煤田地质与勘探

作者：王传留, 居培,

关键词：钻杆, 仿生技术, 信息传输, 发展趋势,

意义钻杆作为钻井工程中的核心工具，其性能对钻井效率和安全性具有重要影响。近年来，仿生技术在钻杆设计中的应用逐渐成为研究热点，借助对自然界中生物出色的结构、形态以及材料特性的模仿，为钻杆的创新性设计开辟了全新的思路与方法。进展从结构仿生设计、形态仿生设计和材料仿生设计3个方面总结了钻杆仿生技术的研究进展。在结构仿生设计方面，通过模仿四足哺乳动物刚柔并济的脊柱结构特征，开发了具有防掉钻和柔性结构特征的高韧性仿生钻杆；在形态仿生设计方面，通过模拟蜣螂、贝壳等生物体表的非光滑表面形态，开发了具有凹凸不平表面特征的强耐磨仿生形态钻杆；在材料仿生设计方面，通过模拟毛蚶、甲壳等生物梯度复合材料特性以及竹子的生物纤维增强结构特性，开发了具有梯度和纤维材料特征的高强度、抗腐蚀、耐磨性能优异的仿生材料钻杆。展望指出当前研究存在的不足：理论与实践结合不足，多功能集成设计不足。同时提出仿生钻杆的未来发展趋势，未来钻杆仿生技术将朝着高强度和轻量化、耐磨、防腐、抗疲劳性能的集成化和结构与信息传输的智能化方向迈进，最终为未来钻杆技术的创新和发展提供依据和指导。

来源：2024年第12期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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