具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头研制

油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,提出了具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头新结构,并针对四川盆地茅口组Ø311.2 mm井段常规PDC钻头冲击失效严重的问题,设计了3+3+3型(3个主刀翼、3个牙轮以及3个独立缓冲刀翼)的独立缓冲结构复合钻头,开展了全尺寸钻头室内钻进对比实验,并在川渝页岩气区块茅口组—栖霞组地层进行了实钻应用。研究结果表明:①独立缓冲结构复合钻头在常规复合钻头的牙轮切削结构和固定切削结构之间的空隙部位增设独立缓冲刀翼,有效缓解了多边形效应,对PDC齿形成很好的缓冲保护,同时分担了过大的钻压,限制了切削齿吃入深度,进而防止了钻头产生粘滑振动;②独立缓冲结构复合钻头钻压和扭矩波动小,扭矩为PDC钻头的1/5;③独立缓冲结构复合钻头取得了单只钻头进尺170 m的记录,比邻井同层位单只PDC钻头最高进尺提高了73.5%。结论认为,独立缓冲刀翼对提高钻头的稳定性起到了关键作用,不仅提高了钻头寿命,而且有效提高了复杂难钻地层及复杂结构井的综合钻井时效,有效降低了油气勘探开发成本。

PDC齿切削砾岩的细观损伤模拟

砾岩一般具有孔隙结构复杂、非均匀性严重等特点,PDC钻头钻进砾岩地层时破岩效率普遍较低,室内试验很难有效地研究PDC齿的破岩过程。为此,采用离散元软件PFC2D建立了PDC齿切削砾岩的数值模型,研究不同切削深度、前倾角及岩石非均质度情况下,砾岩的破碎形式和过程,引入破岩比功评价了砾岩切削过程中的破岩效率。研究结果表明:一定范围内增加切削深度,砾岩内部剪切裂纹更快萌生且剪切裂纹占比显著增加,主裂纹沿自由面方向和切削方向绕砾扩展;提高砾岩非均质度,岩石逐渐由塑性破坏转变为脆性破坏,非均质度过高会增加砾岩的整体强度,且使作用在PDC齿上的冲击破坏频率增加,不利于破岩;当PDC齿以1 mm切削深度、5°前倾角切削砾岩时,可获得最高的破岩效率。所得结论可为PDC齿设计及切削参数选择提供理论支持。

海域地震动强度包络模型研究

人工模拟地震动是目前开展海洋工程结构抗震分析的主要地震输入分析。强度包络函数是人工模拟地震动的重要参数,决定了地震动的强度非平稳性特性,并对地震动持时起控制作用。目前的地震动强度包络模型均是基于陆域地震动记录统计分析得出,无法准确反应海域地震动的强度特性。因此,基于日本K-Net强震动观测台网的实测地震数据库,分析海域地震动在时域中强度分布特性;提出适用于海域地震动的三段式强度包络模型,回归得到震级M、震中距R及关键参数上升段t_(1)、强震平稳段ts、下降段衰减率c(无量纲)的计算表达式;研究震级、震中距对海域地震动强度包络模型的影响规律,并探讨海域地震动与陆域地震动强度包络模型的异同。研究结果表明:海域地震动强度包络模型中关键参数上升段t_(1)、强震平稳段ts、下降段衰减率c的取值范围分别为[13~52 s],[12~79 s],[0.037~0.173];震级对关键参数(t_(1)、t_(s)、c)的影响要大于震中距;与陆域地震动相比,海域地震动的强度包络模型的下降段衰减率c相差显著,且各关键参数的分布范围更大。

PDC钻头数字化选型技术及软件开发

钻井过程中产生大量与地层、钻头相关的工程数据,利用大数据分析技术优选钻头能用于指导钻头的选型、设计和使用,可使钻头的选用从依赖厂家和经验,转向依据科学的结构特征分析和大数据优选。通过开展PDC钻头结构特征数字化方法研究,建立基于统计数据分析的钻头结构特征推荐与选型技术,形成以数据提取与效能分析、钻头结构特征数字化,以及钻头结构特征重构选型3项内容为核心的基本步骤和分析策略,在此基础上建立了一套PDC钻头数字化选型技术和配套软件。较常规钻头进尺与钻速对比分析选型方法,该技术重点考虑了结构特征对钻头使用效能的影响,体现了实钻工程数据对钻头选型的指导作用。应用该技术与软件开展了准噶尔盆地某区块PDC钻头选型,并进行实钻验证。应用结果表明,选用的钻头钻进中钻速和进尺显著提升,缩短了钻井周期。研究技术与成果有利于提升钻井服务技术水平,可为油气田数字化、智能化发展奠定基础。

多因素影响下射孔段管柱振动力学分析

聚能射孔爆轰产生的冲击载荷作用于井下射孔段管柱系统,导致管柱发生屈曲断裂等事故。结合管柱自重、射孔液阻尼、地层围压和爆炸冲击载荷的影响,建立射孔冲击载荷下油管—射孔枪动力学模型,得到射孔段管柱纵向振动微分方程。应用有限元软件,对射孔段管柱进行显示动力学响应分析,并将模拟结果同理论数值解进行对比验证。结果显示,应力波由管柱底端向上传播,管柱等效应力和轴向位移均呈现周期性变化,且逐渐衰减。分析不同油管长度、外径、壁厚和单发装药量对管柱动态响应的影响。基于数值模拟结果,利用MATLAB软件进行多元非线性回归,拟合得到射孔段管柱应力峰值经验公式,并与现场试验数据进行对比,验证公式可靠性。

我国研究生教育管理组织的历史演进与嬗变

研究生教育管理组织是研究生教育改革发展的重要保障。随着我国研究生教育改革发展的不断深入,研究生教育管理组织也在不断地调整和优化。从1978年恢复研究生教育至今,我国研究生教育管理组织大致经历了奠基期、完善期、转型期三个阶段。我国研究生教育管理主要有三部分即研究生教育、学科建设和学位授予,其管理组织分为研究生管理组织、学科管理组织和学位管理组织。不同历史阶段三种类型组织的形态以及关系具有不同的表现。数智时代的来临以及建设研究生教育强国步伐的加快,我国研究生教育管理组织进入了一个形态重塑的变革时期。

面向强后处理场景的图像篡改定位模型

针对微信、微博等社交平台对图像进行的压缩、尺度拉伸等有损操作带来的篡改痕迹模糊或被破坏的挑战,提出了一种对抗强后处理的图像篡改定位模型。该模型选用了基于Transformer的金字塔视觉转换器作为编码器,用于提取图像的篡改特征。同时,设计了一个类UNet结构的端到端编码器-解码器架构。金字塔视觉转换器的金字塔结构和注意力机制可以灵活关注图像的各个区块,结合类UNet结构能够多尺度地提取图像上下文间的关联信息,对强后处理的图像有着较好的鲁棒性。实验结果表明,所提模型在对抗JPEG压缩、高斯模糊等常见的后处理操作以及在不同社交媒体传播场景的数据集上的定位性能上明显优于目前主流的篡改定位模型,展现出了优异的鲁棒性。

异形齿切削破碎页岩的试验与数值模拟研究

针对PDC钻头在页岩气钻井中破岩效率低和寿命短的问题,开展异形齿切削破碎页岩机理研究。选用凹面齿、斧形齿、三棱齿等典型异形齿开展切削页岩过程、切削载荷的试验研究,利用数值模拟分析异形齿切削过程中岩石的损伤特性。试验结果表明:切削齿切削页岩过程中,出现了镜面和“卷屑”等硬塑性特征;凹面齿切削载荷和破岩比功小于其他齿型;平面齿和三棱齿随着前倾角的增加,切削载荷呈增大趋势;凹面齿和斧形齿对前倾角的变化不敏感,且凹面齿在前倾角为10°时破岩效果最好;在相同条件下,4种齿型中凹面齿形成的岩屑最大,利于破岩效率的提高。模拟结果表明:切削过程中凹面齿以“铲削”的方式破碎岩石,三棱齿和斧形齿的棱脊对岩石产生明显的挤压效果;三棱齿沿着棱脊将岩屑一分为二向两侧排出,而斧形齿在块体岩屑的中间部分形成了明显的塑性变形。研究结果可为页岩气钻井提速增效提供基础支撑。

太赫兹固态通信系统技术发展现状与挑战

太赫兹固态通信系统被认为是下一代通信的重要技术备选方案,其高速、实时、大容量传输特性为“万物智联”提供了可能。当前,太赫兹固态通信系统面临诸多技术挑战。为进一步推动太赫兹固态通信系统研制,梳理了太赫兹波段信号调制、固态器件、天线以及收发系统的研究进展与关键技术,并剖析了太赫兹通信系统未来的发展方向。太赫兹固态通信系统将进一步加快通信系统小型化研究,促进信号、器件、芯片、系统等多项技术深度优化融合,为商业化应用提供技术基础。

基于中国锂矿床及资源特征的2024—2035年锂供需形势分析

锂矿作为我国的战略性矿产,支撑我国战略性新兴产业发展,也是培育和发展新质生产力的新能源矿产,而碳酸锂等锂矿产品是锂电产业发展的基础原材料。锂矿资源是我国锂产业高质量发展的物质基础。我国锂矿床类型复杂多样,锂矿资源丰富,资源禀赋不佳,国内锂矿产品供应量较低,自2000年我国锂电产业发展至今,锂消费量不断攀升,锂精矿等锂矿产品对外依存度持续高企。本文对我国锂矿床类型、保有资源储量特征、矿石质量及空间分布等进行了分析;利用锂矿可供性评价方法等分析预测了我国2024—2035年矿山锂供应量、二次锂回收量等供应能力;利用锂部门消费法、灰色模型法等矿产资源需求预测方法与模型评价与预测了我国锂需求量;分析了我国锂供需形势。研究结果表明:(1)我国盐湖卤水型锂矿保有储量占比降至38.24%,而硬岩锂型占比升至61.76%,这“一升一降”重塑了中国锂矿储量格局,由“北多南少”变为“北少南多”;(2)从锂供应端看,锂总供应量包括矿山锂供应量与二次锂回收量,在参考情景下(碳酸锂价格10万元/t,内部收益率(IRR=10%)时),2025年、2030年和2035年我国矿山锂供应量分别为22.77万t、21.47万t和21.47万t,3个时点二次锂回收量分别为7.50万t、27.19万t和60.00万t;(3)从锂需求端看,3个时点我国锂需求量(LCE)分别为107.29万t、172.72万t和231.68万t,锂需求量呈不断增长趋势;(4)从锂供需形势看,2024—2035年我国锂供需形势严峻,随着锂电产业的发展,矿山锂供不应求的趋势不断加剧,3个时点国内矿山锂资源保障率分别约为21.22%、12.43%和9.26%。若考虑二次锂回收量,则我国锂供需形势有所缓解,3个时点锂总供应量对产业发展的保障率分别为28.21%、28.17%和35.16%,但仍保持需求大于供给的趋势。同时,提出加强锂矿地质勘查工作力度,在锂矿全产业链的关键环节突出企业科技创新作用与地位,重视二次锂回收利用,加大锂矿资源产品战略储备力度,“走出去”利用境外锂矿资源及产品等5条对策建议。本文所形成的认识结论、对策建议对我国编制“十五五”锂矿资源战略规划、制定锂矿资源管理政策等具有一定的现实意义。

基于深度确定性梯度学习的集群多目标分配方法

针对多弹协同作战进行目标分配时,存在敌方平台和反舰导弹数量不确定性和类型多样化,导致目标分配算法难以建模的问题,为提升高动态协同攻击条件下的攻击效能,建立动态战场环境模型和多目标分配的单回合马尔可夫决策模型,提出一种改进深度确定性策略梯度的分配算法.通过与模拟器的交互自动求解最佳分配策略,利用mask方法对动作空间进行掩码操作,实现算法对平台数量和类型的适应能力.实验结果表明,在各种不同舰船的防御配置和红蓝双方数量配置下,算法求解得到的攻击策略相对于随机策略的性能提升约为87.5%,模型推理时间约为0.04ms.研究结果将加速基于深度确定性梯度学习的方法在高动态环境下智能决策中的应用,对集群自主决策方法的研究具有推动作用.

上下文建模与推理的视频异常事件检测

视频异常事件检测旨在从视频中自动地检测出不符合正常事件规律的视频事件.视频中许多正常和异常的事件是由目标与场景或其它目标交互而产生的,即它们是以目标为中心且高度上下文相关的.如何从底层的视频特征中提取事件高层语义上下文信息,并根据上下文信息进行视频异常事件检测仍是一个开放的难题.为此,本文提出了一种新的上下文建模与推理的视频异常事件检测方法.本文方法通过建立视频的上下文图,自动地推理事件相关的语义上下文信息,以缩小底层视觉特征与异常事件高层语义之间的差距,实现异常事件检测.具体来说,首先使用了预训练的目标检测网络,提取目标初始的表观特征、目标之间的时空关系特征和场景特征;其次设计了一个上下文图推理模块,通过建模时空上下文图,将提取到的特征显式地建模为三类语义上下文,包括事件目标的个体行为、不同目标之间的时空关系以及目标与场景之间的交互,其中图的节点表示目标/场景,图的边表示时空关系;最后构建了一个异常预测模块,根据推理到的语义上下文信息进行异常事件检测.本文的上下文图推理模块基于平均场理论,通过使用多个带有消息传递模块的循环神经网络,迭代更新图的节点和边的状态,目的是从底层的视觉特征中推理得到高层的语义上下文.本文的异常预测模块包括注意力池化网络层和全连接网络层,通过输入语义上下文信息,计算视频帧的异常分数,从而正确地进行异常事件检测.实验中,设计了一个自训练策略,分别使用了无监督、半监督、弱监督和监督四种训练策略,以端到端的方式训练时空上下文图推理模块和异常预测模块.本文方法在四个公开的数据集上进行了实验,包括三个半监督的数据集Subway (Entrance/Exit)、Avenue和ShanghaiTech,以及一个监督的数据集UCF-Crime.与不使用上下文的方法相比,本文方法在Subway(Entrance/Exit)、Avenue和ShanghaiTech数据集上的无监督AUC指标分别提高了2.7%/3.1%、2.0%和2.9%,半监督AUC指标分别提高了3.5%/3.3%、4.0%和4.3%.在监督数据集UCF-Crime上,与没有使用上下文的方法相比,本文方法在半监督AUC、弱监督AUC和监督AUC的指标上分别提高了2.1%、0.4%和9.2%,取得了有竞争力的表现.

热轧温度对Ti-Zr-V-Nb-Si合金微观组织和力学性能的影响

采用真空电弧熔炼制备了密度仅为6.1 g/cm^(3)的(TiZrV_(0.5)Nb_(0.5))_(99.4)Si_(0.6)轻质高熵合金,并分别选取900℃、1000℃和1100℃的热轧温度对合金进行轧制改性处理,探究了不同热轧温度对微观组织与力学性能的影响。结果表明:真空电弧熔炼制备的合金经轧制后强度和延伸率均得到提高,在900℃下热轧的合金具有的1164.5 MPa的拉伸断裂强度以及14.7%的延伸率,性能提升最佳,较铸态合金分别提高了13.9%和950%。随着热轧温度的进一步升高,合金平均晶粒尺寸变大、力学性能不断下降。900℃下热轧后合金优异的综合力学性能是位错增殖、固溶强化、第二相强化和晶粒细化四种强化机制共同作用的结果。

混合曲率空间中的几何自适应元学习方法

元学习通过学习先验知识,能帮助模型快速适应新任务.在适应新任务的过程中,空间几何结构与数据几何结构的匹配程度对模型泛化起着重要作用.现实世界数据具有多样的非欧几何结构,例如自然语言具有非欧层级结构,人脸图像具有非欧环状结构等.已有研究表明,真实数据的非欧结构同黎曼流形的几何结构相匹配,从理论上提供了利用黎曼流形来建模数据的可行性.本文提出了混合曲率空间(mixed-curvature space)中的几何自适应元学习方法,利用多个混合曲率空间来表示数据,并生成与数据非欧结构相匹配的黎曼几何.本文构建了多混合曲率神经网络,将混合曲率空间的几何结构表示为曲率空间的曲率、数量和维度,由此通过梯度下降过程实现对数据非欧结构的几何自适应.本文进一步引入几何初始化生成策略和几何更新策略,通过少数几步迭代,空间几何结构即可快速匹配数据非欧结构,加速了梯度下降过程.本文在小样本分类和小样本回归等任务上进行了实验验证.与欧氏空间的元学习方法相比,本文方法在小样本分类任务上取得了约3%的准确率提升,在小样本回归任务上将均方误差减少了一半,验证了本文方法的有效性.

我国学术学位授权点资源配置:空间分布、形成机理及优化机制

利用极化指数、泰尔指数等方法,分析全国学术学位授权点的空间分布规律。研究表明:学术学位授权点空间布局总体呈现“自东向西阶梯状递减”“金字塔式”的分布特征;区域分布极化现象严重;区域内部分布呈现“一核多点”等特点。使用循环累积因果理论,从国家逻辑、市场逻辑、高校逻辑三个维度分析学术学位授权点资源空间分布的形成机理。为优化学位授权资源布局和高等教育生态,应关注“学术资质+区域需求”,构建两轮驱动审核机制;重视“主体协同+资源整合”,构建多元协同联动机制;综合“发展潜力+建设成效”,构建“能上能下”的动态调整机制。

热轧加工协同提升Ti_(45)Zr_(40)Al_(5)Nb_(5)V_(5)轻质高熵合金强韧性能

文章制备了一种密度为5.6 g/cm^(3)的新型轻质Ti_(45)Zr_(40)Al_(5)Nb_(5)V_(5)高熵合金,并研究了热轧温度对该合金的微观结构和力学性能的影响。从提升合金强韧性出发,采用不同的热轧温度对Ti_(45)Zr_(40)Al_(5)Nb_(5)V_(5)合金进行了轧制处理。并测定了同等40%变形量下(厚度从22 mm变为13.2 mm),700℃~1000℃的热轧温度时该合金的相结构、微观组织和拉伸力学性能。结果表明,热轧后Ti_(45)Zr_(40)Al_(5)Nb_(5)V_(5)合金始终保持单相BCC结构,晶粒尺寸下降了25.6%~53.7%,而且拉伸强度随热轧温度先升高后下降,延伸率不断升高。最佳的热轧温度为800℃,此时合金具有202μm的平均晶粒尺寸、917 MPa的拉伸屈服强度和11.3%的延展性,晶粒细化和位错强化是其性能提升的根本原因,该研究有望为高强韧化轻质金属结构材料的研发提供理论依据。

变形诱导析出相实现Ti_(45)Zr_(40)A_(l5)Nb_(5)V_(5)轻质高熵合金强塑性协同提升

钛基高熵合金具有比强度高,低密度等优越性能,被军工业和科研界广泛关注。然而,如何寻找并通过改进加工手段获取兼顾强度和塑性的钛基高熵合金材料,建立起加工方式、材料微观组织和力学性能之间的联系仍需深入研究。文章通过真空悬浮熔炼制备了一种密度为5.6 g/cm3的新型高熵合金Ti45Zr40Al5Nb5V5,进一步采用多级轧制法强化并增韧合金。研究发现多级轧制诱导了Ti45Zr40Al5Nb5V5合金中B2和HCP析出相的形成。同时将晶粒尺寸由387μm减小到89.5μm。析出相和细晶强化相结合的方式协同提高了Ti45Zr40Al5Nb5V5材料的强度和塑性,材料的拉伸屈服强度提升了35.2%至1149 MPa,延展性提升到10%,相较于铸态合金提升了34.0%。

新型抗生素筛选的研究进展

抗生素耐药性是一个重要的公共卫生问题,由于细菌耐药性的不断进化和传播,尤其是“超级细菌”的出现,导致传染病发病率和死亡率不断增加,治疗也变得更具挑战性,因此,新型抗生素的研究至关重要。进入抗生素后时代以来,大批新技术、新方法为新型抗生素的筛选提供了思路。本文对新型抗生素筛选和替代方法的进展进行了总结,包括从天然产物中筛选、采用化学合成或合成生物学方法筛选、基于组学技术的筛选、人工智能辅助筛选、药物再利用和联合用药以及抗生素的替代疗法如单克隆抗体疗法、噬菌体疗法。新型抗生素的筛选对于应对多耐药菌、治疗新兴疾病、提高治疗效果都具有重要意义,药物再利用、联合用药及抗生素的替代疗法可以降低药物开发的时间和成本,为医疗领域带来更多的创新和进步。

聚氨酯软质泡沫制品阻燃性能检测分析

采用氧指数仪、硬泡垂直燃烧仪、扫描电镜等测得软质聚氨酯(PU)泡沫的燃烧性能和泡孔结构,并依据GB 50826-2012电磁波暗室工程技术规范7.1.4和8.1.4章节,对燃烧性能指标要求进行判定;研究PU泡沫制品不同燃烧性能之间的相关性,对测试方法的适用性进行探讨。结果表明:氧指数越低,PU泡沫试样在空气中被引燃后难熄灭,质量剩余越少;密度较大、氧指数较高的软质PU泡沫试样在垂直燃烧试验中可实现离火自熄,氧指数与垂直燃烧的燃烧火焰高度相关性不大。对作为吸波材料的一批软质PU泡沫,按其工艺规范要求进行判定,垂直燃烧最大火焰高度(平均燃烧高度)超标是其阻燃性能未达标的主要原因。分析认为,由于软质PU泡沫开孔结构和垂直燃烧测试方法的特点,采用GB/T 8333-2012对软质PU泡沫的垂直燃烧性能进行评价是值得商榷的。

PDC齿压入破岩过程的岩石裂纹特征试验研究

PDC齿是PDC钻头的重要破岩单元,其破岩过程包含压入和旋转切削,但现有研究忽略了压入过程的岩石损伤。为了研究PDC齿压入岩石的能力和探究岩石损伤机理,为PDC钻头的参数选择提供理论依据,采用室内试验方法研究了不同前倾角PDC齿压入青砂岩、花岗岩的破岩过程,采用岩石无损显微检测技术分析了岩石宏观及细观的裂纹。研究表明,砂岩的破碎方式为细小砂粒和黏结物的脱落,花岗岩的破碎方式为晶体的脆性破碎。岩石受载后会先在岩石内部薄弱地方萌生出单一的微裂纹,微裂纹连贯扩展形成主裂纹,主裂纹持续扩展形成宏观可见的裂纹;主裂纹附近为薄弱区域,其内部包含很多尚未成形的微裂纹;接触区域的齿尖处为应力集中区,主裂纹沿此开裂。岩石损伤过程随着前倾角的变化而变化,20°前倾角PDC齿压入青砂岩的能力最强,25°前倾角PDC齿压入花岗岩的能力最强;压入深度小于4 mm时,5°前倾角PDC齿压入岩石的能力最差。研究结果对于揭示岩石的细观与宏观损伤机理、建立PDC钻头破岩的评价方法和优化PDC钻头的设计参数及工作参数等具有重要作用。