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江蘇邱成機電有限公司

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鉆井直徑和深度大小，取決于鉆井用途及礦產埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。主要功用為：①獲取地下實物資料，即從鉆井中采取巖心

鉆探取得的巖心

鉆探取得的巖心

、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。②作為地球物理測井通道，獲取巖礦層各種地球物理場的資料。③作為人工通道觀測地下水層水文地質動態(tài)情況。④用作探、采結合，開發(fā)地下水、油氣、地熱等的鉆井。

鉆井通常按用途分為地質普查或

勘探鉆井、水文地質鉆井、水井或工程地質鉆井、地熱鉆井、石油鉆井、煤田鉆井、礦田鉆井、建筑地面鉆井等 [1]  。

一口井從開鉆到完成，需進行以下三項主要工作：1. 破碎井底巖石；2. 將破碎的巖石(即巖屑)運移至地面；3. 鞏固井壁(簡稱固井)。

分類編輯 語音常將兩種或兩種以上的金屬元素或以金屬為基添加其他非金屬元素通過合金化工藝（熔煉、機械合金化、燒結、氣相沉積等等）而形成的具有金屬特性的金屬材料叫做合金。但合金可能只含有一種金屬元素，如鋼。（鋼，是對含碳量質量百分比介于0.02%至2.00%之間的鐵合金的統(tǒng)稱）

這里我們需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是純凈物，如單一相的金屬互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶體、化合物，并產生吸熱或放熱反應，從而改變金屬基體的性質。

合金的生成常會改善元素單質的性質，例如，鋼的強度大于其主要組成元素鐵。合金的物理性質，例如密度、反應性、楊氏模量、導電性和導熱性可能與合金的組成元素尚有類似之處，但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質有很大不同。這是由于合金與單質中的原子排列有很大差異。

少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。例如，鐵磁性合金中的雜質會使合金的性質發(fā)生變化。

不同于純凈金屬的是，多數合金沒有固定的熔點，溫度處在熔化溫度范圍間時，混合物為固液并存狀態(tài)。因此可以說，合金的熔點比組分金屬低。參見低共熔混合物。常見的合金中，黃銅是由銅和鋅的合金；青銅是錫和銅的合金，用于雕象、裝飾品和教堂鐘。一些國家的貨幣都會使用合金（如鎳合金）。

物理分類編輯 語音

根據合金中含量較大的主要金屬的名稱而分類稱作某某合金,如銅含量高的為銅合金,其性能主要保持銅的性能。

合金類型

(1)混合物合金（共熔混合物），當液態(tài)合金凝固時，構成合金的各組分分別結晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等；

(2)固熔體合金，當液態(tài)合金凝固時形成固溶體的合金，如金銀合金等；

(3)金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。

合金的許多性能優(yōu)于純金屬，故在應用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。

合金的通性

各類型合金都有以下通性：

(1)多數合金熔點低于其組分中任一種組成金屬的熔點；

(2)硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大；（特例：鈉鉀合金是液態(tài)的，用于原子反應堆里的導熱劑）

(3)合金的導電性和導熱性低于任一組分金屬。利用合金的這一特性，可以制造高電阻和高熱阻材料。還可制造有特殊性能的材料。

(4)有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼)如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼，適用于化學工業(yè)。

常見合金編輯 語音

球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、18K黃金、18K白金等等。

鋼鐵

簡介

鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量的金屬材料。

分類及性質

按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。

隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。

關于生鐵

生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。

碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。

硅鐵

硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料，用電爐冶煉制成的。硅和氧很容易化合成二氧化硅。所以硅鐵常用于煉鋼作脫氧劑，同時由于SIO2生成時放出大量的熱，在脫氧同時，對提高鋼水溫度也是有利的。硅鐵作為合金元素加入劑。

廣泛用于低合金結構鋼、合結鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中，以外硅鐵在鐵合金生產及化學工業(yè)中，常用作還原劑。含硅量達95%--99%。純硅常用制造單晶硅或配制有色金屬合金。

錳鐵

錳鐵是以錳礦石為原料。在高爐或電爐中熔煉而成的。錳鐵也是鋼中常用的脫氧劑，錳還有脫硫和減少硫的有害影響的作用。因而在各種鋼和鑄鐵中，幾乎都含有一定數量的錳。錳鐵還作為重要的合金劑。廣泛地用于結構鋼。工具鋼、不銹耐熱鋼。耐磨鋼等合金鋼中。 [3] 

頓鉆

頓鉆 [2]  ，又稱沖擊鉆。用鋼絲繩把頓鉆鉆頭送到井底，由動力驅動游梁機構，使游梁一端上下運動，并帶動鋼絲繩和鉆頭產生上下沖擊作用，使巖石破碎。頓鉆鉆速慢，效率低，不能適應日益增加的井深和復雜地層的鉆探要求，逐漸被旋轉鉆代替。但它有設備簡單，成本低，不污染油層等優(yōu)點，可用于一些淺的低壓油氣井、漏失井等。

旋轉鉆

利用鉆頭旋轉時產生的切削或研磨作用破碎巖石。是當前用的鉆井方法。比頓鉆鉆速快，并易于處理井塌、井噴等復雜情況。按動力傳遞方式，旋轉鉆又可分為轉盤鉆和井下動力鉆兩種：轉盤鉆在鉆臺的井口處裝置轉盤，轉盤中心部分有方孔，鉆柱上端的方鉆桿穿過該方孔，方鉆桿下接鉆柱和鉆頭，動力驅動轉盤時帶動鉆柱和鉆頭一起旋轉，破碎巖石。井下動力鉆是利用井下動力鉆具帶動鉆頭破碎巖石，鉆進時鉆柱不轉動，磨損小、特別適于打定向井。井下動力鉆有渦輪鉆、螺桿鉆和電動鉆等。

井下動力鉆具鉆井是利用渦輪鉆具、螺桿鉆具以及沖擊旋轉鉆具靠鉆井液驅動的方法鉆井。特點是進尺快、鉆壓小、泵壓高。適合鉆定向井或特殊硬底層

井段。

鉆井設備按功能分為旋轉系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)。動力與傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

鉆井工序編輯 語音

鉆井是一項系統(tǒng)工程 [2]  ，是多專業(yè)、多工種利用多種設備、工具、材料進行的聯(lián)合作業(yè)。同時它又是多程序緊密銜接，多環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的連續(xù)作業(yè)。施工的全過程都具有相當的復雜性。

　　每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進工程和完井作業(yè)三個階段。每一項工程

階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘測、基礎施工、安裝井架、搬家、安裝設備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測、下套管、固井作業(yè)等。

發(fā)展現狀編輯 語音

近年來鉆井工作量持續(xù)增加，2012年鉆井數超過11萬口。目前中國的鉆井規(guī)模已經穩(wěn)居二。

　　僅中石油的鉆井工作量2007年就已經超越加拿大和俄羅斯。值得指出的是，目前美國水平井鉆井工作量已經超過直井鉆井量。隨著頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，美國水平井鉆井數快速增長，2012年增至17721口，占當年美國鉆井總數的36. 7 %。預計2013年美國水平井鉆井數將接近20 000口。當前美國新鉆的水平井大部分用于開發(fā)頁巖氣、致密油、致密氣等非常規(guī)資源。2011年僅harnett頁巖氣產區(qū)就鉆水平井近10 000口。有些公司和部分地區(qū)新鉆的頁巖氣井幾乎全是水平井。同樣隨著頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，美國水平井鉆井進尺數快速增長，2012年增至6 980 X 10000m，占當年美國鉆井總進尺的60%。美國用于鉆水平井的在用旋轉鉆機數快速增加，從2000年的55臺增至2012年的1 151臺，占比從2000年的6%增至2012年的60%。隨著技術的進步，水平井鉆井效率還將持續(xù)提升，鉆井周期、建井周期有望進一步縮短，單位進尺鉆井成本有望進一步降低，同時推動其他井鉆井效率的提升。

鉛錫合金按用途分為：

①鉛基或錫基軸承合金。與鉛基軸承合金統(tǒng)稱為巴氏合金。含銻3%～15%，銅3%～10%，有的合金品種還含有10%的鉛。銻、銅用以提高合金的強度和硬度。其摩擦系數小，有良好的韌性、導熱性和耐蝕性，主要用以制造滑動軸承。

鋁錫合金

鋁錫合金

②鉛錫焊料。以錫鉛合金為主，有的錫焊料還含少量的銻。含鉛38.1%的錫合金俗稱焊錫，熔點約183℃，用于電器儀表工業(yè)中元件的焊接，以及汽車散熱器、熱交換器、食品和飲料容器的密封等。

③鉛錫合金涂層。利用錫合金的抗蝕性能，將其涂敷于各種電氣元件表面，既具有保護性，又具有裝飾性。常用的有錫鉛系、錫鎳系涂層等。

④鉛錫合金（包括鉛錫合金，無鉛錫合金）可以用來生產制作各種精美合金飾品、合金工藝品，如戒指、項鏈、手鐲、耳環(huán)、胸針、紐扣、領帶夾、帽飾、工藝擺飾、合金相框、宗教徽志、微型塑像、紀念品等。

特點

鉛錫合金（用作合金飾品、合金工藝品材料）的特點

1.鉛錫合金性能穩(wěn)定，熔點低，流動性好，收縮性小。

2.鉛錫合金晶粒幼細，韌性良好，軟硬適宜，表面光滑，無砂洞，無疵點，無裂紋，磨光及電鍍效果好。

3.鉛錫合金離心鑄造性能好，韌性強，可以鑄造形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。

4.鉛錫合金產品可進行表面處理：電鍍、噴涂、噴漆。

5.鉛錫合金晶體結構致密，在原料方面確保鑄件尺寸公差小，表面精美，后處理瑕疵少。

特種合金編輯 語音

工業(yè)上應用的合金種類數以千計，現只簡要地介紹其中幾大類。

耐蝕合金

耐蝕合金

耐蝕合金

金屬材料在腐蝕性介質中所具有的抵抗介質侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：

①熱力學穩(wěn)定性高的金屬。通常可用其標準電極電勢來判斷，其數值較正者穩(wěn)定性較高；較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。

②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的致密氧化膜，這種現象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。

③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質中才出現，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，Fe在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。

因此，工業(yè)上根據上述原理，采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應的三種方法：

①提高金屬或合金的熱力學穩(wěn)定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩(wěn)定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業(yè)結構材料中的應用是有限的。

②加入易鈍化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的Cr，即可制得鉻系不銹鋼。

實驗證明，在不銹鋼中，含Cr量一般應大于13%時才能起抗蝕作用，Cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。

③加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產物保護膜的合金元素，是制取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結構致密的化合物羥基氧化鐵[FeOx·(OH)23-2x]，它能起保護作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。

金屬腐蝕是工業(yè)上危害的自發(fā)過程，因此耐蝕合金的開發(fā)與應用，有重大的社會意義和經濟價值。

耐熱合金

耐熱合金

耐熱合金

耐熱合金合金又稱高溫合金，它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應用技術領域有著重大的意義。

一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金?！澳蜔?是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。

提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附在鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結構、性質的化學觀點看，大致有兩種主要方法：

一是增加鋼中原子間在高溫下的結合力。研究指出，金屬中結合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數有關。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期

內。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的佳。

二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，它們在金屬鍵的基礎上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。

利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學穩(wěn)定性。其中鎳基合金是合適的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni?Cr?Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經處理后，其使用溫度可達1 000 ℃～1 100 ℃。

近年來隨著勘探開發(fā)工作量的持續(xù)增加，鉆井工作量呈現大幅度上升趨勢。僅中石油年鉆井數就己突破20 000口，進尺突破4 000 X 10000m。工作量的增加確保了中國油氣探明儲量和產量的持續(xù)提高。

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