【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及減扭接頭，具體涉及一種鉆井用耐磨減扭工具及其制備方法。
技術介紹
1、在石油天然氣鉆井作業中，鉆頭的旋轉動力是由鉆臺上的轉盤或上部的頂驅裝置，通過鉆柱傳遞給鉆頭的。在定向井鉆井時，由于鉆柱與井壁或鉆柱與套管之間的相互摩擦作用，使這種扭轉動力的傳遞變得非常困難。尤其是在水平井、大位移井鉆井作業中，由于扭矩的損失，一方面影響鉆機效率的發揮，減少了鉆機的最大鉆進能力；另一方面，由于鉆柱與井壁、鉆柱與套管之間的相互摩擦，使鉆柱和套管的使用壽命都將降低，井壁也變得不規則。而且由于扭矩傳遞的損失，為保證鉆頭的鉆進扭矩，必然要增大鉆柱的扭轉負荷，這樣會使鉆柱的安全系數降低，這些因素都會影響到安全、優質、快速的鉆井作業。
2、基于此，本專利技術設計了一種鉆井用耐磨減扭工具及其制備方法以解決上述問題。
技術實現思路
1、針對現有技術所存在的上述缺點，本專利技術提供了一種鉆井用耐磨減扭工具及其制備方法。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：
3、一種鉆井用耐磨減扭工具，包括減扭接頭本體，還包括內部復合材料潤滑套、合金鋼強化內骨架、復合材料減摩減扭外套和端部復合材料潤滑套；
4、所述減扭接頭本體的外側開設有多組配合內部復合材料潤滑套嵌入的環形凹槽，內部復合材料潤滑套的外側轉動連接有合金鋼強化內骨架，合金鋼強化內骨架的外側轉動連接有復合材料減摩減扭外套，減扭接頭本體的兩端固定連接有端部復合材料潤滑套；
5、所述內
6、所述耐磨復合材料以45-58份聚四氟乙烯樹脂為基材，經3-6份石墨、1-4份玻璃纖維和4-8份改性二硫化鉬復配得到；
7、所述耐磨復合材料的制備方法包括以下步驟：
8、步驟一：制備改性二硫化鉬；
9、將粉煤灰、二硫化鉬粉末和石墨粉按照3-8:15-23:4-9的比例混合均勻，得到混合粉末；
10、將混合粉末預熱至50-70℃，將混合粉末平鋪并壓實，將混合粉末送入蒸汽發生室中，通過375-380℃的硬脂酸異丙酯，將混合粉末研磨得到改性二硫化鉬；
11、步驟二：稱取45-58份聚四氟乙烯樹脂在無水乙醇中均勻分散，均勻分為四等份記為樹脂溶液a、b、c和d，向樹脂溶液a、b、c中分別加入改性二硫化鉬、石墨和玻璃纖維并混合均勻；
12、步驟三：將樹脂溶液a加入樹脂溶液d中得到樹脂溶液e，攪拌10-15min，升溫并靜置保溫20-25min；同時將樹脂溶液b和樹脂溶液c加入樹脂溶液d中，升溫并攪拌得到母料；
13、步驟四：將母料抽濾、烘干、粉碎得到母粒，將母粒進行壓制和燒結得到耐磨復合材料。
14、一種所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，包括以下步驟：
15、步驟一：制備改性二硫化鉬；
16、將粉煤灰、二硫化鉬粉末和石墨粉按照3-8:15-23:4-9的比例混合均勻，得到混合粉末；
17、將混合粉末預熱至50-70℃，將混合粉末平鋪并壓實，將混合粉末送入蒸汽發生室中，通過375-380℃的硬脂酸異丙酯，將混合粉末研磨得到改性二硫化鉬；
18、步驟二：稱取45-58份聚四氟乙烯樹脂在無水乙醇中均勻分散，均勻分為四等份記為樹脂溶液a、b、c和d，向樹脂溶液a、b、c中分別加入改性二硫化鉬、石墨和玻璃纖維并混合均勻；
19、步驟三：將樹脂溶液a加入樹脂溶液d中得到樹脂溶液e，攪拌10-15min，升溫至50-52℃并靜置保溫20-25min；同時將樹脂溶液b和樹脂溶液c加入樹脂溶液d中，升溫至50-52℃并攪拌20-25min得到母料；
20、步驟四：將母料抽濾、烘干、粉碎得到母粒，將母粒進行壓制和燒結得到耐磨復合材料；
21、步驟五：將耐磨復合材料定型得到內部復合材料潤滑套、復合材料減摩減扭外套和端部復合材料潤滑套；
22、步驟六：將內部復合材料潤滑套、復合材料減摩減扭外套和端部復合材料潤滑套與合金鋼強化內骨架、減扭接頭本體進行復配得到鉆井用耐磨減扭工具。
23、更進一步的，步驟一中，將粒徑為70-90μm的粉煤灰、粒徑為5-10μm的二硫化鉬粉末和粒徑為20-30μm的石墨粉按照3-8:15-23:4-9的比例混合均勻，得到混合粉末。
24、更進一步的，步驟一中，將混合粉末預熱至50-70℃，將混合粉末平鋪至厚度為1.2-1.5cm并壓實，將混合粉末送入蒸汽發生室中，通過375-380℃的硬脂酸異丙酯，將混合粉末研磨得到改性二硫化鉬。
25、更進一步的，步驟三具體為：將預熱至40-45℃的樹脂溶液a加入預熱至40-45℃的樹脂溶液d中得到樹脂溶液e，攪拌10-15min，升溫至50-52℃并靜置保溫20-25min；同時將預熱至40-45℃的樹脂溶液b和樹脂溶液c加入樹脂溶液d中，升溫至50-52℃并攪拌20-25min得到母料。
26、更進一步的，步驟三中，攪拌速度為150-200r/min。
27、更進一步的，所述合金鋼強化內骨架中，其質量百分比組成如下：碳0.01-0.15％、硅≤3％、錳≤3％、鋁≤0.08％，余量為fe和雜質。
28、更進一步的，所述減扭接頭本體為聚四氟乙烯材質。
29、本專利技術相較于現有技術，其有益效果為：本專利技術通過以聚四氟乙烯樹脂為基材，石墨、玻璃纖維和改性二硫化鉬復配制得耐磨復合材料，將其與金屬的摩擦系數從0.4降低到0.2左右；
30、在定向井鉆井時，外部驅動裝置帶動減扭接頭本體轉動，減扭接頭本體帶動內部復合材料潤滑套轉動，內部復合材料潤滑套轉動的同時與合金鋼強化內骨架產生摩擦，由于復合材料減摩減扭外套和內部復合材料潤滑套與合金鋼強化內骨架之間的相互摩擦較小，使這種扭轉動力的傳遞變得非常順利。尤其是在水平井、大位移井鉆井作業中，不僅提高了鉆機效率的發揮，提高了鉆機的最大鉆進能力；另一方面，由于復合材料減摩減扭外套和內部復合材料潤滑套與合金鋼強化內骨架之間的相互摩擦較小，使復合材料減摩減扭外套、內部復合材料潤滑套和合金鋼強化內骨架的使用壽命均得到提高。而且由于減小了扭矩傳遞的損失，無需增大扭轉負荷，這樣會使減扭接頭本體的安全系數得到提高，實現了安全、優質、快速的鉆井作業。
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1.一種鉆井用耐磨減扭工具，包括減扭接頭本體（1），其特征在于：還包括內部復合材料潤滑套（2）、合金鋼強化內骨架（3）、復合材料減摩減扭外套（4）和端部復合材料潤滑套（5）；
2.一種如權利要求1所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟一中，將粒徑為70-90μm的粉煤灰、粒徑為5-10μm的二硫化鉬粉末和粒徑為20-30μm的石墨粉按照3-8:15-23:4-9的比例混合均勻，得到混合粉末。
4.根據權利要求3所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟一中，將混合粉末預熱至50-70℃，將混合粉末平鋪至厚度為1.2-1.5cm并壓實，將混合粉末送入蒸汽發生室中，通過375-380℃的硬脂酸異丙酯，將混合粉末研磨得到改性二硫化鉬。
5.根據權利要求4所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟三具體為：將預熱至40-45℃的樹脂溶液A加入預熱至40-45℃的樹脂溶液D中得到樹脂溶液E，攪拌10-15min，升溫至50-52
6.根據權利要求5所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟三中，攪拌速度為150-200r/min。
7.根據權利要求6所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，所述合金鋼強化內骨架（3）中，其質量百分比組成如下：碳0.01-0.15％、硅≤3％、錳≤3％、鋁≤0.08％，余量為Fe和雜質。
8.根據權利要求7所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，所述減扭接頭本體（1）為聚四氟乙烯材質。
...【技術特征摘要】
1.一種鉆井用耐磨減扭工具，包括減扭接頭本體（1），其特征在于：還包括內部復合材料潤滑套（2）、合金鋼強化內骨架（3）、復合材料減摩減扭外套（4）和端部復合材料潤滑套（5）；
2.一種如權利要求1所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟一中，將粒徑為70-90μm的粉煤灰、粒徑為5-10μm的二硫化鉬粉末和粒徑為20-30μm的石墨粉按照3-8:15-23:4-9的比例混合均勻，得到混合粉末。
4.根據權利要求3所述的鉆井用耐磨減扭工具的制備方法，其特征在于，步驟一中，將混合粉末預熱至50-70℃，將混合粉末平鋪至厚度為1.2-1.5cm并壓實，將混合粉末送入蒸汽發生室中，通過375-380℃的硬脂酸異丙酯，將混合粉末研磨得到改性二硫化鉬。
5.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬國耀，趙愛杰，顧倍肇，朱文龍，鄒經緯，
申請(專利權)人：常熟市石油固井工具有限公司，
類型：發明
國別省市：
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