基于多材质复合管柱的裸眼井壁支撑工艺及应用

已完钻超深裸眼水平井侧钻技术是经济、高效开发油藏剩余油的主要手段之一，传统的磨铣钢套管开窗侧钻技术存在下入摩阻大、磨铣耗时长导致开窗失败等问题。为此，提出了基于多材质复合管柱的超深水平井裸眼井壁支撑工艺，结合中国西北油田已完钻超深裸眼水平井井况，首先，提出了基于“铝合金+碳钢”的多材质复合管柱组合及设计方法；其次，开展了基于管柱实物屈曲实验数据的管柱临界屈曲载荷计算模型适用性评价，并优选出了适合于“铝合金+碳钢”多材质复合管柱的屈曲临界载荷计算模型；最后，研究了综合考虑管柱扭矩、摩阻、刚性、井眼条件、管柱强度及材质的多材质复合管柱下入性分析方法，并利用下入性分析软件对西北油田顺北X1井、X2井、X3井、X4井复合管柱进行了下入可行性评价。该方法在X1井和X2井得到成功应用，进一步论证了该工艺现场应用的可行性。研究成果可为超深水平井裸眼井壁支撑的复合管柱设计和下入可行性评价提供理论参考。     

自动调温与均温艾灸仪的研制及温度场分析

为了解决现有艾灸过程中热量不均衡、热量利用率低、操作繁琐等问题，达到高效利用热量和药烟的目标，本文设计并实现了一种新型智能艾灸仪，该艾灸仪包含燃烧、熏蒸、收集及控制系统，可以实现烟雾自动收集、温度精确智能控制以及艾灸操作流程简化等功能。基于传热学理论对艾灸仪的熏蒸系统建立热力学模型，并利用Fluent软件对其进行温度场分析，分析结果表明：锥形流道是两种结构方案中较优的流道结构；所设计的温度均衡隔板对艾灸仪的温度均衡起到至关重要的作用；实际使用中存在的泄漏不仅对升温速度有轻微的影响，对温度场的分布也有一定的影响。设计与研究结果为现代艾灸仪的临床应用提供了理论基础。     

基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

加筋土挡墙振动频率反映其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显.引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子.通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加.泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律.     

基于负温度系数热敏电阻多通道高精度可穿戴式体温采集系统的设计

体温通常用于筛查传染病、监测治疗.为了确定皮肤表面温度.通过恒压式测温电路测电阻的方法,研究设计了可穿戴式多点体温监测系统,以STM32F103C8T6芯片为核心处理器,负温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient,NTC)作为感温元器件,ADS1256芯片为温度信号调理器,蓝牙模块为无线传输单元,用LABVIEW设计上位机界面.热敏电阻及分压电阻构成的恒压式电桥电路进行8路温度数据的采集,24bits超高精度模数转换模块配置差分输入对模拟信号进行放大、滤波以及模数转换;转换后的数据在单片机中处理和运算;最终通过蓝牙将数据传至上位机.采用Stein-hart方程的四阶公式对热敏电阻作线性补偿.从软件和硬件上减少环境干扰和体温分布不均的影响.分析了温传感器的温度测量误差.实验结果表明,测量系统分辨率达0.01℃,测温准确度可达±0.02℃.此设计方案,具有较高的稳定性和精确性;并且该电路结构简单、体积小、低功耗,可用于需要精密测体温场合.     

带梁式转换层框支剪力墙结构抗连续倒塌分析

为研究带梁式转换层框支剪力墙结构的抗连续倒塌能力及变形程度,通过有限元软件建立本结构的三维模型,基于备用荷载路径法,以某带梁式转换层的框支剪力墙结构为研究对象,选取不同失效工况分别进行非线性分析,研究初始破坏后剩余结构的节点位移、内力机制及内力重分布过程.结果表明:根据各个工况下对失效点变形情况可得底层位移大于转换层位移;同层不同位置柱的对应位移大小依次为角柱、内柱、长边中柱、短边中柱;承重柱失效后其相邻构件的不平衡内力分担情况遵循"就近原则".     

轻质含硅芳炔隔热材料的制备与性能

采用中空玻璃微球(hollow glass microspheres,HGM)、短切石英纤维(short-cut quartz fibers,SQF)和耐热含硅芳炔树脂(Si-containing arylacetylene resin,PSA)制备了HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料,并研究了两者力学性能以及热学性能。研究结果表明:HGM能很好地降低HGM/PSA复合物的密度和导热系数,当HGM质量分数超过30%时,HGM/PSA复合物的导热系数和力学性能迅速下降;随着SQF质量分数的增加,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度和拉伸强度提升,但密度和导热系数也增加;添加经KH 560表面处理的HGM可提升HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料的力学性能,且对两者的密度和导热系数影响不大;当SQF的质量分数为16%且HGM经KH 560表明处理后,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度达到96.3 MPa,拉伸强度达到12.3 MPa,同时密度为0.82 g/cm^3,导热系数为0.195 W/(m·K),且在50~490℃通过动态热机械分析仪观察到复合材料没有明显的玻璃化转变。     

河北省承德地区大地热流

地温监测孔长期地温监测资料显示，承德市地区恒温带深度是20m，恒温带温度是9.9℃。结合承德上板城镇CD-01地热地质勘探孔测温资料，本文利用恒温带温度、井底温度数据，通过回归分析方法，获取了钻孔真实地温分布信息。采集CD-01钻孔90块岩心样品，测试了岩石热物性参数。CD-01钻孔大地热流计算结果是46.4 mW/m2，高于早期承德地区大地热流研究成果（44.8 mW/m2和30.1 mW/m2），但都低于我国大陆地区平均热流值（60.4±12.3 mW/m2）和全球大陆地区平均热流值（65.0±1.6 mW/m2），为低热流值，反映了承德地区的低热流背景。     

液黏离合器摩擦副对流换热系数数值模拟研究

为了预测液黏离合器的温度场分布及热负荷特性，通过数值模拟研究求得摩擦副散热面的对流换热系数。应用计算流体动力学软件CFX建立了摩擦副流固耦合有限元模型，获得了摩擦副的温度场分布，综合考虑换热表面形状、摩擦片转速、油液流速和入口压力、流体物理性质等因素，揭示了各因素与对流换热系数之间的内在联系。结果表明：摩擦副温度从内径到外径逐渐升高，菱形区域中心温度比四周高。摩擦片转速越大对流换热系数越大；油液黏度越小，入口压力越大，对流换热系数越大。可见，油液流速对换热系数的影响最为显著；摩擦片转速、油液的入口压力和黏度会改变流速及流体的运动状态，从而影响对流换热系数。     

基于Libmodbus的走航式海表温度传感器总线协议设计

针对船用海水表层水温观测以人工观测为主的现状，基于跨平台的Modbus库Libmodbus的走航式海洋表层水温监测系统，通过在船舶一侧布放处于船舶吃水线范围的水温传感器来采集表层水温信息。采用RS485/Modbus协议实现多站多点联网，构成分布式系统，进行海水表层温度的自动采集。上位机基于Modbus-RTU协议，并添加循环冗余校验以保证其对水温传感器的远程控制和表层水温信息采集功能的可靠性、安全性。该系统不仅运行稳定，操作简单方便，还具有可移植性和可扩展性。实验结果表明，该系统可以稳定可靠地监测海洋表层水温，实现表层水温的随船在线测量。     

CO2原油体系中的PR状态方程改进方法

针对现有工程应用中的状态方程描述油藏条件下CO₂-原油非理想体系时不能同时兼顾精度和计算简便性要求的问题，开展了对PR立方型状态方程修正研究。基于热力学和流体相平衡原理，考虑温度、压力和非烃组分相互作用等影响因素，采用将无因次系数由常数项改进为与对比温度相关联函数项的方法，对PR状态方程进行修正，改善液体密度及重组分特征的预测效果。以油田现场油样实测组分数据为基础，在油藏温压条件下，对PR状态方程修正前后计算油气组分等参数的精度进行了对比。结果表明，新的状态方程在不失计算简便的前提下，计算精度显著提高，相对误差下降到5%以下，满足工程应用要求，在预测油藏条件下流体相态方面具有更好的实用价值，为CO₂驱数值模拟提供支持。