两种贯通潜孔锤反循环钻头应用效果及理论分析

对于矿区钻孔作业存在的粉尘污染严重、岩矿心采取困难等问题,常规金刚石钻进取心难以满足现场施工要求。采用贯通式潜孔锤反循环连续取心技术替代常规金刚石取心工艺,在保证了较高钻进效率的同时,可有效解决干旱缺水矿区存在的取心及其引起的污染问题,保障施工人员的身体健康。为此,笔者所在课题组研发了两种新型潜孔锤反循环钻头并进行了野外试验,同时,运用LSDYNA数值模拟对设计的两种反循环钻头进行了强度分析。试验结果表明,两种钻头均具有较好的碎岩钻进效果,但花键内喷孔式反循环钻头易发生断裂;数值模拟分析结果显示,钻头的最大应力远高于材料疲劳极限是造成钻头破坏的根本原因,数值模拟结果与试验结果取得了较好的一致性。由此证实了花键内喷孔式反循环钻头结构存在缺陷,设计时应尽量避免在内喷孔周围设置环槽,以保证钻头体强度。

微波加热辅助多孔介质水合物制样方法与装置

针对多孔介质中人工合成水合物分布不均匀问题,提出采用微波加热法制备多孔介质水合物样品的新途径,并设计了专用微波加热装置。基于电磁场理论及微波加热均匀性影响因素分析,设计了多馈源可调式波导加热系统。通过数值模拟和加热试验分析馈能口与样品间相对位置变化对装置加热均匀性影响,探讨该装置用于水合物样品制备的可行性。结果表明:装置加热均匀性受馈能口与样品间相对位置影响较大,其加热均匀性随二者间距的增加而显著提高,数值模拟与试验结果取得了较好的一致性;加热时间对装置的加热均匀性影响较小,该微波加热装置可满足制备均匀分布水合物样品的要求,同时对于其他对加热均匀性有一定要求的试验装置的设计具有参考意义。

基于Ls-dyna的射流式冲击器冲锤结构

基于Ls-dyna显式非线性动力学分析方法,建立"冲锤-钻头-岩石"碰撞模型,对射流式冲击器冲锤结构参数进行研究.分析等速度等质量冲锤与不同种类岩石撞击时,冲锤长度及直径变化对能量传递的影响.结合应力强度分析,探讨射流式冲击器冲锤合理结构.研究结果表明:岩石吸能值随冲锤直径减小单调提升;冲锤长度存在最优值,超过或低于最优值,岩石吸能值均减少;岩石可钻性等级或冲锤冲击末速度越高,冲锤结构改变对碎岩影响越小;最大应力始终出现在钻头尾部,相对面积小的撞击面边沿会出现应力集中,冲锤设计需兼顾钻头许用强度.

碟簧对射流式冲击器密封影响研究

以SC-86H高压高能射流式冲击器为研究对象,通过密封试验及ANSYS-LSDYNA有限元分析手段,研究了碟簧对用于端面密封的密封圈密封性能的影响。结果表明:在高压流体环境下,碰撞后碟簧变形会引起密封盖与射流元件密封配合面出现分离间隙,而较大的间隙张开量是导致密封圈失效的关键。间隙张开量与碟簧叠合数量负相关,当碟簧叠合数量为三片以下时,最大间隙张开量大于0.187 mm,密封圈损毁失效;当碟簧叠合数量为四片时,最大间隙张开量为0.086 mm,密封圈存在较高的失效风险;当碟簧叠合数量达到五片以上时,最大间隙张开量小于0.049 mm,可保证密封圈密封长期有效。此外,随着碟簧数量增加,碟簧中最大应力下降,三片碟簧叠合可满足碟簧的应力强度最低要求,考虑到疲劳及密封,碟簧数量应选择五片以上。

基于CFD的高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性研究

通过计算流体动力学分析与实验室测试,对SC-86H型高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性进行研究,分析了活塞密封段长度、环状间隙尺寸、活塞往复运动速度、角速度以及活塞外表面螺旋槽螺距与半径等参数对射流式冲击器前后腔之间泄漏量的影响。结果表明:活塞密封段长度、环状间隙尺寸、角速度以及活塞表面螺旋槽螺距均对射流式液动冲击器性能影响较小;活塞运动速度与泄漏量近似成正比例关系;随着活塞螺旋槽半径的增大,泄漏量会明显增大。活塞回程与冲程初期阶段,活塞运动速度较小,活塞处瞬时泄漏量占进入缸体前后腔流体流量的比例较大,使活塞无法快速加速运动,尤其是当活塞杆直径较大时,回程阶段泄漏量对活塞运动的影响更显著,导致冲击器工作性能大幅下降,甚至无法工作。

基于LS-DYNA的钻头能效和疲劳强度研究

提出通过大容腔结构改善潜孔锤钻头与冲锤质量比来提高液动潜孔锤钻进效率的方法,并应用LS-DYNA显示动力学分析手段,对常规潜孔锤钻头和新型大容腔结构潜孔锤钻头的碎岩效果及应力状态进行仿真分析,结果表明:采用大容腔结构减小潜孔锤钻头的质量,调整钻头与冲锤质量比,可明显提升碎岩效果;冲锤与钻头质量比由0.79变化到0.91,岩石碰撞过程中吸收的最大冲击能变化率以及碰撞结束后的最终吸能变化率分别为41.13%和67.17%;两种大容腔潜孔锤钻头的受力均满足长期作业的疲劳强度要求,数值模拟计算结果表明该钻头结构设计在施工设计中具备可行性。

冲锤处流体阻力对高能射流式液动锤性能影响

应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)动态分析技术,对SC-86H型高能射流式液动锤试验样机流场特性进行了研究,计算得出了相关性能参数,并通过实验装置对液动锤不同输入流量下的冲击频率进行了测试。将液动锤冲击频率的模拟计算结果与实测结果进行了对比,结果表明:若不考虑冲锤处流体阻力的影响,液动锤冲击频率计算值与实测值相比明显偏大,最小相对误差达18.9%;而将冲锤处流体阻力的作用考虑在内,冲击频率的计算值与实测值比较接近,最大相对误差为8.0%,大幅提高了数值计算结果与实测值之间的吻合程度。这说明冲锤高速运动产生的轴向流体阻力不容忽略,设法减小冲锤处流体阻力的大小,有望成为提高高能射流式液动锤冲击功和能量利用率的重要途径。

ISSMGE虚拟大学引入地质工程专业留学生课堂辅助教学的可行性分析与实践研究

线上教学是疫情防控期间的主要教学方式。对于留学生而言,传统的采用钉钉、腾讯课堂等线上教学方法存在着语言不同、互动性不足、对网络设备等相关软硬件配套设施要求较高和时差等问题,导致高质量地完成特殊时期的留学研究生教学任务面临较大的挑战。因此,本文提出了一种基于ISSMGE虚拟大学的课堂辅助教学体系,包括一种基础知识自行学习+重难点知识线上讲解的教学模式和过程性评价+总结性评价的多元化考核方式。以中南大学地质工程系留学研究生教学为例,结合相关具体课程对提出的教学体系进行实践教学。教学结果表明,所提出的教学新体系能够很好地克服传统线上教学方法的局限性,不仅提高了知识传授的效率和质量,也丰富了地质工程专业留学生教学内容,可为同类或相近专业特殊时期的教学工作提供有效参考。

孔明灯上升的物理机制及其模型优化的实验探究

对孔明灯上升过程建立动力学模型,分析得到影响用时的相关因素,从实验角度出发,合理选择制作材料,提出可兼顾多重影响因素的等效合力法选择燃料,给出形状优化方案并验证,以达到缩短孔明灯从点燃起上升至2.5 m竖直高度用时的目的.

水稻穗颈瘟的发生原因分析

从气候条件、品种抗病性、追肥时间、灌溉等方面分析了水稻穗颈瘟发生的原因,对进一步防治该病具有指导意义。

家庭农场金融支持的美国经验及借鉴

通过对美国家庭农场金融服务体系进行分析,总结了美国信贷、保险以及期货产品对家庭农场发展支持的有益经验,提出建立健全中国家庭农场的金融服务体系,从金融机构服务、金融产品设计以及法律政策方面对中国家庭农场的信贷、保险、期货支持进行完善。

孕镶金刚石钻头设计与制造新技术回顾与展望

高性能孕镶金刚石钻头的研制是钻探工程尤其是深部坚硬地层提高钻探效率、降低钻探成本的关键手段之一。本文从钻头胎体、结构和制造工艺3方面综述了孕镶金刚石钻头设计与制造的新技术,针对钻头胎体设计,介绍了胎体对金刚石把持力的调控研究,特别是胎体强化和胎体弱化这2大方向,并阐述了胎体自润滑钻头的设计机理;从唇面结构和水路系统的设计等方面论述了孕镶金刚石钻头结构设计的新思路;讨论了典型孕镶金刚石钻头设计技术,分析了钻头制造工艺现存的问题,并认为未来采用3D打印制造复杂结构孕镶金刚石钻头具有广阔的应用前景。对及时了解和掌握国内外孕镶金刚石钻头设计与制造技术和理论的最新进展,加快高性能孕镶金刚石钻头的研发具有重要意义。

MAC算法和交错网格计算开口方腔流动

二维方腔流动是不可压缩黏性的典型流动,可以用来检验各种数值算法计算精度和可靠性。基于Matlab编程,采用交错网格MAC算法求解两端开口方腔流动,对流项采用二阶中心差分,扩散项采用二阶中心差分格式,得到流动达到稳定状态时各物理量的分布。

湘西北复杂构造区破碎地层绳索取心钻进技术难点及优化

以湘西北复杂构造区湘慈地1井为例,针对钻进过程中遇到的岩心采取率低以及卡钻埋钻等钻进难点,通过采用无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具以及优化钻井液体系的方法,有效地提高了该钻井工程中的岩心采取率;该新型钻具能够在孔底形成局部反循环,并且结合钻具内部防堵锥网以及超前侧喷钻头的设计能够有效地提高破碎地层中的岩心采取率;通过在钻井实践中应用,该钻具在岩心破碎井段的采取率达到了94.4%,取得了良好的应用效果。

基于欧拉双流体模型的微小井眼环空岩屑运移数值模拟研究

为了探究微小井眼环空内岩屑运移规律,基于欧拉双流体模型,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法建立井眼环空固液两相流模型,研究岩屑运移过程中的岩屑特征、操作参数和井筒环境变化对岩屑运移规律的影响,分析钻杆振荡频率和振荡幅度对岩屑运移的效果。研究结果表明:岩屑在环空运移的过程中,当机械钻速(ROP)、岩屑特征和井筒环境保持不变时,增加液相在环空的初始速度能增大流体对颗粒的作用力,进而达到提高携岩效率的目的;在微小井眼钻井工况下,单个岩屑颗粒所受重力和颗粒碰撞造成的能量损失协同影响岩屑运移过程,粒径为1.5 mm的岩屑最难被运移出环空;机械钻速增加虽会使岩屑初始速度有所提升,但同时也会使环空内堆积的岩屑数量增多;随着偏心度增加,岩屑固定床占比升高,运移效率显著降低;倾斜井段携岩效率明显比水平井段和垂直井段的低,且当井斜角为60°时管内岩屑体积分数最高;相比于无振荡工况,钻杆振荡能对钻杆附近岩屑起到扰动作用,使岩屑床高度降低,在流速为1 m/s、振荡频率为15 Hz、振荡幅度为9 mm的工况下钻井液携岩效果最佳。

女性青少年特发性脊柱侧凸患者骨质强度与脊柱侧凸角度的相关性分析

目的探讨女性青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)患者的骨质强度与脊柱侧凸角度的相关性。方法选取2018年3月—2019年10月在上海交通大学医学院附属新华医院康复医学科门诊初诊的女性AIS患者,收集年龄、身高、体质量、初潮年龄等一般资料;经全脊柱X线正位片评估脊柱侧凸严重程度(Cobb角)和骨骼成熟度(Risser征);超声骨强度仪检测骨质强度(超声声速值)。分析超声声速值与Cobb角的相关性。结果共纳入403例女性AIS患者,平均年龄(13.19±1.75)岁,Cobb角10°~59°。单因素线性相关分析结果显示超声声速值与Cobb角无相关性(r=-0.092,P=0.065);调整年龄、身高、体质量、Risser征等因素后,多元线性回归分析结果表明超声声速值与Cobb角呈显著负相关(β=-1.705,P=0.010)。结论脊柱侧凸角度是女性AIS患者骨质强度的影响因素,角度大则骨质强度较低。

油田地面工程管壳式换热器的三维配管设计研究

管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备,在石油化工行业广泛使用。油田地面工程项目中所用的油-导热油换热器、油-油换热器、含油污水-新鲜水换热器等基本上都采用管壳式换热器。本文以含油污水-新鲜水换热器为例,通过SP3D三维设计软件研究换热器的管道布置,并探讨不同工艺要求下管壳式换热器的三维配管设计,以期为管道设计人员提供一些参考。

全套管全回转钻机一次性拔除PHC管桩施工工艺研究

以江苏南京人力资源服务产业园2期拔桩工程为例,针对该项目原规划施工完成的PHC管桩与现规划桩基及围护产生重叠的问题,对PHC管桩拔除施工工艺开展研究。从项目工程条件、拔桩工艺比选、拔桩设备选择等方面对管桩拔除技术进行了探讨,并对已有施工工艺进行了改进。现场应用结果表明,改进后工艺在保障施工安全性、拔除管桩桩身完整性的同时,可有效提高PHC管桩拔除效率,提高资源回收利用率,相关研究可为类似工程施工提供参考。

大豆根腐病的识别与防治

大豆根腐病在大豆种植区均有发生，在连作，山区，低洼条件下发生加重。发病造成田间缺苗，发黄，减产，一般减产10%-30%。由于大豆价格上涨，势必引起大豆种植面积增加，重迎茬面积扩大，该病发生必然呈上升趋势。