冰层钻具刮削刀头切削破碎冰层数值模拟研究

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作者 史怀忠 孙金铭 +4 位作者 赫文豪 王海柱 熊超 陈晗 胡成涛 《极地研究》 北大核心 2025年第1期83-91,共9页

冰的力学性质是极地钻探极其重要的参数,主要包括压缩强度、抗拉强度、断裂韧度等。本文利用有限元数值模拟方法分析了刮削刀头切削破碎冰层特性,根据平均切削力和切削力变异系数来探究刮削刀头受力特征,并开展了切削工艺参数对刮削刀... 冰的力学性质是极地钻探极其重要的参数,主要包括压缩强度、抗拉强度、断裂韧度等。本文利用有限元数值模拟方法分析了刮削刀头切削破碎冰层特性,根据平均切削力和切削力变异系数来探究刮削刀头受力特征,并开展了切削工艺参数对刮削刀头切削破碎冰层效率的影响规律研究。数值模拟结果表明,(1)刮削刀头切削破冰过程中,在刀头前端有明显的应力集中现象,且在整个切削过程中,伴随着离散状冰屑的产生与四溅;(2)随着刮削刀头后倾角的增加,冰体塑性损伤程度增加、冰屑尺寸先减小后增大,随着切深的增加,塑性损伤程度增加,冰屑尺寸变化、飞溅范围也相应增大;(3)切削深度和后倾角的增加均会增大冰体的平均切削力,但后倾角在0°~15°、切深在1.0~3.0 mm这一范围内变化时波动小;(4)切削深度对切削力变异系数的影响显著于后倾角,小切深对应小切削力变异系数,但增大切深不代表变异系数一定升高。本研究成果可为极地钻探破冰中刮削刀头的设计提供理论依据。 展开更多

关键词 刮削刀头 冰层钻进 数值模拟 变异系数 冰屑 极地钻探

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磺酸盐型阴-非离子表面活性剂的合成及性能评价

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作者 刘子龙 王馨 +2 位作者 黑艳晓 刘月亮 王敬 《油田化学》 北大核心 2025年第2期312-322,共11页

在高温高盐苛刻的油藏环境中,传统阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂易失活,无法发挥最佳的采油效果。阴-非离子表面活性剂兼具二者的特性,具有良好的界面活性,耐高温耐高矿化度等优点,在提高采收率方面具有广阔的应用前景。以乙... 在高温高盐苛刻的油藏环境中,传统阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂易失活,无法发挥最佳的采油效果。阴-非离子表面活性剂兼具二者的特性,具有良好的界面活性,耐高温耐高矿化度等优点,在提高采收率方面具有广阔的应用前景。以乙氧基数为7和9的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO7、AEO9)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP7、NP9)为原料,通过磺烷基化法成功合成了一系列带有磺酸基团的阴-非离子表面活性剂(AESO7、AESO9、NPSO7、NPSO9),产率均在70%左右,并测定了产物的表面活性、耐盐性、耐温性等性能。研究结果表明,AESO7、NPSO7溶液在临界胶束浓度下的表面张力为27.16、28.67 mN/m,低于AESO9、NPSO9的。在矿化度为10~100 g/L的模拟海水中,4种表面活性剂展现出较好的耐盐性能,表面张力均保持稳定。随温度升高,AESO9、NPSO9乳状液的析水率较AESO7、NPSO7的略大,在温度为60~80℃下4种质量浓度为10 g/L的表面活性剂溶液与煤油按体积比1∶1所得到的乳状液的析水率基本保持稳定,改性后表面活性剂的耐温性能得到显著优化。AESO7、AESO9与α-环糊精(α-CD)按复配比为1∶2得到的复配体系的表面张力显著降低,在不同温度下,相较于单一体系乳状液稳定性能提升约10%,同时在矿化度为10~100 g/L的模拟海水中其表面张力亦保持稳定,展现出优良的耐盐性能。 展开更多

关键词 磺酸盐 阴-非离子型表面活性剂 耐温耐盐 Α-环糊精 复配体系

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高温作用下石英力学性质响应特征的分子模拟

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作者 赫文豪 刘利 +6 位作者 张润青 赵嵩卿 李雪 史怀忠 刘子龙 范高建 李永昕 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期116-124,共9页

石英是干热岩的主要造岩矿物,为了解高温下岩石纳米级的力学性质,采用分子动力学(MD)模拟方法,建立基于分子尺度的石英单向拉伸和压缩模型,选择Tersoff势函数描述系统的力场作用,探究单晶α-SiO_(2)的力学性能,明确α-SiO_(2)在不同温... 石英是干热岩的主要造岩矿物,为了解高温下岩石纳米级的力学性质,采用分子动力学(MD)模拟方法,建立基于分子尺度的石英单向拉伸和压缩模型,选择Tersoff势函数描述系统的力场作用,探究单晶α-SiO_(2)的力学性能,明确α-SiO_(2)在不同温度场中单向拉伸和单向压缩载荷下的应力应变行为,并通过绘制α-SiO_(2)的径向分布函数(RDF)分析晶体在负载下的断裂机制。结果表明:硅氧四面体结构整体稳定,但在载荷作用下,同一氧原子连接的四面体间化学键易先破坏,键角增大,且压缩过程中的损伤程度高于拉伸过程;拉伸过程可划分为5个阶段,压缩过程为4阶段,均与宏观力学行为一致;高温通过改变Si—O键长与键角削弱晶体结构,显著降低其力学强度;温度由300 K升至800 K时,α-SiO_(2)的弹性模量、抗拉/压强度、体积模量和泊松比分别下降6.87%~13.1%、34.05%、15.9%、12.2%与18.5%,说明高温显著加剧石英晶体的强度劣化。 展开更多

关键词 石英 分子模拟 力学性质 高温作用 微观机制

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基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型

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作者 赫文豪 李欣龙 +6 位作者 张润青 刘利 史怀忠 黄中伟 熊超 陈振良 吴洪志 《工程设计学报》 北大核心 2025年第1期23-31,共9页

随着我国油气资源探测重心不断向深层、超深层迈进,油气勘探难度不断增大,且深层硬地层岩石强度高及研磨性强,可钻性变差,导致整体机械钻速偏低。为提高深层硬岩的钻头破岩性能,锥形齿被广泛应用于混合布齿PDC(polycrystalline diamond ... 随着我国油气资源探测重心不断向深层、超深层迈进,油气勘探难度不断增大,且深层硬地层岩石强度高及研磨性强,可钻性变差,导致整体机械钻速偏低。为提高深层硬岩的钻头破岩性能,锥形齿被广泛应用于混合布齿PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头设计,但锥形齿的破岩体积较小,其布齿方法需要更全面的理论支撑。为此,以破岩比功为目标函数,通过明确不同类型PDC齿在切削破岩过程中的切削力与切削能耗等物理参数,利用最大岩屑粒径和岩屑粒径分形维数建立了基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型。同时,通过与常规平面形PDC齿对比,探究了锥形PDC齿的破岩性能,并分析了切削深度、切削角度与切削速度对PDC齿破岩性能的影响规律。结果表明,锥形PDC齿适用于大切削深度低能耗破岩,而常规PDC齿适用于高速小切削深度破岩,且2种PDC齿的工作角度均推荐为20°左右。锥形PDC齿适合布置在混合布齿PDC钻头的中心顶点和冠顶区域,而常规PDC齿适合加密布置在钻头的鼻部至肩部区域。研究结果可为揭示PDC齿破岩生成的岩屑粒径分布规律和指导混合布齿PDC钻头设计提供理论依据。 展开更多

关键词 锥形PDC齿 切削破岩 分形维数 岩屑粒径 破岩比功

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压裂支撑剂的覆膜改性技术 被引量：5

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作者 张潇 王占一 +4 位作者 吴峙颖 刘玉婷 刘子龙 刘欣佳 张遂安 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期386-400,共15页

针对油气田开发对压裂支撑剂的性能要求愈来愈高的产业重大需求,油田化学领域运用现代化学理论与技术,开展了一系列卓有成效的压裂支撑剂化学覆膜改性研究和产品研发,为油气工业的快速发展做出了突出贡献。本文从化学和工程两个视角,系... 针对油气田开发对压裂支撑剂的性能要求愈来愈高的产业重大需求,油田化学领域运用现代化学理论与技术,开展了一系列卓有成效的压裂支撑剂化学覆膜改性研究和产品研发,为油气工业的快速发展做出了突出贡献。本文从化学和工程两个视角,系统阐述了压裂支撑剂化学覆膜改性的研究方向。化学角度,主要研究方向包括:在支撑剂表面涂层构成化学覆膜、通过化学手段科学改变支撑剂表面特性、化学涂层与改性并举。工程角度,大致分为三个重要研究方向:一是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来提升支撑剂强度;二是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来降低整个支撑剂的相对密度(如自悬浮涂层技术等);三是石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜实现堵水疏油的功能。本文还简要阐述了树脂覆膜支撑剂、疏水支撑剂、憎水憎油支撑剂、自悬浮支撑剂、自聚型支撑剂、无机聚合物涂覆支撑剂以及功能性支撑剂等主要产品的特性。展望支撑剂未来的发展趋势,提出支撑剂应向多功能、高性能、小尺寸和智能化方向发展以及开发出更加适合无水压裂的支撑剂和原位生成型自支撑压裂体系。 展开更多

关键词 石油 天然气 聚合物 水力压裂 支撑剂 包覆技术

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太赫兹时域光谱技术在流体包裹体研究中的应用 被引量：1

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作者 武志魁 宝日玛 +2 位作者 王芳 苗昕扬 冯程静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3689-3692,共4页

流体包裹体是研究矿物晶体演化的重要手段之一,它能反映矿物演化最原始的信息(温度、压力、pH值等)。在演化过程中,温度压力等外界因素直接影响包裹体的数量和大小,从而影响晶体的各种性质。本文利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),对不... 流体包裹体是研究矿物晶体演化的重要手段之一,它能反映矿物演化最原始的信息(温度、压力、pH值等)。在演化过程中,温度压力等外界因素直接影响包裹体的数量和大小,从而影响晶体的各种性质。本文利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),对不同生长温度下KCl晶体内部的包裹体进行了检测,得到了样品的时域、频域和吸收系数曲线,并通过显微镜观察、计算得到了样品内部包裹体的面积,建立了包裹体面积和吸收系数的对应关系模型。通过对样品的吸收系数和样品内部包裹体面积的对比,可以看出二者具有相同的变化趋势,即晶体内部包裹体面积越大,THz吸收系数越大,说明THz吸收系数可以反映不同生长温度的晶体内部包裹体面积的变化情况,解析包裹体面积对太赫兹光学参数的影响,为流体包裹体的研究提供了一种新的有效途径。该研究创新点在于利用THz-TDS快速检测晶体内部包裹体面积的变化情况,说明了太赫兹技术完全可以用于包裹体的研究中,为包裹体的研究提供了一种全新的快速、无损的检测方法。 展开更多

关键词 流体包裹体 THZ-TDS 吸收系数

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布齿方式对PDC齿破岩特性影响 被引量：3

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作者 陈晗 李欣龙 +5 位作者 史怀忠 陈振良 赫文豪 代献伟 熊超 史明豪 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期83-90,共8页

PDC钻头广泛应用于软到中硬地层,合理的布齿方式有利于提高破岩效率。针对不同PDC钻头布齿方式,设计PDC齿破岩试验方案,通过切削力变化特征、岩屑分布特征、切削槽形貌以及岩石微观破碎特征等探究PDC齿破岩特性与破岩机制。结果表明:合... PDC钻头广泛应用于软到中硬地层,合理的布齿方式有利于提高破岩效率。针对不同PDC钻头布齿方式,设计PDC齿破岩试验方案,通过切削力变化特征、岩屑分布特征、切削槽形貌以及岩石微观破碎特征等探究PDC齿破岩特性与破岩机制。结果表明:合理的切削齿出露高度和布齿密度有利于降低破岩比能,提高破岩效率;切削深度影响切削槽表面的微裂纹分布和切削槽底部微裂纹层的厚度,且该裂纹损伤区产生的边界效应能够有效促进岩石破碎。 展开更多

关键词 PDC齿 布齿方式 切削槽间距 切削面积 破岩

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地质埋存下CO_(2)在盖层中吸附扩散行为的微观机理研究 被引量：3

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作者 李雪 刘利 +2 位作者 赫文豪 张润青 王晓慧 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期18-26,共9页

为解决温室气体减排领域中二氧化碳(CO_(2))地质埋存的关键问题,采用分子模拟手段(巨正则蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟、密度泛函理论),对CO_(2)在SiO_(2)纳米狭缝中的吸附扩散行为进行了理论计算研究。研究表明:在SiO_(2)纳米狭缝中,C... 为解决温室气体减排领域中二氧化碳(CO_(2))地质埋存的关键问题,采用分子模拟手段(巨正则蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟、密度泛函理论),对CO_(2)在SiO_(2)纳米狭缝中的吸附扩散行为进行了理论计算研究。研究表明:在SiO_(2)纳米狭缝中,CO_(2)吸附量随着压力的升高和温度的降低而增强,且亲水性的SiO_(2)纳米狭缝比亲油性SiO_(2)纳米狭缝的CO_(2)吸附量大;随着狭缝宽度的增加,CO_(2)吸附和扩散能力也逐渐增强。此外,根据吸附能、吸附高度和电荷转移量等参数分析了CO_(2)在不同润湿性SiO_(2)表面吸附的微观机理。研究结果为理解不同岩石物性的SiO_(2)狭缝表面与CO_(2)的相互作用机制提供了分子水平上的见解,这对于解释CO_(2)分子在盖层中的吸附机理以及在地层中的长期封存具有重要的理论指导意义。 展开更多

关键词 CO_(2)吸附扩散 温度压强 润湿性 微观机理

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热-流耦合与热-流-固耦合作用下的水气交替及间歇注入对咸水层CO_(2)溶解封存的影响 被引量：2

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作者 张杰城 杜鑫芳 +1 位作者 赫文豪 张来斌 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期9-17,共9页

基于TOUGH+软件架构,结合更为准确的物理性质计算模型,建立了适用于咸水层CO_(2)封存的热-流耦合模拟方法,并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合,改进了热-流-固双向耦合模拟方法,建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟... 基于TOUGH+软件架构,结合更为准确的物理性质计算模型,建立了适用于咸水层CO_(2)封存的热-流耦合模拟方法,并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合,改进了热-流-固双向耦合模拟方法,建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟方法。基于鄂尔多斯盆地地质特征构建的地质模型,使用热-流与热-流-固迭代耦合方法模拟咸水层CO_(2)溶解封存过程,研究了水气交替及间歇注入方案对CO_(2)溶解量、孔隙压力和地层形变的影响。结果表明:热-流-固迭代耦合模拟能帮助设计更加合理的注入方案;仅用水气交替注入方式可提高CO_(2)溶解量;间歇注入有助于孔隙压力与地层形变恢复。研究结果可为咸水层CO_(2)溶解封存提供理论指导。 展开更多

关键词 热-流-固耦合作用 热-流耦合作用 咸水层CO_(2)溶解封存 水气交替注入 间歇注入

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复杂等离子体光子晶体能带结构计算

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作者 卢欣 旷盈 +2 位作者 杨洁 王志杰 王立群 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期341-364,共24页

等离子体光子晶体是由等离子体和其他介电材料或者真空构成的,具有周期性结构,其可调控的带隙特性使得等离子体光子晶体在滤波器、等离子体隐身衣和等离子体透镜等军事医学器件制造上具有广泛的应用。因此,通过改变等离子体的密度、温... 等离子体光子晶体是由等离子体和其他介电材料或者真空构成的,具有周期性结构,其可调控的带隙特性使得等离子体光子晶体在滤波器、等离子体隐身衣和等离子体透镜等军事医学器件制造上具有广泛的应用。因此,通过改变等离子体的密度、温度等参数来获取满足特定需求的能带结构特性便有着非常重要的意义。基于上述考虑,提出Petrov-Galerkin有限元计算方法来求解并分析等离子体光子晶体的带隙特性。该方法的核心思想是构造在边界上系数互为倒数的基函数和测试函数所构成的空间,在消除边界上积分的同时降低自由度。采用的网格为半笛卡尔投影网格,该网格能适应复杂等离子体柱形状。在建立弱形式时将界面非线性连续条件线性化,简化了界面积分项的处理。通过绘制数值算例的能带结构图,分析验证了等离子体电子密度、等离子体光子晶体柱的填充率和形状等因素对带隙宽度、带隙位置、耦合带隙以及截止频率造成的影响,从而实现等离子体光子晶体能带结构的可调控性。 展开更多

关键词 等离子体光子晶体 Petrov-Galerkin有限元法 半笛卡尔投影网格 界面非线性连续条件 能带结构

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基于太赫兹光谱-统计分析的大气PM_(2.5)监测研究（英文） 被引量：2

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作者 姜晨 詹洪磊 +3 位作者 李倩 赵昆 张振伟 张存林 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期643-649,共7页

应用太赫兹技术对大气中动力学直径小于2.5μm(PM_(2.5))的细颗粒物进行了定量研究。PM_(2.5)质量和太赫兹吸光度之间存在线性关系,相关系数为0.86。应用主成分分析的方法,可证明随着PM_(2.5)质量的增加,与吸收系数存在相似的趋势。为... 应用太赫兹技术对大气中动力学直径小于2.5μm(PM_(2.5))的细颗粒物进行了定量研究。PM_(2.5)质量和太赫兹吸光度之间存在线性关系,相关系数为0.86。应用主成分分析的方法,可证明随着PM_(2.5)质量的增加,与吸收系数存在相似的趋势。为了提高预测精度,采用偏最小二乘,支持向量机和反向传播人工神经网络对PM_(2.5)进行定量研究。与单一的线性模型相比,统计模型具有较大的预测相关性和较小的误差。对于神经网络模型,训练集与预测集的相关系数和均方根误差分别达到0.999和0.016mg,0.912和0.207mg。因此,THz技术和统计学方法的结合可提供较高精度的预测,作为一种监测PM_(2.5)的有效手段。 展开更多

关键词 太赫兹 吸收 PM2.5 统计方法

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烷基化汽油中烃类物质含量的太赫兹时域光谱研究 被引量：2

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作者 宝日玛 董晨 +3 位作者 蓝兴英 冯程静 孟倩 赵昆 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1823-1826,共4页

应用太赫兹时域光谱技术研究了烷基化汽油中烯烃在太赫兹波段的性质。以烷基化汽油中的2,4,4-三甲基戊烯为例,分析了其不同浓度在太赫兹波段产生的光谱响应。结果表明,对于烯烃含量不同的烷基化汽油,其信号中的峰强具有明显不同,并随着... 应用太赫兹时域光谱技术研究了烷基化汽油中烯烃在太赫兹波段的性质。以烷基化汽油中的2,4,4-三甲基戊烯为例,分析了其不同浓度在太赫兹波段产生的光谱响应。结果表明,对于烯烃含量不同的烷基化汽油,其信号中的峰强具有明显不同,并随着浓度的变化呈线性变化。利用时域谱最大值和最小值之和拟合而成的预测曲线对两种未知浓度样品进行预测,其误差均小于0.5%。同时对其不同频率下的吸收系数进行拟合与分析。根据太赫兹光谱最原始的幅值信息及其吸收系数可对其中烯烃含量进行快速定性,甚至是定量分析,为烷基化汽油中烃含量和品质的定量检测作基础。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱 烷基化汽油 烯烃

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烷烃混合气体的太赫兹光谱分析 被引量：1

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作者 冷文秀 詹洪磊 戈立娜 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2010-2013,共4页

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH_4,C_2H_6和C_3H_8气体(非极性气体)... 太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH_4,C_2H_6和C_3H_8气体(非极性气体)为研究对象,首先对CH_4,C_2H_6和C_3H_8三种纯气进行测量,利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱,然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体,进一步研究混合气体的频域谱和相位谱。实验结果表明CH_4,C_2H_6对太赫兹波的吸收很小而C_3H_8对太赫兹波有一定的吸收,这与C_3H_8极性增强的物理特性相符合。为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析,对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数,训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994~0.999和0.981~0.993。研究表明,利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱技术 混合气体 定量分析 BP人工神经网络

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石英砂-聚乙烯二元混合体系的太赫兹光谱特性研究

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作者 冷文秀 孟昭晖 宝日玛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1695-1699,共5页

太赫兹时域光谱技术目前逐渐应用于对岩石的研究中。在制备样品时通常需要将岩石磨碎后与粘合剂混合压片,岩石的含量、粒径等都会对测试结果造成影响。将自然界中常见的石英砂粉末(不同粒径)与聚乙烯(PE)微粒以不同的比例混合,通过压片... 太赫兹时域光谱技术目前逐渐应用于对岩石的研究中。在制备样品时通常需要将岩石磨碎后与粘合剂混合压片,岩石的含量、粒径等都会对测试结果造成影响。将自然界中常见的石英砂粉末(不同粒径)与聚乙烯(PE)微粒以不同的比例混合,通过压片的手段将其制成适用于太赫兹系统测试的样品,用以探究样品中石英砂的含量以及其粒径对实验结果的影响。首先研究石英砂含量对实验结果造成的影响。在保持样品中石英砂的粒径不变的情况下,发现不同石英砂含量样品的时域光谱图中,时间延迟以及峰值都呈现出非单调的变化趋势。为了探究出现这种现象的原因,对样品的折射率以及吸收系数做了进一步的分析。结果表明样品的折射率会随着样品中石英砂含量的增加而逐渐增大,通过适用于本实验的有效介质理论能够解释这一现象。样品对于太赫兹波段的吸收系数随着石英砂含量的增加呈现出先增大后减小的现象,并且在石英砂质量分数为60%时达到最大值。为了解释这一现象产生的原因,利用扫描电子显微镜对样品的微观形貌进行观察,发现随着石英砂含量的增加,在压制样品时PE颗粒破碎程度加剧,导致PE的粒径变小。根据米氏散射以及瑞利散射的原理,石英砂粒径不变而PE粒径减小,随之降低的散射强度与石英砂的吸收效应发生竞争,从而导致了吸收系数先增大后减小的现象。进一步研究了石英砂粒径对实验结果的影响,对不同粒径的石英砂样品进行测试,发现折射率不随石英砂粒径的变化而改变,但其吸收系数随着石英砂粒径的减小而逐渐减小。根据米氏散射,样品吸收系数的变化是由于散射强度随石英砂粒径的减小而逐渐减小。研究表明,样品中石英砂的含量和粒径都会对实验结果产生影响。石英砂粒径相同时,样品的吸收系数随石英砂含量的增加呈现先增大后减小的趋势,样品的折射率随石英砂含量的增加而逐渐增大;石英砂含量相同时,样品的吸收系数随石英砂粒径的减小而逐渐减小,而样品的折射率基本不变。这一结论对矿物样品的制备以及对混合物的实验结果分析有一定程度的指导意义。 展开更多

关键词 有效介质理论 散射 混合物 石英砂 太赫兹光谱

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邻苯二甲酸二丁酯中红外吸收光谱的理论分析及检测 被引量：3

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作者 衣玲学 高磊 +2 位作者 赵丽君 姜晨 赵昆 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2789-2792,共4页

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为邻苯二甲酸酯类（PAEs）,是一种常用的塑化剂。DBP 极易转移进入大气、水体、土壤和食品中,对环境与人体健康造成伤害。应用第一性原理,采用密度泛函理论（DFT）B3 LYP方法,在6-31G？基组水平上对DBP分子基态... 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为邻苯二甲酸酯类（PAEs）,是一种常用的塑化剂。DBP 极易转移进入大气、水体、土壤和食品中,对环境与人体健康造成伤害。应用第一性原理,采用密度泛函理论（DFT）B3 LYP方法,在6-31G？基组水平上对DBP分子基态的平衡几何构型和能量进行优化,利用 Gaussesview 5.0软件得到了DBP的红外（infrared,IR）振动光谱。与实验得到的DBP溶液的傅里叶变换红外光谱相比较,在400-4000 cm-1波段范围内,理论模拟与实际测得的红外光谱的特征吸收峰基本保持一致,且实验测得的基团振动位置也可与红外理论基团特征峰位置相对应。考虑到实验条件以及温度等因素的影响,理论光谱与实验光谱吻合得较好。通过对实验光谱相对于理论光谱对应峰值的线性拟合发现,其相关度≥99%。这为DBP的检测与分析提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 密度泛函理论(DFT) 红外光谱 邻苯二甲酸二丁酯

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超高温条件下花岗岩力学性质演化规律模拟研究 被引量：2

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作者 赫文豪 臧雨 +5 位作者 刘利 史怀忠 黄中伟 宋先知 王天宇 刘子龙 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第6期16-22,共7页

为提高深层干热岩破碎效率,以干热岩地层常见岩性-花岗岩为研究对象,提出超高温条件下花岗岩力学性质演化规律研究。鉴于室内实验方法的局限性,主要采用数值模拟和理论计算等研究方法,建立了高温花岗岩巴西圆盘劈裂数值模型,探究了硬质... 为提高深层干热岩破碎效率,以干热岩地层常见岩性-花岗岩为研究对象,提出超高温条件下花岗岩力学性质演化规律研究。鉴于室内实验方法的局限性,主要采用数值模拟和理论计算等研究方法,建立了高温花岗岩巴西圆盘劈裂数值模型,探究了硬质花岗岩在温度-压力联合作用下岩石应力场分布特征与扰动机制。研究发现:在单轴径向压缩载荷下,高温花岗岩各向应力分布受到显著扰动,岩石沿横轴拉伸应力、两端载荷施加位置附近压缩应力和剪切应力均显著减小,导致裂纹越容易扩展。温度越高,岩石损伤越明显,其岩石抗拉强度越低。研究结果揭示了温度作用下花岗岩力学性质演化规律,可为深层干热岩资源的高效开发提供理论依据。 展开更多

关键词 干热岩 花岗岩 温度 巴西劈裂 拉伸 应力场

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斧形PDC齿破碎致密硬质砂岩特性数值模拟研究 被引量：20

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作者 赵润琦 陈振良 +3 位作者 史怀忠 赫文豪 史杏杏 陈晗 《石油机械》 北大核心 2021年第10期8-16,共9页

现有文献针对斧形PDC齿具体破岩机理研究较少,且破岩特性数据多针对现场应用数据,缺乏布齿方法的理论性依据。鉴于此,利用有限元数值模拟方法分析了斧形PDC齿破碎致密硬质砂岩特性,开展了岩石力学参数和切削工艺参数对斧形PDC齿破岩效... 现有文献针对斧形PDC齿具体破岩机理研究较少,且破岩特性数据多针对现场应用数据,缺乏布齿方法的理论性依据。鉴于此,利用有限元数值模拟方法分析了斧形PDC齿破碎致密硬质砂岩特性,开展了岩石力学参数和切削工艺参数对斧形PDC齿破岩效率的影响规律研究。数值模拟结果表明:斧形PDC齿与常规PDC齿的破岩特性具有显著不同,相较于常规平面PDC齿,斧形PDC齿更容易吃入地层,且破碎同体积岩石要求的切削力更低,破岩比能更小,破岩效率更高;斧形PDC齿破岩效率与岩石密度无显著关系,但在高抗压强度、高弹性模量以及高泊松比地层中破岩效果将显著降低。研究结果可为高性能混合布齿PDC钻头的设计提供参考。 展开更多

关键词 PDC齿 斧形齿 破岩比能 破岩效率 数值模拟 参数敏感性

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锥形齿与平面齿切削碳酸盐岩特征对比分析 被引量：2

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作者 傅新康 黄中伟 +4 位作者 史怀忠 吴洪志 何森林 熊超 赫文豪 《石油机械》 北大核心 2023年第7期59-67,共9页

目前对锥形PDC齿切削碳酸盐岩特性的研究较少。为此,针对碳酸盐岩开展了锥形齿和平面齿单齿切削试验,比较了2种切削齿切削产生的切削槽表面宏观与局部微观形貌特征、破岩与内部裂纹扩展过程以及岩屑分布特征等方面的差异,分析了2种切削... 目前对锥形PDC齿切削碳酸盐岩特性的研究较少。为此,针对碳酸盐岩开展了锥形齿和平面齿单齿切削试验,比较了2种切削齿切削产生的切削槽表面宏观与局部微观形貌特征、破岩与内部裂纹扩展过程以及岩屑分布特征等方面的差异,分析了2种切削齿的破碎模式。分析结果表明:在切削槽底部,平面齿以塑性破坏为主,锥形齿产生局部塑性破碎;2种齿的齿下裂纹均向前方以一定角度发育,平面齿齿下裂纹之间存在连通融合,而锥形齿齿下裂纹尖端形态保持较好;2种切削齿的岩屑产物均以大块片状为主,锥形齿切削产生的大于4.2 mm岩屑的质量分数大于平面齿;锥形齿切削碳酸盐岩的破岩比能比平面齿低25%。所得结论可为探究平面齿与锥形齿破碎碳酸盐岩特征与机理提供参考。 展开更多

关键词 单齿切削 锥形PDC齿 碳酸盐岩 岩屑分布 破碎特征 裂纹扩展

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岩屑分形特征对PDC齿破岩性能影响规律研究 被引量：2

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作者 赫文豪 陈振良 +4 位作者 史怀忠 黄中伟 熊超 李欣龙 史明豪 《石油机械》 北大核心 2023年第8期1-10,共10页

随着油气井钻井工程研究的不断深入,岩屑形貌特征已成为评测岩石可钻性级值与钻头破岩效率的关键考量因素之一。为探究岩屑形貌分形特征对钻头破岩效率的影响规律,结合理论建模和室内试验等研究方法,围绕岩屑粒径分形维数、岩屑最大粒... 随着油气井钻井工程研究的不断深入,岩屑形貌特征已成为评测岩石可钻性级值与钻头破岩效率的关键考量因素之一。为探究岩屑形貌分形特征对钻头破岩效率的影响规律,结合理论建模和室内试验等研究方法,围绕岩屑粒径分形维数、岩屑最大粒径、地层岩性系数等关键岩屑形貌描述参数,建立了基于岩屑粒径分形特征的PDC齿破岩比功评估模型,并针对常规齿和锥形齿等PDC齿开展破碎硬质花岗岩试验研究,验证该模型评估PDC齿破岩性能的预测精度。利用该理论模型和试验规律,进一步揭示常规齿和锥形齿等类型PDC齿不同出刃高度、布齿角度等破岩工艺参数下岩屑形貌生成特征及破岩能耗变化规律。研究结果发现:切削深度对PDC齿破岩性能影响效果远大于切削角度,随着地层埋深的增大,PDC齿吃入深度减小,PDC齿生成岩屑分形维数逐渐增大,最大岩屑粒径显著减小,且锥形齿生成岩屑平均粒径大于常规齿;同等钻压或破岩能量条件下,锥形齿脆性破碎能力强于常规齿,生成岩屑分形维数和最大粒径均大于常规齿。研究结果可为深层硬岩钻进过程中岩屑录井形貌数据和PDC钻头混合布齿工艺提供理论依据。 展开更多

关键词 PDC齿 岩屑 分形维数 最大岩屑粒径 破岩比功

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三轴应力下三棱形PDC齿破岩特性数值模拟研究 被引量：8

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作者 魏秀艳 赫文豪 +3 位作者 史怀忠 陈振良 熊超 李硕文 《石油机械》 北大核心 2021年第9期17-23,32,共8页

异形非平面PDC切削齿破岩机理研究相对稀缺,关于国产三棱形PDC齿的相关研究更加匮乏。为此,利用数值模拟研究方法,揭示了三轴应力条件下非平面三棱形PDC切削齿破岩特性。研究结果表明:三棱形PDC齿更易吃入地层,与岩石接触更加均匀,切削... 异形非平面PDC切削齿破岩机理研究相对稀缺,关于国产三棱形PDC齿的相关研究更加匮乏。为此,利用数值模拟研究方法,揭示了三轴应力条件下非平面三棱形PDC切削齿破岩特性。研究结果表明:三棱形PDC齿更易吃入地层,与岩石接触更加均匀,切削力波动小,且破碎地层平均切削力小,攻击性强;在硬质研磨性地层中,破岩机械比能显著降低,破岩机械效率高;对比地层岩石单轴抗压强度对切削齿破岩效率的影响结果,地层岩石密度变化对三棱形和平面形PDC切削齿破岩效率影响较小;随着岩石单轴抗压强度的增加,三棱形PDC切削齿的破岩优势逐渐被削弱,其切削结构设计需进一步优化。所得结论可以为异形非平面PDC切削齿的布齿设计提供理论依据。 展开更多

关键词 三棱形PDC齿 切削齿 三轴应力 数值模拟 破岩效率

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