[发明专利]防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺杆钻具的加工工艺。

背景技术

随着能源需求的增长，油气勘探开采向复杂纵深区块发展，这些油区往往地层复杂、含酸、含油、含H₂S，井温变化较大，普通的螺杆钻具的结构主要由马达、万向轴总成和传动轴总成三个部件构成，现有的普通钻具难以满足特殊井作业要求，迫切需要钻具的金属、橡胶部件具备一定的抗油、抗酸、抗腐蚀介质性能。 马达由定子和转子组成是钻具的关键部位，而钻具定子内部的橡胶是整个钻具使用寿命质量提升的瓶颈，定子橡胶在高温、高压、高强扭矩和油、酸、含硫环境易老化、脱落；目前国内钻具定子橡胶主要采用丁腈橡胶，难以适应复杂油井环境，国外一般使用丁腈、超高丙烯腈含量丁腈，氢化丁腈，含氟橡胶4种橡胶，后三种虽然物理性能优于丁腈，但各有缺陷，且生产工艺复杂，材料昂贵，很难在国内推广。传统的定子注胶是将定子外壳清洗喷砂然后注入橡胶粘接，复杂井况和特殊介质井中，定子橡胶容易脱落。普通钻具转子、万向轴、传动轴防腐一般采用镀铬方法，但在特殊介质井，如含H₂S、含酸、含盐井中，镀层易腐蚀，发生事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺，工艺步骤如下：

   （一）将10%-20%改性丁腈橡胶（HNBR）、20%-30%酚醛树脂、20%-30%尼龙PA610和30%-35%尼龙PA612进行混合，在酚醛树脂、尼龙PA610、尼龙PA612在与改性丁腈橡胶（HNBR）进行混合之前需要先进行塑化，在高温辊上70℃-160℃的温度进行塑炼，保证完全熔解再与改性丁腈橡胶（HNBR）按比例混合均匀，进行混炼，在混合胶中添加纳米碳酸钙和纳米炭黑补强和促进硫化，在 30Kg的混合胶中添加3phr-5phr的端羟基液体丁腈作为增溶剂，在其中添加2%-4%的DBP为软化剂，在其中添加3%-4%的ZnO活性剂和2%-3%的PK助剂；

（二）用成型刀在拉镗床上在定子的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽，在将步骤1中得到橡胶注入定子的金属外壳内壁中；

（三）对转子、传动轴和万向轴的表面进行超音速电弧喷涂，将碳化钨WC-Co10Cr4粉末在短路电弧作用下烧熔成粒子，经过超音速冲击形成雾化微粒沉积在转子、万向轴、传动轴基体表面，形成5mm-7.5mm防腐耐磨涂层，雾化气流速度650m/s，粒子速度420m/s；

（四）对定子、转子、传动轴和万向轴进行组装得到防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具。

本发明的优点是：上述防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺，定子共混橡胶配方，使橡胶获得更优的物理性能和动态性能，降低了成本，耐腐耐热性能更好；在定子的金属壳内壁拉铣若干里宽外窄的凹槽，使橡胶如同植入定子的金属壳内部，防止脱胶，延长了使用寿命；对转子、传动轴和万向轴的表面进行超音速电弧喷涂，使其具有较好的防腐性、耐磨性和较高强度。

附图说明

图1为本发明防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺中定子的剖视结构示意图。

图中：1、定子，2、凹槽，3、橡胶。

具体实施方式

下面通过附图具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。

防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺，工艺步骤如下：

   （一）将10%-20%改性丁腈橡胶（HNBR）、20%-30%酚醛树脂、20%-30%尼龙PA610和30%-35%尼龙PA612进行混合，在酚醛树脂、尼龙PA610、尼龙PA612在与改性丁腈橡胶（HNBR）进行混合之前需要先进行塑化，在高温辊上70℃-160℃的温度进行塑炼，保证完全熔解再与改性丁腈橡胶（HNBR）按比例混合均匀，进行混炼，在混合胶中添加纳米碳酸钙和纳米炭黑补强和促进硫化，在 30Kg的混合胶中添加3phr-5phr的端羟基液体丁腈作为增溶剂，在其中添加2%-4%的DBP为软化剂，在其中添加3%-4%的ZnO活性剂和2%-3%的PK助剂；

（二）用成型刀在拉镗床上在定子1的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽2，在将步骤1中得到橡胶3注入定子1的金属外壳内壁中，如图1所示；