地质钻探铝合金钻杆材料研制及室内试验研究.pdf

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1、第47卷第2期地质与勘探Vo1．47No．22011年3月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NMarch，2011地质钻探铝合金钻杆材料研制及室内试验研究梁健，彭莉，孙建华，王铁，张永勤，王汉宝，刘秀美(1．中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊065000；2．地质矿产部无锡钻探工具厂，江苏无锡214174)[摘要]与铜钻杆相比，铝合金钻杆具有比强度高、刚度低、耐腐蚀性好等优点，在实施钻探工程作业时，可增加现有钻探设备钻进能力，减少钻机动力消耗，降低钻探施工难度，减轻工人劳动强度。开展地质钻探铝合金钻杆研究，对提高我国难进入地区地质调查钻探工程效率、推动地质钻探科学技术进

2、步以及节能降耗工作具有重大现实意义。本文介绍了7E04铝合金管材研制的关键技术、铝合金钻杆的结构设计，进行了钻杆热处理、基本力学性能、腐蚀特性的室内试验研究。研究结果表明7E04铝合金钻杆在一定热处理条件下，屈服强度可达585MPa、抗拉强度645MPa；在似盐水泥浆腐蚀环境下，具有较好的耐腐蚀性。[关键词]地质钻探7E04铝合金钻杆钢接头[中图分类号]634．5[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2011)02—0304—05LiangJian，PengLi，SunJian-hua，WangTie，ZhangYong-qin，WangHan-bao，LiuXiu-m

3、ei．Developmentofthealuminumalloydrillrodandlaboratorytests[J]．GeologyandExploration，2011，47(2)：304-308．TBB-ap71铝合金钻杆等。我国西部地区是新一轮国土资源大调查地质调1引言查的主要区域。该地区多是海拔高、山势险峻、地形铝合金钻杆因其具有密度小、重量轻、比强度复杂、自然条件恶劣、地理位置偏远、交通不便的特高、弹性变形大，所需回转扭矩小、抗冲击能力强、耐殊地带，地质钻探施工作业困难，甚至有些勘查区域腐蚀性好、与孔壁间摩擦阻力小、易于搬运等优点无法施钻(孙建华等，2007)。在

4、这些难进人地区应(胡福昌，1978；M．Y．Gelfgat等，2003；M．Y．Gelfgat用铝合金钻杆实施钻探工程作业，可增加现有钻探等，2006)，成为难进入地区、大位移井、定向井、超设备钻进能力，降低钻机动力消耗，减少货物搬运质量，减轻工人劳动强度，同时还可降低施工难度，提深井及深部科学钻探中钻杆柱设计优选方案之一(刘希圣，1988；郝瑞，1989；鄢泰宁等，2010)。自上高钻探效率。因此，开展地质钻探铝合金钻杆研究，对于提高我国难进人地区地质调查钻探工程施工效世纪60年代，铝合金钻杆由瑞典的克芮留斯公司研率、推动地质钻探科学技术进步以及节能降耗工作制成功以来，至70年

5、代在比利时、加拿大、美国和前具有重大现实意义。囿于国内地质钻探装备企业制苏联等国得到推广应用。一些国家的铝合金钻杆已造条件和野外钻探施工单位承受力，地质钻探用铝经初步形成系列，如瑞典克芮留斯公司的dP33、合金钻杆应从普通钻杆起步，逐步完成系列化的研43、dP53普通钻杆和EW、AW、BW绳索取心钻杆；究与应用。本文将针对7E04铝合金管材进行钻杆比利时BoartExplorationService公司的Aluqb76绳的结构设计，完成钻杆的热处理、基本力学性能、腐索取心钻杆；美国RaynoldasMeta公司的APIP蚀特性的室内试验研究，为后续野外钻孑L示范工程中l01、中1

6、14铝合金钻杆；前苏联BBPH~24、34、提供重要性的指标数据，以确定合理的钻探工艺参42、中54、qb68铝合金钻杆和用于深孔取心钻进的[收稿日期]2010—06—29_[修订日期]2010—11—06；[责任编辑]郝情情。[基金项目]国土资源部国土资源大调查地质调查项目(编号：1212010916023)资助。[第一作者]梁健(1980年一)，男，毕业于兰州大学地质工程专业，获硕士学位，工程师，现主要从事与钻探工程有关的科研工作。E—mail：rau19942718@163．COIn。304第2期梁健等：地质钻探铝合金钻杆材料研制及室内试验研究数。(1)合金成分优化。研究了

7、主要成分的最佳搭配和不同Fe、si杂质量对各项性能的影响，确定了2铝合金管材研制的关键技术内控标准。7E04合金主元素Zn、Mg、Cu应控制在地质钻探铝合金钻杆研究中，高性能铝合金管中、上限；7E04合金的各项性能指标随着Fe、si含材的研制、钻杆固溶及时效热处理工艺、结构设计及量的增加而逐渐降低；7E04合金的si对各项性能杆体与接头间螺纹副连接工艺是项目研究工作中的的不利影响大于Fe的作用，Si含量的升高更容易导四个关键技术问题(梁健等，2010)。本文应用的致KIC的大幅度