多种能源融合发展战略研究

我国能源强国和“双碳”战略目标的实现,需要加速构建现代能源体系,加快转变能源发展方式和提高能源生产保障能力;多种能源融合是解决各能源分系统割裂、调整优化能源格局、提高能源清洁利用效率的有效解决方案。本文在分析多种能源融合发展现有模式的基础上,总结了国外多种能源融合发展的趋势、我国多种能源融合的发展现状和瓶颈;对标能源强国建设的清洁、高效等特征,提出了集能源转换、互补、再利用以及零碳生产生活功能于一体的新型多能融合模式,进而提出了多种能源融合的基本发展路径。研究建议,立足资源禀赋、建立支撑多种能源融合发展的中长期规划,加快突破多种能源融合关键核心技术、提高装备可靠性,加强“多种能源融合”相关人才培养,优化多种能源融合产业链结构,以更好推进我国多种能源融合发展的规划、建设与实践。

抗菌型高吸水树脂的制备

本文以壳聚糖、丙烯酸为主要原料,先在壳聚糖分子上引入季铵盐侧链,再与丙烯酸钠采用反相悬浮聚合法合成抗菌型高吸水性树脂。并探索了原料的最佳配比,并对吸水性、保水性、抗菌性的影响条件进行了讨论。

取向硅钢热轧板中纤维织构及Goss织构的形成和演变

在热轧过程中,取向硅钢热轧板形成了不均匀的微观组织和织构梯度,其中热轧板表层和次表层中的Goss织构对取向硅钢的磁性能有重要影响。因此,热轧板微观组织和织构沿厚度方向的形成和演变,特别是Goss织构的形成,仍然是一个值得讨论的课题。为了研究热轧板组织和织构的形成及其演变,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM-EBSD)观察了热轧板不同厚度层(表层、次表层和中心层)组织,研究了热轧板组织形貌沿厚度方向的演变,并使用XRD测量了热轧板各厚度层(从表层s=1到中心层s=0)的宏观织构。结果表明,在高剪切力的作用下,热轧板表层s=1形成了大量等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)和具有一定随机性的织构。表层以下,随着剪切力从表层向中心层逐渐减小,等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)占比逐渐降低,再结晶晶粒的晶粒长宽比沿着厚度方向逐渐增大,再结晶晶粒形状倾向于沿轧向延伸和呈不规则状。最后,在中心层s=0中,一些大尺寸再结晶晶粒的晶粒长宽比可以达到3.0~6.5。在压缩力和沿厚度方向逐渐减小的剪切力的共同作用下,热轧板次表层s=0.5~0.9形成由众多特定取向组成的纤维织构,而中心层s=0~0.4形成典型的α纤维织构,纤维织构中的一些典型的特定位向包括{100}〈011〉、{112}〈111〉、{110}〈112〉、{213}〈364〉、{441}〈104〉和{110}〈100〉Goss。热轧板次表层s=0.5~0.9中的纤维织构沿厚度方向逐渐演变,并且在次表层s=0.5中有稳定的Goss织构形成。然而,次表层s=0.5中形成的高强度的Goss织构,而次表层中形成的Goss织构只是纤维织构的一小部分。

四川盆地页岩气地质工程一体化高效开发关键技术与装备

四川盆地页岩气具有储层构造复杂、埋藏深、甜点储层薄、裂缝/断层发育、地应力差大、破裂压力高、产量衰减快等世界罕见的复杂特征,致使原有北美页岩气开发技术难以满足四川盆地的特殊需求,亟需自主研发适应于四川盆地复杂地质条件的页岩气高效开发技术。针对四川盆地复杂地质条件下的页岩气储层地质甜点与工程甜点科学评价、长水平井高效钻井、分段体积压裂和控压高效开发的关键技术与装备等难题,基于地质工程一体化研究思路,以地质建模为基础,发明了复杂页岩气储层“地质-工程”双甜点评价新方法、复杂难钻地层高效增压提速与动态多因素个性化钻头设计方法、基于双甜点的地质工程一体化分段体积压裂参数优化方法;自主研发了系列个性化高效复合钻头、无线电控趾端压裂滑套、全溶桥塞和专用压缩机等高性能关键工具与装备,形成了具有中国自主知识产权的四川盆地页岩气地质工程一体化高效开发关键技术与配套装备。研究成果先后在四川盆地长宁、威远、涪陵等页岩气田大规模应用834井次,通过提高钻头使用寿命、缩减钻井周期、提升压裂效率及单井测试产量,支撑了中国页岩气高效开发关键技术与装备进步。

肉牛智慧养殖技术研究进展

肉牛智慧养殖技术是肉牛养殖业由粗放型向集约型转型升级的关键技术,在提升养殖效益及管理效率上发挥越来越重要的作用。国内肉牛养殖业面临着智能化设备利用率低、养殖场管理效率低、养殖成本偏高等产业突出问题。本文从肉牛个体识别技术、智慧表型采集技术、智慧发情鉴定技术、自动化饲喂技术、疾病检测技术、以及牛舍环境监测与清洁等6个方面概述了当前肉牛智慧养殖技术的研究进展和现状,阐述了关键技术的应用和原理,并对今后肉牛智慧养殖技术的发展进行了展望,以期为我国肉牛养殖智慧化发展提供参考。

我国海洋退役油气平台低碳化改建方案构想

海洋退役油气平台低碳化改建是集约利用资源、充分挖掘退役平台经济及生态效益的优选模式,是维护和提升海洋领域碳减排能力的重要举措;然而,我国海洋领域绿色低碳开发进程刚刚起步,退役海洋油气平台低碳化改建多停留在概念设想层面,亟需立足低碳化技术提出切实可行的综合性改建方案。本文完成了我国退役油气平台处置现状和低碳化技术水平的调研分析,提出了构建海上碳循环利用枢纽的改建主导形式以及3条低碳化改建路线,明确了平台安全评估、改建方案选取策略、全生命周期环境保护等平台改建的关键工程实施策略。针对平台改建法规及政策缺失、海洋领域低碳化技术应用存在短板、跨产业合作机制不明确等现实问题,建议健全平台改建法规及引导政策;聚焦核心技术装备的海上应用性能,优化技术理论支撑,加紧国产装备转型;优先开展退役平台的改建示范工程,以推动我国海洋退役平台低碳化改建进程。

新型冠状病毒RBD基因序列特征分析、原核表达及免疫原性研究

为了探究新型冠状病毒(SARS-CoV-2)RBD蛋白用于制备亚单位疫苗的免疫原性,试验对不同国家的15种SARS-CoV-2 RBD序列的同源性和保守域进行联合分析,预测RBD蛋白理化性质和结构特征,构建原核表达载体pET28a-RBD并对其进行PCR和双酶切鉴定,将原核表达载体转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中并进行诱导表达,对表达的重组蛋白进行纯化和复性,通过SDS-PAGE和Western-blot验证重组蛋白RBD的表达情况,再将小鼠分成单剂组、佐剂组、AL组和PBS组,免疫重组蛋白RBD后采用ELISA法检测血清中特异性抗体效价。结果表明:RBD蛋白在不同毒株间具有高度保守性,该蛋白质性质稳定;成功构建出原核表达载体pET28a-RBD,重组蛋白RBD在大肠杆菌中主要以包涵体形式表达,分子质量约为25 ku。免疫后第1周的单剂组和佐剂组特异性IgG抗体效价(166.70±21.08和116.70±16.67)显著或极显著高于AL组和PBS组(P<0.05或P<0.01);第2周佐剂组的IgG抗体效价(4 800.00±715.50)显著高于单剂组(2 667.00±337.30,P<0.05),单剂组和佐剂组的IgG抗体效价均极显著高于AL组和PBS组(P<0.01);单剂组和佐剂组第1周和第2周的IgM抗体效价(333.30±42.16,466.70±66.67和366.70±33.33,600.00±200.00)均极显著高于AL组和PBS组(P<0.01)。说明重组蛋白RBD有良好的免疫原性,可以作为SARS-CoV-2亚单位疫苗的候选蛋白。

研究生创新创业育人模式的探索与实践——以成都理工大学为例

培养研究生创新创业能力是建设新时代创新型国家的必然要求,但当前研究生创新创业育人存在研究生培养重创新轻创业、跨学科“双创”团队组建困难、科研与“双创”冲突等亟待解决的问题。成都理工大学提出了加强构建创新创业课程群落与竞赛育人协同培养模式、建设优秀“双创”导师队伍、搭建“双创”赛事与实体平台基地、营造“双创”文化环境和探索长效机制等研究生创新创业育人“三三三一”模式,有效地提升了研究生就业创业质量。

钻柱与实钻水平井眼接触形态及摩阻影响分析

水平井钻进过程中,地层结构、钻具振动、钻头侧向力、岩屑沉积等因素易导致实钻井眼轨迹发生连续小幅偏斜。该种偏斜虽不会引起实钻井眼轨迹的严重偏离,但将改变钻柱与井壁的接触形态。受现有测井方法的限制,该种偏斜常被忽略。通过理论分析与仿真,研究水平段井眼轨迹在井斜平面内连续小幅偏斜波动条件下的钻柱与井壁接触形态及其对摩阻的影响。研究认为,钻柱与偏斜波动水平井眼间易发生"悬跨"接触,该现象降低了现有解析法求解钻柱力学相关问题假设条件"钻柱与井壁连续接触"的合理性。钻柱自重和轴向力对悬跨钻柱弯曲位移及悬跨接触最大临界跨距的影响最大。悬跨接触将减小钻柱与井壁的接触面积、增大钻进摩阻。

深水钻井工况下隔水管横向振动特性研究

目前,对隔水管的振动研究鲜有涉及深水钻井工况对其横向振动特性的影响。为此,采用牛顿法建立了隔水管横向振动流固耦合模型,利用微分变换法(DTM)对模型进行求解,分析了钻井液排量与密度、张力比、钻柱结构等因素对隔水管横向振动固有频率的影响规律。结果表明,钻井液的存在会减小深水隔水管横向振动固有频率;隔水管横向振动固有频率随钻井液密度的增加而降低,随张力比的增加而增大;钻井液排量和钻柱尺寸对隔水管的横向振动固有频率影响不大。该研究可用于指导深水钻井作业,优化深水钻井工艺参数。

深海浅层非成岩天然气水合物喷射破碎压控滑套的研制

为了解决海洋天然气水合物固态流化开采过程中射流喷头作业过程不可控、不可重复使用且需要多次起下钻柱等问题,基于节流压降原理与天然气水合物固态流化开采工艺,针对深海浅层非成岩天然气水合物的特点,设计出了一种可控制射流喷头开启与关闭且作业过程不受水深和井深影响的压控滑套,并对其进行了仿真分析与室内实验评价。研究结果表明:①所研制的压控滑套入口处锥面角度越大,滑套所产生的压降与轴向力越大,但钻井液对锥面的冲蚀越严重,因此综合考虑上述因素,滑套锥部角度选择30°为最佳;②钻井液通过滑套的流量越大,滑套内部产生的压降与滑套轴向力越大;③验证实验表明,在钻井液的作用下滑套能够滑动并开启射流喷头,喷头的全开启流量为833 L/min,与设计流量的误差值为4.13%;④试压实验表明,压力滑套内部压力的变化不能驱使滑套运动,有效地验证了其工作状态不受环境压力的影响。结论认为,该工具的研制和应用将有助于促进海洋天然气水合物固态流化开采技术的进步。

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。

深水钻井隔水导管承载能力影响因素分析

深水钻井中隔水导管的下入深度、力学性能及载荷特征是影响其承载能力的主要因素,隔水导管的承载能力又直接影响其与井口连接的稳定性,而目前设计隔水导管尺寸及下入深度时大多基于工程经验,缺乏理论依据。通过建立综合考虑海底地层性质、轴向和横向载荷、隔水导管力学性能的力学模型,分析了影响隔水导管横向位移及应力分布的因素,结果发现:井口横向载荷是影响隔水导管横向位移的主控因素,而轴向载荷对隔水导管横向位移的作用并不显著;随着隔水导管入泥深度增大,其横向位移逐渐减小,而应力则先增大后减小,其中位移和应力在入泥深度10.00m左右处存在拐点;地基力学性能对隔水导管位移及应力分布的影响极其明显。研究结果对不同海水波动、海床力学性能等工况下深水隔水导管的力学性能参数优选、结构尺寸选择及下入深度确定具有理论及工程指导意义。

高钢级低温管线钢的韧化机制及控制技术

针对高钢级管线钢在低温服役环境条件下韧性断裂止裂控制难题,分析了高钢级管线钢的低温断裂机理,明确了影响DWTT性能的两个重要因素。通过热模拟实验,讨论了提高DWTT性能的控制技术。采用粗轧再结晶区低温段大变形,增加粗轧阶段总累积变形量,及将精轧温度降低到临近Ar3的温度范围内,并施加足够的累积变形量,可获得一定数量的超细晶多边形铁素体,将板材心部的平均有效晶粒尺寸细化到2.5μm,使-60℃下DWTT断口剪切面积达到100%,为大口径高钢级管线钢的研发生产提供理论依据和技术参考。

深水钻井隔水管法兰接头压溃安全分析研究

针对深水钻井隔水管法兰接头在深水钻井过程中承受着复杂恶劣的环境载荷,以及工作过程中产生的内外压差,有必要对深水钻井过程中法兰接头的工作受力情况进行深入研究。根据有限元原理,建立了法兰接头模型,利用有限元分析方法研究了不同外压载荷下的隔水管法兰接头无磨损以及磨损情况下的应力分布情况及临界压溃压力。分析结果表明,在螺栓预紧力载荷以及工作载荷情况下,法兰接头符合安全强度要求;对无磨损的法兰接头施加外压载荷,法兰接头受到的最大应力随着外压载荷的增加而增加,外压载荷增加到一定值时,上法兰接头辅助管道通道处的T型台处会产生应力集中;对磨损的法兰接头施加外压载荷,法兰接头的临界压溃压力随着磨损深度的增加而减小。

高钢级厚壁管线钢低温断裂韧性控制技术研究

针对厚规格X80管线钢低温断裂韧性控制难题,从理论层面揭示了DWTT断裂韧性的影响机制,并通过实验室轧钢试验和工业试验证实了相变前奥氏体晶粒尺寸和室温组织中的马奥岛是影响厚规格X80管线钢DWTT性能的两大主要因素。借助热模拟试验研究得出了细化奥氏体晶粒尺寸和马奥岛的主要技术措施。结果表明,尽量避免粗轧高温区在5%~8%变形、适当提高Nb含量、提高粗轧最后两道次变形量和缩短间隔时间,可以使奥氏体再结晶晶粒尺寸控制在20μm以下;适当降低终轧温度、提高冷却速率、选择合理的终冷温度,可以将组织中马奥岛体积分数降低到10%以下,平均颗粒尺寸减小到1μm以下。

猪胚胎早期卵裂时间与其发育潜能关系的初步研究

旨在探讨初次卵裂时间对猪孤雌胚胎发育潜能及其基因相对表达水平的影响。本试验从健康母猪卵巢上抽取卵母细胞进行体外成熟培养,将猪孤雌激活胚胎分为早期卵裂组(16~22 h)与晚期卵裂组(26~32 h)统计比较卵裂率和囊胚率,并对囊胚的多能性相关基因Oct4、Sox2、Klf4等和凋亡相关基因Bcl-xl、Bax、Caspase-3的相对表达水平进行分析检测。结果表明,猪孤雌激活胚胎在16~22 h发生卵裂的为50%~60%,而26 h之后发生卵裂的不到20%,在18 h前完成第一次卵裂的胚胎囊胚发育率为79%,42 h后发生初次卵裂的胚胎无法发育至囊胚期。猪孤雌激活胚胎早期卵裂组的囊胚发育率显著高于晚期卵裂组(P<0.05)。早期卵裂组囊胚的Oct4、Nanog、Sox2、Klf4基因的表达量显著高于晚期卵裂组(P<0.05),Oct4、Sox2、Klf4基因的相对表达量极显著高于晚期卵裂组(P<0.01),Bax和Caspase-3基因的相对表达水平极显著低于晚期卵裂组(P<0.01),而Bcl-xl作为保护因子其表达量相对于晚期卵裂胚胎(26~32 h)显著上调(P<0.05)。结果显示,初次卵裂时间较早的猪孤雌激活胚胎发育潜能显著高于较晚卵裂胚胎,其囊胚多能性相关基因表达上调,凋亡相关基因表达下调,卵裂时间可作为鉴定猪孤雌激活胚胎发育潜力的重要参数。

深水隔水管-测试管系统非线性动力学模型研究

在深水测试工况中,隔水管-测试管系统受到海流VIV效应、自身纵横向耦合效应以及测试管FIV效应,极易发生屈曲变形、疲劳断裂和摩擦穿孔等破坏问题。笔者采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,提出了管柱系统非线性接触载荷计算方法。采用三次Hermit差值形函数和Newmark-β法离散并求解系统振动模型。借助现场管柱参数,采用相似原理,设计了隔水管-测试管系统非线性振动模拟试验台架,测得隔水管和测试管的振动响应,与理论模型计算结果和单管振动模型计算结果对比,验证了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型的正确性和有效性。在此基础上,分析了中国南海实例井管柱振动特性,表明在测试管振动疲劳分析时,不能忽略其自身局部高频振动的影响;测试管易发生强度失效的位置主要出现在中上部和下部。研究成果为深水测试管-隔水管的安全设计奠定理论基础。

海底天然气水合物原位提纯分离器结构设计及优选

深水浅层非成岩天然气水合物储层胶结性差、含砂量大,在应用固态流化方法开采时原位提纯除砂回填具有可降低能耗、增加开采效率和防止储层坍塌等优势。基于固态流化开采方法提出了原位分离工艺,根据相关经验公式设计了原位分离器结构和初定参数,并采用CFD-Fluent结合单因素法与正交试验法对分离器溢流口直径、锥角、圆柱段长度以及底流口直径等结构参数进行了优选分析。分析结果表明,随着溢流口直径、锥角、圆柱段长度和底流口直径的增大,分离效率先增大后减小;采用单因素法优选结构参数后分离器除砂效率高达98.7%、天然气水合物回收效率高达97.8%,采用正交试验法优选结构参数后分离器除砂效率高达93.8%、水合物回收效率高达98.5%;从最大程度回收天然气水合物考虑,正交试验法对提纯分离器结构参数进行优选效果更好,且应着重考虑底流口直径。本文研究成果可为天然气水合物混合浆体原位提纯分离器设计、制造提供参考。

ICSI受精卵胞质注射生产转基因猪胚胎的初步研究

试验旨在探讨单精子胞浆内注射(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)法生产猪体外受精卵和应用猪ICSI受精卵进行胞质注射生产转基因胚胎的可行性。首先对比了猪体外受精(in vitro fertilization,IVF)受精卵与ICSI受精卵的胚胎发育效率;然后观察了猪ICSI受精卵的双原核形成时间及效率,对精子注射到胞质后6~18h分6个时间段进行地衣红染色,对比精子进入卵胞质后的状态及原核形成;最后对猪IVF受精卵受精后8~10h及ICSI受精卵受精后12~14h进行EGFP-N1质粒(20ng/μL)胞质注射,观察胚胎发育效率及转基因效率。结果表明,ICSI受精卵的胚胎发育率(卵裂率89.4%和67.9%、囊胚率36.5%和16.1%)显著优于IVF组(P<0.05),适合用于猪的体外受精卵试验;猪ICSI受精卵双原核在精子注射到卵胞质后12~14h形成,双原核形成率为54.90%,显著高于其余5个试验组(P<0.05);ICSI受精卵胞质注射组胚胎卵裂率(86.2%和66.3%)、囊胚率(30.0%和13.6%)及转基因效率(18.5%和0)均显著高于IVF受精卵胞质注射试验组(P<0.05)。本试验结果为采用ICSI受精卵进行胞质注射生产转基因猪的研究奠定了基础。