基于Nios II的随钻声波测井仪通讯接口卡设计

针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。     

基于声发射的自振脉冲空化射流实验研究

为增加低渗透性能煤层气的采前预抽取量,提高深部煤层的开采效率,本文采用信号分析法从射流振荡状态研究自振脉冲空化射流特性。基于水声传感技术获取淹没环境中声发射信号,利用频谱分析法研究围压下自振脉冲空化射流冲击砂砖块产生的空化噪声,分析不同压力下随时间变化时主要破坏频率,通过声功率谱（PSD）及空化噪声能量变化探讨冲蚀效果。结果表明,钻孔率随钻孔时间增加而降低且孔深存在临界深度。水中射流脉动的频率范围为11.44 KHz-17.14 KHz,砂砖主要破碎频谱范围为38.74 KHz- 46.05 KHz。随冲蚀时间增大,声发射信号能量强度先增加后降低。此外,射流频谱分析和PSD方法对射流性质的研究提供新的思路及方法。     

麻花钻锥形钻尖刃磨参数的优化

为了减少麻花钻在加工过程中的轴向推力和扭矩,对其锥形钻尖的刃磨参数进行优化。首先将钻尖几何形状参数化,获得钻头横刃和主切削刃的离散模型并用于计算钻头的推力和扭矩,通过钻削试验验证了力学模型的计算精度。然后建立分别以推力、扭矩、推力与扭矩加权和最小化为优化目标,以钻尖刃磨参数为优化变量的模型,并采用遗传算法进行求解。根据优化结果确定了3种优化目标下的钻头最佳几何形状。采用优化后的麻花钻进行钻孔试验,结果表明,与标准麻花钻相比,其推力和扭矩大幅降低,同时钻头推力和扭矩的计算值与实测值误差也均在8.4%以内,误差相对较小,证明了该优化方法的有效性。     

气体钻井上返岩屑对井斜影响的分析

气体钻井井眼环空的气固流动状态给固体岩石颗粒冲击井壁提供了条件。高速气流携带的岩屑与井壁碰撞的频率和剪切应力较大,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重。井径的扩大导致底部钻具组合(BHA)受力状态发生变化,从而造成控制井眼轨迹的难度增加,引起井斜。同时,井壁岩石颗粒碰撞剥落在下井壁形成岩屑垫层,同样影响底部钻具组合力学特性,造成增斜力,从而影响井斜。为分析气体钻井上返岩屑对井斜的影响,根据气体钻井环空流动模型与颗粒碰撞的能量关系,建立了气体钻井条件下的井径扩大判别模型。实例计算表明该模型准确、有效,可以为气体钻井设计和井径分析提供依据。     

V级围岩大断面隧道爆破开挖技术研究

新建汉十铁路襄阳段岘山一号隧道地质构造及水文地质条件复杂,V级围岩自稳能力较差。在工程掘进中,改进了三台阶七步开挖法和控制爆破施工工艺,合理地优化了爆破开挖的参数,保证了大断面隧道工程在取得良好的爆破效果下的高效有序掘进。可为类似地质条件的隧道工程提供参考。     

基于多邻域策略重心反向学习的差分进化算法

针对标准差分进化(DE)算法探索能力差、难以逃出局部最优的问题,提出一种基于多邻域策略和邻域重心反向学习的差分进化算法(MCOBDE)。该算法根据当前进化状态动态地选择不同的邻域策略:在算法前期大概率选择局部邻域策略,其采用的环形邻域结构有利于探索种群空间;在算法后期大概率选择全局邻域策略,其采用的星形邻域结构能加快算法收敛。同时在不同的邻域结构下辅以重心反向学习,能进一步扩大搜索范围,避免陷入局部最优。通过与其他DE算法针对15个CEC2015测试函数在低维和高维情况下的实验对比,证明本文算法具有较快的收敛速度和较高的收敛精度,能有效克服探索能力差、早熟收敛的缺点。     

自相似实时业务的最优带宽

基于等效带宽,提出了最优带宽的概念,并针对自相似业务,给出了能够同时保证分组丢失概率和最大延时的自相似业务的最优带宽计算方法,该算法能够得到满足QoS（Quality of Service）要求的最小等效带宽。仿真实验证明了该算法的有效性。     

复杂产品设计结构模型的节点属性层次研究

分析了复杂产品协同设计过程中的设计信息层次结构与表达方法.根据复杂产品设计时数据量大、多学科优化设计的特点,提出了二级树产品结构模型框架,用于描述复杂产品设计信息层次结构.基于学科分类,将属性节点扩展为属性树,有利于对各类信息的分类存取与管理.提出了两层树状结构的节点属性树.阐述了学科数据层的基本内容,分析了学科数据层与学科协同层的关系映射;提出了二级树结构模型的数据存储结构与节点数据的统一表示方法.实例分析表明,该结构模型有利于实现各学科信息分类管理,能够有效利用学科信息资源,提高复杂产品设计效率.     

南岭多金属矿集区科学钻探孔成像测井资料综合研究

南岭多金属矿集区科学钻探孔(NLSD-1、NLSD-2)在钻进过程中实施了连续取心,并且进行了多种地球物理测井方法的测量。本文将超声波成像测井应用于科学钻探孔中,对钻孔中采集到的超声波成像测井资料进行了裂缝、破碎带特征分析,总结了裂缝随钻孔深度变化的规律,探讨了测井结果对多金属矿的指示意义。结果表明,钻孔地层裂缝以高角度斜交缝最为发育;裂缝发育优势走向为NW-SE向,反映钻孔地层裂缝形成时最大水平主应力方向为NW-SE向;对于赋存于破碎带中的多金属矿化层,超声波成像测井显示为暗色图像,常规测井表现为高极化率、高密度、高声波速度、低电阻率,间接指示了矿体赋存的可能。研究结果表明超声波成像测井在深部找矿中能够发挥重要作用。