DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 器械及方法 1) 器械：内镜、尼龙绳、金属钛夹及钛夹释放器。内镜包括注水治疗内镜(GIF-H260， Olympus)、双腔胃镜、OLYMPUS GIF-XQ 260型电子胃镜；尼龙绳包括Olympus一体尼龙绳、乐奥钩拉尼龙绳；钛夹包括钛夹投放器，(HX-1 10UR; Olympus))，一次性闭合钛夹(HX-600-135; Olympus)，南京微创多次开合和谐夹。ESD相关器械及附件：氩气(ICC-200; ERBE)，DUAL刀，透明帽(D-201-11802; Olympus)，热活检钳(FD-410LR; Olympus)，注射针(NM-4L-1; Olympus)，CO 2 注气泵(UCR; Olympus)。腹腔镜手术器械，腔镜专用持针器、3.0可吸收缝线等。 2) 术前准备：患者常规检查血常规、肝肾功能、凝血功能和心电图，肺功能及麻醉风险评估为美国麻醉学会分级(ASA)I级，无出血风险。充分告知内镜治疗必要性，术中治疗性穿孔行腹腔镜或内镜闭合术，患者签署知情同意书。术前8小时禁食禁水，术前2小时开始预防性接受质子泵抑制剂(PPI)及预防性使用抗生素治疗。置胃管持续负压吸引，以减少胃酸及内容物流入腹腔。清洁脐孔，以防术后脐孔处切口感染。 3) 粘膜下肿瘤切除术式：手术室安排在万级洁净双镜联合手术间，房间温度22℃~25℃，湿度40%~60%，全麻插管下内镜联合腹腔镜手术，患者取仰卧头左侧位，术中监测生命体征及CO 2 分压，手术开始前充分冲洗胃腔，吸尽胃内液体。治疗性穿孔术中监测气腹压力，一旦发现患者腹壁膨隆明显，鼓音明显，立即用20 ml注射针排气减轻腹腔内压力。穿刺点选在位于右肋缘下方经腹腔穿刺留置，直到穿孔完全闭合，确认无空气从排气针排出，气腹明显改善时拔出排气针。后续内科治疗以减少术后腹膜炎发生风险。ESE肿瘤挖除术及EFR胃壁肿瘤全层切除术。ESE肿瘤挖除耗时长，仔细沿瘤体表面剥离，穿孔往往较小，容易经钛夹直接闭合。EFR胃壁肿瘤全层切除，穿孔较大而明显，气腹明显迅速出现，需做好穿孔腹腔排气监护。 4) 腹腔镜修补术：穿孔闭合修补难度较大，早期手术双镜联合手术腹腔镜辅助修补术。腹腔镜修补术：腹腔镜下胃穿孔修补术和传统的手术相比较，具有创伤小、疼痛轻、恢复快等特点。手术耗时含腹腔镜寻找穿孔部位及穿孔修补，参加手术人员主刀、助手、器械护士，成本含腹腔镜器械、穿孔修补术、腹腔引流管等成本。手术方法在脐下缘做1 cm弧形切口达皮下，气腹满意后拔出气腹针，穿刺10 mm套管针并置入腹腔镜。在腹腔镜直视下分别于剑突下、锁骨中线、腋前线与肋缘交点下各3 cm处分别穿刺10 mm、5 mm、5 mm套管针。插入相应器械。先用吸引器吸净胃内容物及渗液，找到穿孔后，用3.0可吸收缝合线进行全层缝合后，暂不结扎，游离部分大网膜填塞于穿孔内，然后打结。冲洗腹腔、盆腔。于穿孔附近放置引流管，从腋前线套管处引出体外并固定。放出CO 2 气体，拔出套管，粘合皮肤切口。 5) 内镜闭合术分2个阶段完成：① 动物实验内镜闭合术培训；实验一：ESD术中急性穿孔的动物模型建立。通过活体猪练习ESD技术和内镜闭合术：标记、分离、剥离、止血、创面缝合。选择首次学习ESD技术的年轻内镜医师16名作为学员，按照已经完成EMR数量进行排序编组，从易到难程度分别分配在胃窦胃体组、食管组、结直肠组。按每人练习ESD操作20分钟，进行学员替换。ESD术中发生穿孔的病灶，及时判断并迅速暂停ESD术移交给实验二组学员。实验二：急性穿孔内镜闭合术练习。将实验一组ESD术中穿孔进行内镜闭合术练习。选择学习ESD穿孔内镜闭合术的高级内镜学员16名，按照已经完成ESD数量进行排序编组，从易到难程度分配在A组腹膜补片钛夹组、B组尼龙绳联合钛夹2点闭合、C组双腔镜荷包缝合组、D组单孔内镜荷包缝合组、E组食管支架、F组OTSC闭合组。4头猪按穿孔部位和大小选择ABCDEF组不同方式进行穿孔后内镜闭合术，也可以联合多种方式进行闭合练习。② 急性穿孔内镜闭合方案：单一方法闭合：钛夹、OTSC (OVER THE SCOPY CLIPS)；联合方法闭合：尼龙绳钛夹眼裂样闭合、腹膜补片钛夹缝合、双腔镜荷包缝合、单腔镜荷包缝合。 6) 病理确诊：固有肌层起源肿瘤位置深，无法通过内镜活检取到需要的组织，只有肿瘤完整一次性切除带出体外，依赖于病理学证据和免疫组化标记确诊GIST。临床上再根据病理结果决定是否追加手术治疗或给予生物靶向治疗。
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user: 4. 结果 1) 患者于术后次日便可以下床进行活动，两天后可以将引流管和胃管拔除，3~5 d后便可出院。 2) 内镜闭合术：胃腔发生穿孔后造成的气腹会影响胃内操作视野。<0.5 cm小穿孔予1枚和谐夹金属夹和2~4枚奥林巴斯小钛夹完整封闭穿孔。手术耗时平均(16.8 ± 7.6) min。>0.5 cm较大的穿孔，因金属夹跨度有限，不能一次性将穿孔夹闭，迅速抽吸胃内气体，充分缩小穿孔，吸尽胃液，以负压持续吸引胃内空气直至胃壁外的脂肪组织覆盖住穿孔部位，可用网膜修补方法钛夹夹闭。使用和谐夹6~15枚，平均使用钛夹10枚，应用尼龙绳联合钛夹进行荷包缝合手术平均时间(49.6 ± 9.9) min，反复观察术野，未见活动性出血，留置胃管负压吸引引流，胃肠减压管拔除时间在术后(1.1 ± 0.6) d，术后住院时间(4.6 ± 1.9) d。 3) 比较结果：腹腔镜修补与内镜闭合术比较:腹腔镜修补与内镜闭合术比较文献未有报道。内镜下金属夹和尼龙圈可将穿孔两侧粘膜边缘对合，不但阻止气体和消化液的持续外漏，而且有利于穿孔闭合，避免消化道瘘的发生。见表1：2组在手术耗时、医疗费用胃穿孔腹腔镜修补术组与内镜闭合术相比差异均有统计学意义(P < 0.05)。胃穿孔内镜闭合术耗时少，费用低，恢复快，技术难度、风险比较，P > 0.05。 4) 案例总结:气管插管全麻下完成ESE18例，EFR22例，ESE/EFR手术时间为45~120 min，平均手术时间86.8 min，均一次性完整切除，切除离体肿瘤直径，病变直径0.6~4.2 cm，平均直径1.8 cm。腹腔镜修补术20例中ESE 8例，EFR 12例；内镜闭合术20例中ESE 10例，EFR10例。ESE及EFR术后病理38例诊断为间质瘤，2例平滑肌瘤。其中胃底17例，胃体15例，胃窦8例。全组未出现术后出血，随访5~32个月，恢复良好，未出现复发或转移。 5) 术后随访：术后取半卧位，持续胃肠减压2~3 d，静脉滴注奥美拉唑，预防性使用抗生素控制感染；补充液体营养支持治疗，纠正水、电解质和酸碱平衡失调。通过对病人的症状、体征观察闭合效果，了解粘膜闭合是否促进肌层愈合：① 腹部CT：早期1例空气下内镜手术ESE，术中治疗性穿孔，后钛夹闭合。1月随访CT膈下游离气体依然存在，患者无腹膜炎症状；1例术后腹痛，CT提示膈下游离气 Table 1 The comparison of endoscopic closure technique with acute perforation and laparoscopic repai 病例数 耗时(min) 工作人员 平均住院费用 术后住院时间 穿孔修补术 (人) <0.5 cm小穿孔 >0.5 cm穿孔 (人) (元) (d) 腹腔镜修补术 20 51.2 ± 10.3 49.2 ± 10.3 3 25180 5.7 ± 1.5 内镜闭合术 20 16.8 ± 7.6 49.6 ± 9.9 2 13018 4.6 ± 1.9 表1. 急性穿孔内镜闭合术与腹腔镜修补术的比较 体，急诊腹腔镜探查，未发现腹腔渗出，慢性胆囊炎急性发作，因粘膜上皮高级别瘤变，予以局部扩大切除。均无出血、腹膜炎表现。② 复查胃镜术后3月、6月、1年复查，随访时没有不适症状出现，胃镜复查显示创面均呈星状瘢痕愈合，病变均无残留或复发。
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user: 5. 讨论 1) 双镜联合腹腔镜修补术助力内镜切除术。对于固有肌层SMT内镜切除术ESE/EFR操作需要娴熟的内镜技术，且对穿孔灶有难以完全修补的风险。腹腔镜联合胃镜双镜联合切除技术 [ 5 ] [ 6 ] (combined laparoscopic-endoscopic resectiofl， CLER)为固有肌层GIsT患者提供安全保障。在术中急性穿孔无法完成内镜闭合时，往往依赖于腹腔镜修补术的辅助。双镜联合手术治疗胃间质瘤具有快速定位、优化手术流程、术时短、创伤小、切口小、外源性感染几率小、术野清晰、恢复快、安全有效等优点，适合于直径 < 5 cm、术中仅靠腹腔镜难以定位的瘤灶。但腹腔镜技术也有其局限性，如位于胃后壁等的穿孔腹腔镜手术操作难度较大；腹腔污染严重、部分常须开腹手术治疗手术对瘤体定位、手术组成员配合要求较高，需要富有经验的医师操作。 2) 随着内镜切除术发展，内镜穿孔闭合术应运而生。随着内镜切除技术及内镜闭合术的成熟，内镜下肌层剥离术(endoscopic muscularis dissection， EMD)包括：内镜黏膜下肿物挖除术(endoscopic submucosal excavation， ESE)，内镜下胃壁全层切除术EFR、经隧道粘膜下肿瘤挖除术STER等，进一步扩大内镜的治疗深度和范围，EFR治疗成功的关键是镜下成功修补术中发生的主动性穿孔。既往常直接采用钛夹夹闭，对于较大的全层缺损，可使用强力负压吸引将大网膜吸入穿孔处胃腔，再用金属夹沿缺损边缘将大网膜和胃黏膜一起夹闭使缺损有效缝合。常使用钛夹结合尼龙绳的方法行荷包缝合。STER隧道技术最大的优点是既可一次性完整切除固有肌层GIST，又可维持消化道内壁黏膜层的完整性，即使术中发生穿孔，也可通过闭合隧道口减少消化道瘘及腹腔内感染的机会。可见术中穿孔的处置成为整个EMD手术成功的关键。目前随着内镜闭合方法进步，腹腔镜辅助创面缝合逐步减少，逐步过渡到内镜闭合术 [ 7 ] [ 8 ] 。内镜医生在学习ESD技术的同时，需要有急性穿孔闭合术的动物实验培训和闭合技术不断成熟。内镜闭合术减少腹腔镜工作人员和器械设备，减少了成本及创伤，固有肌层肿瘤手术将成为内镜独立完成手术。因此双镜联合手术创伤与单独内镜下切除手术相仿，术后恢复时间与单纯内镜治疗已没有差别。内镜下闭合技术需要进行专门培训，一方面我国青年消化内镜医生对于ESD等衍生技术的学习热情，另一方面尚缺乏ESD及急性穿孔的处置能力的专项培训，内镜下急性穿孔闭合能力亟需迅速提高。鉴于急性消化道穿孔内镜闭合术应用到临床中仍面临许多问题，因此将该技术熟练进入临床前，“ESD练习术中急性穿孔的内镜闭合术”动物实验研究。“ESD及穿孔修补术”培训动物实验设计非常实用，内镜医生技术从生疏到熟练的学习曲线，需要规范化的技术操作培训，评价其安全性和可行性，积累经验，不断创新，从而提高内镜整体诊疗效果。该课题由无锡市科学技术委员会基金资助，为临床实践开展消化道急性穿孔研究提供实践经验和理论依据。 3) 根据发生穿孔的可预见性分为：并发症性穿孔和治疗性穿孔，随着操作器械及内镜技术的提高，内镜闭合术必将为患者带来一个崭新的微创时代。将被动穿孔成为主动穿孔，将穿孔成为内镜切除术的一个步骤，在内镜闭合术中完成经胃肠道的各种手术。由于胃肠镜操作在空腹状态下，只要及时发现，迅速进行内镜下闭合术，急性穿孔腹膜炎症状轻，可以避免传统的经腹手术。减少医患双方的心理和经济负担，缩短病程，减少住院费用，提高快速治愈率。EMD治疗上消化道固有肌层肿瘤术中穿孔内镜闭术与于腹腔镜修补术无显著性差异，具有创伤小、恢复快、费用低的优点，随着内镜下闭合医源性消化道穿孔技术的发展，内镜下切除的适应症进一步拓宽具有良好的临床推广价值。为临床上急性胃穿孔内镜闭合术应用提供了依据，随着内镜下缝合技术的发展，很多以往需腹腔镜处理的穿孔靠单纯的内镜缝合即可完成，LAET的应用将逐渐减少，甚至有可能被EFR和STER替代。但内镜闭合术的培训和推广，尚需在多种简便内镜闭合器械的发明和应用。
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user: 摘 要 机械设备发生故障，大多数是由机械设备中磨损颗粒引起的。油液中的磨损颗粒可以直接反应出机械设备的状态。油液磨粒在线监测技术可以有效的检测油液中磨粒的浓度与大小，从而确定机械设备运行的状态。磨损颗粒穿过油液磨粒检测传感器时，会使传感器产生的磁场发生变化。本文应用ANSYS Maxwell软件建立了一个平面线圈油液磨粒检测传感器模型，并对其进行了瞬态和稳态两方面有限元仿真分析，得到了稳态时传感器不同参数对检测效果的影响以及瞬态时磨粒穿过平面线圈传感器的磁场变化规律。研究结果对于平面线圈油液磨粒检测传感器参数优化具有重要的意义。 关键词 :油液磨粒，有限元分析，平面线圈，传感器 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 大型机械设备在运行中出现的安全事故，往往会造成重大的人员伤亡以及财产的损失，因此对大型机械设备的检测是极其重要的。机械装备的故障发生大多数都是由机械磨损而造成的 [ 1 ] 。有资料表明，约80%轴承、齿轮故障是由于摩擦磨损和润滑失效造成的 [ 2 ] [ 3 ] 。为了使机械设备安全、可靠地运行，通常需要通过振动分析进行故障的早期诊断，进而做出合理的诊断与维修决策 [ 4 ] 。对机械进行故障检测分析的手段分为离线(off-line)、在线(on-line)、全在线(inline)三种采样检测方式 [ 5 ] 。 国防科技大学对电磁式磨粒传感器内部磁场进行了研究，建立了三线圈传感器模型，通过实验数据验证了该传感器理论模型的正确性 [ 6 ] 。军械工程学院对此也进行了相当丰富的研究，对磨粒在电磁式磨粒传感器中径向分布对电感变化的影响进行了深入分析，探讨了铁磁质磨粒形状对传感器电感变化的影响 [ 7 ] 。海军工程大学的张永祥教授致力于超声波监测磨粒技术的研究，提出了一种聚焦超声传感器设计准则 [ 8 ] 。武汉理工大学殷勇辉、严新平利用油液中磨粒的光散射特性监测油液中所含的固体颗粒大小以及污染度的监测仪器，设计的正交光纤在线监测油液中颗粒以及油液污染度的监测器申请了专利 [ 9 ] 。南京航空航天大学的卞利等运用静电传感器在线监测机械设备润滑油中磨损颗粒的荷电情况，以及利用显微成像及计算机视觉技术获取污染油液中颗粒图像的方法，通过图像处理获取颗粒的尺寸及其分布情况，从而实现油液污染度的监测 [ 10 ] 。2007年，美国阿克隆大学的Li Du，和Jiang Zhe等人开始对单线圈电感式油液磨粒传感器进行研究。他提出了一种基于电感式库仑计数原理，并具有高输出通量特点的单线圈油液磨粒传感器 [ 11 ] 。 上述所提到的各类传感器的设计，仍是现阶段所需要研究的方向。本文采用文献 [ 12 ] 中提出的平面线圈油液磨粒传感器结构，应用ANSYS Maxwell软件对平面线圈传感器进行了模型的建立与有限元分析，主要研究了稳态下不同参数的平面线圈数传感器的磁场分布，瞬态下金属磨粒穿过传感器时的磁场变化。为平面线圈传感器参数优化提供借鉴。
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user: 2. 平面线圈有限元分析理论基础 19世纪英国物理学家詹姆斯–麦克斯韦建立了一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的偏微分方程，称之为麦克斯韦方程组。它由麦克斯韦-安培定律、法拉第电磁感应定律、高斯定律和高斯磁定律四个公式组成。 麦克斯韦–安培定律： ∇ × H = i + ∂ D ∂ t (1) 式(1)中H为磁场强度，i为电流密度。 法拉第电磁感应定律： ∇ × E = − ∂ B ∂ t (2) 式(2)中E为电场强度。 高斯定律： ∇ ⋅ D = ρ (3) 式(3)中D为电位移矢量，ρ为电荷密度。 高斯磁定律： ∇ ⋅ B = 0 (4) 式(4)中B为磁通量密度。 有限元仿真的理论基础基本上都是由麦克斯韦方程组推到出来。相关的电磁场分析就是针对麦克斯韦方程组的参数进行分析的。 根据毕奥-萨法尔定律： B = ∫ d B = ∫ μ 0 I 4π ⋅ d l × r r 3 (5) 式(5)中I为通过导体的电流大小， r 为单位向量， μ 0 为真空磁导率。 单匝的平面线圈空间磁场分布如图1所示。 图1中 R a 为线圈的半径，I为线圈通过的电流， P ( x ， y ， z ) 为空间上任意一点，取线圈上任意一电流元 d l ，则空间任意一点p点在x，y，z方向上的磁感应强度大小为： B x = μ 0 I R a z 4π ∫ 0 2π cos θ d θ [ ( x − R a cos θ ) 2 + ( y − R a sin θ ) 2 + z 2 ] 3 / 2 (6) 图1. 磁场分布图 B y = μ 0 I R a z 4π ∫ 0 2π sin θ d θ [ ( x − R a cos θ ) 2 + ( y − R a sin θ ) 2 + z 2 ] 3 / 2 (7) B z = μ 0 I 4π ∫ 0 2π R a ( R a − y cos θ − x cos θ ) d θ [ ( x − R a cos θ ) 2 + ( y − R a sin θ ) 2 + z 2 ] 3 / 2 (8)
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user: 3. 平面线圈有限元分析分析 3.1. 稳态分析 平面螺旋线圈油液磨粒传感器通过施加激励源时，它是径向产生磁场；而三线圈油液磨粒传感器是轴向产生磁场。当磨损颗粒穿过平面螺旋线圈油液磨粒传感器时，它产生的径向磁场会发生变化，因此需要一个较小的区域来感应磨损颗粒；而磨损颗粒穿过三线圈传感器时，它是轴向的磁场产生变化，从而使感应线圈产生的感应电压产生变化。 平面螺旋线圈油液磨粒传感器模型的建立，可等效为一个一个单匝的线圈叠加而成，其匝数为30匝，内径为4 mm，横截面直径为0.3 mm，线距为0.3 mm。应用ANSYS Maxwell软件对其进行建模，如图2所示。 平面线圈稳态分析主要是用铜和空气这两种材料，ANSYS Maxwell软件有属于自己的材料库，线圈设置成铜copper材料，属性用默认的；其他的全部用空气air材料，属性也用默认的。 网格划分是有限元分析的重要部分，好的网格划分能减少运算时间并增加结果的精准度。ANSYS Maxwell软件网格划分主要有两个部分，1) 自动划分，2) 手动划分。本章由于模型精简，因而用的是网格自动划分。 在ANSYS Maxwell软件Maxwell 3D模块中施加激励源时，可以在模型的所需施加激励源的一个部位划分出一个剖面，在这个剖面上施加激励源。在平面线圈中给每个线圈施加一个电流大小为1 A，方向相同的激励源。 最后进行分析计算，当分析计算结束后可以根据各种操作命令得到各种所需的结果图。如图3所示。 图2. 传感器三维图 图3. 仿真结果图 其中图(a)为平面线圈在XOY平面的磁场分布云图，图中可以看出每个线圈产生的磁场都会互相叠加和互相抵消，最里面的线圈产生的磁场由于内部没有磁场预制抵消，所以磁场式最强的。图(b)为平面线圈在YOZ平面的磁场分布曲线图，由于每个线圈都施加了独立的激励源，因此每个线圈都会产生独立的磁场，而相邻的线圈所产生的部分磁场会相互抵消，所以线圈与线圈之间的磁场分布曲线会成锯齿型。由于最里面的线圈产生的靠近里面的磁场没有磁场与之抵消，所以磁场强度为最大。图(c)为平面线圈在YOZ平面的磁场分布云图。图(d)为平面线圈在YOZ平面的磁场矢量图。 图4所示为不同参数下的平面线圈YOZ平面上的磁场分布曲线图，(a)为线圈横截面直径是0.15，线圈的间距为0.15；(b)为线圈横截面直径是0.3，线圈间距为0.1；(c)为线圈横截面直径为0.3，线圈间距为0.2。 为了更直观的观察和比较不同参数下平面线圈YOZ平面上的磁场分布曲线，将图3(b)和图4中(a)(b)(c)这四幅图拟合成一幅图，如图5所示。 图5中红色曲线为线圈横截面直径是0.15，线圈的间距为0.15的曲线图；黑色曲线为线圈横截面直径是0.3，线圈的间距为0.1的曲线图；蓝色曲线为线圈横截面直径是0.3，线圈的间距为0.2的曲线图；绿色曲线为线圈横截面直径是0.3，线圈的间距为0.3的曲线图。当激励源和匝数相同的情况，线圈间距与磁感应强度成反比，线圈间距越小，线圈在中心区域产生的磁感应强度越大。 3.2. 平面线圈瞬态分析 在有限元仿真分析中，金属磨粒穿过三线圈油液磨粒传感器时，通过感应线圈得到感应电动势的变化情况；金属磨粒穿过平面线圈时，通过平面线圈得到磁场的变化。金属磨粒选用的材料为铁磁材料，其中相对磁导率为10，000，线圈选用的材料为铜材料，运动域和求解域的材料为系统默认的空气材料。 如图6(a)~(f)所示金属磨粒穿过平面线圈时在平面YOZ上的磁场分布云图。 图(a)为初始时刻平面线圈的磁场分布云图，图(b)为0.02 s时平面线圈的磁场分布云图，图(c)为0.04 s时平面线圈的磁场分布云图，图(d)为0.06 s时平面线圈的磁场分布云图，图(e)为0.08 s时平面线圈的磁场分布云图，图(f)为0.1 s时平面线圈的磁场分布云图。铁磨粒穿过平面线圈时，由于中间磁场最密集，所以越靠近线圈中心，磁场强度变化越大。
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user: 4. 结束语 本文主要是应用ANSYS Maxwell软件对平面线圈油液磨粒传感器进行了建模与有限元分析，通过稳 图4. 不同参数下的平面线圈YOZ平面上的磁场分布图 图5. 磁场分布图 图6. 金属磨粒穿过平面线圈时在YOZ平面上的磁场云图 态分析了平面线圈在XOY平面和YOZ平面上磁场分布云图，以及不同参数下平面线圈的磁场曲线图，由于每个线圈都施加了一个独立的电流源，所以每个线圈都能产生独立的磁场，相邻的线圈产生的磁场会部分抵消，所以曲线图为锯齿型，当激励源和匝数相同的情况下，线圈间距与磁感应强度成反比，线圈间距越小，线圈在中心区域产生的磁感应强度越大。通过瞬态分析了当金属磨粒穿过平面线圈时，YOZ平面上的磁场变化云图，铁磨粒穿过平面线圈时，越靠近线圈中心，磁场强度变化越大。本文主要对平面线圈油液磨粒传感器进行了理论研究和有限元分析，为传感器的参数优化提供了一定的理论基础。
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user: 摘 要 随着HSE管理体系在中国石油天然气集团有限公司的全面实施，其指导作用和实用价值越来越受到管理层重视。西气东输二线长江盾构工程严格按照HSE管理体系要求认真执行，其安全管理经验与杜邦公司八项安全管理理念不谋而合。两种管理理念有机融合，大大提高了施工人员的安全意识和素质，促使长江盾构项目部安全、优质、高效的完成了施工任务，并保障项目和企业安全管理的长期稳定。 关键词 :安全管理，杜邦理念，盾构施工 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 HSE管理体系自20世纪80年代提出以来，已经成为国际上石油天然气工业通行的一种科学的、系统的管理体系，是现代企业管理制度之一。其侧重在事前对可能发生的风险进行评估，确定其可能发生危害的种类、概率和后果，从而采取有效的防范手段和措施预防事故的发生。 杜邦安全管理模式和HSE管理体系都属于健康、安全、环保的成熟管理理论，两者在管理者承诺、安全职责、操作程序等方面是相近的。但是HSE管理体系更侧重于安全管理的宏观性和共性，而杜邦模式更注重安全管理的细节和可操作性。 西气东输二线长江盾构工程在项目原有的HSE管理基础上，进一步推进HSE体系，积极进行多方面的探索，利用安全管理的系统原理和人本原理，运用安全管理的PDCA循环法，建设“以人为本夯基础、立体防控稳求胜”的安全工作机制，形成“安全是核心价值观”的管理理念。管理过程中具体的做法与杜邦八项管理原则不谋而合，大大提高了员工的安全意识和素质。
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user: 2. 属地管理和直线责任 安全从来都不只是安全管理人员的职责，安全工作的开展需要技术、质量、设备物资、行政等部室全面合作。项目部根据以地为界的区分法和以人为本的责任制，将安全责任结合各自专业进行分解，把安全指标落实到各个部室。各部门的负责人对各自管辖范围内的“人、机、料、法、环、测”履行管理义务和安全义务并承担独立的管理责任和安全责任，对安全隐患、异常事件、安全事故负责，以达到个个有指标、人人受考核，并且与奖金直接挂钩，构建起立体的安全防控体系。 2.1. 严格落实安全相关工作 技术方案是否具有可行性和可操作性决定了施工的成败。技术方案编写时，首先要吸取以往工程的经验教训，同时查找国内外工程的类似点。对于比较重大的方案，如盾构机进、出洞等关键方案，需要进行专家评审后方可组织实施，确保万无一失。 控制部科学计算各工序的标准操作时间，制定每天施工进度最高限制，有效保证各工序施工的必要时间，避免私自合并工序、偷工减料的现象出现。 在设备保养方面，物资部一改以往注重使用，忽视保养的做法，实行设备维护人员和检查人员跟班作业，对设备可能出现的问题及时进行预警并修复。强制将每天掘进时间由12 h调整至10 h，剩余2 h主要进行设备维护和环境清洁，确保设备始终处于良好运行状态。 2.2. 创新班前喊话内容，从多角度讲解安全 班前喊话不只是安全人员和班长的代名词，质量、设物、控制和各组组长都要进行班前喊话，重点讲解在施工中要注意的安全事项以及相应的预防措施。逐步拓展到每一个人都进行班前喊话，形成人人有责任，人人讲安全，人人懂安全，安全齐抓共管的良好局面。 2.3. 按照属地划分，履行直属管理 项目部按照已经划分的区域管理，执行“谁主管，谁负责”的原则，切实认识到抓安全环保是自己分内工作的第一要求，认真履行岗位安全环保职责，科学管理，严格要求，严格考核，并只对自己上级属地负责，建立连带的处罚制度。
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user: 3. 安全经验分享 项目部开展持续的、全员参与的安全经验分享活动，能够营造浓厚的安全氛围，激励员工相互学习，促进全员HSE意识的不断提高，激发全员积极参与HSE管理，创造一种以HSE为核心的“安全文化”；同时，能够充分发挥员工的自身安全意识和榜样作用，使其自觉纠正不安全的习惯和行为，树立良好的HSE行为准则；改变以前由领导讲、员工听的“填鸭式”被动式安全教育；通过员工讲述、文章、宣传栏、多媒体、图片等多种形式，进行安全经验分享，以提高全员的安全意识。
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user: 4. 安全观察与沟通 以人为本是安全管理工作的基础，人是生产中最活跃的因素，也是最重要的资源。因此，如何使员工的安全需求得到满足，提高自己的安全意识，承担岗位职责内的安全责任，使自身得到安全保障。为此，安全管理要靠人去争取，去完成，只有先解决人的问题，使人人重视安全，控制不安全行为，对安全工作充满信心，鼓足干劲，目标一致，荣辱与共，安全目标才能实现。
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user: 5. 工作安全分析 对于所有的施工单位而言，都存在施工任务大、工期短和工程造价骗低的问题，在追求经济效益最大化的前提下，施工单位就会出现冒然赶工期、赶进度等情况。为此，就会产生很多不安全因素。 5.1. 将“稳中求胜”作为项目管理的核心 项目部自工程开工伊始，围绕盾构整体发展情况及已建在建工程的经验和教训，对照中铁隧道盾构业务现状，科学考虑各指标之间的关系，深入探讨工程的管理思路，把稳中求胜作为项目管理的目标之一。 5.2. 建立“如履薄冰”的安全氛围 安全不能放松，尤其是在工程进展顺利时。施工企业存在的最大隐患---思想上的麻痹松懈、心理上的侥幸，主要是人的不安全行为引起的，因此只有提高员工的安全文化素质，增强员工的防范意识，建立一种“如履薄冰”的安全氛围才能筑起安全施工的思想防线。 5.3. 实施风险动态管理 项目部针对盾构施工的特殊性，依据工程地质条件、施工设备和施工方案等，组织全体员工进行安全风险点源的识别，在盾构现场19个工作区域，识别出92个风险点源，相应的提出383条整改措施，并将其制作成“安全墙报”悬挂在员工上下班必经之路上，供员工学习。
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user: 6. 作业许可 在风险较大的工作开始前一周，项目部先带领员工分析工作存在的风险，并制订相应措施。如在进舱作业时，先想到可燃气体、有害气体、掌子面坍塌、涌水涌砂等风险，并制订避免风险的措施。工作正式开始前一天办理作业许可证，确保作业过程按标准进行。项目部把竖井施工工艺、盾构适应性、盾构始发、开挖面失稳、盾构江中换刀、盾构密封失效、盾构接收、盾构吊装共8类作业纳入项目级作业许可管理程序，其他重复性、日常性的作业由班组自行办理许可，进一步发挥“谁主管、谁负责”的直线安全管理责任。
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user: 7. 结语 长江盾构项目部的安全管理理念为今后公司盾构施工的安全管理开创了新的局面，项目部在原有HSE管理体系的基础上开展的各项细节管理，大大提高了全体员工的安全意识和素质，促使项目安全、优质、高效的完成。 只有做到将杜邦理念与HSE管理体系有机融合，才能有效提高员工安全意识，建立安全责任有效落实的管理机制，在持续改进的前提下，能够保障项目和企业安全管理的长期稳定。 [编辑] 帅群
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user: 摘 要 在盾构工程中，穿越透水、易坍塌和不稳定的卵石层，一直是施工的重难点。瓯江盾构隧道全长834.5 m，主要穿越地层为中砂层、卵石层、安玢岩。其中，卵石层长度超过300 m，最大卵石粒径达到450 mm，60%卵石粒径超过150 mm，卵石占比超过90%以上。刀盘破碎筋无法进行大粒径卵石破碎，随着掘进长度增加，大粒径卵石逐步累积，使刀盘扭矩增大进而被卡，需要加压进舱作业进行刀盘舱内卵石清理。瓯江盾构工程通过完善加压进舱技术，确保了300多米卵石层掘进的顺利完工，为今后泥水盾构卵石层加压进舱提供了技术借鉴及参考。 关键词 :泥水盾构，卵石地层，易坍塌，加压进舱，进舱技术 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. 工程概况 甬台温管道瓯江盾构穿越工程隶属于浙江省甬台温天然气输气管道工程，是浙江省天然气管网的重要组成部分，隧道全长834.5 m，主要穿越地层为中砂层、卵石层、中–强风化流纹英安玢岩、中风化角砾岩，在温州市鹿城区和永嘉县之间穿越瓯江。隧道建成后敷设一条Ø813 mm的天然气管道，输气管道全长467.732 km，设计输气规模为95 × 108 m 3 /a，设计压力6.3 MPa。
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user: 2. 加压进舱流程 加压进舱即利用压缩空气充填至开挖面，利用气压平衡开挖面围岩的水土压力，以保证土层稳定，在气压状态下施工人员进入舱内作业。施工时必须保证气压及土体稳定，开舱作业存在坍塌的风险，且卵石层气体容易泄漏，气压易失稳。在开挖面形成的泥膜对防止气体泄漏及维持土体稳定很有利，需要通过对刀盘舱注入改性泥浆，在注完改性泥浆稳压8 h后地层未发生变化，证实在该地层进行保压作业是有可能的，才开始加压进舱作业。
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user: 3. 加压进舱操作步骤 3.1. 改性泥浆注入 为稳定刀盘掘进面，便于人员进舱工作，要向刀盘前面注入改性泥浆。改性泥浆的注入可以使刀盘前面形成一层泥膜。泥膜是泥浆在开挖面形成的一种隔膜，可使泥浆与土体隔离开来。如在气压开舱前能在开挖面形成优质泥膜，则能有效防止气体泄漏，并使气体压力有一个作用面与水土压力保持平衡。因此，保证开挖面的泥膜质量对于卵石地层尤其重要。 3.1.1. 改性泥浆试验配比 根据地层情况，确定要使用的改性泥浆参数，根据需要对泥浆凝结时间、凝结后的强度等参数进行改性泥浆配比试验，最终确定一组能够满足要求的配比参数(1 m 3 )，即水867 kg，水泥180 kg，膨润土160 kg，锯末10 kg，水玻璃6 kg。 3.1.2. 改性泥浆的制作和注入 在泥浆配比确定后，开始泥浆制作，在制作过程中严格执行规定好的配比参数，每次搅拌完成的泥浆做好试样留存并注明取样时间等数据，便于确定泥浆的成型状态及加压进舱的时间。在泥浆加注时应由专人进行注浆，做好泥浆加注的记录和地层压力的变化。 3.1.3. 泥浆注入注意事项 1) 配置改性泥浆，不能私自更改配比，每灌泥浆收取样品。 2) 改性泥浆注入前关闭排浆管手动阀，防止泥浆堵塞管路。 3) 改性泥浆注入时，盾构司机观察记录水土压力变化情况，注入压力应达到6 bar (1 bar = 0.1 MPa)。 4) 注入完成后关闭舱内注浆闸阀，稳压期间(8 h)记录水土压力波动情况 [ 1 ]。 3.2. 加压进舱操舱、加减压操作 加压舱监舱应由经过培训合格的技术人员负责操作，使用专用的计时器来计量工作和加减压时间，操舱人员应具有较强责任意识，熟悉舱内电源控制开关，加强和舱内人员联系。 3.2.1. 加压前的检查和准备工作 1) 地面人员事先检查空压机是否正常工作，压力是否达到足够高(7~10 bar)，如不够，启动备用空压机，然后打开储气罐底部放水阀，放掉储气罐底部存储的水，开启空气冷干机，尽量减少高压空气中的水分含量。 2) 舱外值班人员负责检查管路、阀门是否良好，高压管路接头处是否漏气，如漏气则提前进行处理。 3) 检查舱门、过渡舱、观察窗、阀门、仪表、通讯装置和其他监测、监控装置是否良好，关闭过渡舱两端的门并锁紧，关闭排气阀、放气阀，打开压力记录仪。 4) 接通电源、打开舱内外的照明，检查舱内各种用具是否完备，舱内各种附属装置是否良好。 5) 向主管加压的工程师索取书面加压方案及减压方案，并张贴于减压舱内，向进舱人员介绍进舱守则和舱内附属装置的使用方法。 3.2.2. 加压操作 1) 关闭舱门并锁紧，锁紧程度以不漏气为宜，打开进气阀缓慢升压，注意压力指示的舱门及各连接处有无漏气，如压力表不指示压力或指针上升速度与进气不相称，应及时查明原因。加压前打开泥水舱方门，直接使用气压调节单元向K1、K2舱加压(图1)，压力略高于静止水土压力0.1~0.2 bar，该次进舱选取以3.0 bar先行进舱，打开舱门。 图1. 应急逃生路线图 2) 人员进入K3、K4舱加压，加压初始阶段应缓慢升压，以适应舱内人员咽鼓管(耳膜打开)调压的需要，当压力升至0.5 bar后可逐渐增大升压速度，按主管加压工程师要求的加压方案操作，如无特殊需要，一般应控制在0.4 bar/min以内；必要时可由舱内人员根据自身身体承受能力进行升压。 3) 加压工程师应经常询问舱内人员的感觉和在加压过程中的中耳调压情况，当舱内人员发出耳部有不适信号时，应立即停止加压，必要时可根据主管人员意见略降低压力，舱内人员在未明确表示感觉良好前，不得继续加压，应立即按照减压表实施减压出舱。 4) 在加压过程中，注意舱内环境温度的变化，当温度增加过快时，宜适当降低升压速度，或采取边加压边换气通风的方法调节舱内温度，舱内温度在加压期间一般应控制在 32 ℃ 以下，舱内短时间的温度在无空调的情况下，最高不应超过 45 ℃ ，舱内温度变化速率不应超过0.30℃/min，在加压完毕后15 min内，应将舱内温度调整到舒适区范围 [ 2 ]。 3.2.3. 稳压 1) 注意舱内压力变化，保持压力稳定，如因阀门泄漏或其他原因使舱内压力升高或降低时，应及时补气或排气，稳定压力波动范围不应超过压力表最小刻度值的1/2。 2) 根据舱内微空气的要求，确定换气通风的间隔时间和换气量，换气通风在稳压前提下进行，尽量减少压力波动范围，舱外值班人员需时刻注意舱内压力的变化，如波动太大，则应及时提醒舱内人员。 3.2.4. 减压操作 1) 减压前30 min应提前通知舱内人员作好准备工作，收拾好各种工具、物品，填写好进舱作业物品登记表，确保物品无一遗失，操作人员按规定的减压方案打开排气阀开始减压。在减压过程中应严格按照减压表掌握好各停留点的压力和停留时间。 2) 减压过程中，注意舱内温度变化，当温度下降幅度较大时，可打开舱门下部的加热器，确保舱内温度不至于过低。 3) 减到每一停留点时，应注意观察和保持该点规定的压力，当因舱内温度变化而引起压力改变时，应随时调整。 4) 注意舱内人员的感觉，如有不适感觉，应及时报告监舱负责人，以便采取相应措施，及时处理。
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user: 4. 加压进舱风险控制 4.1. 舱内人员受伤 气压舱外操舱人员需要密切关注舱内人员动态，并随时与舱内人员保持沟通，询问舱内人员身体状况，并与地面负责人保持联系。 1) 如舱内人员感觉不适，且不适感持续，则启动减压程序，减压出舱后在地面监控室休息并观察1 h，如无任何症状则可回生活区宿舍。 2) 如舱内人员受到轻微创伤，首先利用急救箱内药品及其他辅助措施对出险人员做简单救护，并准备逐级减压撤出。舱外值守人员联系地面负责人，通知医疗救助人员和担架进入气压舱外守侯。 3) 如果大面积出血或骨折等，首先舱内人员利用急救箱内药品及其他辅助措施对受伤人员做简单救护，然后通知地面医务人员(有治疗减压病资格)进舱进行急救，症状缓和后按程序减压，然后将受伤人员缓慢放置到担架上固定好，将人员抬至竖井井底，使用门吊和吊桶将受伤人员运至地面，送到定点医院实施救助。 4) 如因减压过程不彻底，导致手脚或胳膊红肿疼痛等，应立即送到高压氧室，进入高压氧舱实施急救治疗。人员一旦出险，要求各岗位值守人员，根据岗位分工，加强沟通，保证人员撤离和抢救路线畅通，保证隧道、井上和井下运输畅通 [ 3 ]。 4.2. 刀盘舱掌子面出现涌水涌砂 1) 刀盘舱出现涌水涌沙，舱内工作人员马上停止手中一切工作，后撤到K2舱，关好刀盘舱门和泥水舱门。 2) 人员立即进入K3和K4进行逐级减压。 3) 增加泥水舱内压力，使舱内压力高于地层水土压力0.5 bar，防止发生二次涌水涌砂。 4) 地面配置改性泥浆，按照进舱前准备工作进行，重新对地层进行注浆加固。 5) 注浆量和压力达标后，重新进行进舱清理作业 [ 4 ]。 4.3. 气压舱内发生火灾的应急处理 1) 人员进入气压舱前，气压舱内提前准备好泡沫和干粉灭火器，适量干砂袋和石棉隔火材料，发生电器火灾时严禁用水救火。 2) 气压舱内如发生火灾，当火势较小时，立即使用灭火器、砂袋、石棉隔火材料扑救(使用湿毛巾捂住嘴和鼻子，防止气体中毒)；当预见到火势会迅速发展或火势较大扑救困难时，舱内人员立即撤入到K3/K4气压舱，进行空气置换并启动减压程序，准备撤出。舱外人员立即关闭K2气压舱进空气管路，开启排气管路。 3) 盾构电气工程师应关闭气压舱内的一切电源，防止火势扩大和触电的危险，停止一切可以发生火花的操作。 4) 减压过程中，如须氧气，舱内人员可要求舱外值守人员限量供氧，但不到万不得已，禁止使用氧气。 5) 人员全部撤离出气压舱后，气压舱压力全部释放，人员进入气压舱，检查火势情况，处理后续事宜。
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user: 5. 卵石层加压进舱注意事项 1) 进舱人员应首先进行体检，条件合格人员方可进舱。 2) 进舱前应申请高压舱作业许可票，需要动火则要办理舱内动火作业票，完成舱内工作安全分析及风险识别。 3) 在舱内备好消防灭火设施，如两具泡沫灭火器、适量干砂袋和石棉隔火材料。 4) 气压设定必须合理，除要求稳定开挖面外，还应考虑施工人员在高压情况下的身体承受能力。 5) 进舱人员在进舱前24h内禁止饮酒或饮用加气饮料，确保足够休息时间。 6) 向进舱人员详细介绍进舱作业的注意事项，讲明通话和信号联系方法。 7) 向进舱人员讲明舱内防火的重要性，采取应急措施的方法；要求进舱人员主动交出火种和易压坏的贵重物品(如手表、钢笔、打火机、香烟等)。 8) 加压过程应时刻注意舱内的情况，经常询问一下舱内人员的身体状况；作业人员在高压环境中作业有严格的要求，除了必须保证气压稳定外，还需严格规定作业时间、升压降压的时间和程序等。 9) 为保障进舱作业人员在开挖面失稳的情况下能及时撤离，在刀盘开口部位要安装挡板保护。 10) 带有回转环或闭锁装置的舱门，在压力下不能随意拧动，以防减压后舱门打不开。 11) 打开相邻舱的舱门前，必须先平衡两舱间的压力。 12) 加压前必须仔细检查指示舱内压力的压力表是否完全打开，防止因压力表阀未完全打开而影响舱内压力指示。 13) 在加压初始阶段，如舱内压力指示有异常时，应及时查明原因，未排除可疑现象前不可继续加压。 14) 舱门打开以后检测是否含有可燃性、有毒气体等。 15) 进舱作业工具使用完成以后放置在安全位置，以防受限空间作业伤及作业人。
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user: 6. 结语 瓯江盾构项目通过精心组织，做好加压进舱前的各项技术准备，确保加压进舱作业的安全进行。通过完善加压进舱技术，确保了300多米卵石层掘进顺利通过，为今后项目进行泥水盾构卵石层加压进舱作业提供了技术借鉴参考。
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user: 摘 要 泥浆对泥水平衡盾构的掘进效果影响巨大，泥浆应用技术的好坏直接影响工程进度、成本、安全、质量。系统研究了泥浆性能参数及其变化规律，以工程中常见的卵石、黏土、砂层为例，深入剖析了泥浆在不同环境下的应用实例。 关键词 :泥水平衡盾构，泥浆性能，变化规律 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 泥浆在泥水平衡盾构中具有稳定开挖面、排渣、保护刀具等作用。施工中，泥浆应用不当，将造成刀具磨损速度加快，缩短刀具使用寿命，管路堵塞，泥浆循环系统不流畅等不良影响，延缓工程进度 [ 1 ] 。有时甚至会造成开挖面坍塌，地表出现沉降、建筑物塌陷，造成安全事故和国家财产的损失，影响工程的顺利贯通 [ 2 ] 。对泥浆性能参数及其变化规律进行研究，有利于快速、准确地在不同地层中对泥浆进行调整，使泥浆能满足施工的需要，保证工程顺利进行。
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user: 2. 泥浆性能参数及其变化规律 以膨润土、CMC、纯碱、正电胶、自来水为原料来配制掘进循环的泥浆并测试其关键性能，分析泥浆性能参数及其变化规律。 2.1. 膨润土对泥浆性能的影响 配制密度1.12 t/m 3 的泥浆，在其他成分质量分数不变的情况下，改变膨润土的质量分数，得出膨润土质量分数对泥浆黏度、屈服值的影响曲线，如图1所示。由图1可知，膨润土质量分数与泥浆黏度、屈服值呈近似抛物线关系，当膨润土质量分数增大至10.5%后，泥浆屈服值将急剧增长。 图1. 膨润土质量分数对泥浆黏度、屈服值的影响 2.2. 纯碱对泥浆黏度的影响 配制密度1.12 t/m 3 的泥浆，在其他成分含量不变的情况下，改变纯碱的质量分数，可以得出纯碱质量分数对泥浆黏度的影响曲线，如图2所示。由图2可知，纯碱质量分数 < 0.5%时，泥浆黏度上升幅度小；纯碱质量分数在0.5%~0.6%时，泥浆黏度急剧上升。因此，在黏土掘进中，若要增大泥浆pH值，建议加入的纯碱质量分数小于0.5%。 图2. 纯碱质量分数对泥浆黏度的影响 2.3. CMC对泥浆黏度、屈服值的影响 配制密度1.12 t/m 3 的泥浆，在膨润土及纯碱质量分数不变的情况下，改变CMC的质量分数，可以得出CMC质量分数对泥浆黏度、屈服值的影响曲线，如图3所示。 图3. CMC质量分数对泥浆黏度、屈服值的影响 2.4. 正电胶对泥浆黏度、滤失水量、屈服值的影响 配制密度为1.12 t/m 3 的泥浆，测出黏度与滤失水量，做正电胶与泥浆黏度、屈服值、滤失水量的曲线关系图，如图4、图5所示。由图4可知，在正电胶质量分数在0.5%~0.7%的范围内，泥浆的黏度、屈服值波动较大。由图5可知，膨润土质量分数在6%时，泥浆滤失水量的减小幅度最大，说明膨润土质量分数影响正电胶对滤失水量的作用。 图4. 正电胶质量分数对泥浆黏度、屈服值的影响 图5. 正电胶质量分数对泥浆滤失水量的影响 对比图3与图4可以得出，如泥浆加入物质的质量分数相同，则加入CMC的泥浆黏度上升幅度较大，屈服值上升幅度较小；加入正电胶的泥浆黏度上升幅度较缓，但屈服值上升幅度比加入CMC的明显，表现为“低黏度高屈服值”的泥浆体系，有利于提高泥浆净化设备的分离效率。因此，工程中应优先使用正电胶干粉作增黏剂。
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user: 3. 泥浆应用实例 3.1. 卵石地层中泥浆应用 卵石地层天然含水量25%，天然密度为2 g/cm 3 ，土粒密度为27 g/cm 3 ，饱和度为100%，压缩模量为60 MPa，内聚力为0 kPa，内摩擦角为46˚，承载力特征值550 kPa。根据上述泥浆性能参数，配制5种不同的浆液进行测试、试验，由于卵石中掘进滤失水量较大，可加入适量降滤失水剂，得出卵石地层中最佳泥浆配制方案为：水 + 10%膨润土(一级) + 5%纯碱 + 0.5%正电胶干粉 + 0.2%降滤失水剂(以上配方均为质量分数，下同)。 3.2. 砂层中泥浆应用 砂层地层天然含水量23%，天然密度为1.9 g/cm 3 ，土粒密度为2.65 g/cm 3 ，饱和度为100%，压缩模量为12 MPa，内聚力为3 kPa，内摩擦角为34˚，承载力特征值160 kPa。根据上述泥浆性能参数，配制5种不同的浆液进行测试、试验，得出砂层地层中最佳泥浆配制方案为：水 + 9%膨润土(一级) + 5%纯碱 + 0.5%正电胶干粉 + 0.2%降滤失水剂。 3.3. 黏土地层泥浆应用 黏土地层天然含水量30%，天然密度为1.85 g/cm 3 ，土粒密度为2.71 g/cm 3 ，饱和度为95%，压缩模量为16 MPa，内聚力为30 kPa，内摩擦角为17˚。承载力特征值150 kPa。由于黏土具有黏性，其成分与天然膨润土有一定共性，与清水结合后的混合物具有一定屈服值与黏度，同时滤失水量较小。因此，试验中仅使用清水作为浆液，并加入适量扩散剂，以解决渣土将刀具包裹，黏泥结成泥块，影响循环系统通畅的问题。黏土地层泥浆配制方案为：水 + 0.2%扩散剂。
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user: 4. 结语 根据泥浆的性能参数及其变化规律以及各地层试验结果，得出卵石、砂层、黏土地层中泥水平衡盾构掘进的最佳泥浆配比。卵石层中泥浆配比：水 + 膨润土(一级) 10% + 5%纯碱 + 0.5%正电胶干粉 + 0.2%降滤失水剂。砂层中泥浆配比：水 + 9%膨润土(一级) + 5%纯碱 + 0.5%正电胶干粉 + 0.2%降滤失水剂。黏土层中泥浆配比：水 + 0.2%扩散剂。
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user: 摘 要 基于储层特征，利用铸体薄片、CT扫描、岩心压汞及气水相渗实验等手段，分析不同类型储层的孔隙结构特征，研究未饱和汞饱和度、孔喉体积比、退汞饱和度、退汞效率等参数和两相渗流机理在储量评价中的应用，同时探索气水关系、气藏类型及采收率。研究表明储层孔喉比10:1，退汞饱和度14.1%~30.6%，退汞效率30%，原始含气饱和度72%，气藏高度115~158 米，相渗实验预测最终采收率40%。总体上具有孔喉比较大、微观连通性较差、退汞饱和度较小、储量动用难度较大等特点，同时气藏存在边水、开发中后期水侵较活跃的问题。 关键词 :铸体薄片，毛细管压力曲线，含气饱和度，储量动用难易程度，气柱高度 Copyright © 2018 by author 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 川西龙门山前构造带三叠系雷口坡组天然气勘探取得重大发现(图1)，前期研究认为，气藏特征表现为：具有大型正向隆起的构造背景，发育一套厚度大、分布广、纵向连续性较好的白云岩储层，烃源岩 图1. 四川盆地中三叠统雷口坡组地层综合柱状图 为雷口坡组和下覆的二叠系嘉陵江组，为常温常压、高含硫的酸性气藏 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。近期研究表明，龙门山前雷口坡组储层为潮坪相沉积环境，岩性组合复杂多样，纵向白云岩与灰岩频繁交互，储层与夹层呈不等厚互层叠置分布，总体上具有低孔、中–低渗特征，储集空间类型多样，以粒间、晶间溶孔及藻格架孔为主，由于局部溶蚀孔洞和微裂缝的发育，造成储层非均质性强，孔隙结构复杂，加之目前气藏井控程度低，导致气水关系不落实，无密闭取芯资料，气藏原始含气饱和度难以准确求取，气藏未投入试采，储量动用难易程度和最终采收率难以客观评价。 前人关于该区的研究主要针对成藏条件、储层基本特征及成岩作用等勘探方面 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] ，而对储层孔隙结构特征及其孔隙中流体的渗流机理等开发方面研究几乎处于空白。气藏开发实际上是地下流体在多孔介质渗流的动态过程，而压汞和气水相渗实验是目前能准确表征储层与流体相互作用的有效手段，特别在没有气井试采动态资料的情况下，也是储量评价和开发指标预测的基础。 本研究在前人研究的基础上，通过铸体薄片、CT扫描、岩心压汞及气水相渗实验，深入揭示不同类型储层的孔隙结构特征，研究未饱和汞饱和度、孔喉体积比、退汞饱和度、退汞效率等孔隙结构特征参数在储量评价中的应用，同时初步探索气水分布特征并预测气藏最终采收率，为气藏开发方案编制提供依据。
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user: 2. 压汞实验与镜下薄片相结合研究储层孔隙结构特征 龙门山前雷口坡组储层总体上储集空间由不同尺度的溶孔、溶洞及微裂缝构成(图2)，由于各种储集 图2. 储集空间特征 图3. 毛管压力曲线汇总图 空间的组合关系多样，即有孔隙型、孔洞型、也有裂缝-孔隙型，储层微观孔隙结构复杂，非均质性强，导致毛管压力曲线形态呈复杂多样(图3)。 2.1. I类储层 岩性主要为藻粘结白云岩、微-粉晶白云岩，属于高孔，中-高渗储层，物性最好，储集空间以藻间不规则溶孔、晶间溶孔、晶间孔等孔隙型为主(图4)，镜下溶孔发育，连通性较好，分布均匀。 平均排驱压力0.17 MPa，最大孔喉半径4.18 μm，中值压力1.95 MPa，中值半径0.38 μm，进汞饱和度91%，分选系数2.8。毛管压力曲线总体表现为“排驱压力低，中值喉道半径大，曲线平台特征明显，分选性好，进汞饱和度高，有效连通孔隙体积占比较大”等特征(图5)。 图4. 亮晶藻粘结白云岩，蓝色铸体，YaS1井5785 m 图5. I类储层典型毛管压力曲线图 根据岩心CT扫描，I类储层孔隙半径一般较大，峰值只要集中80~110 um，孔喉连通性较好，渗透率较高，其中YS1井，6219 m，藻纹层白云岩，孔隙度11.6%，藻格架孔顺层发育(图6左)，同一连通孔喉系统用同一颜色表示，配位数较高，微观连通性好，渗透率高达127 mD。YaS1井5785 m，微–粉晶白云岩，溶蚀孔隙发育，但岩心上下部非均质性较强(图6右)，孔隙度18%，渗透率3 mD。 2.2. II类储层 属于中孔、中–低渗储层，物性中等，岩性主要为藻粘结亮晶白云岩、微粉晶白云岩、含灰云岩等，由三种储集空间组合形式(图7)，储集空间类型以孔隙型为主，裂缝–孔隙型储层和孔洞型储层次之。 图6. I类储层典型毛管压力曲线图 图7. II类储层典型毛管压力曲线图 平均排驱压力0.32 MPa，最大孔喉半径6.23 μm，中值压力19.7 MPa，中值半径0.42 μm，最大进汞饱和度80%，分选系数3.5。该类储层样品毛管压力曲线总体表现为“排驱压力差异较大，中值喉道半径较小，分选性中等–差，歪度偏细，进汞饱和度中等–好”特征，毛管压力曲线明显分为三类，其中绿色曲线代表孔隙型储层、蓝色曲线代表孔隙(洞)型储层、红色曲线代表裂缝–孔隙型储层。 孔隙型储层因其针孔状溶孔发育，分布较均匀(图8)，毛管压力曲线总体表现为“中歪度、分选性较好”特征，曲线平台特征较明显，虽然排驱压力相对较高，但是中值喉道半径较大、进汞饱和度较高。 孔隙(洞)型储层因其溶蚀孔隙、孔洞较发育，孔径大小不一(图9)，毛管压力曲线总体表现为“中歪度、分选性较差”特征，不具有曲线平台特征，排驱压力非常低、中值喉道半径较大、进汞饱和度较高。 裂缝–孔隙型储层因其孔隙分布非均质强，局部有孔洞和裂缝分布(图10)，毛管压力曲线总体表现为“细歪度、分选性差”的特征，不具有曲线平台特征，排驱压力较高、中值喉道半径较小、进汞饱和度 图8. YaS1井，5775.74 m，含藻粉晶白云岩 图9. YS1井，6191.4 m，纹层状粉晶白云岩 图10. YaS1井，5779.92 m，藻粘结白云岩 相对较低。 根据岩心CT扫描，II类储层孔隙半径较小，峰值主要集中在30~70 um，孔喉连通性较差。其中YaS1井，5768.6 m，藻粘结白云岩，孔隙度6.14%，溶蚀孔隙发育，配位数较少，局部发育的微裂缝改善了微观的连通性，渗透率达到3.39 mD (图11)。 2.3. III类储层 岩性主要为微晶白云岩、含灰云岩，属于低孔、低渗储层，储层类型以孔隙型为主，其次裂缝–孔隙型储层也较发育。储集空间以晶间溶孔、晶间孔和微孔隙为主。 平均排驱压力1.48 MPa，最大孔喉半径1.9 μm，中值压力23.1 MPa，中值半径0.056 μm，最大进汞饱和度68%，分选系数3.1。该类储层样品毛管压力曲线总体表现为“排驱压力高，分选性中等–差，歪度细，进汞饱和度差异较大”特征，曲线明显分为两类(图12)，其中绿色曲线代表孔隙型储层、红色曲线代表裂缝–孔隙型储层。 孔隙型储层因其晶间孔、溶孔较发育，孔径较均匀(图13)，该类储层样品毛管压力曲线总体表现为“中–细歪度、分选性较好“特征，曲线平台特征较明显。排驱压力较高，中值喉道半径较小，进汞饱和度较高。 图11. II类储层CT扫描三维孔喉连通图 图12. III类储层压汞曲线 裂缝–孔隙型储层因其孔隙分布非均质性较强，局部有裂缝分布(图14)，该类储层样品毛管压力曲线总体表现为“中–细歪度、分选性差”特征，不具有曲线平台特征。排驱压力较高，中值喉道半径较小，进汞饱和度中–低。 根据岩心CT扫描，III类储层孔隙半径较小，峰值主要集中在30~70 um，孔喉连通性较差，其中YaS1井，5768.5 m，孔隙度5.91%，渗透率0.053 mD (图15)。 图13. YaS1井，5778.22 m，φ = 4.62%，k = 0.03 mD 图14. YaS1井，5795.7 m，φ = 3.32%，k = 14.1 mD 图15. III类储层CT扫描三维孔喉连通图