Mechanical Properties of Single-Layer Diamond Reinforced Poly(vinyl alcohol) Nanocomposites through Atomistic Simulation

Low-dimensional carbon nanostructures are ideal nanofillers to reinforce the mechanical performance of polymer nanocomposites due to their excellent mechanical properties. Through molecular dynamics simulations, the mechanical performance of poly(vinyl alchohol) (PVA) nanocomposites reinforced with a single-layer diamond – diamane is investigated. It is found the PVA/diamane exhibits similar interfacial strengths and pull-out characteristics with the PVA/bilayer-graphene counterpart. Specifically, when the nanofiller is fully embedded in the nanocomposite, it is unable to deform simultaneously with the PVA matrix due to the weak interfacial load transfer efficiency, thus the enhancement effect is not significant. In comparison, diamane can effectively promote the tensile properties of the nanocomposite when it has a laminated structure as it deforms simultaneously with the matrix. With this configuration, the interlayer sp³ bonds endows diamane with a much higher resistance under compression and shear tests, thus the nanocomposite can reach very high compressive and shear stress. Overall, enhancement on the mechanical interlocking at the interface as triggered by surface functionalization is only effective for the fully embedded nanofiller. This work provides a fundamental understanding of the mechanical properties of PVA nanocomposites reinforced by diamane, which can shed lights on the design and preparation of next generation high-performance nanocomposites.     

基于振动实测的非均质地层钻头失效分析与对策

四川盆地作为国内页岩气开发的重点区域,通过近几年的不断攻关和实践,机械钻速得到了提高,但由于受地层复杂、可钻性差、非均质性强等地质因素的影响,导致井下钻柱系统不良振动剧烈,容易出现钻头损坏严重、钻速较低等问题,严重影响了钻井时效。为了解决上述难题,以该盆地涪陵工区上二叠统龙潭组—中二叠统茅口组为例,采用井下振动高频测量工具的实测手段,测量了钻头—钻柱系统的动态振动加速度参数,结合地层的岩性和矿物组分分析,研究钻头失效原因与对策,并开展了现场试验。研究结果表明:①在非均质地层中钻进的钻头—钻柱系统产生了大于40 m/s~2的高幅值瞬时冲击振动,高幅值的瞬时冲击是导致钻头先期失效的主要原因;②提出了抑制高幅值的瞬时冲击振动采用"减振+增压"工具组合和避免井下工具共振的钻井参数;③采用钻井新参数的试验井比邻井的高幅值瞬时振动降低了17%,单只钻头进尺增加24%,钻头工作环境得到了较大的改善,钻头使用数量减少。结论认为,该研究成果能够有效地改善钻头—钻柱系统的振动状态,有利于达成延长钻头使用寿命的目标。     

随钻扩眼工具及技术研究

基于随钻扩眼技术优势的分析，研究了机械式、液压式和偏心式随钻扩眼工具执行机构和扩眼总成的机构原理，并介绍了国内所开展的相关研究。文章提出应加强现有工具的适应性和匹配性研究，发掘各类工具的优势。优化执行机构、扩眼总成和水力机构、重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术的几个重要内容。实践表明，随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高钻井速度、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势，随钻扩眼工具也正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。     

PDC钻头水力结构优化设计研究

在PDC钻头工作过程中，钻井液对钻头体表面的冲洗、冷却和润滑是保证钻头正常工作的一个非常重要的条件。对PDC钻头而言，水力结构（主要是中心水眼和冠部水道）设计的重要性尤其突出。以前,对钻头水力系统研究只能通过实验的方法进行,研究周期长、成本高、结构调整不方便，而数值模拟的方法在几年前还不成熟，甚至静态的复杂结构流场问题基本无法解决。为此，在提出PDC钻头水力结构优化设计原则的基础上，对PDC钻头的三维流场进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的喷嘴布置位置、直径、数量以及切削齿对流场的影响。计算结果表明，原设计在喷嘴布置位置和喷射角度上存在不足，以此为基础进行了水力结构的优化设计。文中的研究成果成功地应用在新型钻头水力结构的设计中，研究方法为PDC钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。     

ＰＤＣ钻头布齿设计技术

合理的布齿是保证PDC钻头具有优良工作性能的关键。目前常用的PDC钻头布齿设计方法是图解调整法，该方法速度慢，设计工作烦琐，工作量大，效率低，欠灵活，而且有时会出现不必要的误差。讨论了PDC钻头布齿设计的特点，按切削原则设计了钻头冠部形状，并选择了合理的切削结构，为PDC钻头布齿计算机辅助设计软件提供了理论支撑。     

气动贯通式潜孔锤反循环连续取心取样钻进新技术在河南钼矿中应用

三道庄钼矿勘探生产中钻遇的地层非常复杂，采用其他方法均无法实现钻进，经过分析比较，决定采用贯通式潜孔锤反循环连续取心（样）钻进新技术来解决该地层钻进难、成孔难、取样难等三大问题。文章从钻进技术特点、工作原理等方面对该技术进行详细分析，得出其具有钻进效率高、岩心（样）采取率高、成孔质量好等突出优点。并介绍了钻进主要设备机具的配套、施工工序、操作要点、遇到问题的解决方法等。在河南钼矿露天采石场应用该项技术，有效避免了塌孔和卡钻事故，工程进展顺利、质量好、岩心（样）采取率在98％以上，取得了良好的效果。针对在生产试验中遇到的某些问题，作者提出了一些改进建议。     

地层岩性随钻识别的神经网络方法研究

钻井过程中随钻识别钻头当前位置的岩性信息对于合理选择钻头类型、快速建立岩性剖面、及时发现油气层和卡准取心层位有着重要意义。钻井实践证明，地层岩性的变化在钻井参数上有很好的综合体现。以录井资料为基础，结合已钻井的测井资料，根据BP神经网络原理，建立了地层岩性随钻识别神经网络模型。应用该模型在新疆油田进行了地层岩性随钻识别试验，试验结果与测井资料解释结果相比，效果较好，符合率可达80％。     

一种用于TCP/IP减荷的体系结构

TCP/IP减荷的目的是为了将系统主处理器从用于协议处理的繁重的内核中断服务中解脱出来。笔者从对TCP/IP减荷的需求出发,分析了TCP/IP减荷在设计方面的要求,进而提出了一种用于TCP/IP减荷的体系结构。     

基于AFM的微结构加工实验研究

本文建立了微动工作台和原子力显微镜相结合的微加工系统，在该系统上采用金刚石针尖进行微加工实验，与SPI系统本身的刻划软件刻划出的图形进行了比较分析，得出这个系统适合微结构的加工；并给出了采用该方法加工的1111面及多边形面微结构；还分析了金刚石针尖几何角度及SPM和工作台的相关参数对加工的影响。     

预处理工艺对硬质合金与金刚石膜间粘结力的影响

在两种经不同预处理的硬质合金YG8基底上，采用微波等离子体化学气相沉积法，在微波功率2kW，压强4.0kPa和6.5kPa，CH4和H2流量分别为1.6cm/s和100.0cm/s的条件下生长金刚石薄膜。利用X射线衍射检测了金刚石薄膜是否存在，用拉曼光谱分析了薄膜的质量，用金相显微镜观察了薄膜的洛氏硬度压痕，标定并比较了不同预处理工艺膜与基底的结合力。实验结果表明，不同的预处理方法对于粘结力的影响不大，最主要的因素是钴含量的多少。