孕镶金刚石钻头磨损研究现状与发展趋势

孕镶金刚石钻头广泛应用于各种硬岩钻进,尤其是深部硬岩钻探钻井的工程实践活动中,其碎岩机制表现为金属胎体包裹的金刚石出刃后压入、刻划和破碎岩石。金刚石钻头的磨损形式反映了孔底钻头-岩石的相互作用过程,以及磨粒(包括岩屑、胎体碎屑和金刚石碎屑等)在孔底的存在状态,它决定了金刚石钻头的钻进效率和使用寿命。目前关于孕镶金刚石钻头磨损理论、方法的研究大部分属于定性判断,且常局限于区域特殊情况,无法形成统一或可借鉴的实用指导体系。以地质钻探领域的孕镶金刚石钻头磨损相关研究文献为主,讨论了孕镶金刚石钻头磨损的研究现状。首先结合地质钻探工业实践和行业规程归纳了钻头的非正常磨损类型,然后从磨损图像、钻进信号2个方面介绍了钻头磨损评价方法,从钻头整体、金刚石和金属胎体3个方面梳理了钻头钻进过程磨损机理与影响因素,另外列举了主流的钻头磨损性能调控方法,介绍了磨损分析方程的研究进展,并探讨了机器学习方法如何辅助钻头磨损研究。孕镶金刚石钻头在深部硬岩钻探中有极大的潜力,而其磨损性能是决定其最终使用效果的关键。为此,对人工智能方法辅助数据分析、微观尺度计算模拟、增材制造和材料处理改性等研究方向进行了分析展望,探索先进的金刚石钻头的磨损监测分析和调控方法,以期满足地质深部钻探和地外星系钻探等远程监控钻进的需求。

孕镶金刚石钻头磨损机理研究

孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。

提高烧结压力对孕镶金刚石钻头性能的影响研究

传统的热压孕镶金刚石钻头胎体配方多为单质金属体系,采用WC或YG8作为骨架材料,Cu合金作为粘结材料,Ni、Co、Fe和Mn等金属作为中间材料。受配方中粘结材料和骨架材料成分及含量的影响,其适宜的烧结压力有限(≤16 MPa),且烧结温度则相对较高(≥930℃),常造成金刚石钻头胎体实际密度与理论密度之比偏低(≤98%),且高烧结温度会对金刚石产生热损伤,从而使钻头难以同时兼顾机械钻速和使用寿命。采用混料回归试验方法优选了2种全预合金成分的孕镶金刚石钻头胎体配方,并以钻头胎体的硬度(HRC)、磨损量和相对密度作为评价指标,分别开展了上述2种配方的烧结温度和烧结压力的单因素试验,以及配方2的烧结温度(930、940、950℃)和烧结压力(17、18、19、20 MPa)优化试验。试验结果表明,钻头胎体试样的最高压入硬度可达30.1(HRC),对应磨损量和相对密度分别为134 mg和99.1%。基于此,采用配方2及其优选的热压烧结工艺参数,试制了3只ø75/49 mm规格的普通双管钻头,并在河南洛阳栾川某金矿钻探现场进行了野外钻进试验,其平均机械钻速达到2.02 m/h,平均使用寿命达到121.4 m。同机台使用的其他厂家的金刚石钻头,其平均机械钻速为1.81 m/h,单只钻头平均使用寿命为89 m。野外钻进试验结果表明,相较于其他厂家的常规孕镶金刚石钻头,采用全预合金配方体系和优化配合的烧结压力与烧结温度制备的孕镶金刚石钻头具有明显的优势,可以同时兼顾高效与长寿命的钻进效果。

基于有限元分析的组合式金刚石钻头磨损规律与设计研究

在能源勘探与开发过程中,除了取心钻进方式之外,全面(不取心)钻进也占有较大比例。不取心钻进可以减少提钻取心所消耗的大量提下钻时间,进而增加纯钻时间、提高钻进效率和降低钻进成本。传统不取心钻头在钻探过程中容易出现钻头唇面不均衡磨损的现象,为查明和改善这种不均衡磨损规律,提出采用组合式不取心钻头改善钻头偏磨现象。首先采用数值模拟方法对一二级组合不取心孕镶金刚石钻头进行了钻进花岗岩的数值模拟分析,模拟结果显示,由钻头外缘到中心,应力值由大逐渐变小,磨损量与之相对应。在靠近水口处的钻头外缘,胎体应力值和磨损量最大,最大应力为282.14 MPa,最大磨损深度为1.1×10~(-5)mm。而在靠近钻头中心处,钻头胎体应力和磨损量值最小,分别为0.002 MPa和1.3×10~(-6)mm。在钻头唇面半径为55 mm处,钻头磨损速度出现拐点。根据数值模拟结果,设计了二级组合式不取心钻头,由外环钻头、中心钻头和相应的水路系统组成,其中外环钻头规格为?95/48 mm,中心钻头规格为?46/16 mm,水路系统由中心孔、4条主水路、4条副水路和环状间隙水路组成。以常钻遇的可钻性为7~8级岩石为基础,对钻头胎体配方、金刚石参数和烧结工艺进行了设计,提高外环钻头胎体耐磨性、金刚石浓度、小粒径金刚石比例,同时增大烧结温度和提高烧结压力,以降低外钻头磨损量,保证钻头内外磨损一致。采用所设计的二级组合式不取心钻头结构,试制了?75/16 mm不取心钻头,并在可钻等级为8级的花岗岩上进行了室内钻进试验,试验结果表明,钻头磨损均匀,钻进时效约1.84 m/h,胎体消耗高度约1 mm,能满足硬岩全面钻进的需要。本研究为不取心孕镶金刚石钻头设计、研制和施工提供了借鉴。

基于SPH方法的钢筋混凝土切削模拟研究

钢筋混凝土材料目前已得到广泛应用,但其加工切削过程十分复杂。为解决常规有限元模拟中网格变形尺寸有限的局限性,采用光滑粒子流体动力学(SPH)算法模拟研究金刚石磨粒对钢筋混凝土的切削破碎过程。在数值模拟中,根据金刚石出刃状态将其简化成方形、圆形2种磨粒,并以0.45 mm/ms的速度和0.1 mm的切削深度对钢筋、混凝土和不同组合的钢筋混凝土材料进行表面切削,分析不同情况下的基体碎屑形态特征、切削后基体材料表面形态变化、内部裂纹延伸变化以及磨粒切削面上的应力变化情况。模拟结果表明:SPH方法能够较好地模拟钢筋混凝土在切削过程中的裂纹扩展、碎屑形成和分离;磨粒在切削过程中受到间断性冲击后,会优先破坏混凝土和钢筋材料之间的连接强度,使2种材料逐渐分离,且磨粒以面切削方式进行加工时,相较于点切削方式,能够形成更大的破碎区域。

超早产儿肺出血的围生期危险因素及预后分析

目的探讨胎龄<28周的超早产儿肺出血(PH)的影响因素及预后.方法收集167例符合标准的超早产儿,分为PH组(38例)和无PH组(129例),建立logistic回归模型分析围生期危险因素与PH的相关性,评估PH超早产儿的短期结局.结果单因素分析结果显示,PH组出生胎龄、出生体重、1 minApgar评分均低于无PH组(P<0.05);PH组3~4级呼吸窘迫综合征(RDS)、早发型败血症(EOS)发生率均高于无PH组(P<0.05);PH组小于胎龄儿(SGA)比例、肺表面活性物质(PS)使用率均高于无PH组(P<0.05);PH组出生后首次血小板计数低于无PH组(P<0.05),PH组出生后3d内平均液体入量明显高于无PH组(P<0.001).多因素回归分析结果显示,出生胎龄大、生后首次血小板计数高可能是PH的保护因素(OR=0.629、0.992,P<0.05);生后3d内平均液体摄入过多、EOS可能是PH发生的独立危险因素(OR=1.058、4.239,P<0.05).PH组的病死率(44.7%)高于无PH组(26.4%)(P<0.05);PH组3~4级脑室内出血、3~5期早产儿视网膜病发病率(28.9%、15.8%)亦明显高于无PH组(P<0.05).结论生后3d内液体摄入过多和EOS可能与PH的发生相关,临床应注意控制液体摄入量,及时发现并控制感染,超早产儿PH不良预后发病率高.

烧结压力对低液相Fe基预合金钻头胎体性能的影响

在烧结温度为950℃、保温时间为5 min及不同烧结压力条件下开展热压烧结试验,对比研究烧结压力对3种低液相Fe基预合金钻头胎体和1种传统Fe基钻头胎体性能的影响,具体包括胎体压入硬度、抗弯强度、致密度和金刚石包镶强度等力学性能,以及金刚石的热损伤情况和钻头胎体的微观组织结构与形貌特征等。结果表明:随着烧结压力增大,低液相空白胎体的压入硬度、抗弯强度和致密度逐渐增大,而传统Fe基空白胎体的压入硬度和抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,其致密度为增大趋势;对于含金刚石的胎体,低液相与传统Fe基胎体抗弯强度均随烧结压力增大而增大,当烧结压力为20 MPa时,继续增大压力,低液相含金刚石胎体的抗弯强度趋于稳定,而传统Fe基含金刚石胎体的抗弯强度略有下降。同时,随着烧结压力的增大,低液相胎体的均一性明显增强,但金刚石的热损伤加剧。综合胎体的力学性能与断口形貌特征,优选的烧结压力为20 MPa,此时的低液相Fe基预合金胎体硬度、抗弯强度可满足孕镶金刚石钻头需要。

董事网络对企业风险承担的影响——基于金融生态环境的调节效应

国家提出防范化解重大风险的大背景下,合理提升企业风险承担水平便成为我国经济稳步发展的重要基础。文章选取我国A股2015—2021年上市企业数据,从董事网络这一非正式制度结构视角出发,基于董事网络的“资源效应”和“治理效应”两大层面研究其对企业风险承担的影响。研究结果表明:董事网络促进了企业风险承担;不同类型的董事网络具有异质性风险承担效应,独立董事网络对风险承担的促进作用更显著;金融生态环境显著加强董事网络对企业风险承担的促进作用,在非国有企业和小规模企业中表现更为显著。该结论对完善我国企业董事网络治理研究具有一定的理论价值,也对新常态背景下如何提升企业风险承担能力和公司治理水平有一定借鉴意义。

Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基钻头胎体性能的影响

为进一步替代WC并改善FeCoCu基胎体的性能,在其中掺入预合金化的Ni-Cr粉末,研究Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基胎体性能的影响。对不同Ni-Cr或WC质量分数下烧结试样的抗弯强度、硬度进行了测试,利用SEM、EDS和XRD等分析手段对烧结试样进行了微观分析,最后通过摩擦磨损试验观测了不同Ni-Cr质量分数下胎体中金刚石的出刃情况。结果表明:随着Ni-Cr质量分数由0增大到15%,胎体的抗弯强度、抗弯强度损失率呈先增大后减小的趋势,而胎体的硬度则不断增大;纯FeCoCu胎体中的金刚石表面存在侵蚀现象,但随着Ni-Cr质量分数增加,金刚石的表面形貌改善,金刚石表面热损伤缓解,胎体材料对金刚石的润湿性增强;适量Ni-Cr预合金粉末的加入,有助于增强胎体的自锐性,改善胎体对金刚石的把持性能;Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基胎体硬度、把持性能的增强效果明显优于WC粉末,并且可以改善胎体的自锐性,是Fe基钻头胎体配方中良好的WC替代材料。

早产儿脑损伤的影响因素研究

目的探讨早产儿脑损伤(BIPI)的影响因素。方法选取2014年6月—2015年12月在福建医科大学附属漳州市医院出生且立即入住新生儿监护病房(NICU)的早产儿151例。采用颅脑B超和MRI检查诊断早产儿的BIPI(包括出血性脑损伤、缺血性脑损伤)发生情况,通过查阅病历的方法收集早产儿的临床资料,采用多因素Logistic回归分析探讨早产儿发生出血性脑损伤、缺血性脑损伤的影响因素。结果 151例早产儿中,共发生BIPI 61例(40.4%),其中出血性脑损伤47例(31.1%),缺血性脑损伤33例(21.8%),出血性合并缺血性脑损伤19例(12.6%)。不同胎龄,产妇是否发生绒毛膜羊膜炎(HCA),新生儿期是否发生脓毒症、低氧窒息、代谢性酸中毒、进行机械通气早产儿的出血性脑损伤发生率比较,差异有统计学意义(P<0.05);不同性别、分娩方式、出生体质量及是否多胎,产妇是否发生妊娠期糖尿病(GDM)、妊娠期高血压、孕期感染、使用地塞米松,新生儿期是否发生低血糖、高碳酸血症、低碳酸血症、合并肺部并发症早产儿的出血性脑损伤发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。产妇是否发生HCA,新生儿期是否发生脓毒症、低氧窒息、进行机械通气早产儿的缺血性脑损伤发生率比较,差异有统计学意义(P<0.05);不同性别、胎龄、分娩方式、出生体质量及是否多胎,产妇是否发生GDM、妊娠期高血压、孕期感染、使用地塞米松,新生儿期是否发生低血糖、代谢性酸中毒、高碳酸血症、低碳酸血症、合并肺部并发症早产儿的缺血性脑损伤发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。多因素Logistic回归分析结果显示:胎龄,产妇是否发生HCA,新生儿期是否发生脓毒症、低氧窒息、代谢性酸中毒是早产儿发生出血性脑损伤的影响因素(P<0.05);产妇是否发生HCA,新生儿期是否发生脓毒症、低氧窒息是早产儿发生缺血性脑损伤的影响因素(P<0.05)。结论早产儿的BIPI发生率较高;胎龄<32周,产妇发生HCA,新生儿期发生脓毒症、低氧窒息、代谢性酸中毒是其危险因素。

洞庭湖“四水”入湖河床沉积物重金属污染特征

对洞庭湖湘、资、沅、澧“四水”入湖河床沉积物进行了沉积柱芯钻探取样,利用等离子质谱仪(ICP-MS)对沉积物重金属等微量元素进行了地球化学分析。结果表明,“四水”入湖河床沉积物中,重金属Bi、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb和Tl等含量变化大,分布极不均匀,而Ba、Sc、Th、U、Cs、Ga、Ge、Rb、Zr、Hf和Nb等微量元素及稀土元素含量变化小,分布相对均匀。微量元素富集系数(fE,C、fE,D值)和主成分分析结果表明,沉积物中显著富集(fE,C>1.5,fE,D>1.5)的重金属Bi、Cd、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb和Tl等既有自然源的带入,又有人为源的贡献;而Ba、Cs、Sc、Th、U、Ga、Ge、Rb、Nb、Ta、Mo、Sr、Zr、Hf和REE+Y等无明显富集特征的微量元素为自然源。地累积指数评价结果显示,湘、资、沅、澧“四水”入湖沉积物依次存在Cd-Bi-Pb-Zn-Mn-Cu-Tl、Cd-Bi、Cd和Cd-Mn-Cu-Ni-Cr等元素组合的重金属污染。且以湘江入湖沉积物重金属污染的元素种类最多、污染程度最强,澧水次之,沅江沉积物重金属污染的元素种类最少、污染程度最弱。结合洞庭湖沉积物重金属污染空间变化特征的对比分析,本研究得到结论:湘江为洞庭湖沉积物重金属污染带入了Cd、Pb、Zn、Cu、Hg、As、Bi、Cr和Ni等重金属;资江带入了Cd、Pb、Zn、Hg、As和Bi等重金属;沅江带入了Cd和Hg等重金属;澧水带入了Cd、Pb、Cu、Hg、Cr和Ni等重金属。洞庭湖重金属污染治理应密切关注重金属Cd的污染,空间上应特别重视湘江和澧水引起的重金属污染。

锂离子电池固态扩散阻抗的Voigt建模与参数辨识

固态扩散阻抗表征锂离子电池电极性能,为测试和改进电极材料提供了便利。将可兼顾分析电极参数影响和模拟过电压且具有物理意义的Voigt模型从表示正极平面、球形颗粒阻抗推广至圆柱形颗粒阻抗模型用于石墨等负极材料,将颗粒粒径等电极参数与模型参数相关联,建立模型过电压表达式,分析电极参数对电压的影响,并引入具有全局搜索方式的花朵授粉算法将表达式拟合电压测量值,得到模型参数的最优解。进一步地将该模型用于商用磷酸铁锂电池的测试分析,预测电极在各类工况下的固态扩散过电压,为锂离子电池电极材料的开发和性能提升提供技术支撑。

极端顶点设计在热压金刚石工具胎体配方试验中的应用

胎体配方试验是热压金刚石工具研究中的重要内容。本文在介绍混料回归极端顶点设计方法的基础上,采用该方法进行了铁基胎体配方的试验研究。试验选择铁、磷、镍、钴作为试验的四个影响因素,胎体的洛氏硬度HRB值作为试验指标,回归模型选择四因素二次多项式。回归方程的系数采用Ex-cel中的"回归"求解,对应硬度最大值的胎体的优化配方通过Excel中的"规划求解"求得。计算表明,胎体配方含铁48.5%、磷2.5%、镍8.0%、钴8.0%时,胎体硬度值最高(117.8HRB)。验证性试验表明,试验值与回归预报值基本吻合,说明极端顶点设计方法在该金刚石工具胎体配方试验中的应用是合理可靠的。

电镀金刚石复合齿锯片的研究

为了克服金刚石锯片生产中采用高频焊接时锯片基体变形大和激光焊接一次性投入高的不足 ,本文综合利用热压法和电镀法的优势 ,介绍了一种成本较低且不影响基体性能的金刚石锯片制造方法 :用电镀法将金刚石复合齿镶在锯片基体上以形成锯片。文中对金刚石复合齿的两种制作方法 :热压法和电镀法 ,进行了详细介绍 ,讨论了热压法涉及到的胎体配方和烧结工艺以及电镀法中的复合齿模具设计、镀液配方和电镀工艺参数条件等问题。并对金刚石锯片电镀的三个步骤 :基体铣槽、镶齿和入槽电镀作了介绍 ;给出了锯片电化学除油液的配方和除油工艺条件。该法具有焊接牢固、对金刚石热损伤小、锯片性能调节方便等优点 ,主要适用于 60 0mm以下的金刚石锯片的生产。

电镀弱包镶金刚石钻头研究

为了解决电镀金刚石钻头钻进坚硬致密岩石时效低的问题 ,进行了电镀弱包镶金刚石钻头的研究。本文首先对弱包镶材料中的人造超硬材料、胶粘剂、覆膜微粉进行了选择 ,然后介绍了弱包镶金刚石的覆膜制粒 ,最后采用正交试验设计方法研究了覆膜微粉的种类、覆膜后金刚石颗粒的粒径和覆膜金刚石的含量等三个因素对弱包镶金刚石钻头性能的影响。钻进试验在室内微钻试验台上进行 ,岩样为纯石英岩、人造锆刚玉等的材料。极差分析表明 :三个因素对时效影响的显著性依次为 :弱包镶金刚石的含量→覆膜微粉的种类→磨料的粒度。钻进结果显示 ,采用电镀弱包镶金刚石钻头 ,能够比较有效地解决电镀金刚石钻头的“打滑”

铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池的制备及性能表征

以厚度为25～70mm的钛箔为衬底,直流磁控溅射法制备0.8～1.2mm的底电极Mo薄膜,而后以CuIn和CuGa靶交替溅射制得Cu-In-Ga金属预制膜,再以真空硒化法制得CuIn1-xGaxSe2薄膜。以化学浴沉积法制备缓冲层CdS,射频磁控溅射法制备ZnO和ZAO,直流磁控溅射法制备上电极,制得结构为衬底Ti/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZAO/Al,其光电转换效率达到7.3%(25℃,AM0)。

超声波电镀金刚石钻头工艺研究

为了缩短电镀孕镶金刚石地质钻头的生产周期并改善其性能,进行了超声波作用下电镀金刚石钻头的工艺研究。研究了超声波作用下的镍/金刚石复合电镀工艺,确定了超声波电镀金刚石钻头的制造工艺流程,并根据确定的工艺试制了Ф75.5/49绳索取心钻头进行野外钻进试验。研究结果表明:对于各种粒度的金刚石,当金刚石在静止条件下被预复合包镶至约1/5粒径处时,可以开始超声波复合镀,此时金刚石将不会被超声波振落;施加超声波后,一天至少可以加4层金刚石,相比于常规电镀工艺,钻头生产周期缩短一半以上。野外钻进试验结果表明,相比于普通电镀钻头,超声波电镀钻头钻进时效提高了33%,钻头寿命提高了54.6%。

铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池

介绍了铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池的性能、优点以及应用范围;阐述了柔性薄膜太阳电池的国内外研究现状、发展趋势;特别介绍了柔性薄膜太阳电池的典型结构以及柔性衬底材料的要求和选择,底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜、上电极等各功能层的制备工艺等,同时简要介绍了其产业化面临的困难和挑战。

超声波电镀镍及镍基复合镀层的研究进展

从电镀单金属镍、镍基合金和镍基复合镀层三个方面,对超声波电镀镍的研究现状进行了综述,并就超声波对电沉积过程的作用进行了总结。最后,分析了当前超声波电镀研究存在的问题,并对其今后的研究方向,特别是对超声波电镀金刚石工具领域,提出了建议和展望。

8年剖宫产率及剖宫产指征分析

目的：分析近8年剖宫产率及剖宫产指征的变化,探讨降低剖宫产率的临床措施。方法：对2000-2007年来10 377例分娩孕妇的临床资料进行回顾性分析,比较剖宫产率和剖宫产手术指征变化。结果：剖宫产率逐年升高,2000年为29.4%,2007年升至60.1%。剖宫产主要指征为社会因素、胎儿窘迫、难产、妊娠并发症,其中社会因素上升最快。结论：降低剖宫产率的关键是严格掌握剖宫产指征,积极处理难产,减少因社会因素而行的剖宫产。