产业密度

产业密度（精选八篇）

产业密度篇1

产业集群(Cluster),是指在某一特定领域中(通常以一个主导产业为核心),大量产业联系密切的企业及相关支撑机构(行业协会,金融机构,中间服务机构等)在空间上集聚,并形成强劲、持续竞争优势的现象(Poter,1998)。网络分析方法作为研究产业集群的第三种范式,受到越来越多的人关注。格兰诺维特(Granovettor)提出的“嵌入性”概念,把嵌入分为关系嵌入和结构嵌入。Burt(1992)提出结构空洞理论,Tracey(2003)从集群社会网络强、弱联系出发, 着重研究了集群网络的强、弱联系与不同类型的资源获取之间的关系。Coleman(1988),Maskell(2000)和Cooke(2003)从社会资本的角度,指出产业集群内网络的社会资本,可以增强个体或企业对网络关系的忠诚度和责任感,从而减少交易过程中的不确定性并提高合作的效率。

按照Hakansson(1987)的观点,网络是各种行为主体之间在交换资源、传递资源活动过程中发生联系时建立的各种关系总和,应该包括行为主体、活动和资源三个基本的组成要素。

企业网络中的行为主体主要包括企业、政府部门、金融机构、中介服务机构、大学和研究机构等具有行为能力的节点。行为主体在参与活动过程中,通过资源的流动,在特定地域上形成了正式或非正式的关系网络。网络密度是网络研究中描述网络结构属性的变量之一,密度表明了网络中企业之间相互连接的程度,企业之间的连接越多,网络密度就越大,并且,通过网络中联结的疏密情况来反映企业网络中社会资本的大小。目前,学者们主要从网络密度对集群内企业资源获取和交易的影响。王辑慈(2003)认为,产业集群的最根本特征体现在两个方面:一是降低集群企业交易成本,二是促进技术创新和扩散。在一定程度上,提高产业集群竞争力就是要努力降低集群企业成本,促进技术创新。因此,本文在王辑慈的理论基础上进一步拟探讨网络密度与集群企业成本和技术创新的关系。

2 本文理论模型

网络密度反映了网络中联结的疏密情况以及通过联结的疏密所反映出来的网络中社会资本的大小。网络密度的高低,直接影响集群中企业对资源的可获得性及其质量,从而影响企业交易成本、学习成本、生产成本和机会成本的高低。网络联结的疏密与企业的创新强度有直接关系,按照技术创新的强度不同可分为渐进创新和突破创新。紧密网络有利于企业进行渐进创新,疏松网络有利于突破创新。网络密度的高低各有优点,企业网络结构应均衡网络密度,保持网络一定的紧密性和开放性,从而保持乃至提高产业集群的竞争力。

3 网络密度与企业成本

集群企业植根于本地网络,网络密度的高低,反映了网络中资源和信息的流动性和调动性的强弱,直接影响到企业成本的高低。本文将企业成本分为四个维度:交易成本、学习成本、生产成本、机会成本,以下探讨网络密度与这四个维度的关系。

3.1 网络密度与交易成本

集群中的企业根植于本地网络,拥有一定的社会资本(如信任和人际关系),在一定程度上,社会资本能减少企业的不正当行为,促进可靠信息的流动,使集群内企业共享信息,有利于交易双方增进信任与合作,从而节省了协商、谈判等时间和费用,降低交易成本。在密度集群网络内,信息快速流动,企业采取机会主义行为会更容易被网络内其他主体所认识,受到更多企业的制裁,其行为后果在密集网络中有放大作用。因此,处于密集网络内的企业由于受到声誉机制的影响,抑制自身的机会主义行为,从而节省了交易双方的监督执行成本。网络密度的高低会影响网络中企业间的联结和信任等关系。Coleman(1990)认为,高密度的网络具有封闭系统的某些功能特点,高密度网络中企业间更易发展出相互信任关系、共享准则,以及共同的行为模式。网络密度越高,越有利于网络中资源的流量和流动速度,企业就越具有获得资源的优势。这是因为企业之间通过反复的经济交易和社会交往会产生相互信任和默契,简化交易过程,降低交易成本,并形成互惠互利的稳定的合作关系,促进企业之间资源的交换。特别是稀缺性的关键资源,在不确定条件下,通过正常渠道获取,将会产生很高的成本,而且缺乏成功的保障。密集网络内的企业利用自身的社会资本,通过良好信用的影响,与相关资源拥有者建立关系,就可以具有优先获得的可能。同时,Olsen(1993)指出,网络化组织的信任将会减少对合同、律师以及其他的并不创造价值反而增加交易成本的活动。

从另一方面讲,高密度的网络可能抑制有效的经济活动,主要表现在抑制企业对资源获取能力的影响上,表现为集群的“过渡嵌入”(吴结兵,2006 )。在密集的网络中,企业由于在以往交易中产生的信任和默契,形成固定的合作伙伴关系,减少了企业获取网络外部资源的机会与路径。所以,高密度网络具有较高封闭性,不利于企业为进一步降低交易成本而对外部网络资源进行搜索的行为。有上述分析可知,网络密度越高,集群内企业交易成本越低,但要注意“过渡嵌入”的可能。

3.2 网络密度与学习成本

网络中企业与其他主体相连接,这种外部联系方式是企业获得新知识的重要渠道。企业通过学习,获取互补企业、供应商、行业协会等知识,促进自身的技术、管理和产品的创新活动,提高竞争力。

网络内企业主体以及多个不同联结的存在对一个企业来说是一种重要的优势,因为企业可以通过与外界其他主体联系,调动、整合和管理外界知识,并消化吸收成为企业知识体系的重要组成部分,在此过程中,企业产生学习成本。在密集网络中,企业与外界建立的联结较多,通过反复的经济交往和社会交往,企业与联结主体产生信任。当信息是在信任条件下进行交换的时候,更有价值的信息将被交换(Oliver and Libeskind,1995),从而企业获得异质性或互补性知识也就越多。因此,对于两个生产相同产品,规模大小相同的企业,处在网络密集关系中的一方必然会在知识(特别是有效、非冗余知识)的获取和整合、消化方面具备优势,这有利于企业学习成本的降低。另一方面,企业网络中的主体处于长时间稳定的网络关系,可能会产生一致性思维,并且附带越来越多的承诺条件(承诺的增加会引发矛盾,使网络退化)。在这样的条件下,网络中的企业将会减少学习,使学习能力退化。当网络受到外部冲击,企业需要学习新知识,其学习成本会因为学习能力的退化而增加。

疏松网络内,企业的知识获取能力虽然较弱,学习成本较高。但网络成员往往具有较高的多样性,疏松网络反而提供了获取多样化和独特知识的可能性。企业能获取独特知识,这有利于企业在产品和工艺上的创新,并降低生产成本。

有上述分析可知,网络密度越高,集群内企业学习成本越低,但经过长期稳定发展后,网络中集群产业可能产生一致性思维,使学习能力退化。

3.3 网络密度与生产成本

较早对第三意大利产业区进行研究的皮埃尔和赛伯认为,集群成功的首要因素应归为弹性专精的生产模式,该生产模式提高了企业的市场反应能力和灵敏度。一方面,集群内企业根据自身特点和优势,专注于产业价值链上的某一环节,提高自身专业化水平,从而降低生产成本;另一方面,由于在产业价值链上的细分,企业能接触到更多的外界市场信息,使企业能在短期内根据市场需求变化及时变换产品、调整产量,降低生产成本。

网络密度越高,表明企业与网络中的其他行为主体有越多的信息流动和合作关系。密集网络内的企业,在与集群内其他企业进行研发合作时常常关注在联合研究中使自己具有更高的专业化水平,促进企业专精定位能力的提升,不断提高生产的比较优势。同时,紧密网络有利于市场信息的快速传播。随着科学技术的迅猛发展和全球范围内市场竞争的加剧,产品的生命周期越来越短,消费者更倾向于尝试个性化、多样化的新产品,这要求企业能根据消费者的需求变化做出快速反应。高密度网络,意味着企业在价值链上与其他企业存在着较多的资源依赖,具有更快调动资源的优势,使企业能通过较低的调整转换成本和较短的调整转换时间,迅速地从一种产品或制造过程转移到另一种产品或制造过程,在短期内调整产品规格、种类和产量,生产出新的产品,满足顾客对产品多样化和个性化的需求,从而使企业适应市场环境的变化,并且生产具备比较优势。

低密度网络,意味着企业在价值链上与其他企业存在着较少的资源依赖,每个企业的资源是有限的,面对迅速变化的市场需求,企业的生产调整较慢,从一种产品或制造过程转移到另一种产品或制造过程需要较高成本和较长时间。

由上述分析可知,网络密度越高,集群内企业生产成本越低。

3.4 网络密度与机会成本

集群内企业与其他行为主体间在业务往来过程中所建立的长期合作关系,使群内企业易于在交易、生产上达成某种共识和默契,但这使资源产生固定单一化使用倾向,集群网络越紧密,这种倾向越明显。同时,在密集网络中,企业在交往中形成的高度信任和互惠意识,不可避免地附带更多的承诺,这使得生产的相关资源不能按照它在市场中的最优价格进行交易,从而产生机会成本。企业网络密度越高,企业越有可能过度嵌入于集群网络中,这就减少了与群外企业、机构之间的知识交流与资源交换的机会。一旦过度嵌入于集群网络,企业所处关系网络中会逐渐形成一个相对封闭、稳固的信息圈,削弱了企业到网络外部获取新信息的动机,不利于企业在动态环境中进一步降低交易、生产和学习成本。

处于较低密度网络的企业,与网络中的其他企业的合作较为松散,这有利于企业更广泛地接触网络外部环境,从而有助于企业增强对动态环境所造成的机会认识,降低机会成本。

由上述分析可知,网络密度越高,集群内企业机会成本越高。

4 网络密度与企业技术创新

企业网络是产业集群内部行为主体的行动基础,它为企业和各种机构提供了沟通交流的渠道和平台,有利于提高创新知识传播扩散的速度,增加网络内的创新资源存量。Anderson(1986)指出,技术创新对企业竞争力有着重要意义,按照技术创新的强度不同,可以分为渐进创新(累进创新)和突破创新(激进创新)。

高密度网络中企业倾向进行渐进创新。密集网络内,网络成员倾向于维护网络的稳定性,并要求其他网络成员保持对网络规则的忠诚。企业相互合作过程中,往往会形成互惠关系,促进企业间知识共享惯例的形成,并且企业间关系专有资产的提高能促进企业吸收网络中其他相关企业的隐性知识和技术,减少获取信息的不确定性,加速隐形知识的流动,有利于企业在网络中发现新机会,因而有利于渐进创新。在长期互动合作下,企业间的认知近似性增强,在网络中的信息经过循环流动出现冗余现象。此外,在密集网络中,企业间形成知识共享、认知近似关系,使企业面对维护稳定、和谐一致的网络关系的压力,这不利于企业进行突破创新。若企业选择突破创新,打破原有网络规则,就有可能招致网络中其他遵守规则的企业的“惩罚”,由于处于密集网络,企业受到的制裁会被放大,从而,企业从突破创新中得到的收益可能会低于受到的损失。因此,处于高密度网络中的集群企业,由于网络有利于隐性知识、信息的传播与获取,更适合在一个相对稳定环境,并利用现有技术进行渐进创新以维持其竞争力。

低密度网络中企业倾向进行突破创新。首先,低密度网络意味着企业间进行较低水平的情感交流,使企业缺乏对其网络群体的强烈身份认同。此外,网络规则对企业的控制相对宽松,使企业更有可能远离网络准则来进行自我定位,有利于企业获取和采纳外界的新思维和新方式,这有利于企业进行突破创新。其次,较弱的认知近似性和缺乏信用机制的保障,使企业面临着较高的机会主义风险,阻碍了企业对专有关系资产的投入,不利于网络中企业快速使用资源。同时,疏松网络中流动的信息量较小,但在创新扩散中企业更有机会接触信息独特的不同网络,得到多样化、非冗余的资源和信息。因此,低密度网络的网络规则控制性较弱,有利于异质信息的流入和传播,企业更适合复杂和较高不确定性环境,进行突破创新。

由上述分析可知,高密度网络中企业倾向进行渐进创新,低密度网络中企业倾向进行突破创新。

综上,通过分析网络密度与企业成本、企业技术创新的关系,网络密度与产业集群竞争力关系概括如下:

注:本文研究整理

5 均衡网络密度

随着企业网络密度的提高,企业间的交流、合作关系进一步增强,发展出相互信任关系、共享准则,以及共同的行为模式,加快网络内信息和资源的流动,从而有利于企业降低交易成本、学习成本、生产成本,高密度网络中企业倾向进行渐进创新,体现了网络紧密性的优势。在稳定环境中,紧密的集群网络具有较高的效率。网络紧密性但在高密度网络中,企业间形成比较固定的交易对象和合作伙伴,集中交易会减少企业获得有用信息和面向新机会的路径(Burt,1992)。Grabher(1993)在鲁尔钢铁集群的研究中发现,密集的企业间容易造成封闭的、孤立的系统,在缺乏外部新的信息和资源的状态下,企业往往因为不能适应外部的技术变革而衰落。

松散的企业网络结构中,企业间的交流和合作支持较少,但由于网络规则的约束较弱,它们与外部有更多联系,更有可能得到多样化的资源和信息,并且网络更具开放性,使企业保持对动态环境的适应性。此外低密度网络有利于企业进行突破创新。松散的企业网络结构体现了集群网络的开放性优势。

网络密度的高低各有特点,企业网络结构应均衡网络密度,保持网络一定的紧密性,使企业在网络内部资源和信息的获取和整合上降低成本。同时,优化网络结构,保持网络的开放性,使企业有更多途径和新机会获取网络外部多样性的资源和信息,加强产业集群对环境的适应性。避免集群网络的路径锁定效应,从而保持乃至提高产业集群的竞争力。

参考文献

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光密度影响树木年轮的密度篇2

树木年轮由一条形成于生长季初期的低密度年轮和一条形成于生长季后期的高密度年轮组成，在世界上的较寒冷地区，密集的晚材轮会在温暖的年份里变得更密。北极树木年轮极好地追溯并推知了20世纪60年代之前的气温，但是北极树木年轮密度的变化又没有与温度的上升保持一致，这种矛盾就被称为“发散问题”。

气候科学家们关注发散问题已经有一段时间了，发生在2009年的“气候门”争议中，这一问题也成为了关注的焦点。这一分歧并不会对理解北极现代气候变化产生问题，斯泰恩解释道：“因为我们有温度计，而这些温度计告诉我们地球在变暖，然而这的确是一个问题，因为如果我们用树木年轮代表历史气温，我们需要确保我们理解当下正在发生的事情。”

他与哈佛大学的同事彼得·海波斯一起，开始理解树木年轮密度在北极变低的原因。一种可能的解释认为，光密度的变化是影响树木生长能力的因素。从20世纪60年代开始，到达地球表面的阳光量下降。科学家们就这种“全球光线减弱”现象发生的原因进行辩论，许多科学家归因于人类活动产生的污染物颗粒释放到大气层中从而影响了射入的太阳光。研究人员对全球光线减弱现象是否导致北极树木年轮密度下降进行了试验。 “要从记录中区分究竟是由温度控制还是由光照控制非常困难，因为通常光照和温度一同变化。阳光更明媚的天气通常也更暖和。”斯泰恩补充道。

为了解决这一问题，研究人员利用北极区域云层和光通性具有区域差别的事实，能够允许他们对生长在最亮和最暗区域但温度范围类似的树木进行比较。他们发现在北极最暗的区域发散最大，最暗的区域光线的改变应该具有最大的效果。

研究人员利用树木年轮密度变化紧随火山爆发来确认这些发现。主要的火山活动，诸如1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，也将数以吨计的光散射二氧化硫颗粒喷发到大气中，减少了太阳光到地球表面的光照量。

他们对七种不同种类的树木的分析指出，火山爆发和全球性光线减弱现象造成的光密度的变化同时影响树木年轮的密度，并且在最暗的北极区域这种影响最大。在最亮的地方，发散问题基本上消失了，树木年轮密度反而与温度具有最紧密的联系。

这些发现可能影响地球工程提案，这些提案会将更多的气雾颗粒送入大气中阻挡住阳光，并可能冷却一个日渐变暖的地球。然而，对树木年轮的研究指出，北极树木并不会尽可能多地生长，因此也不会吸收尽可能多的导致大气污染的碳。

编译| 陆佩蓓

内容来源：science daily网站

产业密度篇3

关键词：矿产资源型产业,技术创新能力,Kernel密度估计,马尔可夫链分析

1研究背景

矿产资源型产业是指以矿产资源开采、加工和利用为主要生产经营特征而形成的庞大产业体系。我国矿产资源型产业既肩负着国家工业化、城镇化和国民经济发展所需能源、矿产品、基础原材料的供应和保障功能,同时又是构成国民经济体系的重要组成部分,对国家经济发展起着重要的支撑作用。然而,矿产资源型产业运行过程中对矿产资源的高度依赖性和对生态环境的高强度干扰、影响和破坏性,又决定了矿产资源型产业成为迫切需要向科技驱动型产业转型的产业体系。如何不断提升矿产资源型产业的技术创新能力,从而不断提高产业的矿产资源利用效率,解决产业发展过程中的资源、环境 “瓶颈”约束,是一个重要的研究课题。

当前关于矿产资源型产业技术创新方面的实证研究较少,张建［1］以矿产资源产业的特征为依据, 就技术创新对矿产资源产业发展的影响开展研究, 运用层次分析法和改进的熵值法分别对矿产资源产业技术创新能力和发展绩效进行了测度; 陈杰［2］探讨了我国新能源储能技术创新能力提升的构成要素, 运用多元回归分析了我国新能源储能技术创新能力提升的影响因素,并构建了我国新能源储能技术创新能力提升评价模型。而较多的研究则集中在定性分析,以及如何提高矿产资源产业技术创新水平等方面。谢雄标、严良［3］在对矿产资源产业演化微观机制及趋势分析的基础上,分析并构建了矿产资源产业可持续发展模式及实现机制,认为技术创新型矿产资源产业集群是矿产资源产业可持续发展的唯一选择; 纪玉山、王塑峰［4］认为我国矿产资源的供需矛盾日益激化,只有不断推进矿产资源开发利用的技术创新才能真正有效地长期增加矿产资源供给。

通过对相关研究文献进行分析,当前矿产资源型产业技术创新方面的研究主要存在两个方面的问题: 一是现有研究大多数从静态评价的角度分析单一矿种或行业的技术创新能力水平,缺乏矿产资源型产业整体、系统、全面、动态的分析; 二是现有研究只是针对矿产资源型产业某一时点技术创新能力的综合评价,缺乏对矿产资源型产业技术创新能力的演变态势分析。本文在对矿产资源型产业技术创新能力开展综合评价分析的基础上,采用Kernel密度估计和马尔可夫链分析方法,从矿产资源型产业技术创新能力分布的动态演变角度分析我国矿产资源型产业技术创新能力的分布演进特征及未来发展态势,运用时间序列分析探究产业技术创新能力的变化趋势及未来可能的发展方向,为我国矿产资源型产业的技术发展路径规划及技术创新政策制定提供科学依据。

2研究方法及模型构建

2. 1 Kernel密度估计

核密度估计( Kernel Density Estimation) 在经济增长演进的收敛性问题研究中应用广泛,属于密度制图,是根据输入要素数据计算整个区域的数据集聚状况,从而产生一个连续的密度表面。该表面主要是基于点数据生成的,以每个待计算格网点为中心,进行圆形区域搜寻,进而计算每个格网点的密度值。从本质上说,它是一个通过离散采样点进行表面内插的过程,Kernel密度估计通过平滑方法, 用连续密度曲线代替直方图,从而更好地描述变量的分布形态,较直方图方法估计准确且平滑性好。其基本原理为: Kernel密度估计作为非参数估计方法,可用连续密度曲线描述随机变量的分布形态。设随机变量的密度函数为f ( x) ,对于随机变量Y有n个独立同分布的观测值,分别为y1,y2,L, yn,Kernel密度函数值的估计量为:

其中,n为研究区域个数,i = 1,2; L,n,h为窗宽( bandwidth) ,K ( ·) 是随机核估计核函数,是一种加权函数或平滑函数,包括高斯( 正态) 核、Epanechnikov核、三角核( Triangular) 、四次核( Quartic) 等类型。窗宽的选择决定了所估计密度曲线的平滑程度,窗宽越大,核估计的方差越小,密度函数曲线越平滑,但估计的偏差越大。因此,最佳窗宽的选择必须在核估计的偏差和方差之间进行权衡,使均方误差最小,根据学者叶阿忠［9］的研究结果,相对应的最佳窗宽h = c N－ 0. 2( c为常数) 。此处采用高斯正态分布的核密度函数,窗宽设定为h = 0. 9Se N－ 0. 2( 即c = 0. 9Se,Se是随机变量观测值的标准差) ,借用经济增长理论中的收敛特性, 估计我国矿产资源型产业技术创新能力演变的收敛特性。

2. 2马尔可夫链分析

马尔可夫链是根据俄国数学家马尔可夫( A. A Markov) 的随机过程理论提取出来的,是通过构造状态转移概率矩阵来预测事件发生的状态及其发展变化趋势。该过程中,在给定当前知识或信息的情况下,过去( 即当期以前的历史状态) 对于预测将来( 即当期以后的未来状态) 是无关的,即 “无后效性”,是一种随机时间序列分析法。

给定马尔可夫过程{ Xt,t∈T} 的状态空间I, pij= P { Xn + 1= j | Xn= i; i,j∈I} 表示由状态i转化为状态j的状态转移概率,则所有的转移概率pij组成的I × I维矩阵称为转移概率矩阵,记为P = ( pij) , 状态转移概率及矩阵计算过程中统计估算法是较为传统、应用广泛的方法,以转移的频率估算状态转移概率,即统计出本期由状态i转化为状态j的转移次数nij,则由状态i转化为状态j的转移概率为:

马尔可夫过程在长时间的转移之后,系统将存在一种平衡状态,即平衡状态时系统处于同一状态的概率是相同的,不依赖于初始状态,也不再随时间的推移而改变,此时的概率分布即达到平稳分布。设{ πi,i∈I} 为概率分布,若该分布满足如下方程组,则称{ πi,i∈I} 为马尔可夫过程的平稳分布。通过平稳分布分析,可以预测研究对象能否实现协调均衡发展。本文在对我国矿产资源型产业技术创新能力开展综合评价基础上,结合马尔可夫链分析,对矿产资源型产业技术创新能力的平稳分布进行测算,探讨矿产资源型产业技术创新能力分布演变的未来趋势。

3研究对象及数据处理

3. 1研究对象

矿产资源型产业是由矿产资源开采、加工和利用相关经济活动而构成的产业体系［6］,并依据 “开采———加工———制造”上中下游产业层次形成了矿产资源产业链。按照《国民经济行业分类》 ( GB /T 4754 - 2011) 的统计标准,结合矿产资源型产业开采与加工环节的关联性,本文确定的矿产资源型产业界定为: ( 1) 煤炭资源型产业: 煤炭开采和洗选业、电力热力及燃气生产和供应业; ( 2) 石油天然气资源型产业: 石油和天然气开采业、石油加工炼焦及核燃料加工业;( 3) 黑色金属矿资源型产业: 黑色金属矿采选业、黑色金属冶炼及压延加工业; ( 4) 有色金属矿资源型产业: 有色金属矿采选业、有色金属冶炼及压延加工业; ( 5) 非金属矿资源型产业: 非金属矿采选业、非金属矿物制品业。

3. 2评价指标与数据来源

矿产资源型产业的技术创新活动是一项复杂的系统过程,且技术创新活动不是由单个独立的变量决定的,而是由一群有直接或间接联系的因素通过不同作用方式在特定的区域与历史条件下共同发挥作用的［15］,因此需要考虑技术创新过程的各方面因素,构成技术创新能力的指标必须能够综合体现技术创新活动的各个环节。此处依据技术创新活动中的主要投入产出要素对技术创新能力的影响,选取R&D人员投入、R&D经费投入、技术改造经费投入来反映矿产资源型产业技术创新能力的投入能力, 用新产品产值、新产品开发项目数、专利申请数来反映矿产资源型产业技术创新能力的产出能力。产业技术创新能力各项指标的具体数据来源于《中国科技统计年鉴》,按分行业选取1996 - 2012年规模以上工业企业技术创新指标数据。由于年鉴统计口径的差异,2000年之前的R&D人员投入和R&D经费投入指标数据按照变化特征进行综合测算。

3. 3基础数据处理

开展产业Kernel密度分布估计分析,需要将上述6个方面的指标整合成一个能够反映产业技术创新能力的综合单指标。首先,将指标进行无量纲化处理。采用极差正规化对指标进行无量纲化,即为突出时间序列演变的特性,便于不同时点资源型产业的对比,将1996 - 2012年间的全部原始数据分指标汇总,选择每个指标下的最大和最小值,利用极差正规化公式求解,并将处理后数据转化为分时点统计; 其次,利用综合指数法将处理后的面板数据进行综合,构成一个综合单指标W,以此来体现每个产业的技术创新能力。各项指标权重 λi( i = 1, 2,L,6) 采用专家评议法,确定R&D人员投入、 R&D经费投入、技术改造经费投入、新产品产值、新产品开发项目数和专利申请数的权重分别为0. 15, 0. 15,0. 1,0. 3,0. 1,0. 2,综合评价模型为:表示经过无量纲化处理后的第i指标的数值。经综合指数法评价得到的矿产资源型产业技术创新能力综合单指标作为Kernel密度估计和马尔可夫链分析的基础数据进行深入分析。

4矿产资源型产业技术创新能力分布演变态势分析

运用Eviews7. 0软件,对矿产资源型产业技术创新能力综合单指标进行Kernel密度估计,密度核采用高斯核,点x的取法参照徐现祥［7］的研究处理方式,将每年的综合单指标分成200份,x依次取值为: xj= xmin+ ( xmax- xmin) j/200,j = 0,1,L, 199。以4年为间隔, 选取1996、 2000、 2004、 2008、2012年共5个年份为观测点进行分析,以揭示矿产资源型产业技术创新能力分布的时间序列演变态势,得到核密度估计总体结果及不同观测时点分布状况( 见图1、图2) 。为了更加具体反映不同资源型产业技术创新能力Kernel密度分布的发展变化状况,按照状态转移空间的划分方法,将Kernel密度分析中各时点矿产资源型产业技术创新能力演变状态进行分区汇总( 见表1) 。

从上述分析结果可以看出,矿产资源型产业技术创新能力的Kernel密度分布演变表现出以下特征: 第一,矿产资源型产业技术创新能力综合单指标的Kernel密度分布图整体上呈现明显的右移过程,说明我国矿产资源型产业技术创新能力经过持续的快速发展,技术进步比较明显,但不同矿产资源型产业技术创新能力的发展程度和速度呈现出明显的差异性; 第二,矿产资源型产业技术创新能力Kernel密度分布呈现出 “单峰———双峰———单峰” 的发展演变态势。20世纪90年代末,各种资源型产业技术水普遍较低,工艺装备陈旧、更新缓慢,技术创新能力Kernel密度分布较为集中,在低水平上聚集形成明显的单峰收敛分布状态; 进入21世纪,技术装备更新换代明显加快,各种资源型产业技术创新能力增长的差异性开始加大,峰顶显著回落,一些资源型产业的技术进步速度明显加快,逐步形成了特征显著的双峰收敛分布; 随着技术进步的深入及技术瓶颈的凸显,2008年金融危机以来,受技术边际效益递减作用的影响,Kernel密度的双峰收敛分布开始逐渐向单峰收敛分布演变,各种资源型产业技术创新能力差距在不断缩小,呈单峰趋同的演变特征; 第三,从矿产资源产业链构成环节来看,矿产品加工利用环节资源型产业的技术创新能力明显高于资源采选环节产业的技术创新能力。不同时点各种资源型产业技术创新能力Kernel密度分布特征显示,处于矿产品加工利用环节的资源型产业( 如非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、石油加工炼焦和核燃料加工业、电力热力及燃气生产和供应业) 技术创新能力普遍高于矿产资源采选业( 如黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业、非金属矿采选业) ; 第四, 能源类矿产资源型产业技术创新能力发展速度明显优于其他资源型产业。从不同时点的Kernel密度分布特征表现来看,煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业这两个矿产资源型产业的技术创新能力发展速度明显高于黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业和非金属矿采选业,说明我国经济发展过程中对能源需求的持续稳定的高速增长,客观上促进了能源矿产资源型产业技术创新能力的提升。

5矿产资源型产业技术创新能力演变趋势的马尔科夫链分析

为了进一步分析判断我国矿产资源型产业技术创新能力的发展演变趋势,采用马尔可夫链分析方法对资源型产业技术创新能力的概率转移矩阵及平稳分布进行分析。首先,划分状态空间。根据矿产资源型产业技术创新能力综合评价指数的初步结果, 将综合单指标的取值按分位数的方法,以四分之一分位数、二分之一分位数、四分之三分位数为界限, 划分成4个相邻但不相互交叉的完备区间,即4种状态空间、、和,具体划分为( 0,0. 010194]、 ( 0. 010194,0. 040952]、 ( 0. 040952,0. 092687]、 ( 0. 092687, + ∞ ) 表示技术创新能力很弱、较弱、较高、较强。其次,根据综合评价结果,统计1996 - 2012年各个状态的数量及状态发生转移的次数, 计算状态转移概率及转移矩阵( 表2) 。以状态空间为例,1996 - 2012年中共有43个状态处于中,保持状态不变的有39个,概率为90. 7% ,由状态转移到状态的有4个,概率为9. 3% 。对角线上的元素表示状态未发生转移的概率,而非对角线上的元素表示不同状态之间发生转移的概率。

根据概率转移矩阵,可以得到以下结论: 第一, 对角线上的元素值远大于非对角线上的元素值,表示技术创新能力在下一年仍保持本年状态的概率较大,说明了矿产资源型产业技术创新能力具有维持现有状态的稳定性,并对此产生路径依赖; 第二, 矿产资源型产业技术创新能力的演变分布难以实现跨越式发展,状态之间的转移均在相邻状态之间变动,技术创新能力较弱的产业并不能跨越一般状态而直接发展为较强的状态; 第三,处于技术创新能力较高的矿产资源型产业向较强能力转移的概率为18. 6% ,而转移到较弱能力的概率只有7% ,说明我国矿产资源型产业技术创新能力向更高水平发展的趋势明显。

由于矿产资源型产业技术创新能力具有维持现有状态的稳定性,但系统仍未达到平衡状态,状态空间的相互转移过程仍将继续。马尔科夫过程的平稳分布是状态空间达到均衡状态时的概率分布,根据平稳分布的分析过程对矿产资源型产业技术创新能力的平稳分布概率状态进行分析计算( 表3、表4) ,从平稳分布的概率来看,状态具有最大的概率值83. 25% ,说明矿产资源型产业技术创新能力在长时间演进中表现为趋向较高能力收敛; 而技术创新能力一般的产业所占比重为10. 74% ,较弱产业所占比重为3. 96% ,很弱产业所占比重为2. 05% ,这3种状态相较于马尔科夫过程的初始状态,均表现为较大的下降走势,说明矿产资源型产业的技术创新能力经过长期发展过程,低水平状态能够逐渐向高水平状态转移。因此,根据马尔科夫过程的发展趋势,较高技术创新能力的产业将占较大比重,产业之间的差异性会逐渐减弱,表现为向技术创新能力较强的方向收敛,从而实现矿产资源型产业技术创新能力的全面提升。

6结论及相关启示

根据我国5大类矿种10个矿产资源型产业1996 - 2012年技术创新基础数据资料,在对产业技术创新能力开展综合评价的基础上,运用非参数Kernel密度估计方法及马尔可夫链分析模型,对矿产资源型产业技术创新能力的分布及发展演变趋势进行了分析,研究结论及相关启示如下。

6. 1研究结论

( 1) 从矿产资源型产业技术创新能力的时间演变特征来看,1996 - 2012年我国矿产资源型产业技术创新能力经历了 “单峰———双峰———单峰” 的演变过程,波峰之间的差距在扩大,反映了我国矿产资源型产业技术创新能力水平总体上都得到了一定程度的提高,但不同产业之间发展速度存在不平衡性,随着产业结构调整及新技术的不断发展,这种不平衡性会逐渐减弱。

( 2) 从矿产资源型产业技术创新能力分布的空间演变特征来看,不同类型矿产资源型产业的技术创新能力表现出明显的差异性。能源类矿产资源型产业的技术创新能力明显高于黑色金属类、有色金属类和非金属类资源型产业的技术创新能力。说明改革开放以来,我国快速工业化发展过程中对能源需求的持续高速增长,客观上促进了能源类资源型产业规模扩张和技术水平的同步提升。

( 3) 从矿产资源产业链的构成环节来看,表现出随着产业链的不断延伸,产业的技术创新能力提升速度加快。后续产业对原材料品质和技术含量要求的不断提高,对资源型产业的技术进步具有明显的拉动效应。

( 4) 从矿产资源型产业技术创新能力未来发展演变的趋势来看,矿产资源型产业的技术创新能力经过长期发展和积累过程,客观上存在着低水平状态逐渐向高水平状态转移的现实可能性,但不同类型资源型产业技术创新能力提升的速度和实现途径将表现出较大的差异性。

6. 2相关启示

( 1) 强化矿产资源型产业总体战略规划,构建矿产资源型产业集群创新体系。全面分析和科学预测我国未来一定时期内工业化、城镇化及国民经济对矿产资源型产业发展的影响和作用程度,制定矿产资源型产业总体发展战略,在科学规划和合理布局不同类型矿产资源型产业主体功能区的基础上, 从国家层面依托不同类型矿产资源集中分布区域, 应地制宜,建立不同类型的矿产资源型产业集群体系,充分发挥矿产资源型产业之间的关联性和耦合性特征,形成资源型产业集群体系充满活力的技术创新网络,加快技术创新步伐,实现资源型产业技术创新能力的持续快速提升。

( 2) 从矿产资源型产业整体的技术进步目标出发,科学谋划和统一部署我国矿产资源型产业的技术发展路径。在深入分析矿产资源型产业各个环节产业技术关联的基础上,分别从产业链层面、产业层面和企业层面,开展技术发展路线图的规划和编制,充分发挥资源型产业技术发展平台的引领作用, 利用矿产资源产业链后续环节对上游产业技术进步的倒逼机制,不断强化产业链各个环节资源型产业的技术创新和技术进步,实现矿产资源型产业资源效率、技术效率、规模效率和环境效率的协调发展。

( 3) 加强自主创新,推动我国矿产资源型产业由要素驱动向创新驱动的转型和升级。矿产资源型产业应紧紧抓住我国当前经济发展方式转变、产业结构调整和自主创新战略实施的有利时机,加大技术创新投入力度,强化技术创新过程管理,顺利实现产业链由要素驱动向创新驱动、由模仿创新为主向自主创新为主的转变,加快技术进步速度和精细化生产程度,不断提高矿产资源型产业的技术含量和技术贡献率,快速提高矿产资源型产业的技术创新水平。

产业密度篇4

物体的密度是质量除以体积, 单位是g/ml或kg/L。密度瓶法测量样品密度的基本原理是通过比较相同体积的样品和水的质量来确定密度。密度瓶测量密度对实验人员的要求很高, 受人为因素的影响很大, 特别是温度的读取、密度瓶外表的擦净程度, 而且每次测量结束后密度瓶的小帽中会残留一定量的样品而影响下一次的测定, 测量需要的时间长, 结果重复性差、效率低、人为操作误差和读数误差大。

所以, 寻找一种简单、便捷、准确度高的测量液体密度的方法在食品分析中是必要的。U形振动管密度测定法是20世纪60年代才出现的一种全新的密度测定方法, 它具有快速、便捷和精确的特点, 其原理是测量U形管在磁场中的振荡周期 (每一个U形玻璃管都有其特征振荡频率) , 当U形玻璃管内充满样品后其特征振荡频率会发生变化, 不同的样品有不同的振荡频率, 其频率为管内样品质量的函数, 质量增加, 频率降低, 振荡周期增加, 用空气和水作为标准物质对仪器进行校准, 通过比较样品与水的振荡频率可计算得出样品的密度。

U型管振荡密度计在石油产品的密度检测分析中已经得到了广泛的应用, 但在食品密度测定中, 仅仅在GB/T 11858-2008《伏特加 (俄得克) 》[1]和GB/T 11856-2008《白兰地》[2]和GB/T 11857-2008《威士忌》[3]中采用了U行管振荡密度计来测量密度, 而在GB/T 5009.2-2003《食品的相对密度的测定》[4]、GB5526-1985《植物油检验比重测定法》[5]、GB/T10345-2007《白酒分析方法》、GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》和GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》等广泛测量食品密度的标准仍然未采用U行管振荡密度计来测量密度。

本文分别用密度瓶和U行管振荡密度计测量相对密度、酒精度、原麦汁浓度、干浸出物, 通过两种测量方法测量结果的比较, 说明用U行管振荡密度计来测量液体的密度是满足标准的精密度要求的, 而且结果的准确性、精密度更高, 完全能满足液体食品中密度检测的要求。

2 材料与方法

2.1 材料与设备

(1) 符合GB/T 6682-2008《分析实验室用水规格和实验方法》要求的一级水;

(2) 白酒样品;

(3) 啤酒样品;

(4) 葡萄酒样品;

(5) 不同类型的液体样品:果汁饮料、茶饮料、碳酸饮料等;

(6) 电子分析天平AL204多;

(7) 密度计DM40;

(8) 密度瓶。

2.2 方法

分别用密度瓶和密度计来测量白酒、啤酒、葡萄酒和其他不同类型的液体食品的密度, 按GB/T 5009.2-2003《食品的相对密度的测定》[4]、GB/T 10345-2007《白酒分析方法》、GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》和GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的规定计算相对密度、酒精度、原麦汁浓度、干浸出物, 计算两种测量方法的精密度。

3 结果与分析

3.1 密度计准确度和精密度验证

用密度计测量20℃水的密度, 连续测定20次, 测定结果见表1。

表1中测量结果的平均值为0.9982g/ml, 标准偏差0g/ml。由此可知, 密度计测量液体的密度非常准确, 测定结果为20℃水的密度的为0.9982g/ml, 完全符合GB5526-1985《植物油检验比重测定法》[5]中规定的20℃时水的密度, 而且密度计的测量结果的精密度非常高, 20次测量结果的标准偏差为0g/ml。所以密度计的精确度和精密度完全满足常规食品检测要求。

3.2 各种类型的液体食品的相对密度

分别用密度瓶和密度计测量各种类型的液体食品的相对密度, 计算两种测定方法的精密度, 测量结果见表2。

从表2可知, 跟标准规定的密度瓶法比较, 用密度计测量液体样品的相对密度, 其精密度远远小于GB/T 5009.2-2003《食品的相对密度的测定》[4]中5%的精密度要求, 用密度计测量液体样品的相对密度是符合标准要求的。

3.3 白酒酒精度

分别用密度瓶和密度计测量不同白酒的酒精度, 计算两种测定方法的精密度, 测量结果见表3。

从表3可知, 跟标准规定的密度瓶法比较, 用密度计测量白酒的酒精度, 其精密度小于GB/T 10345-2007《白酒分析方法》[5]中0.5%的精密度要求, 用密度计测量白酒的酒精度是符合标准要求的。

3.4 啤酒原麦汁浓度

单位:g/ml

分别用密度瓶和密度计测量不同啤酒的原麦汁浓度, 计算两种测定方法的精密度, 测量结果见表4。

从表4可知, 跟标准规定的密度瓶法比较, 用密度计测量啤酒的原麦汁浓度, 其精密度小于GB/T4928-2008《啤酒分析方法》中1%的精密度要求, 用密度计测量啤酒的原麦汁浓度是符合标准要求的。

3.5 葡萄酒干浸出物

分别用密度瓶和密度计测量不同葡萄酒的干浸出物, 计算两种测定方法的精密度, 测量结果见表5。

从表5可知, 跟标准规定的密度瓶法比较, 用密度计测量葡萄酒的干浸出物, 其精密度小于GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]中2%的精密度要求, 用密度计测量葡萄酒的干浸出物是符合标准要求的。

4 讨论

本文分别用密度计和密度瓶测量水的密度、液体食品的相对密度、白酒的酒精度、啤酒的原麦汁浓度、葡萄酒的干浸出物, 对两种测量结果进行比较, 根据表1至表5的结果, 同时参考多篇关于U行管振荡密度计测量密度的文献, 表明U形管振荡密度计测量液体食品的密度, 其准确度和精密度完全满足标准的要求, 而且与密度瓶法的测定结果一致。密度计法测量液体密度操作简单、重现性好、准确度高、快速 (一个样需1~5min) 、样品用量少 (10~20ml) , 能测量43个指标, 一次测定可同时得到样品的3个指标如密度、酒精度 (%vol) 、酒精度[% (m/m) ]等, 自动化程度高, 消除了人为误差, 适用于食品中涉及液体样品密度测量的检测分析。

参考文献

[1]GGB/T 11858-2008伏特加 (俄得克) [S].

[2]GB/T 11856-2008白兰地[S].

[3]GB/T 11857-2008威士忌[S].

[4]GB/T 5009.2-2003食品的相对密度的测定[S].

产业密度篇5

漫透射视觉密度计 (黑白密度计) 是用于光学密度测量的仪器, 在工业探伤、无损检测、印刷制版、医疗卫生等众多行业有着广泛的应用[1,2,3]。光学透射密度是指透射比T倒数的常用对数, D为光学密度单位。根据《JJG920-1996漫透射视觉密度计检定规程》的要求, 应使用标准黑白密度片对其进行周期检定[4]。按照规程要求, 密度计示值误差应不超过±0.02 (D≤2.0) 和±1% (2.0<D≤4.0) 。检定所用标准视觉密度片密度值范围为0.05~4.0, 密度级数不少于12级[4]。

随着技术的不断发展和实际工作的要求, 一些密度计的量程都扩展到了4.5或者5.0, 原有的标准密度片已不能满足检定工作的需要, 密度值大于4.0的区域处于无法有效溯源的状态。如何有效地实现漫透射视觉密度计高密度值的校准, 确保该区域光学密度值的准确性是光学计量领域的一个新的课题。

1 漫透射视觉密度计高密度值的校准

根据《JJG920-1996漫透射视觉密度计检定规程》的要求, 要实现光学密度值的有效传递和溯源, 必须依赖相应的标准密度片。有鉴于此, 我们研制了新的标准密度片, 其制备过程如图1所示。该密度片有24级, 密度值范围为 (0.03-5.00) D, 其计量性能可满足密度计高密度值的量值溯源要求, 研制过程详见文献[5]。中国计量科学研究院利用漫透射视觉密度工作基准装置对新研制的标准密度片进行了测试, 并给出了测定结果。测试结果见表1。

我们参照《JJG920-1996漫透射视觉密度计检定规程》对漫透射视觉密度计高密度值进行校准。校准环境应清洁, 无强光直接照射, 室温10~30℃, 相对湿度20%~80%。校准前, 密度计开机预热处于正常工作状态后进行。校正仪器零点后, 测量各级标准密度片三次, 计算三次测量值的平均值, 在高密度值范围内, 我们用相对误差来表示该密度计的示值误差。表2给出了某台密度计密度值大于4.0时的示值误差测试结果。

2 漫透射视觉密度计高密度值示值误差的不确定度分析

2.1 建立数学模型

式中, δ为漫透射视觉密度计相对示值误差 (%) ;M为三次测量标准密度片示值的平均值 (D) ;S为标准密度片值 (D) 。

2.2 计算灵敏度系数

则

2.3 不确定度分量

标准密度片均匀性引入的不确定度分量u2 (S) , 根据中国计量科学研究院出具的证书, u2 (D) =0.01, 按最大值处理, 则:u2 (S) =0.01D。

漫透射视觉密度计测量重复性引入的不确定度分量u2 (M) , 对标准值为4.04的标准密度片进行10次测量, 测量结果为:4.05, 4.04, 4.06, 4.04, 4.04, 4.05, 4.05, 4.05, 4.04, 4.05。

标准不确定度值见表3所示。

2.4 合成标准不确定度

2.5 扩展不确定度

取包含因子k=2, U=kuc (δ) =0.8%

3 结束语

本文以漫透射视觉密度计为例, 针对其高密度测量值无法有效溯源的问题, 研制了24级标准密度片, 将原有标准密度片的测量范围提高到了 (0~5.0) D, 探讨了漫透射视觉密度计高密度值的校准方法和不确定度评估, 完善了光学密度量值溯源体系。

摘要：针对漫透射视觉密度计高密度范围 (4.0<D≤5.0) 无法有效溯源的问题, 研制了24级标准密度片, 密度值范围为 (0.03-5.00) D, 参照《JJG920-1996漫透射视觉密度计检定规程》, 可实现对漫透射视觉密度计高密度值的校准。同时对漫透射视觉密度计高密度值示值误差的不确定度进行了分析。

关键词：漫透射视觉密度计,不确定度分析,示值误差

参考文献

[1]刘子龙, 陈锐, 等.大幅提高视觉密度国家基准测量水平的方法研究[J].物理学报, 2012, 61 (23) :230601-1--230601-6.

[2]唐敏然, 何欣.漫透射视觉密度计示值误差的测量结果不确定度评定.计量与测试技术, 2006, 33 (3) :37-38.

[3]张瑞锋, 孔炜, 邱黛君, 等.光学密度计示值校准表及其在实际工作中的应用[J].计量技术, 2015 (5) :68-69.

[4]JJG920-1996, 漫透射视觉密度计检定规程[S].

双密度钻井技术篇6

1 常规深水钻井存在的问题

与陆地和浅海钻井相比, 深海钻井环境更复杂, 容易出现常规钻井装备和钻井方法难以克服的技术难题。由于上覆岩层压力下降, 地层孔隙压力与破裂压力之间的差幅变小, 要同时保持井眼压力的平衡和井眼的稳定就会引起问题, 限制了钻达目标深度的能力。如果使用常规方法, 就需要用增加套管层数的方式来最大程度地减小作业风险、换取继续钻进的可能。地层孔隙压力与破裂压力之间的差幅小, 给钻井作业带来了困难, 在某些情况下, 采用从常规隔水管上返钻井液的方法难以将油气井钻到目标深度。深水钻井如何控制钻井液密度、在钻进过程中将井下压力维持在一个合适的范围内, 一直是困扰海上深水钻井作业的一个难题。

2 采用双密度方案的双梯度钻井技术

所谓双密度钻井, 就是通过从海底向隔水管内注入气体、空心球、低密度流体等低密度介质, 降低隔水管内钻井液的密度, 进而减小隔水管内钻井液产生的静液柱压力, 使得从海面到海底、从海底到井底的钻井液密度不同, 在整个钻井上返回路中维持双密度流体体系, 最终实现在隔水管环空内和井眼环空内产生两个不同的压力梯度, 以有效控制井眼环空压力和井底压力, 克服深水钻进中遇到的问题, 实现安全、经济钻井。目前, 采用双密度方案的双梯度钻井有3种实现方式——注空心球法、隔水管注气举升法 (简称气举法) 和隔水管稀释法 (也称注低密度流体法) 。

2.1 注空心球双梯度钻井技术

美国Maurer技术公司承担的美国能源部项目“欠平衡钻井产品的开发与试验”首先提出了注空心球双梯度钻井概念, 并在随后的工业联合项目“注空心球双梯度钻井系统研究”中进行了详细研究, 开展了大量的试验工作。

2.1.1 注空心球双梯度钻井系统的工作原理

空心球和钻井液在海面按一定比例混合形成低密度钻井液, 泵送到海底并注入隔水管的底部, 降低隔水管中钻井液的密度, 使其与周围的海水密度相当。钻井液返回海面后通过振动筛从中分离出空心球和钻屑, 分离出的空心球和钻屑进入海水池, 重的钻屑沉入底部, 而轻的空心球则漂浮在水面, 可以重新收集利用。通过振动筛后, 大部分钻井液进入循环池, 小部分钻井液 (或海水) 与分离出的空心球重新混合形成低密度流体, 经钻杆泵送到海底注入隔水管内继续循环 (图1) 。

2.1.2 空心球的设计及其物理性能

空心球的材质可以是玻璃、塑胶、合成材料、金属等。Maurer最初做试验用的是由3M公司制造的直径10～100μm的空心玻璃微球, 其密度为0.38 g/cm3。添加体积为50%的这种空心球可以将1.68 g/cm3的钻井液密度降至海水密度 (1.02 g/cm3) 。

工业用空心玻璃球的主要化学成分见表1。选用空心玻璃球作为钻井液的轻质固体添加剂 (LWSA) 是基于其良好的物理性能及其在油气井中高温高压条件下仍能保持其良好物理特性的能力, 其中最主要的是空心玻璃球较低的球体密度和较高的破裂压力。

2.1.3 空心球的海面分离技术

Maurer最初做试验用的是由3M公司制造的直径10～100μm的空心玻璃微球。为了节约钻井成本, 到达经济钻井的目的, 空心球需要回收再利用。但是, MTI、贝克休斯和其他公司进行的大量试验表明, 在双梯度钻井的高循环速度下 (50.47～88.32 L/s) , 用常规的离心机或者水力分离器不可能100%的将空心球从钻井液中分离出来并回收再利用。为了解决把小直径空心球从钻井液中分离出来比较困难的问题, Maurer进行了使用大直径 (大于100μm) 空心球的试验, 证明大直径空心球可以用普通的振动筛从钻井液中分离出来。

空心球的分离过程见图2:空心球在海底混合到钻井液并注入隔水管后, 与从环空返回的、携带钻屑的钻井液混合在一起。当携带空心球和钻屑的钻井液返出井眼后先通过振动筛进行分离, 分离出的空心球和钻屑进入一个海水容器 (池) , 因为钻屑比较重所以沉入底部, 而空心球比较轻则漂浮在水面, 可以将其重新收集利用。通过振动筛后, 大部分钻井液进入循环池, 小部分钻井液与分离出的空心球重新混合形成低密度流体, 泵送到海底注入隔水管内继续循环。大直径空心球除了具有用普通振动筛可以很容易地从钻井液中分离出来的优点外, 由它配置的钻井液的黏度也比较低。

2.1.4 注空心球双梯度钻井技术的优势

使用注空心球双梯度钻井技术具有以下几种优势:

(1) 减少或消除了海底泵的使用, 利用普通的钻井泵, 比海底泵更容易控制;

(2) 钻屑与碎片不必通过海底泵, 消除了使用海底泵时的气体堵塞, 比较容易发现井涌或井喷的发生, 井控也容易实现;

(3) 容易控制由于地层孔隙压力过大致使油气进入钻井液而引发的井喷事故, 容易保持海水的压力梯度;

(4) 不需要海底电力和动力管线;

(5) 通过适当的注入方式, 空心球可使压力梯度呈线性变化。

2.2 隔水管气举双梯度钻井技术

隔水管气举 (简称气举法) 是一种开发较早的双梯度钻井技术, 它是通过向海底防喷器以上的隔水管管段注入氮气或者空气, 从而减小隔水管内的钻井液密度, 在井眼环空和隔水管环空形成两个不同的流体密度, 使隔水管底部的压力等于甚至低于泥线处海水的静水压力, 以此实现双梯度钻井。这种注气系统可以是全自动的, 在向钻柱泵送非充气钻井液的同时, 可使海底井口处的压力等于泥线处海水的静水压力。其结果是, 套管鞋处的有效钻井液密度低于钻深处的有效钻井液密度, 与常规深水钻井设计相比, 能够减少套管层数。

2.2.1 气举法双梯度钻井的设备组成

气举法双梯度钻井所用设备与传统隔水管钻井设备比较接近, 其水下部分除了隔水管、防喷器组、节流管线等常规设备外, 唯一的不同就是增加了注气管线 (参见图3) 、注入接头等。如果采用的是注氮气方案, 所需要的海面专用设备主要包括:制氮设备、位于海面隔水管上的旋转控制头、隔水管专用节流装置、大功率钻井液-氮气分离装置等。

美国路易斯安那大学 (LSU) 和巴西国家石油公司 (Petrobras) 共同研发了LSU隔水管注气举升双梯度钻井技术, 典型气举系统见图3。将气体 (空气、氮气、天然气) 压缩输送到海底并注入隔水管底部以降低隔水管环空中的钻井液密度。该系统的主要设备包括:制氮充氮设备、注入管线、注入接头以及井口控制、地面处理设备。制氮充氮设备主要包括空气处理系统、氮气分离系统和氮气增压系统。

2.2.2 气举法双梯度钻井的优势

气举法双梯度钻井具有如下优势:

(1) 气举法和欠平衡钻井在实现机理上有一定的相似性, 而欠平衡钻井技术的研究与应用目前已经成熟, 所以气举法在技术原理上具有较为成功的参考依据;

(2) 它与传统单梯度的隔水管钻井相比, 不需要对钻井设备作太多的改动, 只需要添加一套氮气分离设备、一套注气附加管线和一台注气泵, 对于成本高昂的深水钻井来说, 这就大大节省了设备改造上的资金投入。据估计, 应用隔水管气举法时, 至少能降低9%的成本, 大部分情况下可以降低17%到24%。

2.3 隔水管稀释双梯度钻井技术

将低密度流体注入隔水管底部, 使隔水管环空内的流体密度降低, 接近海水密度, 从而在隔水管环空和井眼环空形成两个不同的流体密度, 国外把采用这种方式进行的双梯度钻井称为“隔水管稀释”。

2.3.1 隔水管稀释双梯度钻井系统的工作原理

在隔水管稀释双梯度钻井系统中 (图4) , 密度“较高”的钻井液从钻柱被泵送到井下, 通过钻头后从钻柱与裸眼或钻柱与套管之间的环空上返。在隔水管环空接近海底或海底以下的某一个点, 密度“较低”的稀释流体 (即低密度流体) 通过注入管线从隔水管底部或海底以下注入隔水管环空, 在注入点以下的隔水管内形成“被稀释的”的、接近海水的流体密度, 而注入点以下不断增加的总体钻井液梯度则变得类似于或更接近于自然产生的孔隙压力-破裂压力梯度剖面。被稀释的钻井液返回海面后, 要采用特制的高规格离心机连续进行分离, 将其分离回原来的“钻井液密度”和“稀释流体密度”两种组分。这一分离方法是隔水管稀释双梯度钻井的核心技术之一。隔水管稀释钻井系统使用的另一个重要工具就是钻柱断流阀 (即钻柱阀) 。该阀安装在靠近钻柱底部的位置, 其作用是在必要的时候阻挡钻柱内较重的钻井液进入环空。

2.3.2 钻井液与低密度流体的类型与配方

为了使隔水管稀释双梯度钻井系统正常工作, 要求钻井液在井眼内和在隔水管内都能悬浮固相并能有效地携带岩屑, 钻井液即使被未加重流体高度稀释后也应能发挥这些功能。

因为合成基钻井液在墨西哥湾深水钻井中应用较多, 所以将其选为隔水管稀释钻井中最具代表性的钻井液类型。贝克休斯和Baroid公司各自提出用于墨西哥湾深水钻井作业的合成基钻井液性能要求 (见表2和表3) 。

静切力分别取自10 s, 10 min和30 min。

2.3.3 隔水管稀释双梯度钻井技术的优势

(1) 隔水管稀释通过调整钻井液的各种性能, 提供一种稳定而又容易控制的工艺过程, 不必安装大型、昂贵、复杂而又难以处置的海底组件。

(2) 隔水管稀释双梯度钻井系统适合在现有的许多钻井平台 (船) 上使用, 不必对平台进行大的改造。如果该技术与小井眼钻井配合, 则非常适于在早期的移动式钻井平台上使用, 因为与现代深水钻井平台相比, 这些平台的钻井液泵送和处理能力更适合实施这项技术。

(3) 通过对实例井的研究表明, 与常规作业相比, 隔水管稀释双梯度钻井至少可降低钻井成本7%, 如果加上采用较小直径隔水管和小型钻井平台节省的费用, 隔水管稀释法降低的作业成本还要多。

(4) 对于地层压力剖面类似于深井的大陆架地区 (如墨西哥湾) 来说, 尤其是在需要钻过盐丘的情况下, 采用隔水管稀释双梯度钻井技术也许是最适宜的选择。

(5) 由于其独特的双密度特性, 该技术还非常适合钻进衰竭油藏, 在钻进水平井的水平段时也具有一定优势。

3 我国双梯度钻井技术的研发现状

双梯度钻井技术的研究在我国还处于起步阶段, 前期工作主要是跟踪国外双梯度钻井各种方案的最新进展, 研究其技术原理和相关配套技术, 以期能提出适合我国深水油气开发的双梯度钻井技术方案以及装备方案, 研发一套具有自主知识产权的深水双梯度钻井技术和装备, 为双梯度钻井技术在我国深水油气田的应用提供必要的技术支持。

最近几年, 中国海洋石油总公司、中海石油研究中心、中国石油大学 (华东) 等单位的科研人员, 对双梯度钻井的原理、水力学计算及实施方案等进行了研究, 并申请了一些国家专利, 其中包括以注空心球为手段的“一种实现双梯度钻井的方法及装置”、以注低密度流体为手段的“一种基于双梯度的控制压力钻井方法及装置”等。

4 对我国开展深水双梯度钻井试验研究的分析与建议

4.1 注空心球法是适宜于南中国海深水作业的双梯度钻井方案

注空心球双梯度钻井分离工艺简单, 成本低廉, 在中等深度的深水 (600～1 500m) 中有较好的应用前景。综合考虑我国海洋油气开发工程装备能力、南海复杂的气候环境和油气藏特性, 我国有关科研单位开展了适宜于南海深水的双梯度钻井方案的优选, 优选结果表明, 注空心球系统是最适宜于南海深水作业的双梯度钻井方案, 有可能成为解决制约我国深水钻井技术发展的一个突破口, 具有潜在的应用价值。但是为了实现注空心球双梯度钻井系统在我国深水油气开发中的应用, 还需要对空心球注入方式、分离技术、分离设备等相关技术进行全面研究, 并按照计划有针对性地进行探索型应用, 形成一套适合我国深水油气开发特点的双梯度钻井技术体系, 为我国深水油气勘探开发提供技术支撑。

4.2 隔水管稀释双梯度钻井系统相对简单但降低作业费用效果不明显

隔水管稀释系统主要依赖于对现有技术的扩展和延伸来获取双梯度钻井的经济效益。该方法通过调整钻井液的各种性能, 提供一种稳定而又容易控制的工艺过程, 不必安装大型、昂贵、复杂而又难以处置的海底组件。隔水管稀释双梯度钻井系统适合在现有的许多钻井平台 (船) 上使用, 不必对平台进行大的改造, 实施起来也较为简单, 安全性较强。但应当指出的是, 隔水管稀释方案降低作业费用的效果不是很明显, 试验证明与常规系统相比大约可节省7% (不包括采用较小直径隔水管等节省的费用) 。

4.3 隔水管气举方案降低费用效果明显但安全风险问题需要考虑

隔水管气举双梯度钻井方案主要利用现有的工艺设备, 但要增添压缩机、现场制氮设备或氮气供应等, 与常规工艺 (假设没有事故处理费用) 相比, 至少能降低9%的作业成本, 大部分情况下可以降低17%到24%, 如果加上使用小直径隔水管和小型钻井平台节约的费用, 总成本有可能降低50%左右 (估算的无故障成本) 。但该技术遇到的主要问题是较高的压缩机费用、氮气费用、腐蚀问题、气体的可压缩性导致的压力梯度的非线性、难以将氮气从钻井液中重新分离出来等。而且, 由于井控等安全风险问题同时存在, 所以在决定采用该方案时应当慎重, 应当根据作业环境、钻井装置的类型、设备条件等诸多因素认真进行特定环境条件下的可行性研究。

4.4 加强对国外双梯度钻井技术最新发展的跟踪、研究与借鉴

双梯度钻井是一项正处于发展中的新技术, 随着理论研究与模拟实验的不断深入、水下与海底设备的不断改进、操作参数的不断优化、工艺流程的不断完善、局限性的不断克服、深水钻井装置及其配套设施的不断升级与改造, 双梯度钻井的各项技术方案将更加成熟, 优势将更加突出, 推广应用效果将更加明显。为加快我国深水油气资源的勘探开发步伐, 有必要针对我国海深水区块的实际情况, 及时跟踪和研究国外双梯度钻井技术的最新发展, 借鉴其成功经验, 开发适合我国国情且具有自主知识产权的深水双梯度钻井技术, 形成一套能指导我国深水油气开发的钻井技术体系。这不但能为我国深海油气勘探开发提供技术支撑, 而且对于全面提升我国深水钻井技术水平、使我国在全球深海油气勘探开发的国际竞争中处于有利地位, 具有重要的战略意义。

参考文献

[1]殷志明, 陈国明, 许亮斌, 等.采用双梯度钻井优化深水井井身结构[J].天然气工业, 2006, 26 (12) :112-114

[2]殷志明, 陈国明, 盛磊祥, 等.深水空心球双梯度钻井技术[J].中国造船, 2005, 46 (增刊) :71-75

黄鳝超高密度控温养殖篇7

1 池址选择

养殖场选择建址要求周边无污染源, 地势平坦并有充足、清洁的水源条件, 排灌方便, 避风向阳, 供电持续有保障, 交通便利, 如果能将废弃的甲鱼养殖温棚加以改造, 既可简化建池难度, 又节省了养殖成本。

2 建池设计

选择一块地势平坦、地基扎实的场地, 池场面积根据实际需要而定, 一般应在100 m2左右, 池场设计为长方形。四周用砖砌实, 高70～80 cm, 池底用砖和水泥抹平, 长方形池场两头砌成高2 m左右的圆拱形, 然后将池塘纵向用砖砌成若干个面积为1 m2左右、高为30 cm的小池子, 每个小池子可用水产专用防水涂料粉刷, 既能防止池子渗水, 清洁方便, 又能使细菌失去寄生场所。每两行池子共一排水管和进水管, 排水管用两通的塑料管弯头, 弯头口朝上安装在池底的一角, 进水管直径为3 cm的塑料管, 整体与蓄水池相连, 在进水管通过每一池子的初始位置开一出水小孔, 在温控大棚的顶头砌一个3～4 m、1～1.5 m的蓄水池, 并配备一个抽水泵和一个水位升降接角器, 在蓄水池底或池中设计安装一个加温炉 (可自行设计) 在每个池子中放一块面积0.7 m2、厚度为2 cm的泡沫板, 池中进水处不要让泡沫覆盖, 让水直接流入池中, 温室用木条、竹竿、泡沫、塑料薄膜覆盖。

3 鳝种放养

3.1 选种

最佳时机为3月底～4月底、7月上旬～9月中旬这一段时间, 以笼捕的鳝苗为最优。凡有外伤感染、肛门红肿、头肿大、粘液脱落的鳝种应坚决剔除, 鳝苗体色以深黄大斑为好。特别注意下雨前后3 d时间不宜收购鳝种, 农田大量喷施农药、化肥时不能收种。

3.2 消毒

将已收购的鳝苗放入装有等温水的铁皮箱中, 每箱装黄鳝25 kg左右, 加水以覆盖黄鳝12 cm为宜, 向箱中加入50 mL的黄鳝保护神;将收回的黄鳝再次等温换水, 将免疫王30～50 g溶入铁皮箱中, 20 min后发现黄鳝精神萎靡、痉挛, 有浮头不下沉等现象时应立刻清理。每隔20 min清理一次, 持续1～2 h后按大小规格放入池中。

3.3 密度

经过严格选种消毒后的鳝苗应放在水深为5～8 cm池中, 每1 h保证有30 kg/m2的水流量。由于在选种消毒时要剔除部分黄鳝, 所以在放养密度上应超过计划放种的20%, 鳝苗入池后经10～15 d才趋于稳定。

3.4 再次消毒

鳝种入池后3 d应坚持药物处理, 以防细菌、病毒感染和生理机能失调。第1～2 d每池用免疫王2～3 g, 停水3 h;第3 d用黄鳝保护神每池5～10 g泼洒, 停水3 h。

3.5 投饵驯饲

待黄鳝入池后的第2 d开始驯饲, 方法是将蚯蚓或鲜鱼 (绞碎) 按黄鳝体重的0.5%～1%投放在池中的注水处, 以便让黄鳝沿水流寻味而来, 没有吃完的饵料应捞出, 如果7 d后仍不开口吃食, 应向池中泼撒保肝宁和速食净。正常摄食:15 d后, 即可开始加入粉状的配合饲料, 鲜鱼与配合饲料比为20∶1, 以后逐渐增大配合饲料的比例。待15～20 d后, 配合饲料基本上可代替鲜鱼。投喂时间以每天早上6:00～7:00、下午5:00～6:00为宜, 投喂总量为黄鳝体重的3%～6%。

4 日常管理

“养鱼先养水”。高密度控温养殖, 水与温度的管理尤为重要。水质清新, 溶氧丰富是衡量水质的基本条件, 黄鳝的日投饵量为体重的3%～6%。鳝鱼吃剩的饵料应尽快捞出, 以免污染水体, 若饵料吃完后仍有少量黄鳝还在投饵处巡游, 说明投饵量过少应适当增大投饵量。要注意观察注排水情况, 注排水要均衡流畅, 严禁蓄水池断水, 待黄鳝正常吃食后要及时驱杀寄生虫卵, 同时拌入肠炎平、利胃散, 调整胃肠功能增进食欲。每隔半月或天气骤变应及时用免疫王泼洒一次, 养殖全过程使用保肝宁、免疫王来提高鳝体的抗病能力和解毒排毒能力, 保证养殖的顺利进行。

浅析“平均密度”的运用篇8

关键词：平均密度,运用,物理学习

所谓平均密度是指被看做一个整体的物体的质量和物体的外观体积的比值, 不管这个物体是空心还是实心, 由一种还是由多种物质构成。用公式理解的话, 如一个物体由n种物质构成, 设物体的质量为m总, 物体的体积为v总, 平均密度就是ρ=m总/v总。其中m总=m1+m2+……+mn, v总=v1+v2+……+vn。下面我就平均密度知识在物理学习中常见的几种运用方法加以举例说明 (设物质混合后体积不变) 。

一、盐水选种问题

在盐水选种中, 需要密度为1.1×103kg/m3的盐水, 某同学配制了0.05m3的盐水, 称得的质量是60kg。这种盐水是否符合要求?若不符合要求, 应该加盐还是加水?加多少?

解:盐水的密度

∵1.2×103kg/m3>1.1×103kg/m3

∴不符合要求。

要使盐水密度变小, 要加混合物中密度小一些的成分, 所以应该加水。

设要加水m kg, 则加的水的体积V水i=m加/ρ水,

加水后的盐水密度

解得:m加=50kg, V水=0.05m3。

二、水的含沙量问题

为测定黄河水的含沙量 (每立方米含沙多少千克) 是多少, 某同学取了10dm3的黄河水, 称得其质量为10.18kg, 试求黄河水中的含沙量。 (ρ沙沙=2.5×103kg/m3)

解:设10dm3的黄河水中沙的体积为V沙