，是一个科技企业无法通过营销内容或营销手段所“创造”的。 5.3. 拓宽营销渠道，建设自己的短视频内容阵地 小米公司正是因为在看准了抖音的流量红利之后，持续在短视频上增加投入，才取得了如此阶段的成绩。这个需要魄力、也需要毅力。投入并不一定快速获得回报，但提前布局并持续和用户发生连接，对于小米公司未来的营销渠道而言，无疑是拓宽了它的销售渠道。 当前，小米公司通过15个自媒体矩阵围绕品牌、产品策划不同方向的内容，全方位地营造用户对产品的沉浸式体验，吸引用户参与互动，满足了用户快速消费信息的需求，也会刺激到用户新的消费需求。
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user: 6. 结论 抖音平台经过了4年多的发展，可以预见未来还会有一个较长的发展阶段。未来，各种创新的营销内容还会不断地涌现，站在企业经营者角度，要及时地利用好这些平台，充分切换用户视角，倾听客户需求，并及时地做出反应，以满足客户期望。一旦入驻抖音这样具有社交性质的流量短视频平台，内容的优质、好坏也会快速被市场检验。纵观国内对于短视频内容营销策略的研究，还需要更加深入和更加微观的视角。小米公司短视频内容营销策略当然也不尽于此，由于笔者学识和认知能力有限，未能做更加详尽和细节的阐述，笔者将继续在科研环境中继续探索。
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user: 摘要 直流接地极是直流输电工程的重要组成部分，其周围土壤电阻率的分布情况，直接影响到接地极的参数设计以及运行维护。为保证接地极的正常工作，避免对接地极附近人身安全及设备性能造成影响，有必要对接地极周边的土壤电阻率进行测试及建模。本文利用四极法和大地电磁法对接地极周边的土壤电阻率进行测试，将这两种测试方法得到的结果进行对比，综合分析了这两种方法在土壤电阻率测试方面各自的优缺点，并通过本团队自主研发的反演软件对土壤电阻率进行建模，最后根据该土壤模型计算得到的接地电阻值与参考值吻合度较高，验证了本文提出方法的可靠性和准确性。
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user: 1. 引言 随着我国输电容量的不断增大，直流输电的优势也越来越明显。接地极作为直流输电的重要组成部分，主要承担着泄放入地电流及钳制中性点电位的作用 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。当接地极处于单极大地回线运行方式时，通过接地极流入大地的电流往往会达到数千安培，长时间的大电流从接地极流过会对接地极产生一系列危害 [ 5 ]。土壤作为接地极的载体，为接地极提供泄流通道，其电阻率的分布情况直接影响到接地极的运行状况。 我国于1989年正式投运的葛洲坝至上海南桥±500 kV直流接地极，在投入运行后一年多的时间内，就接连发生过两次接地极的重大烧毁事故，造成了巨额的经济损失 [ 6 ]。事后对接地极进行了开挖检测，发现接地导体腐蚀断裂，周边土壤局部硬化，引流电缆也发生了不同程度的烧毁。分析其原因主要是由于土壤自身电阻率的存在，当电流从接地极往土壤中散流时，造成土壤局部的温度升高，引起土壤发热、硬化，甚至是结壳，最终影响到了接地极的正常运行 [ 7 ]。 直流接地极运行安全性的主要影响因素包括直流极的散流、温升和腐蚀效应，对直流接地极参数的测量和检查也主要涉及以上三个方面。但目前对接地极系统的仿真研究中，为了简化计算模型，往往忽略了接地极在运行过程中土壤参数的变化，导致计算结果存在一定的误差 [ 8 ]。所以，在实际投运后对直流接地极周边广域深层的土壤参数进行实测和反演意义重大 [ 9 ]。 苏杰等人通过对比发现，可控音频大地电磁法所测土壤电阻率在很宽的一段频率范围内基本保持不变，测试结果相对于Schlumberger更加准确 [ 10 ]。朱德朋等人通过对磁法和大地电磁法的二维联合反演进行研究，不仅发现了联合反演结果比常规单一方法的繁衍结果更加准确，而且对磁法和大地电磁法数据二维联合反演的有效性和正确性进行了验证 [ 11 ]。马成廉等人对工程上几种常用的测量大地土壤电阻率的方法的适用范围和特点进行了分析和比较，认为大地电磁测深法更能满足特高压直流输电工程中接地极的实际要求，具有显著优势和应用前景 [ 12 ]。 通过以上的分析可知，目前土壤电阻率的测试方法较多，每种方法都有其各自适用的范围和特点，大地电磁法尤其在特高压直流接地极的设计中表现出明显的优势。本文前期通过前期对直流接地极现场的调研，采用四极法和大地电磁法联合测试的方法，对直流接地极周边的土壤进行了测试，并利用反演软件CDEGS对测试结果进行了反演。通过对比分析两种方法的特点及适用范围，最终提出了接地极周边0~33，537米土壤电阻率的取值。为接地极后期运行与维护提供了基础土壤模型，同时也为接地极周边土壤电阻率的测试提供了一种参考方法。
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user: 2. 四极电法和大地电磁法的测试原理 2.1. 四极电法 四极电法测试原理如图1所示，稳压电源E (如蓄电池)向外侧电极A和B施加电流I，电流从电极A流入，通过电极B返回，这时将会在内电极上产生电势U CD 。 图1. 土壤电阻率测量原理图 将电流极A当做半球形电极，那么在距离A点x的任一点产生的电位V A 可表示为： V A = I ρ 2 π x (1) 同理，将电流极B近似看成半球形电极，则在距离B点x的任一点产生的电位V B 可表示为： V B = − I ρ 2 π x (2) 因此，电位极C、D的电位V C 、V D 分别为： V B = I ρ 2 π ( 1 a 1 − 1 a 2 ) (3) V D = I ρ 2 π ( 1 a 2 − 1 a 4 ) (4) 则电位极C、D之间的电压U CD 为C、D的电位差： U C D = I ρ 2 π ( 1 a 1 − 1 a 2 − 1 a 3 + 1 a 4 ) (5) 从上式中可得出视在电阻率ρ为： ρ = 2 π R 1 a 1 − 1 a 2 − 1 a 3 + 1 a 4 (6) 式中， R = U C D I (7) 实际中为计算简便，测量时通常取四电极间距相等，此时称为等距四极法，也叫Wenner法 [ 13 ]。这样土壤电阻率的计算公式简化为：ρ = 2πaR。其中，a为电极间距。 2.2. 大地电磁法 大地电磁测深法(简称MT法)是一种地球物理勘探方法 [ 14 ]。由于该方法具有探测深度大，野外施工简便等优点，在国内外得了广泛的应用，尤其是在地质勘探以及土壤电阻率测量等领域。大地电磁法主要工作原理其实是利用了电磁场的趋肤效应，由于地下存在天然的交变电磁场，当电磁场在地下传播时，地上接收到的电磁场能够反映出地下介质的电阻率分布信息，从而获取不同深度下的土壤电阻率 [ 15 ]。趋肤深度公式为： p = 1 2 π 10 ρ f ≈ 503 ρ f (8) 式中：p代表趋肤深度，单位为m；ρ代表土壤电阻率，单位为Ω·m；f代表频率，单位为Hz [ 16 ]。
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user: 4. 土壤电阻率综合分析与验证 4.1. 土壤电阻率测试方法的分析比较 四极法和大地电磁法对不同深度范围土壤电阻率测试的精确度不同，直流电法几乎可以压制全部的地表干扰，但其测试深度有限；大地电磁MT法对较深范围内的土壤电阻率测试精度最高，而对地表的干扰压制能力较弱；对比四级法和大地电磁法的数据，可以看出700 m极距四级法测量的深层结果不正确，大地电磁法的可信度更高一些。对比TE模式和TM模式可以发现，TE模式比TM模式具有更好的纵向分辨能力，TM模式比TE模式具有更好的横向分辨能力，所以综合考虑四极法和大地电磁法的测量结果，推荐本极址土壤层电阻率如表7所示。 采用了四极法和大地电磁法对接地极周围的土壤电阻率进行测试，反演结果显示接地极附近土壤电阻率可分为十二层，第一层深度0~0.64 m，土壤电阻率为27.07 Ω∙m；第二层深度为0.64~1.93 m，土壤电阻率为10.99 Ω∙m；第三层到第六层深度为1.93~48.83 m，土壤电阻率在10 Ω∙m~20 Ω∙m左右；第七层深度为48.83~120.83 m，土壤电阻率为66.9 Ω∙m；第八层和第九层深度为120.83~1059 m，土壤电阻率在10 Ω∙m左右；第十层深度为1059~3587 m，土壤电阻率为15.67 Ω∙m；第十一层深度为3587~7719 m，土壤电阻率为18.24 Ω∙m；第十二层深度为7719~33537 m，土壤电阻率为4.44 Ω∙m，总的来说接地极附近的土壤电阻率比较低。 Table 7 Recommended soil resistivit 深度(m) 土壤电阻率(Ω∙m) 0~0.64 27.07 0.64~1.93 10.99 1.93~10.52 13.13 10.52~10.73 15.17 10.73~10.93 22.22 10.93~48.83 18.22 48.83~120.83 66.9 120.83~413 11.65 413~1059 13.42 1059~3587 15.67 3587~7719 18.24 7719~33537 4.44 表7. 土壤电阻率推荐 4.2. 土壤电阻率测试结果的验证 为了进一步验证本文提出的四极法和大地电磁法综合反演方法的可靠性，有必要对反演得到的土壤模型进行分析和校验。查阅相关资料，得到该直流接地极的设计参数如下：青台接地极极址导电环采用圆形单环布置，直径720 m，极环材料为60圆钢，环长2260 m，埋深3 m，焦炭横截面0.65 × 0.65 m 2 。 在CDEGS中搭建相关的直流接地极模型如图8所示。相关参数设置：极环的相对电阻率为10，相对磁导率为636，焦炭的等效半径为0.37 m，电缆半径为0.02 m，激励为直流电流1000 A。接地极仿真模型搭建完成之后，将之前分析得到的土壤电阻率模型输入到软件中，通过仿真计算得到接地极导体表面的电势分布如图9所示。 图8. 直流接地极仿真模型 图9. 接地极导体表面电势分布 通过仿真软件，计算得到直流接地极的接地电阻为0.021 Ω，查阅相关文献资料，该接地极前期测试得到的接地电阻值为0.028~0.029 Ω [ 17 ]，仿真值与测量值吻合较好，从而验证了本文得到的土壤电阻率模型的准确性和可靠性。 4.3. 小结 综合分析比较了四极法和大地电磁法在土壤电阻率测试方面的优缺点，针对各自方法的特点，总结得到了接地极周边土壤电阻率模型，并利用该模型计算出接地极的接地电阻，与参考资料中的接地电阻值吻合度较高，从而验证了本文提出的直流接地极周边土壤电阻率建模方法的可靠性和准确性。
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user: 5. 结论 1) 由于龙泉、团林共用青台接地极址位于耕地区域，接地极附近土壤的电阻率普遍较低。大部分区域的土壤电阻率低于30 Ω∙m，电阻率最高区域的土壤电阻率为66.9 Ω∙m； 2) 在120 m范围内，四极法测量土壤电阻率的精度较高；在120 m以下时，土壤电阻率突然增大，反演结果均方根误差过大。表明四极法对浅层土壤电阻率测试的精度较高，随着测试深度的增加，大地电磁法的优势越来越明显； 3) 利用反演得到的土壤模型，仿真计算得到接地极的接地电阻值为0.21 Ω，与该接地极前期测试得到的接地电阻值为0.028~0.029 Ω吻合较好，进一步验证了本文提出的土壤电阻率建模方法的有效性和可靠性。
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user: 摘要 压裂技术的应用是页岩油产量持续增长的重要因素，因而对于压裂施工后页岩油产量特征和施工参数对于产量的影响的研究也就显得尤为重要。本文基于Charlson油田Bakken页岩油藏单井初始最大产油量将油井分为高产井、中产井和低产井；对比分析不同产能情况下压裂与未压裂典型井的日平均产油量、累积产油量等，总结压裂对油井动态生产规律的影响；分析压裂施工参数(压裂液用量、水平段长度、支撑剂用量)对产量的影响，优选压裂施工参数，以期达到较好压裂效果，为该区块今后油井压裂施工提供较为可靠的参考。
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user: 1. 引言 页岩油是指储存在致密页岩储层中的油气资源，即泥页岩孔隙、裂缝以及层系中致密碳酸盐岩或碎屑岩邻层或夹层中的石油资源 [ 1 ]。近年来，水平井和压裂技术的发展推动了页岩油的开采，Bakken储层作为美国页岩油的主力产层，其产量从2006年的10 × 10 4 桶/天，到2010年增长到40 × 10 4 桶/天 [ 2 ]。Bakken油藏增产措施经历三个阶段，1987年之前，Bakken油藏采用垂直井生产，通过小型酸化和压裂增产，使得该油藏处于微裂缝发育带的部分井获得产能；1978~1991年，Bakken油藏开始采用水平井技术，但未采取压裂措施，油井的增产效果不明显；1991年~至今，由于水平井分段压裂技术的快速发展和应用，Bakken油藏油井的增产效果明显 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。压裂技术的应用是页岩油产量持续增长的重要因素，因而对于压裂施工后页岩油产量特征和施工参数对于产量的影响的研究也就显得尤为重要。
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user: 2. 油田生产特征 Charlson油田位于Williston盆地，该盆地是美国最大页岩油产区，盆地中页岩油典型主要产层包含Bakken组和Three Forks组 [ 6 ]。早期由于经济技术的限制，水平井技术还没有成型，页岩油的开发采用的是垂直井。因而获得工业油气流的垂直井较少，并且多位于页岩微裂缝发育带。 Charlson油田的开发始于1952年，但由于页岩开发的特殊性，在1955~1985年期间，Charlson油田在微裂缝发育带共计打52口垂直井，经过酸化或压裂处理，获得油气资源较好的井47口，但产量大多不高。进入21世纪之后，水平井和压裂两大技术发展突飞猛进，美国开始将这两大技术应用于页岩油藏的开发。因而，2010~2014年期间，Charlson油田的开发也进入高速开发期。在此期间，Charlson共计打了62口水平井，并全部进行了压裂处理，几乎全部获得工业油气流。 初始产量反应油藏能量大小，根据现有Charlson油田油井生产动态数据按油井初始日平均产油量最大值对油田的生产井进行分类，可分为高产井(日平均产油 > 1000桶/天)、中产井(日平均产油500~1000桶/天)和低产井(日平均产油 < 500桶/天) (如图1)。根据统计分析，Charlson油田压裂前的油井以中低产井为主，特别是低产井占的比例较高。而压裂后的油井以中高产井为主。 图1. Charlson油田单井产能分类图
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user: 3. 油井水平井分段压裂增产 Surjaatmadia在1998年提出了将水力压裂分级的思想和概念 [ 7 ]。水平井分段压裂最早用于页岩气藏的开发，随着北美页岩气藏大规模的成功开发，天然气价格大幅下降，研究人员开始将目光转向页岩油藏。由于页岩气藏开发的成功经验 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，水平井分段压裂技术开始应用于页岩油藏的开发，并取得了较大的成功 [ 11 ]。Charlson油田中选取不同产能情况下压裂与未压裂典型井进行Blasingame图版拟合计算单井EUR (估计的最终可采储量)，结果如图2、表1所示。 根据典型井的Blasingame图版拟合的结果可以看出，Charlson油田油井的单井EUR都比较高，但目前累计产油量较少，油井的采出程度较低。Charlson油田早期打在微裂缝发育带的垂直井，其产能较高，但产量相对较低，稳产时间较长，但能够获得产量的区域有限。压裂井能够获得较高的产量，三年的累 图2. 压裂与未压裂典型井Blasingame拟合 Table 1 Statistical table of Blasingame fitting results for typical Well 井类 井号 增产措施 EUR (×10 4 桶) 累计产油(×10 4 桶) 采出程度 累产时间(天) 平均日产油(桶) 高产井 11017 无 1068.4 64.6 0.060 2545 254 20342 水平井分段压裂 674.9 58.9 0.087 1087 542 中产井 10918 无 314 25.8 0.082 2808 92 19864 水平井分段压裂 1172.9 26.2 0.022 1453 180 低产井 10973 无 515.4 91.9 0.178 10509 87 20355 水平井分段压裂 421.1 9.6 0.023 903 106 表1. 典型井Blasingame拟合结果统计表 计产量与早期垂直井十年的累计产量相当，油井短期的收益较高，但几乎不能保持高产，且早期的递减率较高。