[发明专利]一种石墨烯钻头

说明书

本发明涉及一种新型的石墨烯钻头，属于石油工程领域。是在钻头制造材料中，添加石墨烯材料，根据钻头的材质及所使用的场合，确定石墨烯的添加比例，增加钻头的强度和耐磨性。本发明可以极大提高钻头的强度和硬度，为钻井行业提供一种高效快速的破岩工具，不仅可以在本质上提高机械钻速，同时还可以保护钻具和钻头，提高钻具的耐磨性能，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本。

技术领域

本发明涉及一种新型的石墨烯钻头，属于石油工程领域。

背景技术

钻头是一种石油、天然气行业广泛应用的破岩工具，它进尺高、寿命长，自从问世以来，国内外行业围绕钻头物理构造、外形轮廓、工艺技术及制造方法、材质等进行了大量的研究。1986年，法国工程师J.R.里斯特发明了世界上第一个金刚石钻头，世界的金刚石钻头技术已经经历150年的发展历程，目前全球应用的最多的是金刚石钻头，尤其是PDC钻头，PDC钻头（Polycrystalline Diamond Cpmpact Bit 聚晶金刚石复合片钻头）是随着PDC复合材料的发展而发展起来的一类钻井工具。1973年美国克里斯坦森公司研制生产出石油钻井PDC钻头，20世纪80年代开始大面积推广，目前PDC钻头在世界石油钻井工具中占有十分重要的地位。但随着深井、超深井、长水平井、大位移越来越多，常规的PDC钻头钻遇复杂、难钻地层时经常出现钻具损伤、钻头崩齿、磨损严重、机械钻速低的问题。

发明内容

本发明提供一种新型的石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中，添加石墨烯材料，根据钻头的材质及所使用的场合，研究石墨烯的添加比例，增加钻头的强度和耐磨性。

本发明的技术方案如下：石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中添加石墨烯材料。

一般地，所述的石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层或者厚层石墨烯以及石墨烯微片等各种形式的石墨烯。

所述石墨烯在钻头制造材料中的质量含量＞0，不大于100%；石墨烯可添加在钻头的任何部位，石墨烯可添加在任何钻头中。

所述石墨烯在钻头制造材料中的质量含量可以为0.01%—100%。

所述石墨烯可以添加在刮刀钻头、牙轮刮刀、金刚石刮刀或者PDC钻头中。

本发明可以极大提高钻头的强度和硬度，为钻井行业提供一种高效快速的破岩工具，不仅可以在本质上提高机械钻速，同时还可以保护钻具和钻头，提高钻具的耐磨性能，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作进一步的说明。

实施例1 一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：刮刀钻头，所添加的石墨烯为单层石墨烯，石墨烯添加在刮刀钻头的刮刀片部分，石墨烯含量为刮刀片各组分总含量的0.03%（质量分数），刀片的其它材料为碳钢、不锈钢或者其它材质。

实施例2 一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：刮刀钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯，石墨烯添加在刮刀钻头的刮刀片部分，石墨烯含量为刮刀片各组分总含量的5%（质量分数），刀片的其它材料为碳钢、不锈钢或者其它材质。

实施例3 一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿上，石墨烯含量为牙齿部分各组分总含量的0.1%（质量分数），牙齿及钻头的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例4 一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为厚层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿和钻头底座上，石墨烯含量为各部分中总组分含量的0.01%（质量分数），牙齿及钻头的其它材料为碳钢或者其它材质。

实施例5 一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为少层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿上，石墨烯含量为牙齿总组分含量的30%（质量分数），牙齿的其它材料为碳钢或者其它材质。