碳纤维连续抽油杆夹持技术

碳纤维连续抽油杆(简称碳纤维杆)具有质量轻、抗拉强度高和抗腐蚀性强等优点,用于深井、超深井和腐蚀性油井可大大降低能耗、提高采油效率,但是由于碳纤维杆的抗剪能力差、表面摩擦因数低,已有的碳纤维杆夹持系统提升力不足、伤杆断杆等问题突出,大大影响了碳纤维杆技术的推广应用。为了解决碳纤维杆的夹持难题,开展了碳纤维杆的基础性能评价、夹持摩擦副材料开发、表面结构及介质影响配套夹持系统试验等方面的研究工作。通过试验对比研究,优选了碳纤维杆的夹持摩擦副材料和夹持表面结构形式,提高了对碳纤维杆夹持的提升力和可靠性;结合碳纤维杆作业机注入头夹持系统非对称运动的特性,优化了夹持块的结构,并对夹持块切入角部位采用软合金材料,解决了碳纤维杆夹持时存在的错位夹持块弯折咬杆和注入头运转时的切入角磕碰伤杆问题。配套作业机注入头形成的碳纤维杆无损伤夹持技术,为碳纤维杆技术在油田的推广应用奠定了基础。     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

碳纤维喷射混凝土硫酸盐冻损伤分析

为了研究碳纤维混凝土硫酸盐冻侵蚀损伤，以川藏铁路喷射纤维混凝土工程环境为依托进行室内盐冻试验，盐冻最低、最高温度设置为(-37.12、17℃)，(-32.12、12℃)，(-25.12、5℃)，(-20.12、0℃)，硫酸盐质量分数分别为5%、7.5%、10%，纤维体积分数分别为0、0.10%、0.20%、0.24%、0.30%。通过宏观强度试验结果和微观分析可知，随着硫酸盐浓度的增加，碳纤维混凝土损伤越严重。与普通混凝土相比，碳纤维混凝土能够有效阻止开裂，其中0.3%的体积分数为最佳掺量。通过微观分析，揭示碳纤维在混凝土结构内起到类似梁的作用机制，并据此建立损伤模型。     

基于神经网络和遗传算法的锭子弹性管性能优化

为得到减振弹性管对下锭胆的支承弹性和锭子高速运动下的稳定性等性能的最优匹配效率,依据减振弹性管的等效抗弯刚度及底部等效刚度系数公式,利用MatLab数值分析软件构建弹性管抗弯刚度和底部挠度数学模型。首先,结合Isight优化软件基于径向基神经网络构建其近似模型,且使精度达到可接受水平,并以模型的关键结构参数弹性模量、螺距、槽宽、壁厚为设计变量,结合遗传算法对弹性管抗弯刚度和底部挠度进行多目标优化设计,得到Pareto最优解集和Pareto前沿图,确定出减振弹性管结构工艺参数的优化方案。通过对优化数据进行分析发现,该方案在保证减振弹性管弹性的同时,其底部振幅明显减弱。     

康复器械用碳纤维织物的压缩成型特性研究

研究了织物编织方式和定型剂含量对康复器械用有机织物和针织织物在压缩阶段的织物初始厚度和压缩时间、松弛节点的应力松弛率和回弹阶段的变形占比的影响。结果表明,在未添加定型剂前,CC-2T200、CC-P450、C-LT420和C-LPFK380的纹路形式分别为斜纹、平纹、双轴经编和四轴经编;随着定型剂含量(质量分数)从0增加至12%时,4种添加定型剂的碳纤维预定型织物的压缩时间都逐渐变长,且C-LT420-X和C-LPFK380-X的压缩时间相较于CC-2T200-X、CC-P450-X更长;随着定型剂含量增加,4种添加定型剂的碳纤维预定型织物的松弛率都不断增大,且在定型剂含量为8%和12%时,C-LT420-X的松弛率最小,而当定型剂含量为0和4%时,CC-2T200-X的松弛率最小;定型剂含量为4%时可以获得较高定型能力同时又可节省定型剂用量的效果。     

油基钻井液用有机土的研究与应用

优选高品质膨润土为原料进行提纯钠化处理得到钠基膨润土,并对其进行了有机改性处理,确定了有机膨润土制备的最佳工艺条件为采用十八烷基三甲基氯化铵为有机改性剂,用量34 g,反应时间2 h,反应温度70℃,溶液体系pH值7.5。优选有机膨润土中加入乳化剂和稳定剂进行检测,其有机土胶体率为99%、表观黏度为18.0 mPa·s、塑性黏度为12.0 mPa·s、动切力为6.0 Pa、滤失量为8 mL、造浆率为40 m~3/t,各项性能指标达到了国内较高水平。在中原油田油基钻井液体系的应用中,有机膨润土表现出良好的流变性能、耐温性能和抗滤失性能,能够满足高性能油基钻井液使用的需要,具有广泛的工业应用前景。     

纤维·研发

唐山三友集团产出我国首批玫红彩色纤维日前,三友集团1.5D玫红色粘胶短纤维顺利下线,该产品属环保型纤维,为国内行业首次生产。至此,集团彩色纤维产品已经达到40余种。"三友彩纤"品牌产品为2013—2014年中国纤维流行趋势代表产品,是麻灰纱线产品、原色纤维内衣、家用纺织品、无纺布领域的优良原料,具有颜色亮丽、色牢度好、穿着舒适等优点。玫红色粘胶短纤维附加值较高,市场前景广阔,但在色彩、着色均匀度等方面均有很高要求。为生产这种产品,三友集团进行了百余次浆料调配,在丝束线实验锭     

纳米氧化物对水泥基料化学收缩的影响

采用ASTM化学收缩试验方法,研究纳米SiO2、MgO、Al2O3对水泥基材料化学收缩变化的影响,明确纳米材料种类的差异性。结果表明,各实验组水泥基材料化学收缩均经历三阶段:急速变化区、缓慢变化区、平稳区,7d始水泥基材料化学收缩基本稳定。几种纳米材料的最佳掺量对水泥基材料的化学收缩改善作用大小为:SiO2>Al2O3>MgO。研究发现,纳米材料种类和掺量的不同对化学收缩的影响也较大,在选用时,需综合考虑。