一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带的制作方法

文档序号:12426534阅读:336来源:国知局

本发明涉及一种油田钻井和地质钻探用的钻具,特别涉及一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带。



背景技术:

随着油气田勘探开发钻井技术和深部地质科学钻探技术的不断发展,对钻杆接头的耐磨及减磨特性提出了更高的要求。在众多钻杆接头防磨技术中,钻杆接头耐磨带是操作性最好,减少钻杆接头磨损最有效技术。在国内,钻杆接头耐磨带和钻杆接头的连接多是通过焊接加工实现,在敷焊过程中耐磨带环接口易存在凹槽缺陷,在钻井过程中易造成耐磨带的脱落。而钻杆接头耐磨带材料多采用硬质合金,由于这种耐磨带的基体合金相对较软,硬质合金的过早出露对套管壁造成严重的磨粒磨损,并最终导致套管失效。鉴于以上情况,寻找一种新型的耐磨带材料及加工工艺具有很强的必要性。

石墨烯作为一种二维纳米材料,具有优异的光学、电学和力学性能。研究表明,单层或少层的石墨烯具有高强度、高韧性和优异的自润滑性能,在各种流体、固体的耐磨减磨领域中具有广泛的应用前景。

相比较堆焊、电镀、热喷涂等传统的表面改性技术,激光熔覆技术具有众多显著的优势:适用的材料体系广泛;涂层的稀释度低,保证设计涂层的性能;激光熔覆工艺灵活,易于实现自动化;激光熔覆层具有平整的外观形貌,致密的微观结构以及与基体良好的结合性。因此,利用激光熔覆技术制备钻杆接头耐磨带,具有非常广阔的应用前景。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带,可以有效克服现有技术中存在的缺点。

一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带,该耐磨带为环状,环状体的材料为石墨烯复合粉末,通过激光熔覆的工艺与钻杆接头结合成一体。

环状体宽度为50mm,厚度为2mm。

在石墨烯复合粉末中,石墨烯的质量分数为0.5%~5%,基体粉末可以是硬质合金粉末,不锈钢粉末等常用耐磨带材料粉末。。

为提高石墨烯在铁粉中的均匀分散程度,需对基体粉末进行表面改性,首先将基体粉末在质量分数为0.5%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液中机械搅拌2小时,然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液,真空干燥后获得石墨烯复合粉末。

将石墨烯复合粉末稀释成浆液后,均匀地涂覆于钻杆接头(2)表面,真空干燥后制备成2mm厚的涂覆层,采用氩气保护的激光熔覆工艺与钻杆接头(2)结合成一体。

本发明的有益效果是:不同于传统钻杆接头耐磨带的材料和制备工艺,该耐磨带采用耐磨和减磨性能更优异的石墨烯复合粉末,通过激光熔覆工艺与钻杆接头结合成整体,减少了钻杆接头的磨损以及耐磨带与井下套管的双向磨损效应,延长了耐磨带和井下套管的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中:1-耐磨带,2-钻杆接头

具体实施方式

如附图1所示,本发明包括耐磨带1、钻杆接头2,耐磨带1,为环状,宽度为50mm,厚度为2mm。耐磨带1的材料为石墨烯铁基复合粉末,其中石墨烯的质量分数为2%,耐磨带是通过激光熔覆工艺与钻杆接头2结合成整体。

为提高石墨烯在铁粉中的均匀分散程度,需对铁粉进行表面改性,首先将铁粉在质量分数为0.5%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液中机械搅拌2小时,然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液,真空干燥后获得石墨烯铁基复合粉末。

在进行激光熔覆之前,需将石墨烯铁基复合粉末稀释成浆液后,均匀地涂覆于钻杆接头2表面,真空干燥后制备成2mm厚的涂覆层,采用氩气保护的激光熔覆工艺与钻杆接头2结合成一体。

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