金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料的製作方法

2023-06-10 01:42:16

專利名稱：金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽杆接頭防磨材料，更具體地說，涉及一種金剛石複合材 料鑽杆接頭防磨材料的配方，本發明中的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料可 用於石油鑽杆接頭在強研磨性地層中的防磨，同時降低鑽杆接頭對套管的磨損， 減少摩阻。
背景技術：
目前常規的鑽杆接頭防磨材料為金屬陶瓷複合材料或鉻碳化合物合金，目 的在於在鑽杆旋轉過程中防止鑽杆接頭磨損，同時降低鑽杆接頭對套管的磨損， 起到保護套管的作用。常規的鑽杆接頭防磨材料在井身結構簡單、 一般研磨性 地層中可以實現防止鑽杆接頭磨損和保護套管的作用，但在研磨性較強的地層 中或井身結構較複雜的井中，常規防磨材料的耐磨性已經不能滿足使用條件要
求，鑽杆接頭磨損嚴重，鑽杆壽命明顯降低；同時常規防磨材料對套管的磨損 還較嚴重。本發明涉及一種金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，發明的材料不 僅具有極強的耐磨性，增強鑽杆接頭防磨材料的耐磨能力，同時對套管的磨損 能力弱，對套管有良好的保護作用，摩擦係數小，降低摩〗察阻力。
石油鑽杆接頭的磨損方式主要為磨粒磨損，材料承受磨粒磨損的能力隨材 料硬度的增加而增加。金剛石是目前所有材料中最硬的材料，用金剛石材料作 為鑽杆接頭防磨材料，可提高鑽杆接頭耐磨粒磨損的能力，大幅度提高鑽杆接 頭的壽命。同時金剛石材料是碳的同素異形體，在一定溫度、壓力和觸i某作用 下會轉化為碳。鐵元素的原子間距與金剛石材料相近，是碳與金剛石同素異形 體轉化的觸媒材料，也既金剛石材料與鐵基合金髮生摩擦時，金剛石會迅速石 墨化。套管為鐵基合金，金剛石與套管發生摩擦時，接觸部位的金剛石產生同 素異形轉換，形成石墨起到潤滑作用，不會造成對套管的磨損。另外，金剛石
3的摩擦係數在目前所有材料中最低，可降低鑽杆在旋轉過程中的摩擦阻力。因 此金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料具有防止鑽杆磨損、保護套管、降低磨損 的效果。

發明內容
本發明的目的在於提供一種具有金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，該防 磨材料可以滿足石油鑽杆接頭在強研磨性地層中的耐磨，同時降低鑽杆接頭對 套管的磨損，減少摩阻。
本發明中金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，包括由鑄造碳化鎢、銅、鈷、
鎳合金製成的基體和聚晶金剛石組成，其中聚晶金剛石是將直徑約1 100um之 間的人造金剛石單晶微粉，加入一定配比的粘結金屬或其他材料在高溫高壓下 聚合而成的大顆粒的多晶金剛石材料。所述基體由50-70% (重量)的鑄造碳化 鵪和30-50% (重量)的銅、鈷、鎳合金製成，基體和聚晶金剛石以冶金的方式 結合。
所述聚晶金剛石的形狀有圓柱形、長方形、弧面長方形等。
所述基體由65% (重量)、粒度為20至200目的鑄造碳化鎢和35% (重量) 銅、鎳、鈷合金製成。
所述65%(重量)的鑄造碳化鴒中包含有粒度為20-40目的鑄造碳化鎢20-40 份(重量)，粒度為40-80目的鑄造碳化鎢10-20份(重量)，粒度為80-120目 的鑄造碳化鴒10-20份(重量)、粒度為120-160目的鑄造碳化鎢10-20份(重 量)、粒度為160-200目的鑄造碳化鎢10-20份(重量)。
所述銅、鈷、鎳合金由60份(重量)的銅、20份(重量)的鈷及20份(重 量)的鎳製成。


圖l是本發明中鑽杆接頭本體上防磨帶的半剖視圖2是所示防磨帶的剖視圖3是本發明中聚晶金剛石的形狀圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明專利中的具體實施例作進一步詳細說明。 如圖1所示，在鑽杆接頭本體l的表面上，車出一個圓槽，防磨帶通過焊
口 2和鑽杆接頭本體焊接在一起，聚晶金剛石3成弧面形，稍微高出鑽杆街頭 本體，對鑽杆接頭既形成有效的有效保護，又減少了對套管的磨損。
如圖2所示，防磨帶是由3塊均布的鋼環、基體和聚晶金剛石以冶金方式 結合在一起的，與基體相連的鋼製圓環4可以和基體及聚晶金剛石5形成有效 的結合，又可以通過焊口 6與鑽頭本體很好的焊接在一起。釆用焊接的方法， 既不影響鑽杆接頭本體的原始硬度，又防止防磨帶在與地層的摩擦過程中脫落。
如圖3所示，發明中的聚晶金剛石的形狀有圓柱形、長方形、弧面長方形。
權利要求
1、一種金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於，包括由鑄造碳化鎢、銅、鈷、鎳合金製成的基體和聚晶金剛石組成，其中聚晶金剛石是將直徑約1～100um之間的人造金剛石單晶微粉，加入一定配比的粘結金屬或其他材料在高溫高壓下聚合而成的大顆粒的多晶金剛石材料，所述基體由50-70％(重量)的鑄造碳化鎢和30-50％(重量)的銅、鈷、鎳合金製成，基體和聚晶金剛石以冶金的方式結合。
2、 根據權利要求1所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於 所述鑽杆接頭防磨材料為塊狀聚晶金剛石。
3、 根據權利要求1所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於 所述聚晶金剛石的形狀有圓柱形、長方形、弧面長方形等。
4、 根據權利要求1所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於 所述基體由鑄造碳化鴒、銅、鈷、鎳合金組成，與聚晶金剛石形成冶金結合， 牢固包鑲聚晶金剛石。
5、 根據權利要求1所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於 所述基體由65% (重量)、粒度為20至200目的鑄造碳化鎢和35% (重量)銅、 鎳、鈷合金製成。
6、 根據權利要求5所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材料，其特徵在於 所述65% (重量)的鑄造碳化鴒中包含有粒度為20-40目的鑄造碳化鎢20-40份(重量)，粒度為40-80目的鑄造碳化鎢10-20份(重量)，粒度為80-120目的 鑄造碳化鴒10-20份(重量)、粒度為120-160目的鑄造碳化鎢10-20份(重量)、 粒度為160-200目的鑄造碳化鴒10-20份(重量)。
7、 根據權利要求1至6中任意一項所述的金剛石複合材料鑽杆接頭防磨材 料，其特徵在於所述銅、鈷、鎳合金由60份(重量)的銅、20份(重量)的 鈷及20份(重量)的鎳製成。
全文摘要
本發明公開了一種鑽杆接頭防磨層的防磨材料，其中防磨材料為金剛石複合材料，金剛石複合材料由聚晶金剛石、鑄造碳化鎢以及銅、鈷、鎳合金組成。發明的鑽杆接頭防磨材料具有極強的耐磨性，在強研磨性地層中可很好的防止鑽杆接頭的磨損；對鐵基金屬材料的磨損能力弱，對套管具有良好的保護作用；摩擦係數小，在旋轉過程中摩擦阻力小。
文檔編號C22C29/08GK101440451SQ20071018763
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月20日 優先權日2007年11月20日
發明者王鎮全 申請人:王鎮全