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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    低渗煤中氮气与二氧化碳气体吸附的表征模型

    杨靖浩刘会虎张琨刘峻麟...
    980-985页
    查看更多>>摘要：地质领域常以等温吸附试验为研究方法,探究煤中气体之间的吸附行为.以刘庄矿13煤为研究对象,开展了N2、CO2气体吸附实验,在综合分析拟合回归系数平方R2、模型计算值与实验值的残差平方和v与相对误差s的基础上,选出低渗煤中气体吸附的最佳吸附模型.结果表明:对于低渗煤中N2吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型＞优化D-A模型＞优化D-R模型＞D-A模型＞L模型＞D-R模型＞F模型;对于低渗煤中CO2吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型＞优化D-A模型=优化D-R模型＞D-A模型＞L模型＞D-R模型＞F模型.实验结果可作为低渗煤层中气体吸附及CO2封存提供地质依据.

    低渗煤吸附模型氮气二氧化碳刘庄矿区

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    超声振动辅助抛光氮化镓分子动力学仿真分析

    夏广朱睿王子睿成锋...
    986-993页
    查看更多>>摘要：为了揭示超声振动辅助抛光(ultrasonic vibration-assisted polishing,UVAP)氮化镓(GaN)的微观机理,为优化超声参数实现GaN材料高效去除和改善表面质量提供指导意见.采用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟方法研究了超声振动条件下单个磨粒在氮化镓(GaN)材料表面的划擦行为,并分析了超声振动周期和幅值对GaN材料去除行为的影响.结果表明,随UVAP振动周期的增大,平均切向力不断减小,平均法向力先增大后减小,损伤层厚度先降低后逐渐趋于平缓.振动周期为40 ps时,去除原子数量为常规抛光的5.6倍,同时损伤层深度仅为15.85 Å.而随着UVAP振幅的增加,平均切向力先减小后增大,平均法向力不断减小,划痕宽度和损伤层深度非线性增大.在振幅为8 Å时,损伤层深度与常规抛光基本保持一致,且去除原子数量相比常规抛光提升了4.6倍.UVAP较常规抛光能够降低平均磨削力,增大划痕宽度,提升去除原子数量,具有优异的抛光效果.UVAP振动周期和振幅的增大均会增加划痕底部的位错类型.此外,位错总长度的大小主要受振幅的影响,而与振动周期基本无关.通过调控UVAP振动周期和振幅分别为40 ps和8 Å,能够保证较好的表面质量和较高的材料去除效率.

    分子动力学氮化镓抛光超声振动材料去除位错亚表层损伤

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    四川盆地红星地区二叠系页岩岩相及其微观孔隙结构特征

    赵帅刘皓天姜新雨卢双舫...
    994-1006页
    查看更多>>摘要：四川盆地红星地区二叠系是页岩气勘探的重要接替领域,目前整体勘探程度低,页岩岩相类型不清、储层微观孔隙结构特征不明.利用铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、总有机碳(total organic carbon,TOC)和低温氮气吸附实验等技术手段,明确了二叠系茅口组四段-吴家坪组页岩岩相类型及其微观孔隙结构特征,探讨了优质储层主控因素.结果表明:①红星地区二叠系页岩发育高碳高硅类、高碳低硅类、低碳高硅类、高黏土类和灰质混合类共5种岩相类型;②高碳高硅类岩相储集特征以微孔-小孔为主,高碳低硅类页岩储集特征以微孔为主,低碳高硅类页岩储集特征以小孔-中孔为主,高黏土类页岩储集特征以中孔-大孔为主;灰质混合类页岩储集特征以大孔为主;③高碳高硅类岩相孔隙度、孔体积和比表面积最大,其次为高碳低硅类、高黏土类和低碳高硅类,灰质混合类岩相最小;④微孔主要受有机质含量控制,微孔体积与有机质含量成正比,小孔体积与长英质矿物含量成正比,中孔体积与黏土矿物含量成正比,大孔基本不发育;⑤综合岩相发育占比和储集特征认为,高碳高硅类和高碳低硅类岩相是最优质的岩相类型,高黏土类和低碳高硅类次之,灰质混合类相对最差.

    岩相页岩储集特征茅口组四段吴家坪组红星地区四川盆地

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    考虑连续特性的水平井钻柱轴向振动分析

    高成梅熠轩刘旭辉孙巧雷...
    1007-1013页
    查看更多>>摘要：为精确描述水平井钻柱轴向受迫振动规律,以连续性波动理论为基础,考虑了钻柱连续特性、库伦阻尼及钻井液黏性阻尼作用和轴向振动工具对钻柱的位移激励,并采用等效黏性阻尼法对库仑阻尼进行线性化处理,建立了轴向振动工具作用下的水平井钻柱运动的动态解析模型;通过轴向振动工具测试实验验证了本文所建模型,并利用数值模拟分析了轴向振动工具的频率及钻柱与井壁间摩擦系数对水平井钻柱轴向受迫振动的影响.结果表明:在一定范围内增加轴向振动工具的振荡频率可提高水平井钻柱的轴向受迫振动响应;钻柱与井壁间摩擦系数对水平井钻柱轴向受迫振动的影响随着钻柱长度的增加而降低.本文的研究方法和模型可为改善轴向振动工具在水平井作业中的应用提供理论指导.

    水平井钻柱波动理论连续特性阻尼轴向受迫振动

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    钻井过程储层无机垢损害的时空尺度数值模拟及应用

    苏延辉王巧智易飞熊培祺...
    1014-1020页
    查看更多>>摘要：钻井过程结无机垢现象普遍存在,由于缺乏对问题井的结无机垢损害程度、损害半径的有效判断,难以进行有效的储层保护,造成储层堵塞,完井后无法达到配产.针对于钻井过程中常见的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等类型无机垢损害,建立力学化学耦合的微分方程组数学模型,实现无机垢损害的时空尺度模拟,模型的准确性在渤海某油田得到验证和应用.基于此模型探索钻井压差、储层温度、储层压力等模型参数对结无机垢损害程度的影响,钻井过程中的储层无机垢损害应以预防为主,合理控制钻井压差是关键.

    钻井无机垢时空尺度数值模拟

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    运移距离对CO2混相驱重力超覆的影响规律及表征分析

    赵凤兰王雨黄世军宋黎光...
    1021-1028页
    查看更多>>摘要：CO2驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用.为明确运移距离对CO2混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究.实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧.数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高.因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO2气体运移距离,从而提高CO2驱的波及效率.研究结果对于CO2驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义.

    碳捕集利用与封存重力超覆运移距离井距优化CO2驱油

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    小井眼套管整圆工具有限元力学计算

    席武军谢津梁赵智成刘宝振...
    1029-1035页
    查看更多>>摘要：玛湖地区是重要的非常规油气聚集区块.在开发过程中发现,压力窜逸引起套管变形损坏,常规套管修复工具无法满足修复要求.因此,设计小井眼套管整圆工具.为评价小井眼套管整圆工具的修复效果,建立套管整圆评价函数,并采用有限元方法建立ф127 mm套管变形模型,模拟玛湖地区因压力窜逸引起的套管变形过程,在此基础上建立膨胀锥-变形套管力学模型,模拟小井眼套管整圆工具对变形套管的无损修复过程.在模拟中,变形套管管内面积从8 354.54 mm2修复至8 500.71 mm2,管内面积平均增加约146.17 mm2,套管平均整圆效率约为53.83％.结果表明,小井眼套管整圆工具具有显著的修复效果.本技术可为井筒完整性长生命周期提供技术借鉴.

    套管修复数值模拟套管变形有限元仿真力学计算

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    大泵油管防喷工艺管柱作业安全性

    姚飞孙玉学蔡萌曹梦雨...
    1036-1044页
    查看更多>>摘要：为解决Φ70 mm及以上抽油机井起下杆管过程中的防喷安全性隐患,优化设计了防喷脱接器结构,攻关形成了抽油机井大泵油管防喷技术,并结合理论分析及数值模拟方法建立了此工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法.首先,通过数值模拟手段分析了防喷脱接器对接过程的使用强度.然后,开展了起抽油杆过程防喷脱接器密封系统的强度和密封性能研究,结合抽油杆起下过程工艺管柱的屈曲行为分析结果获得了防喷工具的防喷压力界限,其数值约为30.85 MPa.最后,结合起抽油杆过程中工艺管柱的受力特点,建立了该防喷工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法,设计了其作业过程防喷安全性评价图版,实现了其作业过程防喷安全性的量化评价.研究成果可为不压井作业安全性提供理论依据.

    检泵防内喷爪式脱接器密封性能管柱力学

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    基于面结构光的飞机舱门间隙测量技术与应用

    赵洪伟胡鹏宇杨树明张国锋...
    1045-1051页
    查看更多>>摘要：针对复杂试验环境下,战机舱门间隙非均匀变形动态测量难度大、精度要求高的问题,提出了基于面结构光的飞机舱门间隙测量方法,研究了条纹投影结构形面测量方法,包括在不需要空间相位展开过程或任何先验信息的情况下搜索包裹相位图中每个有效像素的立体对应和绝对条纹顺序,生成初始视差图和绝对相位图并进行了视差优化;建立了立体结构光模型,利用视差图和绝对相位图计算三维坐标.对得到的数据进行处理,包括建立被测件的物理坐标系,曲面截取以及对间隙位移量提取.设计了两种标准间隙,对本文方法的合理性和有效性进行了验证,可以对任意曲面和动态场景进行快速、准确的间隙和阶差的测量.将本方法应用于某飞机舱门间隙变形的测量中,获得了实际的变形位移量.

    飞机舱门间隙狭长间隙非均匀变形面结构光动态结构光测量

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    基于三次修正Jensen尾流模型的海上风电场布局优化

    唐万和印四华朱成就徐康康...
    1052-1059页
    查看更多>>摘要：目前修正的Jensen尾流模型均没有同时修正尾流初始半径和尾流初始风速,无法准确预测海上风电场的实际尾流风速.基于二次修正Jensen尾流模型基础上,提出三次修正Jensen尾流模型,并通过海上风电场风洞实验数据验证该修正尾流模型的正确性.其次,考虑全尾流及部分尾流面积,将该三次修正Jensen尾流模型应用到海上风电场的布局优化中,以风力机的坐标及数量为优化变量,以度电成本为优化目标函数,并利用樽海鞘算法对海上风电场的风力机布局进行优化设计.优化结果表明:对比采用改进Jensen模型指导风电场布局,采用三次修正Jensen模型时,风电场的布局更加均匀;对比考虑全尾流的布局,当考虑部分尾流布局时,度电成本降低了2.16％.

    Jensen尾流模型海上风电场目标函数樽海鞘算法布局优化

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