[发明专利]基于3D打印技术的精密钻井工具快速成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井用精密工具的3D打印方法，是一种精密工具的快速成型制作方法。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。与传统制造工艺对原材料进行剪裁、拼接的工序相比，3D打印着重体现了智能化、个性化特征，有效弥补传统制造的不足。

随着石油勘探开发难度的增大，对钻井工艺及其配套装备的要求也逐步提高，因此，结构精密的智能化钻井工具也得到广泛引进应用及研发，但国内传统的制造工艺在精密钻井工具研发制造过程中存在着调整修改频繁，传统工艺流程繁琐，制作周期长，成品率低，材料损耗大、成本高等问题，设计水平很难在制造中体现，无法满足精密钻井工具设计加工的要求。

经检索，石油钻井用精密工具的3D打印快速方法研究国内外基本处于空白状态，没有发现公开文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，充分利用3D打印技术的优势，提出一种基于3D打印技术的精密钻井工具快速成型方法，以实现石油钻井用精密工具的三维快速成型制作，提高其设计制造水平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于3D打印技术的精密钻井工具快速成型方法，该方法是根据精密钻井工具的三维数据，建立待制造工具的三维模型，在计算机系统的精确控制下对工具进行3D打印成型，获得实体工具。整个打印过程通过计算机系统进行精确控制，从而实现精密钻井工具的快速成型制作。

所述的三维模型可以是通过三维设计软件设计，也可以是通过摄像或对钻头实体结构进行三维扫描，获得工具的三维模型，处理模型使其能够满足三维打印的要求。

所述的3D打印机是针对石油钻井精密工具的要求改造的。按照工具的实际形状、尺寸和结构要求，设计打印架的形状、尺寸和布置形式。在计算机的控制下，打印喷头喷射金属材料，逐层实现精密工具的打印。

所述的金属材料需考虑其力学特性，并考虑其经济性，以满足经济可行性要求。

所述的计算机系统根据精密工具的三维模型、现场监控系统、自动感应系统、机械控制系统等完成对打印喷头的定位、喷射、旋转和移动，通过计算机系统完成对3D打印机的精确控制和精密钻井工具的三维快速制作。

本发明的优点是：

本发明克服了传统制造工艺周期长、精度低、难以体现设计水平等缺点，根据精密钻井工具的三维模型，改造3D打印机，在计算机系统的精确控制下完成工具的快速成型制作，能够为精密钻井工具的设计和制造提供一种新的技术手段，提高其设计研发水平。利用3D打印技术对精密钻井工具进行精确、快速成型，能够实现设计人员的设计理念和水平，大大缩短工具的设计和制造周期，满足不断变化的个性化设计要求，提高新产品的开发和推广应用水平。通过选取合适的金属打印材料，根据建立的精密钻井工具的三维数学模型，形成精密钻井工具的3D打印快速成型方法，能够为精密钻井工具的设计和制造提供一种新的技术手段，提高其设计研发水平。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步描述。

基于3D打印技术的精密钻井工具快速方法具体的实施步骤如下：

步骤1建立精密工具的三维数值模型。三维模型可以使通过三维设计软件设计，也可以是通过摄像或对工具实体结构进行三维扫描，获得精密工具的三维模型，然后处理模型使其能够满足三维打印的要求。

步骤2选取合适的金属打印材料。金属材料需考虑其力学特性，并考虑其经济性，以满足经济可行性要求。

步骤3改进3D打印机。按照精密工具的实际形状、尺寸和结构要求，设计打印架的形状、尺寸和布置形式。

步骤4进行精密钻井工具的3D打印快速成型。将三维模型输入到3D打印机中，打印机根据输入的三维模型将工具逐层分切，针对每一层的分切构建，按层次打印。在计算机系统的精确控制下，实现对打印喷头的定位、喷射、旋转和移动，金属材料逐层打印，完成实体工具的快速成型。