钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统建设与实验教学实施

为解决地质工程专业课程实验教学设备结构庞大复杂、难以真实体现、实验费用高和安全风险大的实验教学难题,基于计算机虚拟仿真技术构建钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统,开发地质工程专业课程的虚拟仿真实验教学项目,包括钻探设备与钻具结构原理和拆装实验、绳索取心金刚石钻进的交互操作实验。实践表明,虚拟仿真实验系统的交互性好,可解决地质工程专业课程真实实验教学的难题,提高大学生的实践能力和创新能力,为地质工程专业创新型人才的培养提供实验教学的新模式。

钻探设备国家一流课程建设与实践

为提高钻探设备课程的教学质量、培养地质工程专业创新型人才,根据钻探设备课程的特点、大学生的知识结构与学习特点,通过优化课程内容体系、更新教育理念、改进教学方法、加强课程思政教育,以及加强线上线下教学资源建设,提高课程的教学质量,提高创新型人才的培养质量。钻探设备课程成为国家首批线上线下混合式一流本科课程。

自行走钻具给进系统中支撑机构的仿生增效研究

随着地下浅层资源的逐渐枯竭,人们逐渐向地下更深部位寻求能源。为应对钻井过程中地下岩层的恶劣环境,提出自平衡钻进系统和仿生自行走钻具给进系统,将压力驱动装置移至地下。本文为解决自行走钻具给进系统中支撑机构的增效问题,通过分析蜣螂头部表面非光滑结构对自行走钻具给进系统增阻机构表面进行仿生设计,并对其增阻性能以及对井壁的损伤进行了模拟仿真分析,同时对其摩擦磨损性能进行了实验测试,研究了不同仿生结构的增阻及减小磨损的效果。结果表明:蜣螂头部凸包间距与直径的比值在1.50左右,中间部位凸包的直径与对应蜣螂头部长度的比值在1∶142~1∶133,且在1∶138附近出现的概率较大,两边凸包的直径与对应蜣螂头部长度的比值在1:173~1∶158之间,且在1∶167附近出现的概率较大,中间部位凸包所占比例在45%左右,两侧所占比例基本相同;仿生结构设计的间距与直径比值在1.50附近时,有良好的增阻效果;相同凸包直径条件下,间距越大,对井壁的损伤越大;正三角形排布为仿生单元增阻效果最佳的排布方式,矩形排布会增大对井壁的损伤,同时降低增阻效果;同心圆形排布对井壁的损伤最大,增阻效果最差。

“钻探设备课程设计”课程思政教学研究与实践

专业课程的思政教育越来越受到高等学校的重视,大学生政治思想素质的提高离不开专业课程的思想政治教育。针对地质工程专业“钻探设备课程设计”课程的内容和授课特点,通过挖掘课程思政元素、提高教学团队思政教育素质、完善教学文件、创新课程考核制度,提高“钻探设备课程设计”课程思政教学效果,以期为地质工程等相关专业课程思政教学提供参考。

广谱性金刚石钻头国内外研究现状及发展趋势分析

随地球浅层资源消耗殆尽,资源勘探开发不断向深部进军,所遇地层条件愈加复杂,坚硬致密地层、强研磨性地层等复杂地层条件成为深部钻探的重大阻碍。金刚石钻头广泛应用于地质资源开发,因此对金刚石钻头综合性能要求也随之提高,然而现有的金刚石钻头只能适用于某一地层,需要经常更换,因此,研发地层适用性好、钻进效率高、钻头寿命长的广谱性金刚石钻头是克服深部钻探任务的重要内容。近年来,金刚石钻头发展迅速,在结构、品类与性能等方面都得到了较大提升,同时也存在一定提升空间。本文介绍了近年来广谱性金刚石钻头的研究现状与取得的重要进展,包括钻头结构及胎体性能方面的提升及应用,随后针对现有的广谱性金刚石钻头研究成果,提出了金刚石钻头的研究难题以及未来发展方向。通过本文对广谱性金刚石钻头的发展趋势总结,揭示了金刚石钻头制作技术和应用领域的新型研究方向,对我国油气勘探及矿产资源开发领域广谱性金刚石钻头研究有一定借鉴意义。

CS系列绳索取芯钻具在地浸型砂砾岩地层钻探中的应用

绳索取芯钻探技术已经比较成熟,但在地浸型砂砾岩地层钻探施工中仍然会遇到比较多的技术难题,主要由于地层条件比较复杂,常规的绳索钻具和施工工艺很难满足要求。通过对普钻单管取芯工艺和常规的绳索钻具取芯工艺特点进行研究,结合地质条件,优化钻孔级配、改善钻具结构、调整内外环空间隙、钻头水路结构等,对绳索取芯钻具、钻杆进行了创新设计,系统性优化了施工工艺方案,并通过实钻验证,成功地解决了绳索取芯钻具在地浸型砂砾岩地层钻探的难题。

直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺。通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性。其中调质硬度HRC33~38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%。调质硬度HRC38~42时,材料的耐磨性提高9.1%。更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案。

钻探施工中孕镶金刚石钻头的适应性选择

孕镶金刚石钻头是进行地质岩心钻探必不可少的利器之一。本文总结全球3大知名公司金刚石钻头的特性及其与不同地层的对应选择关系,认为他们在钻头对地层的适应性及钻头分类方式方面较国内有一定的优势。在此基础上,针对国内目前存在的钻头胎体分类繁杂、选择困难、对地层的适应性较差的问题,本研究从钻头胎体类型、地层岩性和施工案例等3个方面,提出钻井施工中切实有效的钻头与地层对应选择方案,并研发出4种胎体配方能够满足从软岩层、中硬岩层—硬岩层、极硬岩层钻进需求,采用“字母+数字方式”对衍生的K系列、S系列钻头胎体进行标注,并在工程实践中取得良好应用效果。

双钻头自平衡钻进系统用多通道连续缆管设计

为解决矿山灾害钻孔救援过程中地面钻机对地下钻头“长臂管辖”式驱动导致的钻进效率低、对孔壁扰动大和起下钻辅助时间长等问题,提出了无钻机双钻头仿生自平衡连续缆管钻进技术,而多功能连续缆管设计是该技术的重点和难点之一。为此,根据自平衡钻进系统的需求,从功能、结构、参数三大方面对多通道连续缆管进行设计。为实现连续钻进,多通道缆管需要同时具备泥浆循环、电能与信号传输和电磁屏蔽等功能,此外,还要具有足够强度和良好的弹性。对缆管的铠装缆线外径、内管与外管内外径参数进行设计并计算钻井液环空上返流速,计算结果表明缆管内外管直径参数设计满足最低上返流速要求。采用理论计算与数值模拟相结合的方法对缆管的关键部件进行受力分析,对外管抗拉压弯强度及外管壁抗挤压强度等进行强度校核。结果表明:多通道连续缆管结构设计合理,性能可靠,能够满足无钻机双钻头仿生自平衡钻进系统的技术要求,为矿山灾害无钻机双钻头仿生自平衡钻孔救援工作提供一种安全可靠、快速机动的多通道连续缆管技术和方法。

新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失及油菜氮吸收的影响

粮食需求日益增加,为了实现增产,大量氮肥被施入土壤,而氮肥利用率较低导致土壤氮淋失严重,造成水体污染.生物炭施入土壤被认为是减少土壤氮淋失的有效措施.本文通过室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个处理——对照(仅施氮肥,B0)、氮肥+1%新鲜生物炭(B_(1))、氮肥+4%新鲜生物炭(B_(4))、氮肥+1%老化生物炭(Ba_(1))、氮肥+4%老化生物炭(Ba_(4)).在植物-土壤-淋溶液系统内探究不同施加量的新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失和油菜氮吸收的影响,并通过物质守恒定律来探究其对气态氮损失的影响.结果表明:与对照相比,添加1%和4%新鲜生物炭时土壤氮素含量分别提高4.63%和9.68%,淋溶液氮素含量分别降低33.91%和61.18%,油菜氮素含量分别增加40.70%和129.65%;添加1%和4%老化生物炭时土壤氮素含量分别提高7.46%和13.30%,淋溶液氮素含量分别降低53.68%和72.05%,油菜氮素含量分别增加78.20%和185.76%;气态损失的氮量随生物炭老化和施加量的增加而减少.研究显示,土壤中施加生物炭对于提高土壤氮素固持能力、减少氮素淋失、促进油菜氮吸收和减少气态氮损失均具有显著效果,且施加老化生物炭的促进效果优于新鲜生物炭,证明生物炭减少土壤氮淋失的效应具有长期性.

基于差分模型的近场无源定位算法

对于均匀线性天线阵列近场目标定位研究是探测领域重要难点之一。本文根据前期近场基于差分迭代传播计算模型研究基础,提出一种新型高精度近场无源定位算法,针对均匀线性阵列近场目标空间几何结构,突破传统菲涅尔近似近场传播模型的束缚,建立全新高精度目标关系模型并形成定位解析表达式,通过阵列处理估计改进到达时差(TOA)定位观测量,利用新算法快速准确地获取近场多个独立同分布目标的定位信息。仿真实验结果表明:新算法机理不同于传统近场估计分析,特别是定位解析式的引入使得位置精度提升的同时计算量大为降低,更好地适应了近场非线性关系结构,性能分析显示TOA误差对定位估计精度的影响较为有限,在典型信噪比条件下新算法的距离和角度估计精度优于几种常规处理算法,未来具有深入研究的价值。

钻孔救援连续缆管储放设备研制

双钻头仿生自平衡连续钻进技术具有无需钻机、钻进速度快和对井壁扰动小等优点,是构建矿山灾害保障救援通道的潜在关键技术之一。该技术中的连续缆管由于内置有电源、信号和排屑等通道,要求在储放过程中不能出现像现有滚筒式绞车储存连续管时存在的互咬、挤压和设置动静导电滑环等情况,故需研制与之匹配的专用连续缆管地面储放设备。依据双钻头自平衡钻进技术的需求和连续管滚筒式绞车储存技术存在的不足,提出了连续缆管套筒式储存和夹持式输送原理,构建了连续缆管套筒式储存和输送模型,并应用有限元分析软件对连续缆管的夹持输送过程进行模拟分析。依据双钻头仿生自平衡钻进系统对连续缆管的性能要求,确定了整机尺寸参数,并对整机的运行参数进行了计算,建立了适用于连续缆管外径为50.8 mm、井眼深度小于1 016.8 m、场地面积小于50 m2钻井工况的钻孔救援连续缆管储放设备三维模型。最后,研发了与本设备匹配的电控系统,并对加工组装好的整机进行了连续缆管夹持输送、储放设备运行、连续缆管储放等机电一体化联调与试验。结果表明:连续缆管储放设备运行平稳,在连续缆管存储和输送过程中,无互咬和锁死现象,没有动静导电滑环,能够满足双钻头仿生自平衡钻进系统的技术需求,为钻孔救援双钻头自平衡连续钻进提供了必要的装备支撑。

天线阵列近场FDA技术研究

频率分集阵(FDA)是近年来提出的一种阵列信号处理新技术,它能够形成具有距离-角度相关性特征的辐射合成波束,克服传统相控阵天线不能有效控制波束的距离-角度指向的难题,此外还有很多独特的应用优势,成为未来先进雷达发展的重要技术方向之一。本文在传统频率分集阵列研究的基础上,提出了适应天线阵列近场条件的FDA新数学算法,针对阵列近场条件,首先利用经典近场的菲涅尔近似以及新近提出基于差分迭代近似两种方法推导,得到近场FDA波束的不同表达新算法结构,其次针对新提出算法的数学关系式中距离、角度等关键参数特征分析,针对其中距离-角度耦合关系等深入讨论,再次开展数值计算和算法仿真对比,实验结果表明:新提出的算法解决了FDA近场条件使用的模型条件限制,算法较好地解释了近场时距离-角度参数非线性耦合或独立关系,可以较好地支撑未来天线阵列近场,FDA各种应用的深入分析与研究需要。

炎症性肠病高凝状态机制的相关研究

炎症性肠病(IBD)是一种累及回肠、结肠、直肠,病因尚未明确的肠道慢性疾病,其总发病率在各国均有所增加。研究证实炎症性肠病(IBD)患者循环系统处于高凝状态,这种高凝状态使得肠道微循环功能障碍,进一步加重炎症性肠病的疾病严重程度,甚至导致静脉血栓的发生。多项研究表明,IBD患者相较健康人群,其静脉血栓的发生风险增加。因此,对于炎症性肠病的患者来说,预防和治疗高凝状态具有重要意义。Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic intestinal disease affecting the ileum, colon, and rectum of unknown etiology, and its overall incidence has increased in all countries. Studies have confirmed that the circulatory system of patients with inflammatory bowel disease (IBD) is in a hypercoagulable state, which makes the intestinal microcirculation dysfunction, further aggravates the severity of inflammatory bowel disease, and even leads to the occurrence of venous thrombosis. Several studies have shown that patients with IBD are at increased risk of venous thrombosis compared with healthy people. Therefore, it is important for patients with inflammatory bowel disease to prevent and treat hypercoagulability.

钻探设备系列课程研究性教学模式教学问题设置研究

基于教学问题和教学研究项目的研究性教学模式,以其有利于创新型人才培养的优势在国际高等教育中广为流行,而研究性教学模式的关键是教学问题和教学项目的设置。文章根据课程内容,结合学生知识结构,考虑学生认知特点,对钻探设备系列课程研究性教学模式的教学问题进行了深入的研究和合理的设置。

基于功能一致性和网络拓扑属性预测冠心病致病基因

基于功能一致性利用蛋白质互作网络挖掘潜在的疾病致病基因,对于了解疾病致病机理和改进临床治疗至关重要.基于基因功能一致性和其在蛋白质互作网络中的拓扑属性将基因与疾病之间建立关联,对疾病风险位点内的基因进行了致病风险预测,并通过GO及KEGG功能富集分析方法进一步筛选,预测出新的致病基因.预测出了51个新的冠心病致病基因,分析发现大部分基因参与了冠心病的致病过程.为疾病基因的挖掘提出一个新的思路,从而有助于复杂疾病致病机理的研究.

活性炭涂层电极电吸附除盐性能研究

构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置,以活性炭粉末为吸附材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为黏结剂,石墨粉为导电剂。这3种物质的质量比为8∶1∶1。采用涂覆分解法制备活性炭电极,研究其电吸附除盐性能。利用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表观形态进行分析,利用电化学工作站对电极材料的电化学性能进行分析,并估算单位质量电极的电容。通过单因素试验得到电容去离子试验的最佳反应条件:端电压为1.6 V,流量为10 L/min,极板间距为2 mm。此条件下离子去除率可达47.9%。吸附达平衡后断开电源,进行电极可再生性研究。结果表明,电极在短时间内即可再生。

羊肝片吸虫病的诊断与防控

羊肝片吸虫病是由肝片形吸虫寄生在羊肝脏、胆管中引发的蠕虫病,多呈区域性、地方性流行,治疗不及时会快速传播蔓延,造成极大经济损失。该文以某养殖场为例,阐述了羊肝片吸虫病的临床症状、病理变化与实验室诊断方法,说明了针对性治疗与预防措施,以期避免该病传播蔓延,确保养殖效益。

玉米芯基活性炭吸附去除水中重金属的实验及机理研究

运用农作物废弃物玉米芯为原料,通过马弗炉在不同工艺条件下碳化制备玉米芯基活性炭,考察了其对锌、锰和铅三种重金属的吸附性能,并利用傅里叶红外光谱、扫描电镜(SEM及EDS)等手段研究了其吸附重金属锌的机理,并对吸附后的吸附剂进行解吸实验.实验结果表明,合适工艺下生产的玉米芯基活性炭对水中锌离子有极高的吸附率,吸附动力学行为符合准二级动力学方程;对玉米芯基活性炭的解吸,酸解吸法比电场干预解吸法能取得更好的效果.初步判断玉米芯基活性炭可用于吸附重金属,是一种低成本吸附剂.

规模化养鸡场寄生虫病的发生原因及防控措施

寄生虫病是规模化鸡场中一类重要的传染性疾病,可导致患病鸡只的生长发育迟缓,饲料利用率降低,蛋鸡的产蛋性能下降,甚至出现大批量鸡只死亡的情况,给养殖场带来严重的经济损失。通过介绍规模化鸡场发生寄生虫病的原因,同时对几种常见的鸡寄生虫病的临床症状、剖检病变进行了详细剖析,并提出了针对性的防治措施,以期为有效防控规模化鸡场寄生虫病提供参考。