DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 6. 成藏模式建立的意义 水动力圈闭成藏模式能够解释说明目前升平油田遇到的众多问题。 1) 油水界面不统一，由构造高部位到低部位，油水界面也随之由高到低变化。以往研究往往以河流三角洲相储层与断层复杂化鼻状构造多种配置关系形成众多相互独立的构造、岩性油藏，不具备统一油水界面来解释，尤其是用开发地质意义上的分割性概念来解决油藏形成的问题。升平油田水动力成藏模式，能够解释说明油水界面不统一的问题，而且油水界面的高低差异正是水动力圈闭倾斜油水界面统一性的反映。 2) 葡I上含油性好于葡I下，纯油层少。以往研究认为葡I上含油性好于葡I下是地层层序结构对含油性的控制，上、下之间有一个潜在的层或者是地质界面作为非渗透遮挡层控制着油水分布。从层序发育过程上来说，葡I上与葡I下是一连续地层层序发育过程中的沉积产物，层序之间不存在明显差异，属于同一套储集层系。而油水分布纵向差异，上部多油下部多水，能够用水动力圈闭成藏机制来解释：葡I上多为油势场低势区聚集成藏，葡I下多为地下水向下流动的通道，不易形成油气聚集而成为水层。在较高垒块上，由于葡I下构造高程相对较高，整个葡I段处于倾斜油水界面之上，地层水流可以绕邻块地层砂体流动，形成全井段含油。反映出在鼻状构造腰部，砂体充油程度高于鼻状构造高部位和低部位，高断块充满程度高于低断块，断块高点充满度高于构造低点的现象。鼻状构造油藏单井油层纵向充满程度是倾斜油水界面与鼻状构造地层顶界所构成闭合高度的反映。 3) 构造高部位水多油稠，高阻层试油出水。以往研究较少提及油藏高部位的油稠现象，对高部位水多解释为远离油源，没有油气聚集。利用水动力圈闭成藏机制，能够对该现象进行很好的解释，即构造高部位水动力强，使原油遭受水洗发生生物降解而稠化，或者是地层倾角大于倾斜油水界面倾角而不能构成圈闭条件，不能聚集油气而成为水层。原油稠化，流动性降低，测井为高阻，但缺乏流动性，试油出水。
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user: 7. 结语 水动力场往往以区域展布的规模存在，有地域性的大地构造背景。因此，在相同水动力环境下，能够形成多个类似的水动力圈闭。水动力不仅能与鼻状构造配置形成圈闭条件，也可以对常规背斜、断块圈闭进行油水调整，改变原有圈闭形态与规模。分析升平油田周围其他构造或者是斜坡部位，寻找构造与水动力复合油藏，或者是斜坡部位因岩性变化与水动力构成圈闭条件形成的油气藏，可以作为升平临近区域油藏勘探的研究方向。从盆地整体角度，对水动力成藏及水动力条件进行分析，分析油、气、水流体势场分布，有助于发现盆地斜坡、盆地深部低渗透储层区域的非常规油气聚集、成藏，对整体认识含油气盆地，开展新层系、新领域勘探评价有积极意义。
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user: 摘 要 本文通过分析巨磁阻效应，采用自主研制的多层膜结构的GMR磁传感器研制二维电子罗盘，该电子罗盘包括二只GMR磁传感器和信号处理电路。通过对传感器进行静态特性标定，给出了电子罗盘的整体设计方案。采用了AD620仪表放大器、arduino uno微处理器和12864LCD液晶显示屏分别实现了差分放大、信号处理以及液晶显示，并在IDE编程软件中采用C语言对电子罗盘信号处理模块进行软件编程，在二维磁场中实现了当前方位测量的功能。通过对研制的电子罗盘特性进行测试与分析，实验结果表明，本文设计的巨磁阻电子罗盘实现了基本的功能。 关键词 :二维电子罗盘，GMR传感器，磁敏特性 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 电子罗盘作为一种新型姿态检测模块，利用地球自带磁场的特性来确定当前方位，现已广泛应用于航空航天航海、军事工业以及设备导航等多个领域。作为电子罗盘的核心，磁传感器常分为磁敏三极管结构、霍尔元件磁传感器、磁通门(Flux-gate)、各向异性磁阻(AMR)和隧道磁阻(TMR)等 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。由GMR传感器研制的电子罗盘具有体积小、灵敏度高、稳定性好和外接电路简单等优点，更适合应用于各种电子产品的导航系统 [ 4 ] 。在2004年，黑龙江大学就基于巨磁阻效应研制了测角仪 [ 5 ] 。2006年英国英飞凌科技公司研制了一个单片集成的GMR二维磁场测量传感器 [ 6 ] 。2013年，杭州电子科技大学林乾浩设计制作的GMR磁敏传感器电子磁罗盘 [ 7 ] 。 本文基于自主研制的巨磁电阻磁传感器，自行将两只单轴传感器呈45˚夹角放置、封装成测量二维磁场的磁传感器，并对其进行静态特性的测试标定，设计制作了电子罗盘的硬件电路以及软件程序的编写，实现了二维电子罗盘的基本功能。
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user: 2. 电子罗盘的基本结构和工作原理 2.1. 电子罗盘的基本结构 自行研制的单轴GMR传感器是由四个磁电阻R 1 、R 2 、R 3 、R 4 组成。R 1 、R 3 为两个磁敏感方向相同，且其余参数一致的磁电阻，R 2 、R 4 为另两个磁敏感方向相同但与R 1 、R 3 的磁敏感方向相反，其余参数与R 1 、R 3 一致的磁电阻，这四个磁电阻连成闭合回路构成惠斯通电桥结构，具有巨磁阻效应。单轴磁传感器基本结构示意图如图1所示，其中两个输入端分别为电源电压V DD 、接地端GND，V o1 、V o2 为两个输出端电压，则输出电压为： V o u t = V o 1 − V o 2 (1) 本文利用惠斯通电桥结构的单轴磁传感器，将两个单轴巨磁阻磁传感器，即两个独立的惠斯通电桥，呈45˚夹角放置并压焊封装于PCB板上制得二维磁传感器。二维磁传感器输出后，连接AD620仪表放大器、arduino uno微处理器和12864LCD液晶显示屏三个硬件功能模块电路，准确显示当前位置方向，实现了二维电子罗盘的功能。 2.2. 磁传感器的工作原理 1988年法国巴黎大学阿尔伯特·费尔和德国尤里希研究中心彼得·格林贝格尔就先后独立发现了“巨磁电阻”(Giant Magneto Resistance， GMR)效应 [ 8 ] 。巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象，是磁阻效应的一种，可在铁磁性材料(FM)和非铁磁性材料(NM)相间的薄膜层(nm量级)结构中观察到，是指磁性材料在受到外磁场作用时较无外加磁场作用时电阻率发生显著变化的现象 [ 9 ] 。 本文以测量水平(x轴)方向的单轴GMR磁传感器为例，当外加磁场B = 0 T时，四个磁电阻的阻值相等，均为R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R 0 ；当外加磁场 B ≠ 0 T时，四个磁电阻R 1 、R 2 、R 3 、R 4 的阻值随磁场的改变而改变，从而电桥两端输出端V o1 、V o2 产生电势差，将微弱的磁信号转化为压电信号输出。黑龙江大学自制的GMR磁传感器令与电阻R 1 、R 3 的磁敏感方向相同时的B为正值，即B的方向与x轴的正方向相同；反之，B为负值，即B的方向与x轴的正方向相反。其工作原理示意图如图2所示。则该单轴传感器电桥输出电压V outx 为： 当B = 0 T时 图1. 单轴磁传感器基本结构示意图 图2. 单轴磁传感器工作原理示意图：(a) B = 0 T；(b) B > 0 T；(c) B < 0 T V o u t x = V o 1 − V o 2 = 0 (2) 当B > 0 T时 V o u t x = V o 1 − V o 2 = Δ R R 0 ⋅ V D D (3) 当B < 0 T时 V o u t x = V o 1 − V o 2 = − Δ R R 0 ⋅ V D D (4) 2.3. 电子罗盘的工作原理 地球作为一个巨大的磁体，在它周围存在着地磁场。地球磁场方向源于地理南极附近的磁场北极，终于地理北极附近的磁场南极，磁场强度大小约在0.5~0.6 Gs [ 10 ] 。电子罗盘利用地磁场水平总分量始终指向地磁北极这一基本特性来确定当前位置相对于磁北位置的方向角度差。两个单轴磁传感器分别测量两个相互垂直的磁感应强度分量B x 、B y ，并将其转化为相应的电势差输出V x 、V y 。则当前方位角θ与测量分量V x 、V y 的关系为： V x > 0; V y > 0 θ = arctan ( V y V x ) (5) V x > 0; V y < 0 θ = arctan ( − V y V x ) (6) V x < 0; V y < 0 θ = arctan ( − V y V x ) (7) V x < 0; V y > 0 θ = arctan ( V y − V x ) (8)
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user: 3. 电子罗盘的设计与制作 3.1. 系统总设计方案 本文设计的电子罗盘框图如图3所示。首先利用GMR磁传感器将磁信号转化为微弱的模拟电信号，再由仪表放大器对模拟信号进行适当放大，用自带模数转换模块的微处理器将接收到的模拟信号转换为数字信号，并对数据进行处理与计算，最终把处理后的数据传输到液晶显示模块，在显示屏是实时显示当前方位，完成电子罗盘的基本功能。 3.2. 电子罗盘硬件电路 图4给出了电子罗盘整体电路图，该系统由二维GMR磁传感器、AD620仪表放大器模块、含模数转换模块的arduino uno微处理器电路和12864LCD液晶显示电路四个部分组成，且这四个模部分都用同一个电压源供电。且完成焊制后的电路如图5所示。 图3. 电子罗盘设计框图 图4. 电子罗盘整体电路图 图5. 电子罗盘照片 3.3. 电子罗盘软件设计 电子罗盘主要是对arduino uno微处理器中ATmage328P单片机的程序设计，系统程序流程图如图6所示。本文采用Arduino自带的编程软件(IDE)进行程序设计，编译成功的程序可直接使用USB-ISP下载器下载到单片机中运行，程序主要实现对模拟电压的采集、模数转换、算法计算以及方位显示的功能。该编程软件包含大量的储存库，具有功能齐全、语句简练、使用方便、技术支持全面等优点 [ 11 ] 。
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user: 4. 电子罗盘测试结果 本文自行封装了GMR二维电子罗盘，使用学生电源为整个罗盘供电(工作电压为：±5.0 V)。在室温条件下，本文采用霍尔效应测试仪器(CH-100)模拟磁场环境，搭建电子罗盘测试系统，如图7所示，设置磁场大小为10 mT，学生直流电源提供的电压为5 V，并用步进电机旋转360˚一个周期，旋转速度为0.5˚/s。通过自动采集测量得磁传感器旋转特性的输出曲线如图8(a)所示。经过放大模块进行信号放大后的旋转特性输出曲线如图8(b)所示。 对整体罗盘进行标定，步长为5˚，量程为0˚~360˚，如图9所示，标定结果在−15˚~345˚之间，该罗盘可以较好的在水平面内进行当前方位测量并实时显示。液晶显示模块连接5 V工作电压时，首先会在液晶显示屏第一行中间显示“compass”，然后在第二行显示电子罗盘检测到的当前位置方向。 图6. 系统程序流程图 图7. 电子罗盘测试系统测试图 图8. 磁传感器旋转特性输出曲线：(a) 传感器输出；(b) 放大电路输出 图9. 输出角与标准角关系曲线 实验结果表明，由于磁传感器存在温漂与零漂，且在无磁场下自身存在一定的磁矩，存在15˚左右的零点漂移；自行搭建的磁传感器二维旋转测试平台在测量过程中也存在一定的精度误差，导致了灵敏度出现一定的偏差。
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user: 5. 结论 本文给出了GMR磁传感器的基本结构和工作原理，在此基础上设计、制作基于巨磁电阻的二维电子罗盘。实验结果给出，该电子罗盘能够实现基本的功能，具有成本低、灵敏度高等优点，但该电子罗盘存在一定的误差，通过分析实验结果，主要原因为传感器自身存在一定的磁矩以及测量装置引起的误差，需进一步提高自制磁传感器的分辨率、灵敏度以及测量装置的精度，并尽可能的使用软件补偿来降低硬件误差。该罗盘可以实现当前方位的测量，具有一定的应用背景与市场价值。
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user: 摘 要 通过对含表面裂纹的YG225游车大钩的钩体在静荷载作用下的断裂性能进行有限元模拟分析，得到了钩体副钩分别承受较小和最大工作荷载情况下的表面裂纹的应力强度因子(SIF)分布，确定裂纹SIF最大值。将模拟的SIF值与试验测试得到的钩体材料本身断裂韧度值进行比较，判断大钩中的裂纹是否发生扩展，为大钩钩体的受载断裂评估提供分析数据。 关键词 :游车大钩，钩体，裂纹，应力强度因子，断裂性能 Copyright © 2018 by author， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，在中海油自营油田的修井机年检中，发现大量游车大钩钩体均有不同尺寸的表面裂纹存在，因无具体的分析报告仅能执行SY/T 6605—2011《石油钻修井用吊具安全技术检验规范》中7.3.1.1款第8条的规定，导致大量游车大钩直接报废。田贞全 [ 1 ] 和骆发前等 [ 2 ] 分析了车钩裂纹萌生及断裂原因；徐世珍等 [ 3 ] 则分析了大钩的可焊性及其对裂纹的影响；余华俐等 [ 4 ] 、刘春友 [ 5 ] 采用有限元仿真的方法研究了大钩的强度；冯定等 [ 6 ] 则对大钩材料进行疲劳试验以及有限元仿真分析了大钩的疲劳特性。 笔者选取一个含表面裂纹的YG225游车大钩的钩体，通过在静力荷载作用下的断裂性能有限元模拟分析，得到钩体副钩分别承受较小和最大工作荷载情况下表面裂纹的应力强度因子(SIF)分布，确定裂纹SIF最大值，通过和试验测试得到的断裂韧度值进行比较，判断大钩中的裂纹是否发生扩展，为大钩钩体的受载断裂评估提供分析数据。
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user: 2. YG225游车大钩钩体几何模型和分析模型 大钩钩体结构如图1所示，下端为大钩中的主钩，主钩上部左右各有一个副钩，主钩主要用来直接加挂水龙头或者顶驱，并通过水龙头或者顶驱连接钻具及其他井下工具；副钩用来加挂吊环，并通过 图1. 大钩钩体结构图 吊环连接钻具及其他井下工具。根据裂纹分布在副钩上的情况，建立副钩受力模型(图2)，在2个副钩上承受2个相同大小竖直向下的荷载，分别分析了每个副钩承受荷载300 kN和1125 kN这2种情况，研究副钩上裂纹SIF分布，确定SIF最大值，并判断裂纹是否发生开裂。根据大钩材性试验测试结果，大钩的屈服强度和极限强度(抗拉强度)分别为450 MPa和870 MPa，假设弹性模量为200 GPa，不考虑裂纹的弹塑性扩展。图3(a)所示的裂纹在副钩上表面，裂纹长度和深度分别是55 mm和10 mm；图3(b)所示的裂纹位于副钩侧表面，裂纹长度和深度分别为32 mm和6 mm。 图2. 副钩受力模型图 图3. 裂纹在大钩副钩上的位置及尺寸 根据《游车大钩裂纹机理研究材料分析实验报告》提供的结果，得到大钩材料断裂韧度值K IC = 2058.6 MPa∙mm 1/2 。
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user: 3. YG225游车大钩钩体及其裂纹的有限元模型 图4(a)~(c)分别是大钩、副钩上表面裂纹、侧表面裂纹的有限元网格图；图5是裂纹的半椭圆模型，大钩除了裂纹部位采用六面体单元(裂纹尖端采用三棱柱单元)外，其余部分均采用四面体单元进行网格划分，单元最小尺寸根据大钩分析的有限元结果收敛为准。 图4. YG225游车大钩钩体及其裂纹的有限元网格图 图5. 大钩钩体上裂纹的半椭圆模型
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user: 4. 结果与分析 4.1. 副钩上表面裂纹SIF分析 当每个副钩上施加的荷载为300 kN时，裂纹SIF的分布如图6(a)所示，SIF最大值为282 MPa∙mm 1/2 ；当每个副钩上施加的荷载为1125 kN时，裂纹SIF的分布如图6(b)所示，SIF最大值为1050 MPa∙mm 1/2 。可以看出，在工作荷载范围内，裂纹最大应力强度因子远远小于大钩材料的断裂韧度值K IC (2058.6 MPa∙mm 1/2 )，所以裂纹不会发生扩展。图7是副钩上施加荷载后裂纹张开情况(变形扩大100倍)。 图6. 副钩上表面裂纹SIF分布 图7. 副钩上表面裂纹张开图 4.2. 副钩侧表面裂纹SIF分析 当每个副钩上施加的荷载为300 kN时，裂纹SIF的分布如图8(a)所示，SIF最大值为80 MPa∙mm 1/2 ；当每个副钩上施加的荷载为1125 kN时，裂纹SIF的分布如图8(b)所示，SIF最大值为300 MPa∙mm 1/2 ，且K I 结果出现负值，说明裂纹一段处于受压状态。可以看出，在工作荷载范围内，裂纹最大应力强度因子远远小于大钩材料的断裂韧度值K IC (2058.6 MPa∙mm 1/2 )，所以裂纹不会发生扩展。图9显示的是副钩侧表面施加荷载后裂纹张开情况(变形扩大100倍)，由于侧表面所受拉力较小，裂纹基本没有出现明显的张开变形。 图8. 副钩侧表面裂纹SIF分布 图9. 副钩侧表面裂纹张开图
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user: 5. 结论 根据YG225游车大钩钩体中两种典型裂纹SIF的有限元分析结果表明，在工作荷载范围内，副钩上裂纹应力强度因子均远远小于大钩钩体材料本身的断裂韧度，所以该游车大钩上的裂纹在承受最大工作静荷载下不会发生扩展。
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user: 摘 要 太平洋东西两岸大地震和火山喷发，主要发生在两岸斜坡边缘两条线性区域附近。其它大洋斜坡边缘发生大地震和火山喷发的几率较其它地方大些。 关键词 :环太平洋地震带，两岸斜坡边缘地震直线带，三角形地震带，地震火山分布规律，斜坡理论 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 世界上主要有四大地震带：环太平洋地震带、欧亚地震带、大洋中脊地震活动带和规模较小的大陆裂谷地震活动带，其中环太平洋地震带火山喷发和大地震频发，今年大部分大地震和火山喷发都发生在环太平洋地区，对人类危害极大，必须予以高度重视。国内外地震专家将已发生的地震或火山喷发标注出来，形成了环太平洋地震带图，见图1。从图中看到，环太平洋火山地震带处于陆地与海洋的斜坡边缘地带(胡氏斜坡理论) [ 1 ] ，但形状不太规则。能否在局部地区，用简化的数学模型来处理这些火山地震数据，得到一些规律性的东西？我们关于中国大地震的五平行线区域理论是一个很好的尝试，给出了比较肯定的回答 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] ，这将有助于地震研究和地震预报。
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user: 2. 太平洋西岸大地震和火山经纬度数据处理结果 我们收集了太平洋西岸大地震和火山喷发的经纬度数据，见表1。我们用其东经对北纬进行线性回归数据处理，得到一条直线。线性回归方程如下： y = 1.4736 x + 94.69 ， R 2 = 0.7485 ， r = 0.8652 ， n = 12 式中y为东经，x为北纬，R为线性相关系数，其图形见图2。
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user: 3. 太平洋东岸大地震和火山经纬度数据处理结果 同时，收集了太平洋东岸大地震和火山喷发的经纬度数据，见表2。我们用其西经对北纬进行线性回归数据处理，得到一条直线。线性回归方程如下： y = 0.8112 x + 90.98 ， R 2 = 0.8627 ， r = 0.9288 ， n = 6 式中y为西经，x为北纬，R为线性相关系数，其图形见图3。 从图2和图3可以看出，太平洋东西两岸大地震和火山喷发的分布规律：在两条直线区域范围内发生的几率大。
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user: 4. 讨论 1) 太平洋西岸大地震和火山线性区域与中国东海南海大地震图线3重叠。 图1. 环太平洋火山地震带 Table 1 The latitude and longitude of seismic or volcanic eruptions or tsunami on the slopes of the western Pacific Ocea 地址 地震或火山爆发 或海啸时间 震级 北纬(˚) 东经(˚) 伤亡人数 美国阿拉斯加地震 2018.01.23 8.2 55.87 210.65 因在海湾，未见人员伤亡报道 日本阪神兵库县海域 1995.01.17 7.2 34.36 135.21 死亡人数6434，受伤人数43，792 日本关东 1923.09.01 8.1 35.20 139.30 伤亡人数24万多 日本宫城县海域 地震与海啸 2011.03.11 9.0 38.10 142.60 死亡人数11，232，失踪人数16，361， 超过38万多人离家避难 日本大阪地震 2018.06.18 6.1 34.8 135.6 4人死亡，300余人受伤 日本草津白根山 火山喷发 2018.01.23 / 36.62 138.52 1人死亡，80人被困 中国台湾台东 1951.11.25 7.3 23.13 121.36 死亡人数15，受伤人数280 中国台湾台南 1964.01.18 7.0 23.27 120.24 死亡失踪人数106，受伤人数650 中国台湾南投 1999.09.21 7.6 23.70 121.10 死亡人数2321，受伤8722，失踪39 菲律宾马荣 火山喷发 2018.01.25 / 13.15 123.60 疏散人数已超过6万人 印度尼西亚万丹省勒巴克县西南海域 2018.01.23 6.4 −6* 107.00* 因在海域，未见人员伤亡报道 印度尼西亚苏门答腊大海啸 2004.12.26 9.3 3.19 95.51 死亡29.2万人，受伤51万多人 表1. 太平洋西岸斜坡地带地震或火山爆发或海啸经纬度 *印度尼西亚雅加达的经纬度，仅供参考。 图2. 太平洋西岸斜坡地带大地震或火山爆发或海啸经纬度回归直线图 图3. 太平洋东岸斜坡地带大地震或火山爆发或海啸经纬度回归直线图 从表1和图2回归结果表明，太平洋西岸大地震和火山线性区域与中国东海南海大地震图线3重叠，实际上是图线3的延长线 [ 3 ] 。虽然线性关系没有图线3那么好，但大趋势是一致的。 2) 太平洋东岸大地震和火山线性区域讨论 从表2和图3回归结果表明，太平洋东岸大地震和火山经纬度回归，也是一条直线，线性相关系数尚好。虽然从图4看到西半球的智利大地震偏离直线，但从立体上看，仍在直线的附近。因为这条经纬度直线反映在地球表面上，实际上是一条弧线。 3) 等腰三角形区域讨论 从图4可以看出，通过夏威夷火山与太平洋东西两岸连线，大致形成了一个等腰三角形，两条腰边上发生大地震的几率较大，美国夏威夷火山大爆发，处于三角形底边。
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user: 5. 小结与展望 环太平洋火山地震带是世界上最主要的火山地震带，太平洋东西两岸火山地震主要分布在两条线性区域附近，这为我们提供了一个比较简单直观的数学模型，为今后进一步深入研究提供参考。 Table 2 The latitude and longitude of seismic or volcanic eruptions or tsunami on the slopes of the eastern Pacific Ocea 地址 地震或火山爆发或海啸时间 震级 北纬(˚) 西经(˚) 伤亡人数 美国阿拉斯加地震 2018.01.23 8.2 55.87 149.35 因在海湾， 未见人员伤亡报道 美国旧金山大地震 1906.04.18 8.6 37.8 * 122.4 * 死亡700人， 直接经济损失5亿美元 墨西哥地震 1985.09.19 8.1 19.45 * 99.15 * 伤亡7000人 危地马拉富挨戈火山爆发 2018.06.05 / 14.62 90.5 死亡99人，受伤58人，另有197人失踪。 秘鲁钦博特地震和海啸 1970.05.31 7.6 −8* 78* 6万多人死亡，10多万人受伤，100万人无家可归 智利中部的康塞普西翁和塔尔卡瓦诺地震、火山、海啸 1960.05.21 9.5 −38.2* 72.6* 52，917死亡，117，982受伤。 表2. 太平洋东岸斜坡地带地震或火山爆发或海啸经纬度 *当地城市的经纬度，而非震中的经纬度，仅供参考。 图4. 太平洋两岸地震火山直线带示意图 同样，环大西洋、环印度洋、环北冰洋与大陆接壤的斜坡边缘地带，发生大地震和火山喷发的几率要比大洋本身大。 对于具有海洋的类地行星，环大洋斜坡地带大地震和火山喷发情形，理应与地球相似。
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user: 摘 要 中国页岩气资源储量巨大，开采页岩气对我国能源战略意义重大。现有开采页岩气的手段主要是水力压裂，对页岩储层污染严重，进而影响着页岩压后的产能。同时，中国内页岩气藏主要分布在偏远的西部地区，水资源匮乏，因此亟待开展无水压裂方面的研究。针对我国页岩气无水压裂方面面临的主要问题，分别调研了高能气体压裂、液态二氧化碳压裂、泡沫压裂和液化石油气压裂4种无水压裂技术，详细对比了4种压裂技术的优缺点和应用情况。通过将现有的无水压裂技术与实际地质、工程现状结合，探索出适合我国页岩气开采的无水压裂技术，加快页岩气商业、高效开采进程。 关键词 :无水压裂，高能气体压裂，液态二氧化碳压裂，泡沫压裂，液化石油气压裂 Copyright © 2018 by authors， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着常规油气资源的逐渐减少和枯竭，非常规油气的高效开发对于保障能源战略安全显得尤为重要。美国能源信息署(EIA)最新预测结果显示，中国技术可采页岩气储量为36.1 × 10 12 m 3 ，远高于排名第二的美国，后者储量为24.4 × 10 12 m 3 [ 1 ] 。2013年，我国天然气表观消费量达1676 × 10 8 m 3 ，全年进口量530 × 10 8 m 3 ，对外依存度突破30%。预计到2020年，我国天然气缺口将突破1350 × 10 8 m 3 。开发页岩气资源具有重大的现实意义。 页岩储层具有低孔、超低渗的物性特征，实现页岩气高效开发的关键在于储层改造技术的突破与发展。纵观美国页岩气藏开发历程，正是压裂改造技术的阶段性突破，铸就其页岩气稳定、高效的开发。目前，开发页岩气主要采用滑溜水大型压裂，要消耗大量水资源，并可能污染环境，而我国页岩气勘探的有利区域大部分处于重点缺水地区或邻近区域 [ 2 ] ，面临着严峻的水资源约束及环保问题，亟待研究无水压裂理论，为页岩气未来大规模高效开发奠定基础。
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user: 2. 水力压裂产生的问题 水力压裂作为油气藏增产的最有效的措施，在世界范围内已经得到了迅速的发展和广泛的应用。其利用高压泵组将含有高质量浓度支撑剂的高黏度非牛顿流体泵入地层，在目的层附近形成高压，当压力超过该处的地层破裂压力时，会造缝并延压，压开储层，形成裂缝携带支撑剂进入裂缝的压裂液是整个过程中最重要的工作液体。压裂液性能直接影响了施工的成功与否，同时它也间接决定了压后裂缝导流能力及井的生产能力。一直以来，广大学者都在对其性能改进以及减少对储层伤害方面进行研究。自1950 年开展大型的水力压裂措施以来，压裂液的发展有着长足的进步，无论是从性能的改进还是现场工艺方面。目前，世界上广泛使用的压裂方式主要是水力压裂。水力压裂成本低廉，改造规模大，但也有自身技术局限，在应用时需考虑以下问题 [ 3 ] [ 4 ] ： 1) 水资源供给问题。水力压裂需要耗费大量的水资源。根据目前的压裂作业数据来看，为了压开井筒周围60 m以外的储层，美国超过75%的页岩气高产井需进行10级以上的压裂作业，并进行1~2次的重复压裂。根据美国国家环境保护局的资料数据，2011年美国一口页岩气井压裂作业的平均用水量在万吨左右(具体用量取决于井深度、水平井段长度、压裂方式等)，其中20%~85%的水在压裂后无法回收。北美水资源相对充裕，能够满足开发的需要。但对于我国来说，页岩气富集地区主要处于西部水资源匮乏地区，大量清水的供给是个难题。 2) 大型水力压裂作业设备和规模限制。每次进行水力压裂作业时，需要的压裂设备、作业规模都比较大，通常使用高达万吨的清水，清水跟支撑剂相互混合时又需要专门的混砂设施。因此，要求数目庞大的原材料运输车队，产生的运输费用较高。 3) 污染储层。页岩储层渗透率极低，而清水压裂滤失量大，尤其是对于页岩等水敏性储层，再加上水基压裂液返排程度低、回收困难，极易造成不同程度的储层伤害。因此降低压裂液对储层基质渗透率造成的伤害是增产的重要前提，也成为压裂液研究的重点之一。 为此，近年来国际上产生了多种适用于非常规储层开发的无水压裂技术，包括高能气体压裂技术、液态二氧化碳压裂技术、泡沫压裂技术以及液化石油气(LPG)压裂技术等。新型的无水压裂技术对储层伤害小，储层具有较好配伍性，压裂液返排回收性能好，携砂性能力强，对储层的污染小，这对于我国的页岩气开发具有重要意义。
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user: 4. 结论 无水压裂技术在低渗透油气藏改造中具有环保、节能、储层损害低、增产效果好的技术优势，有很大的发展前景。在提高页岩气产量方面，无水压裂技术具有极大的优势。各种无水压裂技术共同优点表现在对储层污染小、显著提高压后产能，但是，又有着不同的缺陷，如高能气体压裂主要受压裂规模的限制，液体二氧化碳压裂主要是携砂能力不足，泡沫压裂主要受限于高成本，液化石油气压裂主要由于安全性原因限制了其广泛推广。在进行页岩气开采技术选用时，要结合已有的设备技术现状，综合考虑各种压裂方法的优缺点，走适合中国页岩气地质、工程特点开发的自主道路。
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user: 摘 要 非常规储层中常常发育大量天然裂缝，对水力压裂裂缝扩展形态影响显著。为了研究裂缝性储层中水力裂缝的扩展规律，往往要借助数值模拟。现有的水力压裂数值模拟方法主要有扩展有限元、离散元和边界元。分别介绍了上述3种方法的基础理论、优缺点以及应用情况。通过比较各种压裂数值模拟计算方法，在研究不同问题时要根据问题本身以及研究需求选用合适的数值方法，进而掌握水力压裂过程中的裂缝扩展规律，指导实际的水力压裂施工设计。 关键词 :裂缝性储层，水力压裂，扩展有限元，离散元，边界元 Copyright © 2018 by authors， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 以页岩气、页岩油、致密气为主的非常规油气资源在新开发储层中占据了越来越大的比重，随着大规模储层改造技术日益成熟，水平井分段压裂技术在现场广泛应用，并取得了巨大的经济效益。与常规均质砂岩储层不同，这类储层中往往发育有大量的天然裂缝 [ 1 ] [ 2 ] ，致使水力压裂后常形成高度分散的不规则裂缝网络 [ 3 ] [ 4 ] 。复杂的裂缝几何形态对压裂施工设计、压后产能分析提出了严峻的挑战。因此，研究水力裂缝如何在天然裂缝储层中扩展成为控制压裂增产规模和效果的重中之重。
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user: 2. 裂缝性储层裂缝扩展研究 地震技术、岩心切片分析技术及井下成像技术均已证明，非常规储层中发育有丰富的天然裂缝，与低胶结强度的沉积岩层理面共同形成了储层中的弱交界面。大量的室内岩石力学试验表明，储层非均质性及各向异性对水力裂缝的扩展及裂缝形态具有很大影响。 裂缝性储层各向异性的特点使得人工裂缝尖端应力场与常规储层扩展相比更为复杂。室内试验已证明，地应力分布、交界面强度、弱面方位角均是影响人工裂缝穿透天然裂缝行为的重要因素。为了判别水力压裂过程中，水力缝尖扩展与天然裂缝的相互影响，国内外学者提出了诸多判别准则及研究结果，如Warpinski等 [ 3 ] 提出弱面特征、岩石内摩擦角、地应力及压裂液性能共同影响裂缝扩展路径；Wei等 [ 5 ] 研究了天然裂缝胶结性质对裂缝干扰的影响，发现天然裂缝的胶结强度会显著影响裂缝的扩展行为，主要表现为穿透、停止扩展和穿透偏向扩展3种情况；Zhou等 [ 6 ] 通过试验手段研究了天然裂缝储层中水力裂缝扩展规律，发现在高水平地应力差条件下，水力压裂易形成一条主裂缝，在低水平地应力差条件下，水力压裂易形成裂缝网络；Weng等 [ 7 ] 考虑了水力裂缝与天然裂缝的作用准则以及裂缝间的应力干扰，耦合了裂缝弹性变形、高度增长、流体流动、支撑剂运移多个方程综合求解，建立了裂缝性储层中的缝网扩展模型；Lam等 [ 8 ] 采用位移不连续法，模拟了裂缝发生剪切破坏时的扩展路径；Thiercelin等 [ 9 ] 提出天然裂缝在受人工裂缝缝尖应力场影响下重新开启，分析了裂缝最可能开启的位置；Zhang等 [ 10 ] 考虑缝内流体压力梯度的影响，假设岩石为不可渗透的均质体，研究了岩石断裂与流体流动的耦合；Wang等 [ 11 ] [ 12 ] 考虑了天然裂缝的尺度特征，分别建立了在毛细管力影响下的裂缝网络对称和非对称条件下的扩展模型，研究了天然裂缝内的尺度差异对裂缝扩展的影响规律。
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user: 3. 水力压裂数值模拟研究 裂缝性储层水力压裂数值模拟技术是模拟水平井分段压裂施工条件下，人工裂缝与天然裂缝相互影响形成的裂缝网络的逢高、缝宽等几何参数以及支撑剂分布情况。其目的是为了设计和优化施工程序，为后续油田整体开发提供理论依据。水力压裂模拟可以概括为4个过程的耦合：岩石在高压流体作用下发生断裂，形成流动通道；压裂液在裂缝内流动，将井底压力传递到缝尖；流体在孔隙介质中的渗流；支撑剂随压裂液流动分布。由于研究的问题具有复杂性，一般采用数值方法求解。目前，关于裂缝性储层中水力裂缝扩展数值模拟方面的研究，国内外学者已经做了大量的工作，取得了较大的研究进展。主要数值模拟方法包括：扩展有限元法，离散元法以及边界元法。 3.1. 扩展有限元法 扩展有限单元法是有限单元法的一种变形。当研究目标区域含有裂缝时，有限元法在处理裂缝尖端的奇异性时准确性较差，同时在裂缝扩展过程中，有限元法需要实时变化整个区域的网格划分，导致计算速度缓慢。扩展有限元法通过引入带有不连续性质的局部加强函数，能够有效且准确地描述裂缝的不连续特征，同时在处理裂缝扩展问题时，不需要根据裂缝扩展路径重新构建整个区域的网格，在很大程度上提高了计算效率，同时还能更准确地反映裂缝的扩展规律(图1)。 图1. 扩展有限元法中的不同单元类型 王涛等 [ 13 ] 采用不连续的位移场描述岩石裂缝扩展行为，在ABAQUS中编写相应单元子程序，将裂缝面上的压力转化为单元内力，考虑了缝内流体压力梯度，模拟结果与室内试验符合良好。Sheng等 [ 14 ] 基于扩展有限元模拟了多孔介质中页岩气输运过程，该模拟器可用于缝网卸流能力评价，具有一定应用前景。Leonhart等 [ 15 ] 基于扩展有限元方法结合CCM模型，分析了破碎储层的有效渗透率，认为储层联通程度及有效渗透率主要受缝宽影响，计算结果与现场监测的产能历史比较符合。Sepehri等 [ 16 ] 模拟了定向射孔条件下水力裂缝的随机扩展行为，验证了扩展有限元在模拟水力压裂施工的有效性并研究了复杂水力裂缝扩展的敏感参数，如射孔长度、角度、岩石力学性质、水平地应力差。结果表明，大斜度井进行压裂施工在近井区域裂缝容易发生扭曲，需要更大的井底压力，杨氏模量对近井应力阴影的影响并不显著，但对裂缝扭曲半径有影响。 3.2. 离散元法 离散元方法的基本思想是将岩体分割为若干独立的单元，邻近的单元可以接触也可以分开。单元之间的相互作用力根据单元之间的重叠量，按力-位移定理求出，而单元的运动则根据该单元所受的不平衡力和不平衡力矩的大小按牛顿第二定律求出。按上述步骤循环计算，直到每一个单元均达到平衡状态。PFC颗粒流方法是将每一个独立单元视为规则球体的离散元方法。在颗粒流方法中，本构关系遵循力-位移关系，运动方程遵循牛顿第二定律。 离散元法 [ 17 ] [ 18 ] 是一种常用于研究非连续介质力学行为的数值方法。在岩石力学计算方面，能够更真实地表达节理岩体的力学特性，便于处理非线性变形及裂缝扩展在弱面上的问题。常常作为微观裂缝模型用于石油工程水力压裂机理研究。但对于油田整体开发的大尺度施工模拟，需要大量的计算单元，耗时较长，所得结果也并不能符合现场微地震监测结果。 Hazzard等 [ 19 ] 和Gil等 [ 20 ] 通过PFC离散元软件研究了低渗透储层中水力压裂裂缝扩展模拟。Damjanac等 [ 21 ] 将离散裂缝网络模型与胶结颗粒流模型想结合，代表天然裂缝性储层，同时借助PFC软件研究了裂缝储层中水力裂缝扩展。McLennan等 [ 22 ] 使用3DEC离散元软件模拟了正交裂缝网络条件下的复杂裂缝网络扩展以及相应的产能计算。Hamidi等 [ 23 ] 使用3DEC软件研究了不同流体性质、流体注入速率、地应力、以及岩石力学性质对水力裂缝扩展的影响。Zangeneh [ 24 ] 通过比较不同的施工泵注程序，进一步验证了UDEC软件在模拟水力压裂裂缝扩展方面的准确性，同时表明地应力以及裂缝内部流体压力对井间距以及压裂施工的优化作用和主要影响。 3.3. 边界元法 边界元法分为直接边界元和间接边界元，目前常用的模拟裂缝扩展的边界元方法主要为间接边界元法中的位移不连续法。该方法是基于线弹性力学推导的，适用于处理包含裂缝等不连续区域的一种常用方法。尤其在处理水力压裂问题时，位移不连续法能够用简单、直接的形式描述复杂裂缝网络，同时考虑多裂缝间的相互干扰，因此被国内外的大量学者广泛采用。 边界元在一定程度上克服了由积分奇异性造成的困难，并应用到了很多工程及科学领域。其主要特点为： ① 将区域问题化简为边界问题，显著降低了需要求解的自由度数，提高了计算效率； ② 能够采用解析解与数值解相结合的方式，利用已知基本解作为边界积分方程的基函数，提高了计算精度； ③ 已知微分算子的基本解自动满足无限远处条件，因此边界元适合于处理无限域及半无限域问题。但边界元法求解以存在相应的微分算子的基本解为前提，一定程度上限制了其使用范围和发展前景。 Olson等 [ 25 ] [ 26 ] 采用边界元方法，模拟了多裂缝储层条件下的水平井多段压裂裂缝扩展行为，研究了天然裂缝以及应力扰动对水力裂缝扩展的影响。Wu等 [ 27 ] 采用三维边界元方法，研究了三维多裂缝扩展时的相互干扰问题，同时比较了边界元与有限元的计算效率，发现边界元的计算速度远高于有限元的速度。Wang等 [ 28 ] 借助位移不连续的方法描述了压裂过程中岩石的弹性变形，研究了流体的压缩性对裂缝扩展的影响。Weng等 [ 7 ] 采用位移不连续方法，同时考虑了水力裂缝与天然裂缝干扰时的OpenT模型，研究了水力压裂过程中裂缝网络的扩展，该模型区别于以往缝网模型的最大不同是能够考虑压裂液流体性质及施工条件对裂缝扩展、干扰的影响。
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user: 4. 各种压裂数值模拟方法的缺陷 扩展有限元法在处理裂缝扩展问题时其裂缝扩展路径不受单元网格划分的影响，但是需要对整个研究目标进行网格划分，网格数目巨大，计算耗时长。 边界元法通过降维处理，能够将区域问题转化成边界问题，大大减少了计算量，但是边界元问题不能考虑研究对象内部的非均匀性和各向异性，同时随着计算次数的增多，边界元计算量逐渐增大，严重影响计算速度。 以PFC3D为代表的离散元软件在研究小尺寸试样的细观力学行为上具有一定的优势，但在模拟油田尺度的水力裂缝扩展时，由于涉及到单元众多，并不适用。
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user: 5. 结语 裂缝性储层中发育着大量的天然裂缝，显著影响着水力压裂裂缝扩展轨迹。而水力压裂数值模拟技术是研究裂缝扩展的有力工具，同时也是模拟水力压裂过程中裂缝扩展规律的重要方法。现有的水力压裂数值模拟方法主要是扩展有限元法、离散元法和边界元法，每种方法各有优缺点，在使用时要结合具体的研究对象和主要需要解决的问题进行筛选。
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user: 摘 要 根据国家统计局提供的数据显示山东省地区生产总值已经多年名列全国第三，与之对应的能源消耗量在全国各省市中排名也很靠前。本文为了定量分析山东省能源消耗与经济发展的关系，搜集了近20年的相关数据，首先通过协整分析探寻二者的长期均衡关系。鉴于模型中存在自相关关系，故在回归中引入了滞后效应。同时用自助法解决了样本容量偏小，参数估计精度低的问题。最后考虑到过度依赖消耗能源拉动经济增长可能会带来很多环境、经济社会健康发展的问题，提出了相应的建议。 关键词 :能源消耗，经济发展，PCA，协整分析，Bootstrap Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 改革开放之后，为了实现经济的快速发展，我国的能源消耗量也迅速加大 [ 1 ] ，近年来由于能源过度使用以及低效率使用所带来的环境污染问题、能源紧张问题已经逐渐显现了出来。现在所推行的新能源汽车、绿色照明工程、建筑节能工程等都是贯彻国家节能减排政策、优化能源结构、既要金山银山又要绿水青山的思想的一系列有效的措施。GDP每万元碳排放量等指标也成为国家关注发展的质量的一个重要指标，但是仅仅通过这样一个比例关系并不能完全的反应二者之间存在关系，代表性较弱。因此深入探索能源消耗与经济发展的关系，可以为国家节能减排政策的制定提供科学的建议，同时也可以对上述政策的实施效果做一个侧面的评价，从而为我国经济可持续发展、经济结构的有效调整提供内在动力。
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user: 2. 数据来源于符号说明 本文从山东省统计局公布的经济发展与能源数据中选取了以下年度指标进行研究 [ 2 ] (见表1)。 对本文所出现的符号做统一的规定(见表2)。
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user: 3. 研究方法 3.1. 主成分分析 主成分分析法的本质是降维，将原来多个复杂的变量进行最佳综合，简化为少数几个相互独立的综合指标，这几个综合指标既可以包含原来多个复杂变量的绝大部分信息，又去除了原变量信息间的重叠，具有较强的客观性。 主成分是原始变量的一些线性组合，从而将大量原始变量的信息提取出来。主成分的方差，即Var(F)反应了该主成分所包含的信息量，显然应该选取方差最大的主成分做成分作为第一主成分 [ 3 ] 。通常情况下如果数据相关性较强选择第一主成分就可以对数据有一个较好的代表性，当然也可以选择第二、三、四等主成分加强对原始数据的解释。但是为了有效的反映原始数据，要保证主成分两两正交，即即F 1 已有的信息就不需要再出现在F 2 中，在确定第一主成分后找到满足 Cov ( F 1 ， F 2 ) = 0 的第二个线性组合F 2 ，就是第二主成分。以此类推可以得到以下公式： Table 1 Selection of indicator 经济发展(单位) 能源消耗(单位) 地区生产总值(亿元) 煤炭(吨) 居民消费水平(元) 焦炭(吨) 对外贸易出口总额(万美元) 原油(吨) 财政收入占地区生产总值的比重 燃 煤炭(吨) 焦炭(吨) 原油(吨) 燃料油(吨) 汽油(吨) 煤油(吨) 柴油(吨) 液化石油气(吨) 电力消费量(万千瓦时) 表1. 指标选取 Table 2 Explanation of symbol 符号 表示的意义 gdp 地区生产总值 con 居民消费水平 ex 对外贸易出口总额 pp 财政收入占地区生产总值的比重 F 1 第一主成分 F 2 第二主成分 λ1 数据协方差阵的最大特征值，表示第一主成分的贡献率。 λ2 数据协方差阵的第二大特征值，表示第二主成分的贡献率。 表2. 符号说明 { F 1 = a 11 z 1 + a 21 z 2 + … + a n 1 z n F 2 = a 12 z 1 + a 22 z 2 + ⋯ + a n 2 z n                                       ⋮ F p = a 1 p z 1 + a 2 p z 2 + ⋯ + a n p z n F 1 ， ⋯ ， F p 代表前p个主成分， Z 1 ， ⋯ ， Z n 是原始变量矩阵标准化后的数据，P < n。 ( ( a 11 ， a 21 ， ⋯ ， a n 1 ) )是标准化后数据的协方差阵的最大特征值对应的特征向量。 3.2. 协整性检验 3.2.1. 单整 对于非平稳的时间序列数据，通过运用差分的方式进行平稳化处理，一阶单整指的是经过一次差分处理后非平稳时间序列便趋于平稳，记为I(1)。一般而言，如果时间序列平稳，记为I(0)，如果d阶差分后平稳，称为d阶单整，记为I(d)。 3.2.2. 协整 如果时间序列 y 1 t ， y 2 t ， ⋯ ， y n t ，都是d阶单整，即I(d)，存在一个向量 α = ( α 1 + α 2 + ⋯ + α n ) 使得 α y t ~ I ( d − b ) ，这里 y t = ( y 1 t + y 2 t + ⋯ + y n t ) ， d ≥ b ≥ 0 则称序列 y 1 t + y 2 t + ⋯ + y n t 是(d， b)阶协整，记为 α y t ~ C I ( d ， b ) ， α 为协整向量。 协整在探索经济社会发展规律方面是具有显著意义的，经济社会发展是一个具有长期规律性波动的过程。但是其发展情况及其复杂，通常受到外界各种因素的影响，很有可能存在一个或多个与它保持长期稳定均衡关系的指标。这种协整关系的存在便可以通过其它变量的变化来影响另一变量的变化 [ 4 ] 。 3.2.3. 协整性检验(E-G两步法) 两个或多个时间序列同阶单整时才可能协整，否则直接判断为非协整。若同阶单整，用以下两种方法检验是否协整。 E-G两步法比较适合于两个变量之间协整关系的检验。x t 和y t 均为d阶单整的时间序列数据。 第一步，做普通最小二乘回归。 y ^ t = α ^ + β x t 得到模型的残差 ε ^ t = y t − y ^ t 第二步，检验残差是否平稳，如果平稳，则认为时间序列x t 和y t 是协整的。
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user: 3.3. Bootstrap方法 Bootstrap称为自助法，是一种有放回的重复抽样。从容量为n的样本中进行有放回的抽样，并不改变样本容量 [ 5 ] [ 6 ] 。 Bootstrap优势：一是可以减小估计量的偏差，二是对很多估计能够获得精准的置信区间，三是在某些情况下极限分布难以获得，bootstrap可以用做统计推断，四是存在严重的离群点或样本容量不够大时，自助法非常实用。
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user: 4. 实证分析 4.1. 主成分分析 本文采用R语言进行山东省能源消耗与经济发展关系的实证分析，首先利用主成分分析方法，分别对反映经济发展的指标和反映能源消耗的指标进行降维，确定两个综合指标得分。 首先提取能源消耗的主成分，为了消除数据量纲的差异，首先对对数据进行了标准化处理。根据指标间的相关系数矩阵(见图1)可以发现能源消耗变量间存在很强的相关性，适用于进行主成分降维。 由主成分分析结果(见图2)可以看出第一主成分的方差贡献率到达了84.9%，第二主成分的方差贡献率为12.32%，前两个主成分的累计方差贡献率高达97.23%，损失信息非常少，所以选择前两个主成分便可以代表所有变量的信息，通过碎石图可以更加直观的说明主成分的选择(见图3)。 同理经济发展变量中我们提取了第一主成分的方差贡献率即可达到97.72%，即选取第一主成分就可以代表97.72%的信息 计算1995年到2015年各年份在第一主成分上的得分情况。下面展示了前5年的结果(见图4、图5)： 图1. 能源消耗相关系数矩阵 图2. 能源消耗主成分分析 图3. 碎石图 图4. 能源消耗主成分得分 图5. 经济指标主成分得分 最后根据综合评价函数 F = λ 1 λ 1 + λ 2 F 1 + λ 2 λ 1 + λ 2 F 2 计算主成分的综合得分如下(见表3)： 由综合得分时序图(见图6)可以看出，经济发展的主成分得分是逐年提高的，这表明山东省的经济发展一直保持逐年增长的趋势，而能源消耗的主成分得分却出现了一些小的波动，特别是在2011年有了一个明显的下降。一方面，受利比亚战乱、埃及局势动荡以及欧佩克组织限产等因素的影响，世界石油价格高涨。另一方面，全省节能降耗政策取得新成效，如351户企业完成落后产能淘汰。因此，燃料油、汽油、柴油和液化石油气的消耗量较2010年有较大下降，能源消耗的主成分得分在2011年显著下降。 Table 3 Scores of comprehensive energy and economic indicator 年份 经济得分 能源得分 年份 经济得分 能源得分 1995 −2.5534979 −2.0327646 2006 −0.2232484 0.9008678 1996 −2.3004994 −2.0351972 2007 0.2617071 1.1438427 1997 −2.0494325 −1.9069454 2008 0.6387333 1.401005 1998 −1.9056596 −2.0748051 2009 0.7333389 1.6382209 1999 −1.7135151 −2.0929226 2010 1.4037916 2.3117108 2000 −1.5471169 −1.931083 2011 2.1225991 1.386845 2001 −1.2425921 −1.8844139 2012 2.5618694 1.5956007 2002 −1.2554833 −1.8128894 2013 2.884805 1.8832169 2003 −1.1201941 −1.2961166 2014 3.3249955 2.284107 2004 −1.0332696 −0.8447114 2015 3.6679584 2.8495455 2005 −0.6552894 0.5168868 表3. 能源综合指标与经济综合指标得分 图6. 综合得分时序图 以1997年、2004年、2011年为三个分割点，可以看出山东省经济发展受能源消耗的影响的发展趋势基本是相同的，但是其影响力却逐渐发生着变化。 4.2. 协整分析 由上图可以很清晰的得出结论，两个综合得分时间序列是不平稳的。分别作一阶差分后的时序图(见图7)如下： 两项指标单位根检验的P值分别为0.0252和0.0232均小于0.05 (见图8)，说明经过一阶差分序列已经平稳。进而可以利用两变量的Engle-Granger检验进行协整性检验，首先建立回归方程并用最小二乘法估计参数，得到非均衡误差。 经过对误差项的单位根检验，可以确定误差项平稳，说明能源消耗与经济发展存在长期均衡关系，其回归方程为 nengyuanscore = 0. 86 * jingjiscore 。 图7. 差分后综合指标得分 图8. 回归结果 但是，这里存在一个问题，模型的DW检验未能通过(p-value = 3.288e^−7)，说明模型中有严重的自相关问题 所以考虑把因变量的滞后一期和滞后二期的结果引入回归模型中重新建模(见图9)。 所以经过修正后的模型变为Nengyuanscore = 0.3*jingjiscore，即经济得分每提高提高一分，能源得分提高0.3分。 4.3. Bootstrap方法与最小二乘法的比较 模型诊断图(见图10)可以看出，误差项的正态性假定并不太满足，样本量也不大，根据误差正态性假定得出的回归系数的置信区间不具有说服力。 利用bootstrap方法，重复抽样2000次，对回归方程的系数进行估计。步骤如下： 1) 有样本容量为n的样本 ( x 1 ， y 1 ) ， ⋯ ， ( x n ， y n ) ，从中有放回的重复抽样n次，得到了第一个样本容量为n的新样本，称为自助样本1，对于原始数据对 ( x i ， y i ) ，在自助样本中可能出现多次，可能出现零次。 2) 用自助样本1进行最小二乘法回归分析，估计其回归参数，不妨记为t 1 3) 重复上述步骤m次，得到 t 1 ， t 2 ， ⋯ ， t m 。取置信水平为 95%，那么把 t 1 ， t 2 ， ⋯ ， t m 从小到大排序，置信区间为这列数的(上0.975分位数，上0.025分位数)。 通过比较可以发现，采用Bootstrap所得到的回归方程，其参数估计的置信区间要更具说服力(见表4)。因此，采用bootstrap法建立能源消耗与经济发展的回归模型可以更好的反映二者的关系，从而有助于根据能源消耗量测算其所带来的经济增长量。经济得分每提高一分，能源消耗得分提高0.03分到0.5分。
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user: 5. 结论建议 由能源消耗与经济发展的相互拉动关系可以看出，能源消耗对于经济的贡献与在我国不同的发展时 图9. 引入滞后效应的回归结果 图10. 残差Q-Q图 Table 4 Comparison of Least Squares with Bootstra 普通最小二乘法 Bootstrap方法 置信下限 置信上限 置信下限 置信上限 Jingjiscore 0.0568 0.5446 0.0306 0.5437 Ar(1) 0.5139 1.4478 0.6187 1.5880 Ar(2) −0.6912 0.1101 −0.7594 0.0579 表4. 最小二乘与Bootstrap比较 期具有明显的差异，在2005年到2010年，能源消耗的贡献率明显低于2010年以后，这说明我国近年来的能源结构调整和经济发展战略都取得了显著的成效，必须将这种改革深入贯彻落实下去。同时必须采取积极有效的措施解决现有经济-能源-环境关系，为此可以采取以下措施： 1) 在大力倡导使用天然气等清洁能源的同时着力解决其使用过程中存在的问题，例如天然气汽车稳定性、加气便利性的问题都亟待解决，只有让消费者感受到清洁能源要更加的便捷经济，才能够从根本上刺激消费转型，从而在不影响经济发展的基础上减少能源消耗带来的环境问题。 2) 继续推进产业结构升级，寻找新的经济增长的拉动因素，降低能源消耗特别是不可再生能源的消耗对于经济发展的贡献率，进而达到提高单位能源消耗的经济转化率。 3) 建立能源消耗对环境影响的评价指标体系，直接将能源消耗与环境问题挂钩，不仅可以提高相关部门、企业的重视程度，也可以提供一个更直观的评价标准。
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user: 摘 要 莺琼盆地是一个高温高压广泛分布的盆地，油气水关系复杂，给钻井作业带来一定的困难和风险。针对该现状，通过气测录井的影响因素分析，总结出莺歌海盆地的4种明显的气测录井特征，即油气层全烃特征、皮克斯勒–三角图版特征、单根气特征和后效气特征。实践表明，利用上述特征可以对该区高温高压井进行准确评价，为钻井作业中准确判断井下情况提供有效依据。 关键词 :高温高压，气测录井，气体特征，钻井作业，莺琼盆地 Copyright © 2018 by author， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/