支气管用听诊器

如何从大气中精准检测温室气体？这个问题，来到中国环境谷的安徽岑锋科技有限公司就能得到解答。该企业基于激光光谱检测分析技术开发出了不同类型高精度分析仪器，让光谱监测仪像一个个“听诊器”，把大气中蕴含的温室气体数据精确传感，提升监测敏感度、精确度。自主研发 实现“精度”突破10月26日，在安徽岑锋科技有限公司，车间里的工作人员正在加紧组装、测试专门订制的高精度温室气体光腔衰荡光谱监测仪(CRDS)。设备内密密麻麻分布着不同的线路，还未安装的电子屏显示着上一轮测量的数据。这个不到1米长的长方体盒子里有精心设计的光学腔室，在国内率先实现自主设计及产业化推广，解决了高精度温室气体测量领域仪器设备的“卡脖子”问题。“该类自研的光学腔室会‘魔法’，可让光束在光腔内形成共振反射，即在光腔内实现来回振荡传播，在传播的过程中，遇到目标气体分子后会被吸收。简单地说，这种仪器就像光谱‘听诊器’一样，光在设备内传播的过程犹如气体分子的‘诊断’过程，‘听诊时间’越长，‘诊断’结果越精准越细致，所反映的气体浓度检测也越精确。”工作人员崔芳生一边演示设备一边介绍，传统的检测技术在气体浓度低的情况下可能检测不出来，而这个仪器让多种温室气体实现同步测量，等效光程可达60km，具有高精度、高准确度等特点。公司自主研发生产的另一款基于激光吸收光谱技术（TDLAS）的开路式温室气体分析仪，体积小、重量轻，除了高精度还可保证高频响应。“目前国内或者国外的技术测量频率在20赫兹，我们这款产品能达到100赫兹，就是检测频率每秒钟达到100次，能更加精准的捕捉气流在大气环境下的微弱变化。”崔芳生介绍。技术向国际看齐，应用也日益广泛。高精度温室气体监测仪已经实现量产，目前有二十余台应用在我国西北、西南、东南等区域，用于气象环保、环境监测等实际需求。“追光”不止 做光学仪器设备拓荒者前不久，使用了光腔衰荡光谱技术（CRDS）的高精度温室气体监测仪代表安徽岑锋科技有限公司“出战”，获得了第十二届中国创新创业大赛安徽赛区三等奖。产品凝结着研发团队的技术结晶，也代表着企业的技术成果。这个成立一年多的公司已经获得了3项发明专利、1项实用新型专利，1项外观设计专利和多个软件著作权登记证书，发展势头强劲。该企业核心成员是6位来自中国科学院的光学专业博士，在40余名员工中，研发人员占比在50%左右。“公司是由6位博士组成的技术型团队，大家志同道合，有着共同的理想，就是做好国产光学仪器设备，实现相关领域自主知识产权。”总经理何俊峰博士介绍，产业化之所以能顺利实现，来源于团队每个成员深厚的技术沉淀，“我自己从事激光光谱研究十几年，其他老师也都在相关行业工作多年，公司能在研发、生产、销售整个链条上平稳运行离不开大家长期的技术积累。”开拓领域 面向更广市场成熟的产品、领先的技术，需要合适的平台，才能走向更大的舞台。最近，安徽岑锋科技有限公司向蜀山经开区申请了相关场地，准备在园区内搭建温室气体检测系统，等设备齐全后，将试点进行温室气体检测的实际应用。“线上申请后，工作人员就上门帮助我们在辖区范围找各个部门协调，两三天就找到并且批下来了，效率很高。”何俊峰说。中国环境谷现已聚集环境领域重点企业370余家，通过举办相关论坛、沙龙、学术交流会等方式，向政府部门和行业组织推介企业，积极为园区企业寻找应用场景。“政策宣传、用工用人、融资需求等企业需要的各类服务，我们都有配套的制度。”蜀山经开区相关部门的工作人员表示，园区企业还可以在“政企直通车”线上提交诉求，线上派单，线下完成后及时反馈。“我们的产品专业性很强，在市场上是相对被动的。但是蜀山区积极帮助我们对接应用场景，给予我们充分的发挥空间。”何俊峰表示，公司和中国环境谷共生长，看到了环境谷内不断完善的创新创业生态体系，越来越多优质企业、科研平台加速落地集聚，自己和团队对未来发展充满信心。除现有产业布局外，该企业将继续深耕技术创新，深化市场应用，为生态环境监测、工业化工监测、安全预警及医疗诊断等领域贡献技术和方案。何俊峰说，“希望借助‘中国环境谷’这一平台，乘上产业集群的东风，实现公司业务量增长，携手助力环境产业的高质量发展。”

低场核磁技术：油气专家手中的“听诊器”与“手术刀”[导读] 如何唤醒更多的油气资源?如何做好油气储层的增产改造与保护评价?核磁共振作为一种先进的分析手段，在其中能发挥哪些作用?有研究显示，人的一生中仅衣食住行就要消耗8469千克石油。石油天然气作为重要的战略性矿产资源，不仅关系着人们的日常生活，对经济发展同样具有非凡意义。经过长达百年的开采，油气资源的开发难度不断加大，勘探对象也逐渐从常规转向非常规、从陆地转向海洋、从浅层浅水转向深层深水，对相关技术及装备提出越来越高的要求。如何唤醒更多的油气资源？如何做好油气储层的增产改造与保护评价？核磁共振作为一种先进的分析手段，在其中能发挥哪些作用？带着疑问，仪器信息网近日采访了西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室唐洪明教授，以及西南石油大学副校长郭建春教授团队的赖杰博士。基于低场核磁，对油气储层“望闻问切” 油气藏，地壳上油气聚集的基本单元。我们认知的石油天然气通常从这类圈闭中采集得出，因此油气藏又被称为储存油气的天然“仓库”。地壳中的油气藏可分为常规和非常规两大类型，近年来随着非常规油气的不断发现和研究探索的不断深入，建立在常规油气藏研究基础上的传统石油地质学理论和方法越来越难以适应油气勘探开发新形势的需要，众多学者将兴趣点放到致密油气、页岩油气等非常规油气储层的研究中，而这也是唐洪明教授的研究方向之一。西南石油大学唐洪明教授唐洪明，西南石油大学教授，油气藏地质及开发工程国家重点实验室兼职研究员，四川省学术与技术带头人后备人选，主要从事油气储层损害机理与保护技术、非常规油气储层评价、开发地质学等领域的研究。2000年以来唐洪明教授先后主持、主研国家自然基金等5项，国家油气重大专项3项、国家高科技研究发展计划(863计划)1项。其中《川南海相页岩气开发气藏工程理论、方法与应用》等获省部级一等奖1项，《海上油田含聚污水回注技术研究与应用》等获省部级二等奖4项 授权发明专利10项 公开发表学术论文150余篇，其中SCI近20篇。省部级科技进步一等奖油气层保护技术是唐洪明教授主攻研究方向之一，该技术是个系统工程，从油气藏钻开到开发枯竭的各个环节需要实施储层保护。核心是利用各种技术，保持或者提高储层孔隙的渗流能力，实现油气藏高效持续、科学开发，降低成本，延长油气田开发寿命，提高油气采收率。据唐洪明教授介绍，原西南石油学院张绍槐院长、中国工程院罗平亚院士等专家是该技术的奠基人、开创者，经过一批专家学者的辛勤耕耘和传承，油气层保护已成为西南石油大学的传统优势学科，在国内外处于领xian水平。受老一辈专家鼓舞和以及对研究方向的好奇，1989年西南石油学院本科毕业的他毅然选择了加入油气保护技术的研究大团队，从此开启了整整30年的研究生涯。30年来，唐洪明教授在钻井、注水、修井过程中储层保护技术方面形成了自己的研究特色。组建的研究团队能够将油气地质与石油工程有机结合，将储层地质学、矿物岩石学、储层地质学等知识高度融合，解决石油工程中的技术难题，建立的储层保护与评价方法在中海油渤海、中石油新疆油田和塔里木油田等矿场得到了应用与推广，取得良好的社会与经济效益。唐洪明教授参观四川威远的中国页岩气第一井唐洪明教授的另一研究重点即开篇提到的非常规储层地质学研究，例如针对页岩气、致密油等，开展非常规优质储层控制因素研究，包括沉积、建模、成岩作用、非均质性、孔隙结构、可动流体饱和度等研究。随着研究探索的不断深入，这一部分就需要引入核磁共振设备。唐洪明教授团队基于核磁共振的成果(节选)唐洪明教授回忆说：“早年读研究生时我就对核磁共振设备有所耳闻，但当时设备以进口为主，价格昂贵，我对核磁的印象也一直停留在记忆中。后来随着非常规油气逐渐成为油气行业主角，低场核磁技术在油气勘探与开发中的文献越来越多，拥有一台核磁共振仪器也成了我和团队的梦想。”大口径核磁共振成像分析仪 MacroMR12-150H-I“十二五”期间中央财政资助地方高校进行配套设备采购，唐洪明教授通过多方了解，接触到了纽迈的低场核磁设备。经过多方论证，团队zui终购入纽迈的MacroMR12-150H-I的大口径核磁共振成像分析仪，利用T2谱分析测试储层可动流体饱和度、孔隙度、孔喉分布等参数，同时利用成像技术表征微观驱油、长期水驱孔隙结构、裂缝闭合规律等研究。相比其他分析方法，唐洪明教授认为低场核磁技术有其不可替代的优势：“它能够原位、定量表征储层驱替过程中的流体分布、孔隙结构等参数变化，同时对岩心没有破坏性，很多岩心可以重复使用，对研究成果的重现性奠定了基础。”与纽迈合作的过程中，公司经常在线指导、定期指派工程师上门维护也给唐洪明教授留下了深刻的印象。“能够保证设备长期有效运行，我认为这是一个公司做大、做强的担当与责任”。唐洪明教授补充说：“从国内外文献报道看，核磁共振已经成为研究非常规油气储层，非常重要、必不可少的手段。未来几年，在致密油、页岩气等非常储层地质特征研究、渗流机理、外流体与对岩石矿物反应机理、自吸与返排机理等方面有所突破，期待低场核磁技术在这些领域也能给我们提供强有力的技术支撑。”随着研发能力的不断进步，纽迈也开发了许多具有新功能的核磁共振设备，未来在经费和场地允许的情况下，唐洪明教授团队还有计划对设备进行升级改造。基于低场核磁，为油气储层“活血通脉” 另一位受访者赖杰博士师从教育部长江学者、国家杰出青年基金获得者郭建春教授。郭建春教授带领的课题组主要从事油气储层增产改造技术研究，重点围绕岩石、工作液、支撑剂三者之间的物理化学作用开展试验研究和理论分析，在深层非均质碳酸盐岩转向酸压技术、深层超高温储层压裂技术、水平井压裂缝网渗流与精细分段技术、支撑剂对流沉降规律与高效铺置技术等方面取得突出成果。作为课题组的一员，赖杰博士主要关注碳酸盐岩储层酸化工作液体系和工艺技术的研究。赖杰博士解释说：“碳酸盐岩主要成分是碳酸钙和碳酸钙镁，所谓‘酸化’可以理解成是把空白盐酸、胶凝酸、转向酸等不同酸液体系注入到岩石内部孔隙空间，酸液溶蚀掉部分岩石，扩大孔隙空间，从而增强石油、天然气从地底流出的能力，提高油气开采效率的过程。”酸化是油气储层增产增注的重要措施之一，碳酸盐岩中碳酸钙和碳酸钙镁的总含量通常超过90%，换句话说，大部分岩石组分都能被注入的酸液溶蚀，然而这并非研究者想要达到的zui佳状态。“我们希望酸液既能溶蚀部分岩石，扩大孔隙空间，足以让油气流到地面，又不至于产生过度溶蚀，导致岩石过于疏松而被压碎、垮塌，丧失流动通道。”酸岩反应前(左图)、后(右图)岩样端面图既要保证有序流动，又要维持岩石自身孔隙结构的完整性，就需要对酸岩反应前后岩石孔隙结构的变化规律进行研究。要揭示岩石在微观尺度上的孔隙结构特征，除了高压压汞、气体吸附、场发射电镜、CT扫描等传统方法，还有现在常用的低场核磁共振技术，因储层岩样的孔隙较小、孔隙空间分布非均质性很强，相比之下核磁共振技术具有无损检测、在线实时观测、测试效率高等特点，更能直观、准确地把握岩样整体的孔隙结构特征。“高压压汞、场发射电镜等方法会对测试岩样造成破坏，而开展了核磁共振测试的岩样还可以重复利用，这就保证了不同实验结果间较高的对比度。随着加温加压等配套设备的补齐，核磁共振仪器能还原地下高温高压环境，便于研究人员依据室内实验结果指导现场作业。”　目前，国内外采用核磁共振技术系统开展酸化研究的团队屈指可数，借助于西南石油大学石油与天然气工程学院引进的MacroMR12-150HTHP-I高温高压渗流可视化分析与成像系统，郭建春教授课题组正在这方面开展一系列创新性研究工作。但由于现有研究和应用相对较少，研究过程中也会遇到许多意料之外的问题，对仪器也提出了更高的要求。赖杰博士举例说：“酸液与碳酸盐岩发生化学反应后，产生的钙离子、镁离子导电产生新磁场，会对原有磁场形成干扰。酸液对金属容器、管线等也会造成腐蚀，因此要求仪器整体必须具备耐酸腐蚀性能。”针对这些新问题，石油与天然气工程学院正和纽迈分析仪器公司保持积极沟通，商讨解决方案，开启了高校与企业产学研合作的一种新模式。西南石油大学石油与天然气工程学院MacroMR12-150HTHP-I高温高压渗流可视化分析与成像系统[来源：仪器信息网]

随着我国社会的不断发展和城镇化建设的不断推进，越来越多新城镇、新社区在原有市政管网的基础上建立起来，由此，城市的市政管理部门特别是相关自来水公司等单位，对于原有市政供水管网的工作要求和维护能力都变得越发重视和严格，毕竟自来水的供给是一个城市的基本血脉，稍有不慎影响和后果就相当严重。而目前，我国多数市政供水管网普遍存在跑冒滴漏现象，水质的安全、水资源的浪费都是当前面临的最紧迫问题，同时供水管网面向新城区、新社区的不断延伸，在很多城市将本就老旧脆弱的供水管线增加了更大的压力，新的漏损甚至管网爆裂的风险也随之加大，整个城市的命脉也变得十分突出。这些也是2014年6月政府出台《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》规定的目的之一，政府十分明确要争用5年时间，完成城市地下老旧管网改造；用10年左右时间，建成较为完善的城市地下管线体系。检漏员在用听音棒测听漏水信号 面对这样严峻的现实问题，目前我国大部分城市市政供水管网的漏损维护还主要依靠所谓的市政“听诊器”来人工维护和探知问题。这些被称为管道“医生”的自来水管道测漏员十分辛苦地听诊城市“生命线”。地下水管探漏员为避开用户用水乃至路面车流噪音的影响，正常上班时间是晚上10：00-凌晨4：00。每天背着几斤重的听漏仪，拿着一根听漏棒，带着撬杠、铁钩徒步沿供水管网巡查。以成都这个超大城市为例，依靠自来水管道测漏员的辛勤工作，每年为成都节约3000万吨自来水，但是这种检测方式付出的劳动确实常人难以想象，地下自来水管线的听漏工作必须沿着管网路线以不到两米的间距在逐段检测，以成都市约4000余公里长的自来水管网每3个月巡检一遍，如此检测需要的人力物力可想而知，并且3个月的周期依旧让这个特大城市的供水管线隐患重重。 与此同时，北京石景山自来水公司针对某大型老旧小区的自来水管网的管理维护工作却越来越简单。该老旧小区伴随这套基于DMA分区和漏损噪声监测技术并依托物联网、云计算、和大数据分析的管理系统的构建，整个片区的供水管网的安全性显著提高，管网压力降低30%爆管率降低50%，大量节约供水能耗和施工维护费用，同时整个小区的用水量也大幅降低，全社区4000余户居民实现日节水近600吨，年节水22万吨的显著成功，与此同时近三千万人口的北京市日供水量为300余万吨，节水效果相当显著。依靠云计算和大数据分析的Leakview系统调控管网减压让供水管线漏损自愈 该套神奇的供水管网解决方案源于由安恒集团自主研发的WaterView——Leakview系统。该套系统将传统人工听漏的检测工具升级为漏损噪声传感器，置入到经过分析的DMA管网分区中实现分段实时监测，解决大量人力物力的同时，还能准确报警相应管段的漏损和潜在危险。同时，依靠物联网和移动互联技术将相关管网的监测数据远传给云端的Leakview管控分析系统统，利用大数据分析技术对片区管网进行流量和压力分析，进而远传控制分区供水管网的供水压力，在保证居民区供水压力需求的同时，大幅降低高压对老旧管网的风险，同时实现大幅的节水效果。该套系统为国际首创将DMA分区技术与管网漏损噪声监测相结合的整体解决方案，目前在石景山该老旧居民区已经在网运行两年多，为石景山自来水公司节约大量人力物力，更保证了该片区的整体供水管网的安全运行，自2012年实施至今该老旧小区再未发生任何爆管事件。某年大年三十晚间各时段居民社区供水流量与压力变化某年春节假期中居民社区用水量与压力变化 在水联网理念的指导下，安恒集团自主研发的WaterView——Leakview系统，不仅解决了供水管网的正常运行的实时监测功能，还利用系统自身基于物联网的丰富数据和优异的大数据分析能力，为智能化城镇供水整体管理带来更多的设想。例如某年大年三十晚间的对于社区流量和压力的监测数据，表明大年三十当天从下午五点开始减少用水，当晚十点用水量大幅降低，而凌晨0点半用水量突然增大，而后快速滑落等等数据，都反映出大年三十该社区居民的生活用水习惯。而针对居民区春节期间的用水量和压力数据，更能分析出该小区的人员结构和生活方式，这都对未来智慧化城市管理提供了基础性的设想依据。北京卫视北京新闻栏目对安恒集团及Leakview系统重点报道 日前，北京卫视北京新闻栏目对该套系统的成功应用作了重点报道，安恒集团以优异的小区管网漏损监控案例被点评为中关村示范区科技节水重点企业，为“自主创新服务首都节水”作出重要贡献。安恒集团也更愿意为我国供水管网的安全管理事业尽一份微博的贡献，让基于云计算运行模式的WaterView——Leakview系统平台以近似共享的方式面向各地供水管理系统进行推广，希望以此快速实现我国安全供水、绿色供水的目标。