基于Archard模型的螺杆钻具十字万向轴啮合面磨损规律研究

十字万向轴对于螺杆钻具的扭矩与转速传递具有重要作用,然而十字万向轴的运动磨损使得传递效率大大降低。为探究十字万向轴啮合面的运动规律与防磨合金块的磨损规律,建立十字万向轴多体运动和合金块体积磨损量计算的联合仿真物理模型;依据赫兹接触理论和Archard磨损理论对仿真模型的接触边界条件进行设定,对磨损条件进行定义,研究共轭运动副啮合面之间的运动规律与接触力的变化规律;以多体运动仿真求解所得啮合面的运动路径和接触力峰值作为防磨合金块磨损分析的边界条件,研究不同结构形态对防磨合金块体积磨损量的影响规律。结果表明:当运动啮合稳定后,啮合面会产生沿着切向与轴向的合成方向做往复滑动摩擦运动,接触力呈现周期性波动规律;接触面不同结构形态与关键结构参数对合金块的磨损量有显著影响,采用凹双斜面结构可有效提升合金块的耐磨性。该研究可以为十字万向轴的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

增材制造高温合金残余应力精确表征和调控

以激光选区熔化(SLM)增材制造高温合金为研究对象,采用X射线衍射与轮廓法精确表征打印态、喷丸态和热处理态高温合金样品的表面与内部残余应力分布与水平,对比了不同后处理对残余应力分布的影响行为。结果表明:打印态样品表面为拉应力,内部为压应力;拉应力层深度约为2 mm,而且平行增材制造方向上拉应力(1558 MPa)显著高于垂直方向的拉应力(830 MPa)。喷丸处理后样品表面形成塑性形变,样品表面拉应力变为压应力(-769 MPa);轮廓法结果发现,压应力深度为0.6 mm,在1 mm深度次表面依然存在较高拉应力,内部压应力降低。热处理后打印态样品表面和内部残余应力几乎完全消除,并在表面形成约150 MPa的压应力。

螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

深水钻井井筒压力预测与控制方法研究进展

深水油气资源储量丰富,勘探开发前景十分广阔。井筒压力预测与精准控制对于提高深水油气钻井成功率及施工效率至关重要。为了避免钻井过程中喷、漏、卡、塌等井下复杂情况的发生,其关键点是对井筒压力进行精确预测,进一步采取有效的压力控制措施。以井筒压力预测模型为前提、压力控制为主线,系统阐述了深水油气钻采的单相流、多相流井筒压力预测模型以及单梯度、双梯度、多梯度控压钻井方法基础研究的新进展。结合目前井筒压力预测与控制方法的研究现状,提出了控压钻井技术的重点攻关方向,如酸性气体气侵后井筒流动规律、多梯度控压钻井新方法与配套装备、智能化钻井与井控系统等。该研究成果可以为控压钻井的理论发展与工艺设计提供一定的参考。通过对比研究国内外海洋控压钻井技术的特点、核心装备、工作原理及适应性等,明确不同控压钻井技术的优势与不足之处,综合考虑中国深水区域的地质结构、施工环境与经济效益,对控压钻井技术的发展提出相关建议。

残余应力检测技术及其应用

随着我国工业水平的不断提升,残余应力问题日益受到重视。准确测试和控制残余应力可以实现改善材料性能、提升尺寸精度、延长寿命等目的,进而提升关键工程构件的安全性和可靠性。因此,残余应力检测技术在航空航天、核电、船舶等领域发挥着重要作用,为工程构件力学性能研究和安全评估提供关键数据支持。总结了目前常用的残余应力检测技术的原理、适用范围、优缺点等,讨论了选择残余应力检测技术时需考虑的主要因素,指出了残余应力检测技术在科研和应用领域的发展趋势。

非均匀残余应力的钻孔法测量原理及应用

工件近表面的残余应力,尤其是表面大约1mm深度范围内的残余应力分布时常是一些制造行业关注的重点,而常见的残余应力测量方法,由于种种原因,在实测这一深度的非均匀分布残余应力时候会遇到困难。高速钻孔法残余应力测量技术采用分层钻孔的方法,可以较好地表征这一深度范围内的残余应力分布,在这一测量领域有独特的优势,但国内由于测试设备和技术的原因,采用这种技术并不普及。本文以喷丸处理的铝合金残余应力测量为例,结合相关国标和ASTM标准,详细介绍了该测量技术的实施过程和特点,阐述了高速钻孔法非均匀残余应力分析的计算方法,分析了分层钻孔法在进行非均匀残余应力场测量中的难点,并就解决方案进行了分析和讨论。

基于SLA工艺的汽车开口检具研究

针对汽车制造过程中工装支具检具数量多、机械加工费用高和生产周期长等问题,采用了SLA工艺进行汽车开口检具制造的研究。使用FDM工艺和SLA工艺分别打印了汽车后三角窗开口检具,对该开口检具进行了尺寸测量和精度分析,尺寸精度在0.2 mm以内;基于汽车开口检具使用环境,对比了多种液态光敏树脂材料的性能参数,最后从成本角度对比分析了多款设备和多种材料,在综合考虑变形、变色和成本等因素,使用SLA工艺打印汽车开口检具是经济可行的,为SLA工艺在汽车生产制造过程中的应用提供了实践参考案例。

不同嫩化方法对鹅肉品质的影响

采用自然熟化、木瓜蛋白酶和磷酸盐溶液处理鹅肉,对鹅肉的持水力、剪切力、p H值、氧化程度及肌纤维直径等品质指标进行研究。结果表明:自然熟化的嫩化效果不显著,木瓜蛋白酶和磷酸盐溶液处理可以大大提高鹅肉持水力,且以复合磷酸盐处理的鹅肉持水力最大。木瓜蛋白酶和不同磷酸盐嫩化处理的鹅肉剪切力均低于自然熟化的鹅肉。其中,浓度15 U/m L的木瓜蛋白酶处理的鹅肉剪切力最小。木瓜蛋白酶、焦磷酸钠、复合磷酸盐嫩化后鹅肉的p H值明显高于自然熟化处理。随着时间的延长,自然熟化的鹅肉其脂类氧化程度逐渐增加。木瓜蛋白酶和磷酸盐嫩化的鹅肉其脂类氧化程度低于自然熟化处理。其中,木瓜蛋白酶浓度为6 U/m L时鹅肉氧化程度最低。自然熟化过程中鹅肉肌纤维直径变化不显著,而木瓜蛋白酶和磷酸盐嫩化的鹅肉,随着嫩化液质量浓度的增大,肌纤维直径呈减小趋势。本研究结果为鹅肉的嫩化机理及鹅肉产品的开发利用提供了一定的理论依据。

实践思政融入“大思政课”建设的 逻辑理路、价值意蕴和实践架构

实践思政以理论逻辑之维、价值逻辑之维和现实逻辑之维与“大思政课”形成了一脉相通的同源性,实践思政中蕴含的教学内容的丰富多样、教育主体的多元协同、教育空间的有序延展、教育结构的立体开放等思政教育理念和模式与“大思政课”具有理论和体系建设的同构性,这都为实践思政融入“大思政课”提供了可能。应通过教学模式的创新设计、课程体系的重构、育人链条的贯通、体制机制的有效协同,进一步促进实践思政的创新探索与实践,更好地推动“大思政课”建设的高质量发展,增强立德树人实效。

抹茶粉对油炸方便面抗氧化性的影响

以小麦面粉为原料,加入不同比例抹茶粉制作油炸方便面,探究抹茶粉对油炸方便面面粉糊化性质、面团质构特性和抗氧化性的影响。结果表明,抹茶粉对面粉的峰值黏度、谷底黏度、衰减值和回生值具有显著影响。随着抹茶粉添加量的增加,面团的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性也增加,但当抹茶粉添加量为质量分数8%时,面团的硬度、胶着性和咀嚼性又降低。贮藏10 d时,加入抹茶粉的油炸方便面的过氧化值(peroxide value,POV)、酸价(acid value,AV)及硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid value,TBA)均比空白组低,抗氧化作用随抹茶粉添加量的增加而增强。当抹茶粉添加量为2%～6%时,油炸方便面的感官评分较高。

柴达木盆地北缘中新生代地层的磁组构特征及其沉积—构造学意义

柴达木盆地沉积地层记载着青藏高原东北部的构造演化信息.对该盆地路乐河地区上中生界-新生界地层系统采样,获得千余块定向岩心样品.岩石磁学研究表明样品中的磁性矿物主要为赤铁矿和磁铁矿;磁组构研究表明为初始沉积磁组构特征.磁组构特征指示了自中侏罗统大煤沟组(J2d)至早中新统下油砂山组(N12y)7个地层单位沉积时期,古水流方向共经历了4次阶段性的变化,表明柴达木块体相应地发生了4次旋转.在中-晚侏罗世块体逆时针旋转约22°;至早白垩世,块体又顺时针旋转约65°;在65.5~32 Ma期间块体旋转方向再次改变,逆时针旋转约63°;到32~13Ma阶段块体又发生约50°的顺时针旋转.柴达木块体的旋转及其方向的转换,可能与其南的羌塘块体、拉萨块体和印度板块阶段性北向碰撞挤压紧密相关.拉张环境与挤压环境的多次转换可能与中特提斯的关闭、新特提斯的张开和闭合、高原快速隆升后其边部松弛相联系.

深水多梯度钻井过滤分离器结构设计与关键参数计算

为了提升注空心球多梯度钻井中井下分离器的分离效率,设计可以实现高效分离的过滤分离器。首先针对过滤分离器的过滤结构,建立相应的几何模型,进一步推导分离口直径与最小通道尺寸之间的数学关系;其次,针对过滤结构的内部流场,利用数值模拟研究分离口处的喷射速度与负压随注入速度的变化;然后,将多孔介质模型与多相流模型相耦合的数值模拟与室内试验相结合,研究空心球在不同条件下的分离规律;最后,推导分离口处的混合流体进入环空时所产生的压力波动数学模型,并通过钻井数据进行计算分析。结果表明:过滤分离器的分离效率随排量和空心球体积分数的增加而增加,最高可以达到98%;分离口处所占的分流比为5.7%,对钻井液排量的影响有限。

空心球多梯度控压钻井井筒压力控制方法

深水钻井过程中,受海水和海底地质条件影响,井筒压力控制难度大,井下复杂情况频发。针对窄密度窗口的深水钻井井筒压力控制难度大的问题,近年来提出了多梯度控压钻井新方法,但多梯度钻井气侵条件下多梯度控制参数对井筒压力的影响规律的研究却较少。为此,首先考虑井筒与地层之间的能量交换、气液相间传质以及空心球对流体物性参数的综合影响,建立了深水多梯度钻井瞬态气液两相流模型;其次,通过隐式差分方法对模型进行迭代求解,分析了多梯度参数对井底压力和截面含气率的影响规律;最后利用变异系数加权法原理对多梯度控制参数进行了优化设计,提出了不同控制目标时的最优控制方法。研究结果表明:①与井底恒压控压钻井相比,通过调节多梯度控制参数可以获得更快的井底压力响应速率;②以最快井底压力的响应速率作为控制目标时,调节空心球体积分数所产生的控制效果最好;③以最小井口截面含气率作为控制目标时,调节分离器位置所产生的控制效果最好。结论认为,该方法不仅为气侵条件下的控压钻井工艺技术的优化设计提供了参考,而且还对窄压力窗口条件下,尤其是海洋深水的安全钻井提供了理论指导和技术支撑,方法的推广应用有助于深海油气的高效开发。

深水钻井多压力系统条件下的井筒温度场研究

为了研究深水钻井中多压力系统对井筒温度与钻井液热物性参数的影响,建立了多压力系统位于中部裸眼地层以及井底往上连续地层时的传热与传质物理模型,并推导了循环过程中井筒瞬态传热与传质数学模型,利用模型对井筒温度以及钻井液热物性参数的敏感性进行分析。研究结果表明:多压力系统分别位于中部地层和井底往上连续地层时,前者主要影响其上部环空温度,而后者对整个环空温度都有显著影响;单独漏失或溢流比两者同时作用时对井筒温度以及热物性参数的影响更显著。研究结果可为多压力系统条件以及漏失、溢流频发的复杂地层钻井提供一定的理论参考。

基于AMESim的节流阀自动控制系统

针对压井过程中节流阀的自动化程度不高以及控制精度低的问题,基于节流阀自动控制系统对子元件的选型以及液压系统的控制关系,建立了流量-压力特性方程,并利用拉普拉斯变换和叠加原理得到了控制系统的传递函数数学模型,同时建立了节流阀的位移与节流压降的数学关系,并得到了节流压降与速度随开度的变化规律。以系统传递函数为依据,建立了节流阀自动控制系统,并对系统进行了仿真计算和稳定性分析。研究结果表明,所设计的节流阀自动控制系统具有较好的稳定性及快速性。该研究可以在一定程度上提升压井作业的自动化程度,使得压井作业变得更加安全与高效。

海上高温高压井环空ECD精细预测模型

为了准确预测高温高压井环空ECD,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,利用多元非线性回归得到了钻井液密度和流变参数计算模型。通过将钻井液密度和流变参数计算模型与井筒传热模型耦合,建立高温高压井环空ECD精细预测模型。相比Drillbench软件计算结果,该模型更接近于实测PWD数据,误差更小。实例井计算结果表明,循环钻进过程中,下部环空温度不断降低,钻井液密度和稠度系数受温度影响不断增加,导致环空ECD不断增加;钻井液排量与地温梯度是影响环空ECD分布的关键因素,排量越大,环空压耗越大,进而环空ECD也越大;地温梯度直接影响环空温度分布,地温梯度的增加将导致环空ECD的不断降低。

深度神经网络模型量化方法综述

近年来,利用大型预训练模型来提高深度神经网络在计算机视觉以及自然语言处理等具体任务下的泛化能力和性能,逐渐成为基于深度学习的人工智能技术与应用的发展趋势.虽然这些深度神经网络模型表现优异,但是由于模型的结构复杂、参数量庞大与计算成本极高,使得它们仍然难以被部署在如家电或智能手机等资源受限的边缘及端侧硬件平台上,这很大程度上阻碍了人工智能技术的应用.因此,模型压缩与加速技术一直都是深度神经网络模型大规模商业化应用推广的关键问题之一.当前在多种模型压缩与加速方案中,模型量化是其中主要的有效方法之一.模型量化技术可以通过减少深度神经网络模型参数的位宽和中间过程特征图的位宽,从而达到压缩加速深度神经网络的目的,使量化后的网络能够部署在资源有限的边缘设备上,然而,由于量化会导致信息的大量丢失,如何在保证模型任务精度条件下实现模型量化已经成为热点问题.另外,因硬件设备以及应用场景的不同,模型量化技术已经发展成为一个多分支的研究问题.通过全面地调研不同角度下模型量化相关技术现状,并且深入地总结归纳不同方法的优缺点,可以发现量化技术目前仍然存在的问题,并为未来可能的发展指明方向.

双梯度钻井分离器设计及其分离效率的研究

针对目前双梯度钻井中分离器的分离效率低的技术难题,设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器。对过滤分离器的结构以及工作原理进行了介绍,基于分离器的结构,建立了工具的物理模型,依据给定的边界条件对其进行了强度校核,验证了工具的可靠性。根据工具的内部流场结构,建立了流体域物理模型,并结合多孔介质模型和欧拉多相流模型对分离器内部流场以及分离效率进行了研究,通过室内试验对分离效率进行了进一步的验证。验证结果表明,过滤分离器能够对空心球实现高效分离,其中最高分离效率可以达到98%,且过滤分离器的强度也满足安全需求。该研究突破了分离器分离效率不高的技术瓶颈,显著提升了注空心球双梯度钻井方式的可行性。

双梯度钻井关键工具及井筒压力动态变化规律

为了解决注空心球双梯度钻井中分离器的分离效率不高的问题,对井筒压力的动态变化规律进行了研究。设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器,并通过数值模拟与室内试验进行了验证,过滤分离器最高分离效率可以达到98.5%。建立了空心球分离进入环空时所产生的波动压力数学模型,结合该模型并考虑空心球的体积分数、钻井液排量、分离器位置以及机械钻速的动态变化,进一步建立了井筒压力动态变化的数学模型。基于钻井数据进行了算例计算和影响因素分析。研究结果表明:在分离器位置处,井筒压力分布存在明显拐点,而环空中钻井液密度分布存在突变;通过动态调节空心球体积分数和分离器位置等关键参数可以灵活调节环空中轻质钻井液的密度大小、液柱长度以及随钻井底压力的大小,从而实现对随钻井底压力的实时预测。研究结果可以为窄压力窗口条件下的安全钻进提供理论基础与技术支撑。

基于空心球滑移条件下的双梯度钻井井筒温压场的研究

为了研究空心球的滑移对深水双梯度钻井井筒温度和压力的影响,本文首先基于碰撞理论,在考虑空心球颗粒之间相互碰撞的条件下,建立了球与球之间的曳力模型。其次,根据单个空心球在钻井液中的受力分析,建立了不同流态下的滑移速率模型,并将模型计算结果与室内实验测试结果进行对比,从而验证了模型的合理性。然后又基于滑移速率模型,推导了滑移速率、滑移距离和混合流体的热物性参数之间的关系模型,同时考虑井筒温度、压力以及流体热物性参数之间的相互影响,从而建立了双梯度钻井井筒压力预测模型。基于南海某区块的钻井数据,并考虑分离器位置、空心球体积分数、滑移距离、空心球直径与密度以及钻井液黏度的影响,对井筒压力预测模型进行了计算和敏感性分析。结果表明滑移速率与空心球的直径及钻井液的密度呈正相关,而与空心球的密度和钻井液的黏度呈负相关;在分离器位置处,环空内混合流体的密度分布曲线存在突变点,而压力分布曲线在相同位置处存在拐点;随着滑移距离的增加,上部环空内轻质流体的液柱长度逐渐减小且密度曲线和环空压力分布曲线的突变程度与弯折程度逐渐增加;当滑移距离增加时,环空压力逐渐增加,而轻质段混合流体的密度以及整个环空的温度却逐渐减小;当分离器位置和空心球体积分数的增加,环空压力和轻质段混合流体的密度减小。该研究可以为变梯度钻井井筒压力的更精确的预测提供理论参考,同时也为深水窄压力窗口条件下的安全钻井提供了一定的理论指导和技术支撑。