高温高压实验及原位测量技术

文中简述了高温高压实验技术及其发展现状,主要涉及高温高压实验装置及高温高压原位实验测量技术两方面内容。重点介绍了:(1)金刚石压腔、大体积压力机、高压釜等静态高压实验技术和动高压实验技术及其特征;(2)拉曼、红外、X-射线衍射及同步辐射等高温高压原位谱学研究;(3)超声波、布利渊散射、核共振非弹性X-射线散射等高压物质弹性波速原位测量技术研究现状及其进展;(4)金刚石压腔、大压力机中高温高压电导率的原位测量技术研究现状及其进展。     

稀土在热压人造金刚石工具中的应用研究

稀土有其独特的物理化学性能 ,能有效地提高硬质合金的综合性能。将稀土在硬质合金中的应用成果借鉴到金刚石工具研制中 ,并对其关键的掺杂工艺进行改进 ,取得了成功。对于以 Fe代 Co和提高金刚石工具的性能起到了明显的作用。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。     

Mineral inclusions in diamonds from the Sputnik kimberlite pipe, Yakutia

The Sputnik kimberlite pipe is a small “satellite” of the larger Mir pipe in central Yakutia (Sakha), Russia. Study of 38 large diamonds (0.7-4.9 carats) showed that nine contain inclusions of the eclogitic paragenesis, while the remainder contain inclusions of the peridotitic paragenesis, or of uncertain paragenesis. The peridotitic inclusion suite comprises olivine, enstatite, Cr-diopside, chromite, Cr-pyrope garnet (both lherzolitic and harzburgitic), ilmenite, Ni-rich sulfide and a Ti-Cr-Fe-Mg-Sr-K phase of the lindsleyite-mathiasite (LIMA) series. The eclogitic inclusion suite comprises omphacite, garnet, Ni-poor sulfide, phlogopite and rutile. Peridotitic ilmenite inclusions have high Mg, Cr and Ni contents and high Nb/Zr ratios; they may be related to metasomatic ilmenites known from peridotite xenoliths in kimberlite. Eclogitic phlogopite is intergrown with omphacite, coexists with garnet, and has an unusually high TiO₂ content. Comparison with inclusions in diamonds from Mir shows general similarities, but differences in details of trace-element patterns. Large compositional variations among inclusions of one phase (olivine, garnet, chromite) within single diamonds indicate that the chemical environment of diamond crystallisation changed rapidly relative to diamond growth rates in many cases. P-T conditions of formation were calculated from multiphase inclusions and from trace element geothermobarometry of single inclusions. The geotherm at the time of diamond formation was near a 35 mW/m² conductive model; that is indistinguishable from the Paleozoic geotherm derived by studies of xenoliths and concentrate minerals from Mir. A range of Ni temperatures between garnet inclusions in single diamonds from both Mir and Sputnik suggests that many of the diamonds grew during thermal events affecting a relatively narrow depth range of the lithosphere, within the diamond stability field. The minor differences between inclusions in Mir and Sputnik may reflect lateral heterogeneity in the upper mantle.     

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

PC机在控制金刚石合成工艺方面的应用

通过开发压机ＰＣ机的内在功能，编制合理的控制程序，改进了设备的工况，提高了金刚石合成工艺的控制精度。     

山东金刚石资源分布规律与结晶学特性

山东是我国金刚石资源的重要产地,分析了成矿分布规律及结晶学特征。原生矿体产出于金伯利岩体中,具成带成群特点;次生矿赋存于粗碎屑沉积岩中及河流阶地的松散砂矿层中。金刚石由单晶平面晶体、溶解形态的曲面晶体、再生形态的带壳晶体等组成,以浅色为主,尤以盛产彩色金刚石为特色。     

天然金刚石的定向红外光谱研究

本文对天然金刚石在垂直于（100）、（110）和（111）三个方向上定向红外光谱进行了定量比较分析，指出C－H键和C－C键在以上三个方向上的浓度不相同，引起C－C键和C－C键在不同方向上的浓度差异是由于氢具有优先取代垂直于（111）方向上C－C键中碳原子的倾向。     

热-机碎岩孕镶金刚石钻头的设计及试验研究

为提高钻进效率,合理利用钻进过程中产生的热量,本文采用摩擦热能辅助机械能碎岩（简称：热-机碎岩）的方法,将氮化硅作为摩擦元件引入孕镶金刚石钻头中,以提高钻头工作层的钻进性能。本文通过对钻头水口、摩擦元件的尺寸计算,钻头胎体、结构的设计,制造了一种新型热-机碎岩孕镶金刚石钻头（简称：热-机碎岩钻头）,并与常规六水口钻头和三水口钻头开展了室内钻进试验对比。结果表明,与六水口钻头和三水口钻头相比,热-机碎岩钻头加入摩擦元件后能够因摩擦生热而使岩石产生弱化作用,钻头钻速提高,在相同钻井液流量下最高可比六水口钻头的机械钻速高33.3%。热-机碎岩钻头胎体的磨损程度比三水口钻头小,热-机碎岩钻头可用于强研磨性地层的钻进。     

物探在金伯利岩型原生金刚石矿勘查中的应用——以辽宁瓦房店金刚石矿田为例

辽宁瓦房店金刚石矿田是我国重要的金伯利岩型金刚石矿集区. 为了更好地发挥物探在该区寻找金刚石矿的作用, 对以往物探工作程度、使用的方法、取得的成果进行了系统梳理. 通过总结发现, 地面磁测在圈定浅地表金伯利岩体中发挥了重要作用; 在寻找深部隐伏金伯利岩体时, 音频大地电磁测量、井中物探发挥了重要作用; 在研究金刚石矿控矿因素等问题时, 1:5万区域重力测量、大地电磁剖面测量发挥了重要作用. 总之, 物探是瓦房店矿田金刚石矿勘查中的重要组成部分, 合理的方法组合能够解决相应的地质问题.