基于RecurDyn的极地冰下基岩取心钻具反扭装置的运动仿真及运动分析

在极地钻探技术领域中,铠装电缆式电动机械取心钻具应用广泛,优化、设计可靠的反扭装置,提高其反扭力矩,是冰下基岩电动机械取心钻具钻进成功的关键所在。为了分析反扭装置的全部性能,提出了基于数字化虚拟样机RecurDyn的仿真方法。反扭装置的组成机构是平面六杆机构,在RecurDyn中导入由inventor软件建立的反扭装置几何模型进行运动仿真及分析。介绍了利用RecurDyn软件来实现平面六杆机构（反扭装置）运动仿真及分析的方法和步骤。以反扭装置作为研究对象,在RecurDyn/post模块中,用动画来表现反扭装置的运动过程,用图表来反映运动仿真的结果。仿真的结果证明反扭装置设计的科学性、合理性以及实用性,可以实现预定位置变化,满足极地钻探中平衡钻进的要求。     

New encoding scheme of polar codes

The ’polar coding’ proposed by Dr. Ar kan can achieve the symmetric capacity of binary-input discrete memoryless channels (B-DMC). The generator matrix of polar codes is GN=BNFn for N=2n , BN was a permutation matrix. In the article it was realized with an interleaver, so the matrix production of GN was avoided; then the generator matrix was just determined by the matrix Fn which was constructed with three sub-matrixes of Fn-1 and one 2N-1 order zero matrix, it was deal with fast Hadamard transform (FHT) algorithm. The complexity of the new scheme was reduced sharply, and an iterative algorithm also can be used. The example showed that when N=8, complexity of the encoding scheme was just 16 which is obviously less than that of original encoding scheme 36.     

亚极地海域油气田开发方式的选择

俄罗斯远东萨哈林岛大陆架上油气资源丰富,由于地处亚极地海域冬季海冰严重,年冰期在180 d 以上,单层冰厚可达1 m;并且萨哈林岛还处于多个地质板块的交汇处,地震灾害频繁,区域内海上油气田开发难度很大。针对当地不同的油气田,选择一种适合其特点的开发方式非常关键。通过对该海域已有几个油气田开发实践的分析,总结出了针对亚极地海域不同条件下油气田开发方式的选择依据,并对各开发方式下的单井成本进行了比较,推荐了该区域WEINI 凝析气田较理想的开发方案。这种亚极地海域油气田开发方式的选择方法,较全面地考虑了亚极地海域的环境因素,在现实中可以帮助作业者快速有效地做出决策。     

中国自主研发风能机器人在南极冰盖首次“行走”

由中国自主研发的风能机器人"极地漫游者"2月8日在南极中山站附近冰盖上"走"出了第一步,这是我国研发的首台基于再生风能驱动的机器人。"极地漫游者"本体长1.8米,高1.2米     

极地深冰心钻探“暖冰”层钻进技术难点及对策

极地冰心分辨率高、记录时间尺度长、信息包含量大,直接记录着远古时期的大气组成,蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息,获得年代久远的深冰心,对于重建地球的历史演化以及预测全球气候、环境的变迁具有重要意义。因此,世界各国都在竞相寻找年代久远的冰心,开展深冰心钻探工程。实践表明,由于极地冰盖深部"暖冰"层冰的熔点低而温度高,某些冰层的温度接近甚至达到冰的压力熔点,以至钻进速度慢、取心率低、卡钻事故频发。详细介绍了极地深冰心钻探"暖冰"层钻进实践,深入分析了"暖冰"层钻进存在的技术问题,对钻具回转切削产生的切削热对钻进的影响进行了探讨,据此提出了"暖冰"层钻进技术对策以及今后的研究方向,以期为我国即将开展的深冰心钻探工程和冰下基岩取心钻探工程提供一定借鉴。     

极地船波纹换热管冲蚀磨损研究与防护

针对极地船波纹管换热器中进入冰晶颗粒对管路产生严重腐蚀磨损问题,采用CFD中欧拉-拉格朗日离散框架的DPM模型及腐蚀磨损模型研究流速、冰晶颗粒直径和含冰率条件变化对水平直波纹管磨损特性的影响。结果表明:波纹管磨损严重位置发生在波纹与直管衔接处、波谷处以及与流速相对的波峰面,且出口直管段磨损最为严重,而水平光滑圆管顶部位置磨损比较严重,但波纹管的磨损率均大于相同条件下光滑直管的磨损率;流速对磨损率影响最大,可使波纹管使用寿命减少10倍以上;冰晶颗粒直径对波纹管磨损影响较小;含冰率对管壁磨损也有很大影响,含冰率为10%时波纹管使用寿命比含冰率为2%时的减少4.2倍。根据以上研究结果提出了相应的防护措施。     

极地钻井关键设备橡胶密封材料的优选

极地的低温环境会使橡胶逐渐变硬甚至玻璃化从而丧失原有的弹性,易导致钻井泵、防喷器等关键钻井设备出现密封失效问题,影响正常生产并带来安全隐患。因此,需要对极地钻井关键设备所用橡胶密封材料进行优选。按照国家标准GB/T 528—2009和GB/T 7759.2—2014,在20～–50 ℃温度环境下对橡胶材料进行了单轴拉伸和压缩永久变形试验,将试验数据与多种常见超弹性本构模型进行拟合得到了模型参数,分析了这些本构模型在低温条件下的适用性;利用有限元分析软件ABAQUS,模拟分析了–45 ℃温度下处于工作状态的O形橡胶密封圈的密封性能,找出了设备在低温条件下容易发生密封失效的位置。分析认为,在低温、小变形条件下,Polynomial（N=2）模型和Ogden（N=3）模型能更准确地描述橡胶的力学性能;硅橡胶、气相胶、丁腈橡胶在极地环境（–45 ℃）下依然保持优越的密封性能,可以作为极地钻井关键设备用橡胶密封材料。低温下超弹性本构模型的分析和橡胶密封材料的优选,可为我国后续极地钻井提供理论指导与支持。      

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明：在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明：拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力（208.11 kN）;扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩（1990.56 N·m）。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。     

南极梦想家

正2014年,在极力协助中国极地科考事业的同时,柳工同样也将力争帮助英勇的操作手们圆梦南极,鼓励全社会的蓝领力量追随心中的梦想,攀登荣誉巅峰,不仅给予他们职业上的帮助,更使其看到人生价值的升华。提到天寒地冻的南极大陆,人们在心生好奇的同时也心存畏惧。除了漫天无垠的冰雪、冻土与沼泽,四下皆人迹鲜至,无路可寻。在这样的极限环境里,人类的日常起居都要经受几重考验,更何论科考工作的艰巨与复杂。倘若没有适合南极工况的机械设备,没有善于操作机器的能工巧匠,南极科考就缺失了坚强的后备     

探秘我国新的极地破冰船

计划于2013年建成的破冰船将不负众望,大力开创我国极地考察事业新局面。长期以来,我国极地科考一直是单船作业,正在执行中国第28次南极科考任务的雪龙号极地科考船已运行20多年,可谓不堪重负,