月球钻探取样技术研究进展

“嫦娥5号”探测器的成功发射，揭开了我国月球采样返回的序幕。面对当前月球（未来深空）探测的需求，钻进技术作为能够获取深层地质样品的最常用手段，受到越来越多的关注。然而，地球环境下的常规钻探机具与工艺在面对月球（太空）环境时并不能直接进行应用。基于此，本文就当前各国月球钻探技术的研究进展进行了广泛调研与分析，具体包括真实月壤的性能及模拟月壤的研发、月球环境对钻进的影响、月球钻探机具结构和月球钻探规程的探索等几个方面；并对未来月球钻探技术的发展进行了分析思考。     

福建硬质绢云母表面化学改性的研究

采用超细粉碎和表面化学改性方法对硬质绢云母进行改性，研究表面改性的机理，建立了一整套的改性工艺，制备出应用性能和价值得到较大提高的改性硬质绢云母超细粉。     

秘鲁Conymecar铜矿区45°斜孔施工技术

介绍了秘鲁Conymecar铜矿区45°斜孔施工采用的钻探机具、施工工艺、钻孔结构、钻头的选择以及冲洗液的使用情况,并分析了钻探过程中的施工难点及其处理措施。总结了本次大斜度深孔钻探施工的经验。     

纳米氧化物颗粒对水基钻井液润滑性能影响的试验研究

通过在水基钻井液中添加纳米氧化物颗粒,来改善其润滑性能。选用了Al2O3、TiO2及SiO2三种纳米氧化物颗粒作为钻井液改性添加剂,利用极压润滑仪及销盘摩擦磨损实验仪研究了添加不同种类和浓度纳米颗粒氧化物对水基钻井液的润滑性能及减摩效果的影响。结果表明,所添加的3种球形纳米颗粒均有润滑减阻减摩的效果,其中SiO2颗粒的钻井液的润滑性能、滤失性能以及减摩效果都是最好的。当纳米SiO2颗粒加量为0.4%时,滤失量最小,润滑系数降低率达到15.6%,摩擦系数降低率为32.0%,磨痕轨迹平滑,减摩效果最为明显。当纳米颗粒浓度超过0.5%时,减摩效果降低,磨盘脱层磨损明显。     

钻探工艺与钻探机具专家刘晓燕

<正>刘晓燕(1962.2-),女,汉族,四川安岳人,工学学士,研究员,硕士生导师,注册安全工程师,煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会煤田勘探设备分会委员。现任中煤科工集团西安研究院有限公司钻探机具研究所副所长。刘晓燕长期从事钻探工艺和钻探机具(钻头及金刚石制品、煤矿井下钻探用常规钻杆等)的研究及生产管理工作,具有扎实的专业知识与实际工作经验,熟悉国内、国际钻探工程领域发展现状及趋势,具有提出、组织、     

不同温度真空热处理对FeCrMoCBY非晶合金涂层组织结构与摩擦学性能的影响研究

深部地质钻探过程中,复杂的井下工况对钻具的钻探性能以及可靠性提出了苛刻的要求。钻具钢体表面涂覆具有耐磨耐蚀性的非晶涂层可以有效提高其服役寿命。其中Fe基非晶合金涂层因其优异的耐腐蚀抗磨损性能、较强的非晶形成能力等优势,具有重要的应用价值和较好的经济效益。本文通过大气等离子喷涂技术（Air Plasma Spray, APS）在35CrMo基体上制备得到成分为Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂ （at.%）的非晶合金涂层,并对其进行不同温度的真空热处理,探究了不同温度热处理对涂层基本性能和磨损失效机制的影响。结果表明：涂层经过真空热处理之后,生成的大量硬质相和成分均匀化使得涂层抗磨损性能提高;且随着热处理温度的提高,涂层磨损率逐渐减小。与未经热处理和750 ℃热处理的涂层相比,经过850 ℃热处理之后的涂层具有最佳的抗磨损性能,磨损率仅为未经热处理的Fe基非晶涂层的16.7%。热处理前后涂层的失效机制均为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和氧化磨损。     

提高人造金刚石钻头质量的有效途径

采用真空气相沉积法在金刚石表面镀覆强碳化物金融或合金薄膜。该薄膜一方面与金刚石表面形成化学键合,另一方面大大提高与金融胎体的浸润性,从而明显增强金刚石在金融胎体中的结合强度,提高金刚石钻头性能和使用寿命。     

试论月球表面钻探取样的难点与关键技术

简述了月球表面钻探取样的意义与现状,重点讨论了月球表面钻探取样必然面对的能源、钻机质量、取样设备润滑、钻头排除岩粉与冷却、保证钻进所需的压力和取样可靠性等难题,并针对这些难题提出了可用于月球钻探取样的若干关键技术。     

超声波冷锻与阳极氧化处理铝合金钻杆摩擦学性能研究

恰当的表面工程技术是实现长寿命、高可靠性、高耐磨性铝合金钻杆的关键技术之一。本文选用超声波冷锻技术(Ultrasonic Cold Forging Technology,UCFT)和阳极氧化技术(Anodic Oxidation,AO)对铝合金钻杆材料(7E04)进行表面强化处理。在球盘摩擦磨损试验机上对UCFT和AO处理前后铝合金的摩擦学性能进行表征,选取Zr O2硬质材料的对磨球。结果表明,经UCFT处理后样品表面形成了约为100μm的塑性变形层,表面晶粒细化至56 nm;经AO处理后样品表面生成了多孔的氧化物层,其厚度约60μm;UCFT处理与AO处理均不同程度地提高了样品的表面硬度和耐磨性;且AO处理能有效降低样品的摩擦系数;与未处理的样品表面发生了磨料磨损、粘着磨损和塑性形变不同,UCFT处理的样品呈现出典型的粘着磨损形貌,AO处理的样品主要为疲劳磨损形式。     

金刚石钻进减阻剂——松脂皂

松脂皂系阴离子钠皂型表面活性剂。是由松香、氢氧化钠、水、OP—10经加热皂化制成的软皂。其主要技术性能：表面张力44.05达因/厘米；摩擦系数0.147；pH值8.1。松脂皂具有成本低、料源广、配制简便、润滑、稳定性较好的优点。实践证明，用此种软皂做冲洗液，具明显减摩、减阻、减震、提高钻进效率、减少钻头磨损等作用。它主要运用于非碳酸岩类地层。若在硬水及碳酸岩类地层中使用时，需加入3—5％的OP—10或改用复合型松脂皂，以防破乳。     

钻杆接头材料35CrMo硫氮复合处理层的干摩擦学性能研究

应用离子渗氮与离子渗硫技术,在钻杆接头材料35CrMo钢表面制备了硫氮复合处理层。采用M-200环块磨损试验机,对比研究了原始渗氮表面与硫氮复合表面在干摩擦条件下的抗磨损性能。结果表明,在干摩擦的条件下,由于摩擦副的接触表面缺乏润滑,硬度较高的渗氮层会加剧接触表面的磨损。而硫氮复合处理层由于在表面存在一层硫化亚铁固体润滑层,在磨损过程中可以起到一定的润滑作用,因此其在干摩擦条件下具备更好的抗磨损性能。     

真空熔烧复合材料涂层应用技术研究

真空熔烧复合材料涂层应用技术研究本项研究以提高石油、地质勘探和瓷砖生产中大量消耗的泥浆泵缸套和瓷砖模具的耐磨料磨损性能为应用背景,对各种用于此目的涂层的耐磨料磨损性能进行了试验比较分析。着重对真空焙烧复合涂层的耐磨性、显微组织、耐磨硬质相种类、粒度、...     

金刚石表面沉积钛金属膜的研究

金刚石表面化学镀Ni—W—P后 ,再化学复合镀Ni—Ti(粉 )—Re(稀土 ) ,能明显提高金刚石表面强碳化物元素的沉积 ,有利于生成WC—TiC薄膜 ,提高金刚石同胎体合金的联结强度 ,达到提高金刚石工具的性能的目的。     

几种钻探设备主要另件的堆焊经验介绍

几年来我国的地质勘探事业得到了巨大发展,地质勘探设备大量增加,设备的检修任务也相应的增加。目前对检修所需的另配件存在着供不应求的情况下,利用堆焊方法以恢复钻探设备的零件而节约钢材是具有很大的现实意义的,尤其是野外队的检修工作在现阶段条件下这是一种切实可行的方法。在机件磨损表面上堆焊耐磨合金是提高被修复机件的使用寿命及节约优质钢材最有效方法。由于合金     

用硼砂溶液及燃焰外焰对硬质合金基底表面进行预处理

对钨钴类硬质合金基底表面进行预处理的目的是降低基底表面钴的含量,以便降低钴对沉积金刚石薄膜的不利影响。为了改善金刚石薄膜的生长环境,提高其与硬质合金基底的粘接强度,将经过清洗后的硬质合金基底浸泡在硼砂饱和溶液中,在沉积金刚石薄膜时,先用燃焰外焰的热量及其氧化性对带有硼砂饱和溶液的硬质合金基底表面进行预处理30～60s,然后再进行化学气相沉积金刚石薄膜。经上述方法处理的试样与未经该法处理的试样相对比,前者的金刚石薄膜生长速度明显较快,生长温度也比较低,试样对标准砂轮的磨耗比值较后者的提高20%以上,表明本实验方法提高了薄膜与基底的粘接强度。     

微泡钻井液在岩芯钻探中的多重功效

岩芯钻探经常遇到构造复杂、裂隙发育、地层破碎等地层,造成钻进困难,效率低下等问题.微泡的特殊结构使微泡钻井液在漏失地层具有堵漏材料的特性;同时,由于其优良的流变特性和润滑性能,携带岩粉能力强,有利于提高岩芯采取率、机械钻速和钻探质量,降低了钻探成本.本文介绍了微泡钻井液特性,并结合现场实践讨论了可循环微泡钻探技术在岩芯钻探中的多重功效.     

KP共聚物泥浆的使用效果

KP共聚物是以腐植酸钾（KHm）、聚丙烯酰胺（PAM）和羧甲基纤维素（CMC）作为主料，加入适量起着助溶、增效、润滑及稳定作用的表面活性剂，在一定的温度和压力下共聚而成的一种复合型泥浆处理剂。使其对泥浆性能起着综合性的调整作用。据全国二十多个省、区地质、冶金、煤炭、核工业等系统的地质、探矿队反映，KP共聚物不但具有良好的抑制水化、防止坍塌、稀释降稠、利于除砂等作用，而且还具有润滑钻具、抗钙镁污染和耐高温等性能。是一种性能比较理想、适应范围比较广泛的综合处理剂，不论在大小口径钻进，以及在小口径绳索取心钻探中     

磁控转子流量计的原理与研制

随着我国钻探事业的发展,迫切要求用先进的测景仪表来装备钻探机械.特别是金刚石钻进技术的推广,为满足钻进工艺需要,研制一种合适的流量计就提到日程上来了.目前国内生产多种型式的流量计,如涡轮流量计、转子流量计、靶式流量计和电磁流量计等,但尚不能直接应用到钻探机台,因为它们之中有的结构复杂,价格昂贵;有的不适用于输送泥浆介质;有的不能承受高压.近来钻探生产部门经常反映金刚石钻头烧钻现象比较严重.其原因主要是钻头底部缺乏足够的冲洗液.这可以从两个方面采取     

CaF2/hBN自润滑Fe基孕镶金刚石钻头性能研究

针对地矿、油气行业面临的钻探新挑战,将材料科学领域的自润滑技术引入热压烧结孕镶金刚石钻头领域,以期实现钻头在高温井底工作环境中的自润滑功能,从而降低摩擦放热,防止金刚石热损伤,提高钻头使用寿命。本文作为自润滑孕镶金刚石钻头设计的初步尝试,通过对固体润滑添加剂的优选与试验,首先确定了氟化钙（CaF2）、六方氮化硼（hBN）两种固体润滑添加剂,以Fe基胎体为基体,通过热压烧结制备了具有不同浓度的固体润滑添加剂的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,利用一系列仪器测定了其物理力学性能和摩擦学特性;制备了微型自润滑孕镶金刚石钻头,在微钻实验台上进行了钻进试验。试验结果表明：随着固体润滑剂含量的增加,两组自润滑钻头胎体试样的物理力学性能均有所降低,但幅度不同,CaF2组明显小于hBN组;两组胎体试样摩擦系数均显著降低;CaF2组胎体试样的磨损率先增后减,hBN组试样磨损率大幅增加;钻头进尺CaF2组有所提高,hBN组逐渐减小。     

润滑钻井液在人造金刚石钻进中的作用

一、问题的提出随着人造金刚石钻探方法的推广，润滑钻井液的使用越来越广泛，其具有润滑冷却效果好、成本低、适用性较广泛等优点。人们认为润滑剂的主要作用就是减小钻杆（具）与岩石之间的摩擦阻力。其实，润滑钻井液在降低钻杆回转阻力的同时，还减小了人造金刚石钻头与岩石之间的摩擦阻力，提高了钻头的钻进效率和寿命。对于这一点，人们的认识还不一致，存