孕镶金刚石钻头磨损研究现状与发展趋势

孕镶金刚石钻头广泛应用于各种硬岩钻进,尤其是深部硬岩钻探钻井的工程实践活动中,其碎岩机制表现为金属胎体包裹的金刚石出刃后压入、刻划和破碎岩石。金刚石钻头的磨损形式反映了孔底钻头-岩石的相互作用过程,以及磨粒(包括岩屑、胎体碎屑和金刚石碎屑等)在孔底的存在状态,它决定了金刚石钻头的钻进效率和使用寿命。目前关于孕镶金刚石钻头磨损理论、方法的研究大部分属于定性判断,且常局限于区域特殊情况,无法形成统一或可借鉴的实用指导体系。以地质钻探领域的孕镶金刚石钻头磨损相关研究文献为主,讨论了孕镶金刚石钻头磨损的研究现状。首先结合地质钻探工业实践和行业规程归纳了钻头的非正常磨损类型,然后从磨损图像、钻进信号2个方面介绍了钻头磨损评价方法,从钻头整体、金刚石和金属胎体3个方面梳理了钻头钻进过程磨损机理与影响因素,另外列举了主流的钻头磨损性能调控方法,介绍了磨损分析方程的研究进展,并探讨了机器学习方法如何辅助钻头磨损研究。孕镶金刚石钻头在深部硬岩钻探中有极大的潜力,而其磨损性能是决定其最终使用效果的关键。为此,对人工智能方法辅助数据分析、微观尺度计算模拟、增材制造和材料处理改性等研究方向进行了分析展望,探索先进的金刚石钻头的磨损监测分析和调控方法,以期满足地质深部钻探和地外星系钻探等远程监控钻进的需求。

冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析

为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内部裂隙扩展特征及其对瓦斯渗流的影响规律。研究结果表明,冲击载荷和瓦斯压力对含瓦斯煤的动力学性质、变形过程、裂隙扩展和渗流规律均具有重要影响,具体表现在:①受围压和轴压的影响,冲击载荷耦合瓦斯压力条件下的含瓦斯煤应力-应变曲线无明显压密阶段;含瓦斯煤的变形过程主要经历了弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。②冲击载荷的增加对含瓦斯煤动力学参数具有强化作用,气体压力的升高则劣化了含瓦斯煤动力学参数;冲击载荷越大,瓦斯压力越高,含瓦斯煤的裂隙扩展愈充分,所形成的裂隙结构愈复杂。③含瓦斯煤的渗流规律受控于裂隙扩展,冲击载荷耦合瓦斯压力作用下,含瓦斯煤中存在孔隙流动、孔隙流动-裂隙流动并存及裂隙流动等3种气体流动形式;含瓦斯煤冲击破坏后,随着气体压力增加以及气楔作用的增强,瓦斯流动形式可由孔隙流动依次转变为孔隙流动-裂隙流动并存和裂隙流动;裂隙扩展和流动形式共同影响含瓦斯煤渗流规律,含瓦斯煤渗透率随瓦斯压力的增大总体上符合先增大后减小的变化趋势。

智能制造新应用场景下现场工程师培养的现实困境与路径优化

随着科技革命和新型工业化的持续推进,制造业涌现出数字孪生、数字设计、智能检测,人机协同等数字化、智能化职业应用场景。新场景带来人才需求变革,能扎根生产一线、并创造性解决技术应用问题的智能制造现场工程师成为制约广大中小制造企业数字化转型与智能化升级的关键。现阶段职业教育在培养现场工程师的过程中,存在协同育人平台不完善、课程体系亟待重构一体化育人全过程等现实困境。因此,通过重新梳理产业链—岗位链—流程链—能力链—专业链—课程链的链接逻辑,依照产业需求导向、项目任务驱动、职业能力递进、创新实践支撑理念,引领多主体协同打造产科教平台、推动系统化重构高本协同课程体系、促进产学研训赛创一体化实施,全方位落实智能制造现场工程师的培养。

新质生产力推动下现场工程师培养的内在逻辑与实践进路

新质生产力对职业教育人才培养提出了新要求。马克思主义生产力经典理论和习近平经济思想对分析新质生产力的内涵与特征提供了理论指导。面向先进制造业、战略性新兴产业和未来产业培养现场工程师,是高等职业教育支撑和服务新质生产力发展的本质要求和现实需要。针对当前现场工程师培养存在的供需错位、范式缺失、效能不足等问题,构建量增质升的培养体系、创新生态协同的培养机制及场景化协作学习范式,成为现场工程师培养的实践路径。

SlowFast架构下景区异常行为识别算法及预警研究

针对当前古建筑场景下人员异常行为识别相关实例缺乏、数据集少、古建筑级别低、质量次,导致人员异常行为识别准确率低等问题,该文在古建筑景区背景下自行拍摄了多组视频,从中挑选构建了人员异常行为动作的5033段视频数据集:具有明确的典型古建筑背景;具有多人场景下暴恐打架斗殴、刻划、刻画以及存在火灾风险的人员异常行为等特征,并对每个视频进行了注释。该文首次于SlowFast网络框架中成功引入信号时域特征活动性、移动性参数,对构建的数据集进行高阶时序特征建模、增加分类算子。在人员异常行为识别任务中,模型的Top1准确率达到93.54%,而平均准确率达到96.30%,在SlowFast模型中引入活动性、移动性算子后,模型识别的准确率提升了0.87%。与几种常见架构的算法相比,该文所提出的方法存在一定的优势。

瓦斯抽采SCMC-Bent基封孔水凝胶漏失特性及黏度演化机制

为实现瓦斯抽采钻孔漏气裂隙的有效动态封堵,防止负压驱动下浆液在裂隙中漏失,以羧甲基纤维素钠(SCMC)与钠基膨润土(Bent)为主料,通过引入系列添加剂制备了SCMC-Bent基封孔水凝胶,并测试了该水凝胶黏度的演化过程。然后通过开展负压作用下的浆液运移实验,研究了SCMC-Bent基水凝胶在煤颗粒间裂隙网中的运移及漏失特性。最后测试了SCMC-Bent基封孔水凝胶pH演化过程,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)表征了其微观结构,进而揭示SCMC-Bent基水凝胶黏度演化的微观机制。研究表明:①在恒温条件下,SCMC-Bent基水凝胶的黏度随时间呈现“先上升、后降低”趋势;水料比越大,SCMC-Bent基水凝胶的黏度越低、越早发生后期黏度下降。②水料比越高的水凝胶在裂隙网络中运移越快,但负压作用下却越早发生漏失;相较其他水料比,水料比10∶1的水凝胶在负压抽气第24天仅运移41 mm,更容易长时间密封漏气裂隙。③SCMC-Bent基水凝胶内部的蒙脱石层结构随时间先增多后减少,存在中间产物(SCMC-CXP)插入蒙脱石层间的现象,SCMC-CXP插入量随时间先增多后减少并随水料比增大而减少;蒙脱石层与层间SCMC-CXP形成了类似“三明治”的夹层结构,在水凝胶体系中逐渐形成了由蒙脱石层、层间SCMC-CXP、层外SCMC-CXP组成的三维网络。④三维网络结构的形成是造成SCMC-Bent基水凝胶黏度前期升高的原因;但随时间持续,中蒙脱石层结构减少且SCMCCXP大分子链断裂,导致了三维网络结构消散进而致使水凝胶黏度降低;另一方面,高水料比削弱了SCMC-CXP在蒙脱石层间的插入量及大分子间的相互作用、增强了三维网络结构的过水能力,进而导致水凝胶黏度下降。

基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法

变电站二次回路及系统运行状态因设备自身及物理连接等原因具有一定的不确定性,二次系统故障定位难度较大。提出一种基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法。首先将二次系统设备拓扑连接关系抽象为矩阵描述,二次系统设备节点状态量作为相应矩阵元素;然后通过矩阵算法对二次系统连接状态进行定位,确定与故障有关的矩阵元素;在连接状态定位后利用模糊径向基神经网络将故障相关矩阵元素与故障集中各故障情况对应,进行故障搜索定位。故障算例结果表明,所提出的二次系统故障定位方法具有较高的准确率。

水平井滑套完井管柱井筒压降预测方法与应用

为解决滑套完井管柱水平井流入动态预测难题,基于自主研制的生产井筒流动物理模拟装置,开展了不同井筒主流和孔眼入流条件下滑套完井管柱井筒内的油、水单液相流动测试,建立滑套完井管柱井筒水力摩阻系数计算式与压降方程,研究井筒压降分布与流入动态特征的关系,并在番禺油田进行应用。结果表明:对于滑套完井管柱,滑套开孔、孔眼入流产生的附加阻力远大于滑套开度,约占总压降的10%~70%;在层流条件下,滑套开孔和孔眼入流对井筒主流都起阻碍作用;在湍流条件下,滑套开孔起阻碍作用,而孔眼入流起减阻作用;建立的水力摩阻系数表达式与压降方程误差小于1.00%,能够有效表征滑套开孔、孔眼入流等因素产生的附加阻力。研究成果可用于预测油井流入动态,为滑套完井管柱滑套开度的调节提供指导。

氢氰酸制备工艺及其衍生物应用

系统阐述了氢氰酸的制备工艺,重点介绍了氨氧化法及其系列改进方法、BMA法、丙烯腈副产法、轻油裂解法、氮化物和烷烃氧化法,以及其他非传统方法,并对这些工艺的优缺点进行简单说明。此外对氢氰酸的衍生物及其应用进行综述,并对氢氰酸未来发展进行展望。

浮筏隔振系统的抗冲击性能分析

为了减轻冲击对船舶设备的影响,提升浮筏隔振系统抗冲击性能,基于船舶浮筏隔振系统,建立有限元模型并进行仿真分析。通过试验测量得到系统结构参数、冲击输入和响应,验证所建有限元模型的正确性。根据BV043/85规范得到标准冲击载荷,使用时域模拟法对系统进行有限元分析,探究设计参数对浮筏系统抗冲击特性的影响。研究表明,各板厚度和质量对浮筏所受最大应力的影响较大,但对系统冲击响应衰减的影响较小,隔振器阻尼对冲击衰减比较敏感。此外,发现隔振器刚度与系统冲击响应衰减性能成负相关。对浮筏抗冲击特性进行仿真和试验,结果可为其抗冲击设计和工程应用提供指导。

术中冰冻切片联合快速免疫组化在中枢神经系统淋巴瘤和高级别胶质瘤诊断中的价值

目的:探讨术中冰冻切片联合快速免疫组化(rapid immunohistochemistry,RD-IHC)诊断中枢神经系统淋巴瘤(central nervous system lymphomas,CNSL)和高级别胶质瘤(high-grade gliomas,HGG)的可行性及意义。方法:收集我院2019年01月至2023年12月CNSL术中标本18例,设为CNSL组;高级别胶质瘤24例,设为高级别胶质瘤组,使用术中冰冻切片HE染色和术中冰冻切片RD-IHC检测白细胞共同抗原(LCA)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)在两种疾病中的表达,以石蜡切片免疫组化结果为金标准,对比术中冰冻切片HE染色和RD-IHC两种方法诊断CNSL和高级别胶质瘤的准确率。结果:术中冰冻切片RD-IHC和术中冰冻切片HE染色诊断CNSL正确率分别为100.00%、72.22%,差异有统计学意义(P=0.045)。术中冰冻切片RD-IHC结果显示LCA阳性及GFAP阴性表达率在CNSL组中显著高于高级别胶质瘤组,差异有统计学意义(P<0.001)。结论:术中冰冻切片RD-IHC诊断CNSL和高级别胶质瘤显著优于术中冰冻切片HE染色,LCA和GFAP联合可作为术中冰冻切片快速免疫组化指标来鉴别CNSL和高级别胶质瘤。

高速率连续波泥浆脉冲解码试验管线仿真分析

随着国内深井、超深井钻探需求增加,连续波泥浆脉冲技术正向远距离、高速率方向发展。中海油服自主搭建了地面6000 m泥浆循环试验系统,由于测试仪器上游采用50.8 mm软管,管线压耗大且变径反射干扰严重,远距离高速率解码试验研究受限。针对此问题,基于试验系统建立了简化脉冲器-管线数值模型,研究50.8 mm软管对连续波信号的影响规律,并通过解码试验验证。研究结果表明:测试仪器上游50.8 mm软管与循环管线存在扩径,产生的反射波与发生波叠加导致波形畸变,且随着频率升高,发生波畸变越严重。50.8 mm软管内径小,管线沿程摩阻压降大,压力波的传输衰减程度高于等长的地下直管。50.8 mm软管换成101.6 mm软管,消除变径反射和降低沿程摩阻压降后,低频压力波波形改善,传输后幅值提高75%以上,有效降低了解码误码率。地面6000 m管线解码试验传输速率从6 bps提高至8 bps,验证了数值仿真分析结果。

煤层气藏相对渗透率动态计算方法研究

为获取煤层气藏气水相对渗透率实际变化特征,进一步深化对煤层气藏气水产出规律的认知,构建了结合煤层气藏实时动用情况的煤层气藏相对渗透率动态计算方法。该方法首先通过多煤层全过程耦合流动模型对目标单煤层或多煤层进行产量历史拟合,获得储层和流体的基本物性参数。而后,基于得到的基本物性参数开展煤层气井全生产周期产能预测,同时,根据储层压降漏斗的实时扩展规律对储层参数进行平均化处理,并结合流体的实际运移情况计算煤层气藏气—水相对渗透率曲线。研究结果表明:本文提出的煤层气藏相对渗透率动态计算方法可在对煤层气藏内部动用情况实时定量分析的基础上,动态计算煤层气藏实际气水相对渗透率。通过本文提出的方法计算得到的气相相对渗透率曲线上存在反转点,其反应储层中的解吸气开始稳定、连续的供应。若不考虑储层压降漏斗实际扩展规律,对储层参数进行全域平均,计算得到的煤层气藏气水相对渗透率将偏低。对于多煤层气藏,窜流效应导致的层间流体质量交换和储层压力下降不可忽略,生产3 y时气相窜流量与产气量比值可达0.57,水相窜流量与产水量的比值可达0.69。忽略窜流量条件下计算得到的煤层气藏气水相对渗透率偏低,仅为考虑窜流量条件下的42.89%和24.40%。在煤层气井实际生产过程中,含水饱和度保持在较高值,大于40%,受高含水饱和度的制约,煤层气藏气相相对渗透率值较低,小于0.2。

高转速条件下无级变速器带轮变形研究

高转速条件下,带轮变形会导致金属带沿带轮锥面发生偏移,从而加剧CVT各零部件之间的磨损,严重影响CVT的使用寿命和传动效率。因此,建立高转速条件下带轮的力学模型,利用有限元法分析了不同速比、转矩、转速等因素对CVT带轮轴向变形的影响,并进行了试验验证。结果表明,带轮的轴向变形随速比增大而减小,随转矩、转速增大而呈先减小后增大的趋势,试验结果与分析结果变化趋势一致。

基于平均梯度的大幅壁画拼接图像清晰度评估研究

图像拼接技术(Image Splicing)是数字图像处理的关键技术之一,在大幅壁画采用正射散点(Orthophoto Scatter-ing)的方法采集后,通过图像拼接技术形成大幅壁画数字图像,为确保拼接图像与原始拍摄图像的质量偏差在可控范围内,需对壁画图像清晰度进行评估。论文采用平均梯度(Average Gradient,AG)算子对图像清晰度进行计算分析,并设计了大幅壁画拼接图像清晰度评估流程;通过划分梯度的方式来表征局部图像清晰度层次,对壁画图像清晰度进行递增和递减运算,得出壁画原始拍摄图像清晰度真值,通过对不同洞窟体积、建筑结构、壁画面积和壁面曲率壁画原始图像平均梯度值计算,确定了壁画原始图像平均梯度值的区间;提出了拼接融合图像平均梯度值的获取方法。以莫高窟第172窟大幅壁画数字图像为例,开展评价函数计算实验,分析比对原始图像平均梯度值与拼接融合图像清晰度值的差异,实验结果表明:平均梯度算子作为客观评价指标,在壁画拼接结果的清晰度评估方面具有可行性。

赤凤迎源针刺法对面神经损伤模型大鼠Ras/MEK/ERK信号通路的影响

目的探讨赤凤迎源针刺法对面神经超微结构、丝裂原活化的细胞外信号调节激酶(mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase,MEK)、细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)及血清KRas蛋白表达的影响。方法将SD大鼠随机分为空白对照组、模型组、常规针刺组、赤凤迎源针刺组,每组8只。除空白对照组大鼠正常饲养外,其他各组大鼠用面神经颊支压榨法诱导面神经损伤模型。造模成功后,予以干预2周。干预结束后,行电镜检查观察大鼠的面神经超微结构;通过HE染色观察面神经组织形态组织学变化;ELISA法检测血清KRas的表达水平;Western blot检测面神经组织MEK、ERK蛋白的表达水平。结果造模后,与空白对照组比较,另外3组大鼠动物行为学评分均明显升高(P<0.01)。针刺2周后,常规针刺组及赤凤迎源针刺组大鼠评分明显低于模型组(P<0.01),且赤凤迎源针刺组评分低于常规针刺组(P<0.01)。针刺2周后,与模型组对比,常规针刺组及赤凤迎源针刺组面神经轴突纤维排列较紧密,内质网较多,KRas蛋白表达明显升高(P<0.05),面神经MEK蛋白、ERK蛋白表达升高(P<0.05),且赤凤迎源针刺组均高于常规针刺组(P<0.05)。结论赤凤迎源针刺法可改善面神经损伤模型大鼠动物行为学,上调KRas、MEK及ERK表达水平,可能与激活Ras/MEK/ERK信号通路有关,从而修复面神经损伤。

基于深度学习的电机故障在线检测技术优化

为有效提高电机故障检测效率,研究建立了深度学习模型,并利用深度学习模型构建在线检测函数。试验结果表明,基于深度学习模型可以降低电机轴承振动干扰信号,以保证清晰识别特征频率,所建立的深度学习检测模型对电机轴承外部的外圈磨损、轴承缺口且有裂纹及保护架破损的精度及准确率均大于98.5%,而电机轴承内部的检测精度与准确率较低,但检测精度仍大于90%,可满足电机故障在线检测要求。研究成果可为电机故障在线检测提供理论参考。

原位钻孔剪切试验在加筋土挡墙填土中的应用研究

为了给加筋土挡墙进行形变和稳定性分析的数值模拟提供一定参考数据,利用原位钻孔剪切试验测定挡土墙填土的抗剪强度参数。通过使用剪切探头对孔壁施加不同的法向力的同时向上提拉剪切头,记录相应的剪切力峰值,并采用最小二乘法绘制摩尔—库伦包线。通过3组有效数据测得加筋土挡墙填土在含水率17.67%的情况下抗剪强度平均值为c=19.8kPa、φ=34.0°,与现场实际情况相符合。但试验过程中也发现原位钻孔剪切试验对孔壁质量较为敏感的问题。

基于参数优化的VMD和PE的变频负载漏电信号提取方法

针对在室内建筑电气火灾风险管理中变频负载发生漏电故障时,线路中故障剩余电流包含大量噪声干扰容易造成误报警的问题,提出了一种基于参数优化的变分模态分解和排列熵的变频负载漏电信号提取方法。首先,对原始信号根据粒子群算法优化得到的分解个数和惩罚因子进行变分模态分解;然后,利用排列熵筛选出包含故障信息的本征模态分量,并重构得到故障剩余电流信号;最后,与完全集合经验模态分解算法结合排列熵进行比较。结果表明,所提算法能快速准确地提取出变频负载漏电时产生的故障剩余电流信号,为变频负载漏电信号提取提供了新的思路。

隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用

砌体结构的加固改造,经常遇到抗震设防类别的提高,导致上部结构的构造措施难以满足规范要求,给加固设计带来一定的困扰。橡胶隔震支座在加固设计的运用,可以有效减小上部结构的地震作用,从而减少上部结构的加固设计难度。以五层砌体结构的改造加固为例,探讨隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用。该建筑使用功能由办公楼改为幼儿园,抗震设防类别由丙类提高为乙类。通过在底层设置隔震橡胶支座,对比加固前后底部剪力、弯矩的变化,可以看出橡胶支座显著降低了砌体结构底部的地震力,减少了上部结构的加固量。