防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺，工艺步骤如下：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。
【专利说明】防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺杆钻具的加工工艺。
【背景技术】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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°C -160°C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的端轻基液体丁腈作为增溶齐U，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I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-ColOCr4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。
[0005]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]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。
[0007]图中:1、定子，2、凹槽，3、橡胶。
【具体实施方式】
[0008]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。
[0009]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°C -160°C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的端轻基液体丁腈作为增溶齐U，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I的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽2，在将步骤I中得到橡胶3注入定子I的金属外壳内壁中，如图1所示；
(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-ColOCr4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。
[0010]经过反复试验，酚醛树脂加入后增加了合成胶的拉伸强度和撕裂强度，由于尼龙的高强度属性，热变形温度高，脆化温度-92°C，维卡软化温度272°C，抗疲劳性高，内润滑作用明显，可减少动态生热，稳定性好，与改性丁腈橡胶(HNBR)混合后拉伸强度、撕裂强度、耐磨、耐热氧化性都有很好改善，且降低了生产成本，性价比高。在混合胶中添加纳米碳酸钙和纳米炭黑补强和促进硫化，在混合胶中添加端羟基液体丁腈作为增溶剂，DBP为软化齐IJ，可改善界面粘接，提高混炼胶塑性，使共混胶耐介质性大大提高，动态性能显著提高，撕裂强度41KN/m，扯断永久变形< 15 ;老化系数0.9，剥离强度23KN/m，纳米炭黑粒子与橡胶分子相对滑动，增加了交联点，阻止裂纹扩展。在混合胶中添加ZnO活性剂和PK助剂，防老齐U，使共混橡胶性能达最佳状态。用成型刀在拉镗床上在定子I的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽2，在具体使用过程中可以拉铣5-20条里宽外窄的凹槽2，避免了橡胶3在复杂井况整体脱落造成的事故。对转子、传动轴和万向轴的表面进行超音速电弧喷涂，形成5mm-7.5mm防腐耐磨涂层,涂层结合硬度> 365MPa,孔隙度< 1.1%,能保证钻具转子、万向轴、传动轴的高耐磨性和防腐性，保证钻具在复杂井况安全高效完成作业任务。
[0011]实施例1 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%改性丁腈橡胶(HNBR)、30%酚醛树脂、30%尼龙PA610和30%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°C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的端羟基液体丁腈作为增溶剂，在其中添加2%的DBP为软化剂，在其中添加3%的ZnO活性剂和2%的PK助剂；
(二)用成型刀在拉镗床上在定子I的金属壳内壁拉铣5条里宽外窄的凹槽2，在将步骤I中得到橡胶3注入定子I的金属外壳内壁中，如图1所示；
(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-ColOCr4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。
[0012]实施例2
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20%改性丁腈橡胶(HNBR)、20%酚醛树脂、30%尼龙PA610和30%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160°C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5phr的端羟基液体丁腈作为增溶剂，在其中添加4%的DBP为软化剂，在其中添加4%的ZnO活性剂和3%的PK助剂；
(二)用成型刀在拉镗床上在定子I的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽2，在将步骤I中得到橡胶3注入定子I的金属外壳内壁中，如图1所示；
(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-ColOCr4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。
[0013]实施例3
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15%改性丁腈橡胶(HNBR)、25%酚醛树脂、25%尼龙PA610和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100°C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4phr的端羟基液体丁腈作为增溶剂，在其中添加3%的DBP为软化剂，在其中添加3%的ZnO活性剂和2%的PK助剂；
(二)用成型刀在拉镗床上在定子I的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽2，在将步骤I中得到橡胶3注入定子I的金属外壳内壁中，如图1所示；
(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-ColOCr4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6mm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。
【权利要求】
1.防脱胶防腐蚀耐热变螺杆钻具的加工工艺，其特征在于: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°C -160°C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(I)的金属壳内壁拉铣若干条里宽外窄的凹槽(2)，在将步骤I中得到橡胶(3)注入定子(I)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-ColOCr4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。
【文档编号】C23C4/06GK104018791SQ201410236606
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】陈业宏, 陈飞, 王玉锦, 王国华, 朱加全, 郭大和, 郭乃成, 朱加春, 蒋干英, 陆文军 申请人:盐城华亚石油机械制造有限公司