控制因素是對系統控制有影響的要素。岩性地層油氣藏形成的控制因素有控砂因素和控藏因素以及控制富集區帶的因素 ,控砂因素有斜坡 、斷裂 、古水深 、古氣候 、古物源和構造運動 ,控藏因素有最大湖泛面 、區域不整合面和斷層面 ,控制富集區帶的因素有有利沉積相帶 、斷裂發育帶 、地層尖滅帶 、次生孔隙發育帶 、流體性質變化帶 、構造坡折帶等。
基本介紹
- 中文名：控制因素
- 外文名：controlling factor
- 拼音：kòng zhì yīn sù
- 所屬類別：科學技術
- 涉及行業：各行各業
- 定義：對系統控制有影響的要素
控制因素研究,概述,1岩性地層油氣藏形成的盆地背景,2岩性地層油氣藏在層序中的分布,3 岩性地層油氣藏的控制因素,調速控制因素,概述,1採煤機整機耦合控制模型,決策規則挖掘算法,概述,基於粒計算的最簡決策規則挖掘算法,算法複雜性分析,
控制因素研究
概述
隱蔽油氣藏的概念最早是由元鴉Carll提出。隱蔽圈閉(subtletrap)一詞較早見於Levorsen1964年的論文,用於概括構造、地層、流體(水動力)多要素結合形成的複合圈閉。1966年Levorsen提出對隱蔽圈閉進行勘探,此後,世界上許多含油氣盆地的地層不整合、岩性及古地貌等圈閉的油氣勘探都得到了加強。
我國學者對隱蔽油氣藏的理解和定義形成了2種觀點:一種觀點認為“隱蔽油氣藏”在涵義上等同於“非構造圈閉油氣藏”;另一種觀點認為,除非構造油氣藏外,隱蔽油氣藏還應包含在現有勘探方法諒宙轎與技術水平條件下識別和描述的某些類型的構造油氣藏。因此,“隱蔽油氣藏”一詞涵義模糊,而“岩性地層油氣藏”涵義相對明確。岩性地層油氣藏是指儲集層因岩性橫向變化或縱向連續性中斷而形成圈閉中的油氣聚集。狹義的岩性油氣藏包含砂岩透鏡體、砂岩尖滅體、白雲岩化帶、裂縫-洞穴狀石灰岩、火山岩透鏡體等類油氣藏;廣義的地層-岩性油氣藏尚應增加地層超覆體、地層不整合遮擋(各種古潛山)、生物礁以及水動力封閉等類油氣藏。
隨著世界油氣勘探技術的發展和理論研究的不斷深入,在新發現的油氣藏中岩性地層油氣藏無論是在產量還是在儲量上都占有不可忽視的地位。根據第三輪油氣資源評價結果,中國石油天然氣股份有限公司陸上剩餘石油資源中,岩性地層油氣藏占42%,這是我國陸上今後相當長時期內最有潛力、最現實的油氣勘探領域。“十五”期間,中國石油天然氣股份有限公司探明石油儲量為4.5～5.5億t,其中岩性地層油藏儲量2.5～3.0億t,占50%～60%,成為其最重要的勘探領域。永良櫃謎近幾年,在松遼、渤海灣、鄂爾多斯、準噶爾、二連等盆地相繼發現了一批由岩性地層油氣藏組陵頁膠成的5千萬噸至數億噸儲量規模的大油田,成為儲量增長的主要來源。
關於岩性地層油氣藏的分布規律和控制因素一直是國內研究的重點,不同的學者從不同的角度進行了闡述。
(1)從盆地類型角度賈承造等對中國陸上岩性地層的形成與分布特徵進行了分析,認為中國各大油區的主要含油氣盆地都經歷了複雜的構造演化歷史,不同類型的盆地,岩性地層油氣藏的形成條件與分布特點有較大差異。
(2)從盆地結構角度尤其是斷陷湖盆陡坡帶、緩坡帶和深陷帶3帶結構特徵明顯,林暢松等提出了“構造坡折帶”的概念,構造坡折帶是指由同沉積構造長期活動引起的沉積斜坡明顯突變的地帶,斷陷湖盆中存在的構造坡折帶制約著盆地可容納空間的變化,對層序的發育、沉積體系域及砂體的分布起重要的控制作用,是油氣藏形成的極有利地帶;李丕龍等針對濟陽坳陷的勘探,總結出指導隱蔽油氣藏勘探的“斷坡控砂、複式輸導、相勢控藏”三大核心理論。
(3)從盆地發育角度氣凹陷的“滿凹含油”論。“滿凹含油”是指在富油氣凹陷內,優質烴源灶提供了豐富的油氣資源,同時陸相沉積多水系與頻繁的湖盆振盪,導致湖水大面積收縮與擴張,使砂體與烴源岩不僅間互,而且大面積接觸,從而使得各類儲集體的成藏機會最大,因而含油範圍超出二級構造帶, 導致在包括斜坡區在內的凹陷深部位都有油氣藏的形成和分布,呈現整個凹陷都有油氣成藏的局面。杜金虎等[17-18]提出了互補論的觀點,認為含油氣盆地(或凹陷)在油氣資源量一定的條件下,隱蔽油氣藏與構造油氣藏在油氣資源量分配和油氣空間分布上具雄精道捆有互補性。
(4)從圈閉形成的角度將岩性地層圈閉形成的基本要素概括為3條線(岩性尖滅線、地層超覆線、構造等高線)和3個面(地層不整合面、儲集岩體的頂底板面、斷層面)6個要素的有機配置。三面(最大湖泛面、區域不整合面和斷層面)控藏、五帶(有利沉積相帶、裂縫發育帶、岩性或地多凝歸層尖滅帶、次生孔隙發育帶和流體性質變化帶)富集的夜漏重新理論,指出雖然油氣凹陷具有“滿凹含油”的特徵,但同時油氣藏的分布也不均一,岩性地層油氣藏的分布受“三面”控制,沿“五帶”富集。賈承造等提出了岩性地層圈閉的形成主要受“六線(岩性尖滅線、地層超覆線、地層剝蝕線、物性變化線、流體突變線、構造等高線)”、“四面(斷層面、不整合面、洪泛面、頂底板面)”10個要素控制。
(5)從沉積相的角度 三角洲體系最有利於岩性地層油氣藏的發育,其中三角洲前緣的水下分流河道、河口壩等又是其中的“甜點”,由此形成了三角洲前緣帶控油氣理論[25-26]。鄒才能等[27]提出了“相控論”,“相控論”是指在存在有效烴源岩、構造背景和輸導體系等前提下,油氣的分布與富集受有利儲集相帶的控制,有利的儲集相帶主要是各種有利的沉積相和成岩相等。
1岩性地層油氣藏形成的盆地背景
賈承造等對中國陸上岩性地層的形成與分布特徵進行了分析,認為我國主要含油氣盆地包括4種類型(陸相斷陷盆地、陸相坳陷盆地、陸相前陸盆地和古生界海相盆地),每種類型盆地的形成演化歷史地質結構特點古氣候背景沉積區與物源區的空間配置及相互作用等方面的差異,導致各盆地層序發育特點主要砂體類型及其三維空間分布有利圈閉類型存在顯著差別,並由此控制了不同類型岩性地層油氣藏的形成。由於第4種類型的盆地為海相盆地故不作介紹。
1.1陸相斷陷盆地
陸相斷陷盆地,如渤海灣盆地、二連盆地等,以半地塹為相對獨立的構造沉積單元,斷陷湖盆發育多種儲集體類型,“物源、斜坡、斷裂、水深”控制砂體的類型和分布。陡坡帶和緩坡帶砂體發育特點不同。陡坡帶受邊界斷層控制,坡度大,沉積物快速入湖,形成沖積扇、扇三角洲和深水濁積扇砂體,單個砂體分布面積不大,但數量多,厚度大,故也可形成規模較大的岩性油氣聚集。緩坡帶一般發育三角洲或扇三角洲砂體,部分凹陷的緩坡帶還發育灘壩砂體。由於坡度較緩砂體展布範圍比較大,故可形成億噸級岩性地層大油田。古氣候背景影響水體鹹度、規模,進而影響生油岩體的規模和岩性地層油氣藏的分布。陸相斷陷盆地斷裂發育、斷塊破碎,岩性地層油氣藏普遍以與斷裂活動相關的鼻狀構造為聚油背景。
1.2陸相坳陷盆地
陸相坳陷盆地,如松遼盆地、鄂爾多斯盆地等,其古水系、古坡度、古湖泊等控制砂體的類型與分布。岩性油氣藏主要賦存於三角洲前緣水下分流河道、河口壩和席狀砂中。由於陸相坳陷盆地沉積地形平緩,面積較大,水進水退頻繁,往往形成大面積分布的薄砂層和泥岩互層,可形成大面積連片分布的岩性地層油氣藏。除砂體類型外,聚油構造背景對岩性地層油氣藏的平面分布也有重要的控制作用,古凸起、斷裂帶是油氣運聚的有利場所。縱向上岩性地層油氣藏主要分布於兩個最大湖侵泥岩段之間。
1.3陸相前陸盆地
我國中西部大多數前陸盆地與國外經典前陸盆地有較大差異,往往缺少被動邊緣海相沉積層序,以楔形陸相沉積為特色。前陸盆地發育沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂體。近山一側發育厚度很大的沖積扇(扇)三角洲沉積體系,砂體規模較大時三角洲前緣可延伸覆蓋至前緣隆起的斜坡區。前緣隆起的斜坡區水進水退頻繁,有利於沿不整合面上下形成各種地層圈閉,是前陸盆地岩性地層油氣藏勘探的主要目標。
2岩性地層油氣藏在層序中的分布
在海相沉積層序中,低位體系域在油氣勘探中有著特殊的意義,是隱蔽油氣藏形成和分布的主要體系域。提出的層序地層模型明確地指出在各個體系域中儲層形成條件、儲層性質和儲層分布的地理空間,並特彆強調低位體系域的研究對於儲層預測的重要性。據統計,世界上大部分油氣田86%的儲量賦存於低位體系域中,只有12%與水進體系域有關,2%與高位體系域有關。陸相盆地具有受構造運動影響明顯、湖平面升降頻繁、多旋迴、多沉積層序的特點,不同體系域的含油氣性受凹陷的類型、構造沉積發育史等多種因素控制。在不同類型的凹陷中,各體系域的含油氣性有所不同,無論是低位體系域還是高位體系域均可形成岩性油氣藏的富集。但在低位體系域中所占的比重較大,據瞿輝等對松遼盆地南部東南隆起區梨樹凹陷主要試油層段的統計分析,有72%的油氣層分布於低位體系域中,24%的油氣層賦存於高位體系域中,而僅有4%的油氣層賦存於水進體系域中。在不同的陸相盆地中,油氣藏類型往往差別很大,目前已有許多學者對陸相不同類型盆地中岩性地層油氣藏在層序中的分布規律進行了研究,現歸納總結如下。
2.1陸相斷陷盆地
陸相斷陷盆地有2種基本的層序類型,即三分體系域(低位、水進和高位體系域)層序和二分體系域(水進和高位體系域)層序,筆者以三分體系域為例加以說明。斷陷湖盆陡坡帶、緩坡帶和深陷帶3帶結構特徵明顯,根據首次湖泛面和最大湖泛面(MFS)將一個沉積層序細分成低位體系域(LST)、水進體系域(TST)和高位體系域(HST)
(1)低位體系域低位體系域是尋找岩性地層油氣藏的主要目標。從斷陷盆地油氣藏的形成和分布條件看,構造坡折帶是形成油氣藏的極有利地帶。低位體系域砂體受盆地斜坡構造坡折帶的控制明顯,在構造坡折帶下降盤形成砂體集中發育區和岩性油氣藏富集帶,在構造坡折帶上升盤的下切水道砂體中形成不整合地層油氣藏。在半地塹式斷陷盆地的緩坡帶,構造坡折帶的上部常形成下切水道砂體,易形成地層不整合油氣藏。
(2)水進體系域水進體系域易形成超覆型地層油氣藏。該體系域由下向上沉積範圍逐漸擴大,與下伏地層呈超覆接觸關係,另外,砂體經過湖浪改造,分選性極好,多呈帶狀或席狀分布,儲集性能良好。
(3)高位體系域高位體系域儲層與湖擴體系域的大套烴源岩呈垂向接觸關係,與窪陷的高位體系域泥岩呈側向接觸關係,烴源豐富。砂體以三角洲前緣滑塌濁積岩,濁積扇、水下扇和河流相砂體為主,砂體規模大、物性較好,需要較嚴格的圈閉條件。成藏的關鍵是需要一定的輸導系統和圈閉條件才能形成高產油氣藏。高位體系域三角洲前緣濁積砂體常呈透鏡狀分布在烴源岩中,油源條件最為有利,易形成典型的透鏡狀岩性油氣藏。
2.2陸相坳陷盆地
大型內陸坳陷盆地以松遼白堊紀盆地最為典型。類似的盆地還有準噶爾盆地腹部的晚二疊世及三疊紀—侏羅紀盆地。下面以松遼盆地為例來說明岩性地層圈閉在層序地層格架中的發育規律。
(1)低位體系域由連片分布的河道-天然堤複合砂體構成的透鏡狀岩性圈閉是其最主要的圈閉類型。這些砂體要么以分流間灣泥岩所包圍的透鏡體形式構成岩性圈閉,要么疊加在古鼻狀構造上,形成岩性上傾尖滅圈閉。在低位體系域中也常出現由濁積岩構成的透鏡狀岩性油藏,主要發育在低位體系域頂部三角洲前緣前端及深水區。
(2)水進體系域水進體系域中的地層超覆和岩性尖滅圈閉主要分布於水進體系域底部。透鏡狀岩性圈閉在該體系域中也較常見,它們夾持在水進期的烴源岩之中。
(3)高位體系域高位體系域中發育的三角洲砂體以進積方式向湖盆推進,前緣砂體不斷下超在生油岩之上,當盆地記憶體在局部隆起時,在靠近湖岸一側的隆起翼部,砂體揚起形成尖滅或因滲透性變差而形成圈閉。當盆地內無局部隆起時,尖滅的砂體無法形成圈閉,則需要構造活動的配合。在後期構造運動中,沉積時下傾的各類砂體後期被隆升,產生上傾尖滅,形成砂岩上傾尖滅岩性油氣藏。
2.3陸相前陸盆地
目前,前陸盆地層序地層學研究已經取得了較大的進展,並在許多盆地中得到了成功的套用。但陸相前陸盆地中地層分布呈明顯的不對稱性,沉降和沉積中心靠近造山帶。一個完整的陸相前陸盆地層序由低位、水進和高位體系域組成。
(1)低位體系域前陸盆地發育早期基底的不對稱結構和以單向物源為主的特徵,決定了層序發育的早期儲層主要賦存於陡坡一側的粗碎屑砂岩體內。該體系域主要發育了沖積扇和河流沉積體,沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂岩可與湖侵期形成的烴源岩組成岩性油氣藏。用特點等方面的差異
(2)水進體系域水進期形成的泥質岩一方面了良好的區域蓋層,另一方面,由於沉積中心逐差異。漸向緩坡帶遷移上超,容易形成地層上傾尖滅,並在尖滅帶處形成有利於油氣聚集的地層圈閉。
(3)高位體系域 高位體系域的進積三角洲、河流相為重要的儲集層類型。中晚期隨著沉積中心由坳陷區向前陸斜坡區遷移,有利儲集相帶和生儲蓋組合也發生同向遷移。
3 岩性地層油氣藏的控制因素
3.1控砂因素
.儲層的縱向發育規律受沉積基準面及其影響下的可容納空間的控制,而平面展布規律則受盆地古構造格局邊界條件古地理格局古水流體系等因素的制約。鄒才能等指出控制砂體分布的因素分為盆外和盆內因素。盆外主要受古氣候、古物源、構造運動等控制;而盆內主要受控於斜坡、斷裂和水層序地層學理論是立足於被動大陸邊緣構造背景,而前陸盆地則位於構造活動區域,正是由於這種特殊性,因此在當前的研究中仍存在許多亟待解決的問題。由於國內對陸相前陸盆地層序地層學的研究還剛起步,研究並不深入,因此難以區分不同組合方式的層序格架和模式。筆者採用顧家裕等提出的綜合模式作為示例深3個重要因素,斜坡的陡緩控制砂體規模的大小,斷裂的方向控制砂體的走向,水體的深度控制砂體的類型。
(1)斜坡盆地邊緣斜坡鄰近物源區,受構造沉降與水進、水退影響較大,砂體的岩性岩相變化大,縱向沉積間斷多,有利於形成不同類型的岩性地層圈閉。不同成因類型的陸相盆地,其形成演化歷史、地質結構特點、沉積區與物源區空間配置及相互作導致各種陸相盆地的層序發育特點、主要砂體類型及其三維空間分布存在顯著提供通常緩斜坡容易形成大型砂體,而陡斜坡則形成規模較小的砂體,構造坡折帶控制砂體展布。
(2)斷裂斷裂對砂體的控制作用表現在:①盆地邊界同沉積斷裂控制層序演化;早期隱伏斷裂方向控制砂體展布的走向;②盆地邊界同沉積斷裂的活動性決定了物源區與沉積區的古地形差異,影響風化剝蝕作用的強度和剝蝕產物的粒度,對砂體發育特點具有重要影響;③盆地內部的斷裂構造格局決定了盆地內部沉積地形的特點,對砂體展布具有重要影響。水環境是陸相湖盆砂體廣泛發育的有利沉積環境,最重要的是三角洲和扇三角洲砂體,“指狀型”前緣帶是最有利相帶,以河道沉積為主。在半深水環境中,坳陷湖盆形成大型三角洲,容易形成“朵葉狀”有利前緣帶,砂壩發育。而在深水區,濁積扇砂體可形成最重要的岩性地層油氣藏。
（3）古氣候古氣候條件決定了向盆地輸水量的大小,而碎屑的輸入量與輸水量密切相關,因此,發育在盆(地邊緣的沖積扇受氣候的影響最為明顯。根據氣候條件不同,可將沖積扇劃分為濕潤型和乾旱型兩種類型。濕潤型沖積扇單個扇體大,沉積速率高,扇體中河流作用明顯;而乾旱型沖積扇呈面積較小的錐形體,面積小於100km2,山根處沉積厚度大,扇緣處沉積迅速減薄。由此可見,沖積扇中的砂體受氣候條件的控制非常明顯。
(4)古物源物源控制因素是指物源供給體系,不僅包括物源本身的好壞,而且還包括物源供給體系隨時間的變化。物源的大小決定了砂體的規模,母岩的特徵決定了砂體的礦物組合類型。物源供給體系始終處於變化的狀態。在不同的沉積時
調速控制因素
概述
我國煤炭開採以井工為主，產煤量約占總產量的機)的長壁開採方式;作為綜合機械化採煤工作面的95%，主要採用基於滾筒式採煤機(以下簡稱採煤核心設備，採煤機對提高工作面的產能和效率起著決定性的作用，而實現採煤機的自動化、無人化是保證煤礦高產、高效、安全生產的關鍵。
國內外主流電牽引採煤機牽引電機普遍採用交流變頻調速，截割電機轉速不可調，為保證截割電機恆功率運行，以截割電機電流為反饋信號，根據煤層性質的變化適時適度地調節採煤機的牽引速度，從而改變滾筒負載;採煤機操作人員根據相關的參數及經驗通過調節操作器的按鈕設定牽引速度，由於煤層的複雜性及操作者的經驗差異導致採煤機經常處於欠載、偶爾過載的狀態，影響採煤效益和截割安全滾筒是採煤機截煤、輸煤的關鍵部件，調節滾筒轉速以適應不同硬度的煤層對於提高採煤效益具有重要意義。馬正蘭等實現高塊煤率截割，提出了採煤機滾筒的變速截割，並通過最佳化得到與煤層截割阻抗相匹配的截割速度和牽引速度;程雪等而減小滾筒轉速或增大採煤機的牽引速度，以提高截建立了基於威布割效率和增大塊煤率;李曉豁等爾分布的塊煤產量數學模型，研究了採煤機運動參數對塊煤產量的影響，得出塊煤產量隨牽引速度、滾筒轉速變化而變化的趨勢;Bakhtavar等筒截割速度、增加截割深度以獲得較高的採煤生產率，降低截割粉塵;以上研究均針對不同硬度的煤層，通過最佳化得到牽引速度和滾筒轉速的最優匹配關係或調整滾筒轉速以保證較高的生產效益。由於深部煤層截割工況複雜多變，現有研究並未考慮如何通過配合控制滾筒轉速快速有效地降低機電系統動載荷。
因此，為實現採煤機自動截割，有必要研究適應不同截割工況的調速控制策略，以保證無人或少人採煤機的可靠運行和高效生產。以某MG300/700－WD電牽引採煤機為研究對象基於Matlab/Simulink建立整機耦合控制模型針對煤岩突變工況，以採煤機傳動系統可靠運行和高效生產為目標，提出基於截割電機額定轉矩運行的截齒切削厚度控制目標的計算方法，得到煤層截割阻抗與截齒切削厚度控制目標的對應關係;根據滾筒負載特性和破岩能力制定針對不同突變硬度的滾筒調速控制策略和牽引－滾筒協調控制策略，最後分別將上述提出的調速控制策略與傳統牽引調速控制策略進行對比分析。
1採煤機整機耦合控制模型
目前有些學者主要從採煤機整機受力入手，基於adams、UG等軟體建立採煤機整機模型，而建立包括電機模型以及控制系統模型的研究相對較少。為了研究不同截割工況下的採煤機調速控制策略和機電動態特性，建立了包括採煤機牽引部、截割部以及控制系統的整機耦合控制模型，為牽引電機和截割電機的雙變頻調速奠定基礎。
1.1採煤機截割部、牽引部機電系統建模
由於綜采工作麵條件差，當截齒遇矸石等煤岩夾雜工況時，過大的負荷易造成搖臂齒輪箱高速端的第一級齒輪疲勞損壞一級齒輪的影響，截割部僅考慮電機輸出端的第一級齒輪，其他平行軸和行星傳動機構的轉動慣量等效至滾筒輸入軸，並簡化為彈簧阻尼系統。圖1中i1為簡化部分的減速比，Jd為等效後的滾筒慣量，Mm1和Md分別為截割電機輸出轉矩和滾筒負載轉矩，θm1和θd分別為截割電機轉子和截割滾筒的角位移，cmpe1和kmpe1分別為電機和第1級齒輪連線部分的阻尼和剛度，cpd1和kpd1分別為低速端齒輪連線部分和滾筒連線軸的等效阻尼和等效剛度。
1.2整機耦合控制模型
當滾筒設計參數和煤層物理參數一定時，滾筒負載取決於牽引速度vq和滾筒轉速ng。以牽引速度vq和滾筒轉速ng作為滾筒負載輸入量，負載轉矩Md作為輸出量並作用於滾筒，通過滾筒與截割部傳動系統進行轉矩傳遞;包括滾筒推進阻力在內的採煤機總牽引阻力產生的阻力矩Mq作用於行走輪，並通過牽引部傳動系統傳遞至截割電機。以截割電機和牽引電機的電流、輸出轉矩、轉速等反饋信號作為信息流實時反饋至採煤機控制系統，經判斷分析截割工況和運行狀態後發出控制流指令至牽引電機和截割電機以調整採煤機工作狀態。採煤機截割電機和牽引電機均採用對參數變化魯棒性強、轉矩動態回響快等優點的直接轉矩控制(DTC)。使用兩個滯環比較器來控制電機定子磁鏈和轉矩，使誤差穩定在滯環寬度
決策規則挖掘算法
概述
規則挖掘是數據挖掘的一項重要內容,傳統的基於粗糙集理論的規則挖掘方法是先求決策信息系粒計算的核心思想是對待求解的問題進行粒化,在多個粒度空間對問題進行分析和求解,進而合成原始問題的解,符合人類從多角度分析問題、求解問題的認知規律,並受到了研究者的關注.
本文將屬性約簡和屬性值約簡過程合二為一,以知識粒為單位挖掘規則.先對決策信息系統分層粒化,在不同粒度的知識空間下計算粒關係矩陣,並從中獲取啟發式信息根據啟發式信息確定信息粒的屬性值約簡順序,在此基礎上去除冗餘屬性,並設定終止條件,實現決策規則的快速挖掘.理論分析和UCI數據集的測試結果表明,該算法能獲得所有最簡規則.
基於粒計算的最簡決策規則挖掘算法
對決策信息系統挖掘規則的傳統方法是先求屬性約簡,再逐行提取規則,中間包含了很多冗餘計算,最後的結果也取決於屬性約簡結果的好壞,並且隨著樣本集的增大,算法複雜性將大大增加.對屬性約簡進行了粒度原理分析並指出,對決策信息系統進行屬性約簡得到的知識劃分空間是極大近似劃分空間,但該知識空間的知識粒並不一定是整個知識空間中最“粗”的粒.本文考慮在不同粒度層次的知識空間中挖掘規則.為便於算法說明,先給出符號定義.
3.1符號定義
為了不失一般性,假設決策信息系統有個條件屬性,1個決策屬性.為條件屬性′所含條件屬性的個數,表征系統的粒度,1;為粒度下的所有條件屬性′,這樣的條件屬性有個;為中某一條件屬性對應的條件粒矩陣;為決策屬性對應的決策粒矩陣;×為粒關係矩陣.
3.2算法描述
基於粒計算的最簡決策規則挖掘算法.輸入:決策信息系統;輸出:所有最簡決策規則.
1)生成決策粒矩陣並取粒度=1.
2)對中每一個條件屬性求條件粒矩陣和粒關係矩陣,計算1、2,保存相應數據並做以下處理:
①尋找是否存在2=1.若存在,則由性質3可知,對應信息粒可以完全區分某一決策類,約簡過程中優先考慮,這樣可以保證在區分能力不變的情況下得到的規則最少,約簡相應的信息粒得到決策規則,否則轉②;
②若不存在2=1,則對1值的大小進行比較,1值越大,對應信息粒的區分能力越大,同樣可以保證在區分能力不變的情況下得到的規則最少.根據1值的大小確定信息粒的約簡順序,通過約簡信息粒得到決策規則,轉③;
算法複雜性分析
算法主要考慮如何提高現有算法的計算效率,包括如何減少冗餘計算,如何提高搜尋效率,如何減少存儲空間.按照啟發式信息1、2對信息粒進行約簡,同時去掉冗餘屬性,減少了傳統先約簡屬性再約簡屬性值時的冗餘計算.在同一粒度空間下進行搜尋時使用啟發式運算元對不同知識空間進行選擇和排序,提高了搜尋效率.在最壞的情況下需要搜尋2次,而在實際情況中,當數據本身的冗餘性很大時,搜尋空間要遠遠小於2,因為在該算法中加入啟發式信息,同時設定終止條件,算法收斂更快.本文使用的矩陣是布爾稀疏矩陣。
(4)從圈閉形成的角度將岩性地層圈閉形成的基本要素概括為3條線(岩性尖滅線、地層超覆線、構造等高線)和3個面(地層不整合面、儲集岩體的頂底板面、斷層面)6個要素的有機配置。三面(最大湖泛面、區域不整合面和斷層面)控藏、五帶(有利沉積相帶、裂縫發育帶、岩性或地層尖滅帶、次生孔隙發育帶和流體性質變化帶)富集的新理論,指出雖然油氣凹陷具有“滿凹含油”的特徵,但同時油氣藏的分布也不均一,岩性地層油氣藏的分布受“三面”控制,沿“五帶”富集。賈承造等提出了岩性地層圈閉的形成主要受“六線(岩性尖滅線、地層超覆線、地層剝蝕線、物性變化線、流體突變線、構造等高線)”、“四面(斷層面、不整合面、洪泛面、頂底板面)”10個要素控制。
(5)從沉積相的角度 三角洲體系最有利於岩性地層油氣藏的發育,其中三角洲前緣的水下分流河道、河口壩等又是其中的“甜點”,由此形成了三角洲前緣帶控油氣理論[25-26]。鄒才能等[27]提出了“相控論”,“相控論”是指在存在有效烴源岩、構造背景和輸導體系等前提下,油氣的分布與富集受有利儲集相帶的控制,有利的儲集相帶主要是各種有利的沉積相和成岩相等。
1岩性地層油氣藏形成的盆地背景
賈承造等對中國陸上岩性地層的形成與分布特徵進行了分析,認為我國主要含油氣盆地包括4種類型(陸相斷陷盆地、陸相坳陷盆地、陸相前陸盆地和古生界海相盆地),每種類型盆地的形成演化歷史地質結構特點古氣候背景沉積區與物源區的空間配置及相互作用等方面的差異,導致各盆地層序發育特點主要砂體類型及其三維空間分布有利圈閉類型存在顯著差別,並由此控制了不同類型岩性地層油氣藏的形成。由於第4種類型的盆地為海相盆地故不作介紹。
1.1陸相斷陷盆地
陸相斷陷盆地,如渤海灣盆地、二連盆地等,以半地塹為相對獨立的構造沉積單元,斷陷湖盆發育多種儲集體類型,“物源、斜坡、斷裂、水深”控制砂體的類型和分布。陡坡帶和緩坡帶砂體發育特點不同。陡坡帶受邊界斷層控制,坡度大,沉積物快速入湖,形成沖積扇、扇三角洲和深水濁積扇砂體,單個砂體分布面積不大,但數量多,厚度大,故也可形成規模較大的岩性油氣聚集。緩坡帶一般發育三角洲或扇三角洲砂體,部分凹陷的緩坡帶還發育灘壩砂體。由於坡度較緩砂體展布範圍比較大,故可形成億噸級岩性地層大油田。古氣候背景影響水體鹹度、規模,進而影響生油岩體的規模和岩性地層油氣藏的分布。陸相斷陷盆地斷裂發育、斷塊破碎,岩性地層油氣藏普遍以與斷裂活動相關的鼻狀構造為聚油背景。
1.2陸相坳陷盆地
陸相坳陷盆地,如松遼盆地、鄂爾多斯盆地等,其古水系、古坡度、古湖泊等控制砂體的類型與分布。岩性油氣藏主要賦存於三角洲前緣水下分流河道、河口壩和席狀砂中。由於陸相坳陷盆地沉積地形平緩,面積較大,水進水退頻繁,往往形成大面積分布的薄砂層和泥岩互層,可形成大面積連片分布的岩性地層油氣藏。除砂體類型外,聚油構造背景對岩性地層油氣藏的平面分布也有重要的控制作用,古凸起、斷裂帶是油氣運聚的有利場所。縱向上岩性地層油氣藏主要分布於兩個最大湖侵泥岩段之間。
1.3陸相前陸盆地
我國中西部大多數前陸盆地與國外經典前陸盆地有較大差異,往往缺少被動邊緣海相沉積層序,以楔形陸相沉積為特色。前陸盆地發育沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂體。近山一側發育厚度很大的沖積扇(扇)三角洲沉積體系,砂體規模較大時三角洲前緣可延伸覆蓋至前緣隆起的斜坡區。前緣隆起的斜坡區水進水退頻繁,有利於沿不整合面上下形成各種地層圈閉,是前陸盆地岩性地層油氣藏勘探的主要目標。
2岩性地層油氣藏在層序中的分布
在海相沉積層序中,低位體系域在油氣勘探中有著特殊的意義,是隱蔽油氣藏形成和分布的主要體系域。提出的層序地層模型明確地指出在各個體系域中儲層形成條件、儲層性質和儲層分布的地理空間,並特彆強調低位體系域的研究對於儲層預測的重要性。據統計,世界上大部分油氣田86%的儲量賦存於低位體系域中,只有12%與水進體系域有關,2%與高位體系域有關。陸相盆地具有受構造運動影響明顯、湖平面升降頻繁、多旋迴、多沉積層序的特點,不同體系域的含油氣性受凹陷的類型、構造沉積發育史等多種因素控制。在不同類型的凹陷中,各體系域的含油氣性有所不同,無論是低位體系域還是高位體系域均可形成岩性油氣藏的富集。但在低位體系域中所占的比重較大,據瞿輝等對松遼盆地南部東南隆起區梨樹凹陷主要試油層段的統計分析,有72%的油氣層分布於低位體系域中,24%的油氣層賦存於高位體系域中,而僅有4%的油氣層賦存於水進體系域中。在不同的陸相盆地中,油氣藏類型往往差別很大,目前已有許多學者對陸相不同類型盆地中岩性地層油氣藏在層序中的分布規律進行了研究,現歸納總結如下。
2.1陸相斷陷盆地
陸相斷陷盆地有2種基本的層序類型,即三分體系域(低位、水進和高位體系域)層序和二分體系域(水進和高位體系域)層序,筆者以三分體系域為例加以說明。斷陷湖盆陡坡帶、緩坡帶和深陷帶3帶結構特徵明顯,根據首次湖泛面和最大湖泛面(MFS)將一個沉積層序細分成低位體系域(LST)、水進體系域(TST)和高位體系域(HST)
(1)低位體系域低位體系域是尋找岩性地層油氣藏的主要目標。從斷陷盆地油氣藏的形成和分布條件看,構造坡折帶是形成油氣藏的極有利地帶。低位體系域砂體受盆地斜坡構造坡折帶的控制明顯,在構造坡折帶下降盤形成砂體集中發育區和岩性油氣藏富集帶,在構造坡折帶上升盤的下切水道砂體中形成不整合地層油氣藏。在半地塹式斷陷盆地的緩坡帶,構造坡折帶的上部常形成下切水道砂體,易形成地層不整合油氣藏。
(2)水進體系域水進體系域易形成超覆型地層油氣藏。該體系域由下向上沉積範圍逐漸擴大,與下伏地層呈超覆接觸關係,另外,砂體經過湖浪改造,分選性極好,多呈帶狀或席狀分布,儲集性能良好。
(3)高位體系域高位體系域儲層與湖擴體系域的大套烴源岩呈垂向接觸關係,與窪陷的高位體系域泥岩呈側向接觸關係,烴源豐富。砂體以三角洲前緣滑塌濁積岩,濁積扇、水下扇和河流相砂體為主,砂體規模大、物性較好,需要較嚴格的圈閉條件。成藏的關鍵是需要一定的輸導系統和圈閉條件才能形成高產油氣藏。高位體系域三角洲前緣濁積砂體常呈透鏡狀分布在烴源岩中,油源條件最為有利,易形成典型的透鏡狀岩性油氣藏。
2.2陸相坳陷盆地
大型內陸坳陷盆地以松遼白堊紀盆地最為典型。類似的盆地還有準噶爾盆地腹部的晚二疊世及三疊紀—侏羅紀盆地。下面以松遼盆地為例來說明岩性地層圈閉在層序地層格架中的發育規律。
(1)低位體系域由連片分布的河道-天然堤複合砂體構成的透鏡狀岩性圈閉是其最主要的圈閉類型。這些砂體要么以分流間灣泥岩所包圍的透鏡體形式構成岩性圈閉,要么疊加在古鼻狀構造上,形成岩性上傾尖滅圈閉。在低位體系域中也常出現由濁積岩構成的透鏡狀岩性油藏,主要發育在低位體系域頂部三角洲前緣前端及深水區。
(2)水進體系域水進體系域中的地層超覆和岩性尖滅圈閉主要分布於水進體系域底部。透鏡狀岩性圈閉在該體系域中也較常見,它們夾持在水進期的烴源岩之中。
(3)高位體系域高位體系域中發育的三角洲砂體以進積方式向湖盆推進,前緣砂體不斷下超在生油岩之上,當盆地記憶體在局部隆起時,在靠近湖岸一側的隆起翼部,砂體揚起形成尖滅或因滲透性變差而形成圈閉。當盆地內無局部隆起時,尖滅的砂體無法形成圈閉,則需要構造活動的配合。在後期構造運動中,沉積時下傾的各類砂體後期被隆升,產生上傾尖滅,形成砂岩上傾尖滅岩性油氣藏。
2.3陸相前陸盆地
目前,前陸盆地層序地層學研究已經取得了較大的進展,並在許多盆地中得到了成功的套用。但陸相前陸盆地中地層分布呈明顯的不對稱性,沉降和沉積中心靠近造山帶。一個完整的陸相前陸盆地層序由低位、水進和高位體系域組成。
(1)低位體系域前陸盆地發育早期基底的不對稱結構和以單向物源為主的特徵,決定了層序發育的早期儲層主要賦存於陡坡一側的粗碎屑砂岩體內。該體系域主要發育了沖積扇和河流沉積體,沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂岩可與湖侵期形成的烴源岩組成岩性油氣藏。用特點等方面的差異
(2)水進體系域水進期形成的泥質岩一方面了良好的區域蓋層,另一方面,由於沉積中心逐差異。漸向緩坡帶遷移上超,容易形成地層上傾尖滅,並在尖滅帶處形成有利於油氣聚集的地層圈閉。
(3)高位體系域 高位體系域的進積三角洲、河流相為重要的儲集層類型。中晚期隨著沉積中心由坳陷區向前陸斜坡區遷移,有利儲集相帶和生儲蓋組合也發生同向遷移。
3 岩性地層油氣藏的控制因素
3.1控砂因素
.儲層的縱向發育規律受沉積基準面及其影響下的可容納空間的控制,而平面展布規律則受盆地古構造格局邊界條件古地理格局古水流體系等因素的制約。鄒才能等指出控制砂體分布的因素分為盆外和盆內因素。盆外主要受古氣候、古物源、構造運動等控制;而盆內主要受控於斜坡、斷裂和水層序地層學理論是立足於被動大陸邊緣構造背景,而前陸盆地則位於構造活動區域,正是由於這種特殊性,因此在當前的研究中仍存在許多亟待解決的問題。由於國內對陸相前陸盆地層序地層學的研究還剛起步,研究並不深入,因此難以區分不同組合方式的層序格架和模式。筆者採用顧家裕等提出的綜合模式作為示例深3個重要因素,斜坡的陡緩控制砂體規模的大小,斷裂的方向控制砂體的走向,水體的深度控制砂體的類型。
(1)斜坡盆地邊緣斜坡鄰近物源區,受構造沉降與水進、水退影響較大,砂體的岩性岩相變化大,縱向沉積間斷多,有利於形成不同類型的岩性地層圈閉。不同成因類型的陸相盆地,其形成演化歷史、地質結構特點、沉積區與物源區空間配置及相互作導致各種陸相盆地的層序發育特點、主要砂體類型及其三維空間分布存在顯著提供通常緩斜坡容易形成大型砂體,而陡斜坡則形成規模較小的砂體,構造坡折帶控制砂體展布。
(2)斷裂斷裂對砂體的控制作用表現在:①盆地邊界同沉積斷裂控制層序演化;早期隱伏斷裂方向控制砂體展布的走向;②盆地邊界同沉積斷裂的活動性決定了物源區與沉積區的古地形差異,影響風化剝蝕作用的強度和剝蝕產物的粒度,對砂體發育特點具有重要影響;③盆地內部的斷裂構造格局決定了盆地內部沉積地形的特點,對砂體展布具有重要影響。水環境是陸相湖盆砂體廣泛發育的有利沉積環境,最重要的是三角洲和扇三角洲砂體,“指狀型”前緣帶是最有利相帶,以河道沉積為主。在半深水環境中,坳陷湖盆形成大型三角洲,容易形成“朵葉狀”有利前緣帶,砂壩發育。而在深水區,濁積扇砂體可形成最重要的岩性地層油氣藏。
（3）古氣候古氣候條件決定了向盆地輸水量的大小,而碎屑的輸入量與輸水量密切相關,因此,發育在盆(地邊緣的沖積扇受氣候的影響最為明顯。根據氣候條件不同,可將沖積扇劃分為濕潤型和乾旱型兩種類型。濕潤型沖積扇單個扇體大,沉積速率高,扇體中河流作用明顯;而乾旱型沖積扇呈面積較小的錐形體,面積小於100km2,山根處沉積厚度大,扇緣處沉積迅速減薄。由此可見,沖積扇中的砂體受氣候條件的控制非常明顯。
(4)古物源物源控制因素是指物源供給體系,不僅包括物源本身的好壞,而且還包括物源供給體系隨時間的變化。物源的大小決定了砂體的規模,母岩的特徵決定了砂體的礦物組合類型。物源供給體系始終處於變化的狀態。在不同的沉積時
調速控制因素
概述
我國煤炭開採以井工為主，產煤量約占總產量的機)的長壁開採方式;作為綜合機械化採煤工作面的95%，主要採用基於滾筒式採煤機(以下簡稱採煤核心設備，採煤機對提高工作面的產能和效率起著決定性的作用，而實現採煤機的自動化、無人化是保證煤礦高產、高效、安全生產的關鍵。
國內外主流電牽引採煤機牽引電機普遍採用交流變頻調速，截割電機轉速不可調，為保證截割電機恆功率運行，以截割電機電流為反饋信號，根據煤層性質的變化適時適度地調節採煤機的牽引速度，從而改變滾筒負載;採煤機操作人員根據相關的參數及經驗通過調節操作器的按鈕設定牽引速度，由於煤層的複雜性及操作者的經驗差異導致採煤機經常處於欠載、偶爾過載的狀態，影響採煤效益和截割安全滾筒是採煤機截煤、輸煤的關鍵部件，調節滾筒轉速以適應不同硬度的煤層對於提高採煤效益具有重要意義。馬正蘭等實現高塊煤率截割，提出了採煤機滾筒的變速截割，並通過最佳化得到與煤層截割阻抗相匹配的截割速度和牽引速度;程雪等而減小滾筒轉速或增大採煤機的牽引速度，以提高截建立了基於威布割效率和增大塊煤率;李曉豁等爾分布的塊煤產量數學模型，研究了採煤機運動參數對塊煤產量的影響，得出塊煤產量隨牽引速度、滾筒轉速變化而變化的趨勢;Bakhtavar等筒截割速度、增加截割深度以獲得較高的採煤生產率，降低截割粉塵;以上研究均針對不同硬度的煤層，通過最佳化得到牽引速度和滾筒轉速的最優匹配關係或調整滾筒轉速以保證較高的生產效益。由於深部煤層截割工況複雜多變，現有研究並未考慮如何通過配合控制滾筒轉速快速有效地降低機電系統動載荷。
因此，為實現採煤機自動截割，有必要研究適應不同截割工況的調速控制策略，以保證無人或少人採煤機的可靠運行和高效生產。以某MG300/700－WD電牽引採煤機為研究對象基於Matlab/Simulink建立整機耦合控制模型針對煤岩突變工況，以採煤機傳動系統可靠運行和高效生產為目標，提出基於截割電機額定轉矩運行的截齒切削厚度控制目標的計算方法，得到煤層截割阻抗與截齒切削厚度控制目標的對應關係;根據滾筒負載特性和破岩能力制定針對不同突變硬度的滾筒調速控制策略和牽引－滾筒協調控制策略，最後分別將上述提出的調速控制策略與傳統牽引調速控制策略進行對比分析。
1採煤機整機耦合控制模型
目前有些學者主要從採煤機整機受力入手，基於adams、UG等軟體建立採煤機整機模型，而建立包括電機模型以及控制系統模型的研究相對較少。為了研究不同截割工況下的採煤機調速控制策略和機電動態特性，建立了包括採煤機牽引部、截割部以及控制系統的整機耦合控制模型，為牽引電機和截割電機的雙變頻調速奠定基礎。
1.1採煤機截割部、牽引部機電系統建模
由於綜采工作麵條件差，當截齒遇矸石等煤岩夾雜工況時，過大的負荷易造成搖臂齒輪箱高速端的第一級齒輪疲勞損壞一級齒輪的影響，截割部僅考慮電機輸出端的第一級齒輪，其他平行軸和行星傳動機構的轉動慣量等效至滾筒輸入軸，並簡化為彈簧阻尼系統。圖1中i1為簡化部分的減速比，Jd為等效後的滾筒慣量，Mm1和Md分別為截割電機輸出轉矩和滾筒負載轉矩，θm1和θd分別為截割電機轉子和截割滾筒的角位移，cmpe1和kmpe1分別為電機和第1級齒輪連線部分的阻尼和剛度，cpd1和kpd1分別為低速端齒輪連線部分和滾筒連線軸的等效阻尼和等效剛度。
1.2整機耦合控制模型
當滾筒設計參數和煤層物理參數一定時，滾筒負載取決於牽引速度vq和滾筒轉速ng。以牽引速度vq和滾筒轉速ng作為滾筒負載輸入量，負載轉矩Md作為輸出量並作用於滾筒，通過滾筒與截割部傳動系統進行轉矩傳遞;包括滾筒推進阻力在內的採煤機總牽引阻力產生的阻力矩Mq作用於行走輪，並通過牽引部傳動系統傳遞至截割電機。以截割電機和牽引電機的電流、輸出轉矩、轉速等反饋信號作為信息流實時反饋至採煤機控制系統，經判斷分析截割工況和運行狀態後發出控制流指令至牽引電機和截割電機以調整採煤機工作狀態。採煤機截割電機和牽引電機均採用對參數變化魯棒性強、轉矩動態回響快等優點的直接轉矩控制(DTC)。使用兩個滯環比較器來控制電機定子磁鏈和轉矩，使誤差穩定在滯環寬度
決策規則挖掘算法
概述
規則挖掘是數據挖掘的一項重要內容,傳統的基於粗糙集理論的規則挖掘方法是先求決策信息系粒計算的核心思想是對待求解的問題進行粒化,在多個粒度空間對問題進行分析和求解,進而合成原始問題的解,符合人類從多角度分析問題、求解問題的認知規律,並受到了研究者的關注.
本文將屬性約簡和屬性值約簡過程合二為一,以知識粒為單位挖掘規則.先對決策信息系統分層粒化,在不同粒度的知識空間下計算粒關係矩陣,並從中獲取啟發式信息根據啟發式信息確定信息粒的屬性值約簡順序,在此基礎上去除冗餘屬性,並設定終止條件,實現決策規則的快速挖掘.理論分析和UCI數據集的測試結果表明,該算法能獲得所有最簡規則.
基於粒計算的最簡決策規則挖掘算法
對決策信息系統挖掘規則的傳統方法是先求屬性約簡,再逐行提取規則,中間包含了很多冗餘計算,最後的結果也取決於屬性約簡結果的好壞,並且隨著樣本集的增大,算法複雜性將大大增加.對屬性約簡進行了粒度原理分析並指出,對決策信息系統進行屬性約簡得到的知識劃分空間是極大近似劃分空間,但該知識空間的知識粒並不一定是整個知識空間中最“粗”的粒.本文考慮在不同粒度層次的知識空間中挖掘規則.為便於算法說明,先給出符號定義.
3.1符號定義
為了不失一般性,假設決策信息系統有個條件屬性,1個決策屬性.為條件屬性′所含條件屬性的個數,表征系統的粒度,1;為粒度下的所有條件屬性′,這樣的條件屬性有個;為中某一條件屬性對應的條件粒矩陣;為決策屬性對應的決策粒矩陣;×為粒關係矩陣.
3.2算法描述
基於粒計算的最簡決策規則挖掘算法.輸入:決策信息系統;輸出:所有最簡決策規則.
1)生成決策粒矩陣並取粒度=1.
2)對中每一個條件屬性求條件粒矩陣和粒關係矩陣,計算1、2,保存相應數據並做以下處理:
①尋找是否存在2=1.若存在,則由性質3可知,對應信息粒可以完全區分某一決策類,約簡過程中優先考慮,這樣可以保證在區分能力不變的情況下得到的規則最少,約簡相應的信息粒得到決策規則,否則轉②;
②若不存在2=1,則對1值的大小進行比較,1值越大,對應信息粒的區分能力越大,同樣可以保證在區分能力不變的情況下得到的規則最少.根據1值的大小確定信息粒的約簡順序,通過約簡信息粒得到決策規則,轉③;
算法複雜性分析
算法主要考慮如何提高現有算法的計算效率,包括如何減少冗餘計算,如何提高搜尋效率,如何減少存儲空間.按照啟發式信息1、2對信息粒進行約簡,同時去掉冗餘屬性,減少了傳統先約簡屬性再約簡屬性值時的冗餘計算.在同一粒度空間下進行搜尋時使用啟發式運算元對不同知識空間進行選擇和排序,提高了搜尋效率.在最壞的情況下需要搜尋2次,而在實際情況中,當數據本身的冗餘性很大時,搜尋空間要遠遠小於2,因為在該算法中加入啟發式信息,同時設定終止條件,算法收斂更快.本文使用的矩陣是布爾稀疏矩陣。
