[發明專利]一種使用PTFE制作的螺桿鉆具定子及應用于該定子的PTFE

有效

• 申請號: 201410705531.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104563858B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 徐洪;謝根發;李明謙;景亞賓;陸天明;陳超;葉若濤
• 申請（專利權）人: 浙江歌瑞新材料有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;F03C2/08;C08L27/18;C08L61/16;C08K7/06;C08K7/14;C08K3/04
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙) 33243
• 代理人: 張向飛

本發明涉及一種使用PTFE制作的螺桿鉆具定子及應用于該定子的PTFE。所述定子從外到內依次主要為定子殼、聚合物層，聚合物層采用PTFE制作，以及應用于該定子的PTFE。一種應用于螺桿鉆具定子的PTFE，包括PTFE以及添加劑，所述的添加劑包括聚醚醚酮粉末、碳纖維、玻璃纖維、以及石墨，所述各組分組成為：聚醚醚酮粉末1?10％，碳纖維0.5?10％，玻璃纖維0.5?20％，石墨0.5?10％，余量為聚四氟乙烯粉末。本發明使用配伍合理的PTFE制作螺桿鉆具定子，在170℃左右具有良好的韌性，能耐鉆井液的長期腐蝕，耐強酸強堿，使用壽命提高到250h以上，并延長了維護周期，進而降低生產和設備的維護成本。

技術領域

本發明涉及一種使用PTFE制作的螺桿鉆具定子，以及應用于該定子的PTFE。

背景技術

聚四氟乙烯(PTFE)樹脂具有優異的耐高低溫、耐腐蝕、耐老化、高絕緣、不黏等性能，但由于其尺寸穩定性差、導熱性能差、蠕變大、硬度低，尤其是在載荷下易磨損，使它在機械承載、摩擦磨損和密封潤滑等領域的應用受到限制。因此為了拓展PTFE的應用領域，需要對其填充改性，即利用填充粒子硬度大、耐磨、尺寸穩定、導熱性好等優點來改善PTFE的缺陷。

而螺桿鉆具是一種以鉆井液為動力，把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動力鉆具。它一般由旁通閥、螺桿馬達、萬向節、軸承和驅動軸幾部分組成，其核心是螺桿馬達。而螺桿馬達又由定子和轉子組成。現有技術中，如圖1所示，定子包括管型的殼體100以及匹配緊密連接在殼體內壁上的橡膠襯套201，所示管型殼體100的內壁上設置有內凹的螺紋槽，所述螺紋槽設置有至少3條并且并列設置在殼體內壁100上，所述螺紋槽的螺旋方向均一致并且以定子中心軸為其螺旋方向伸展軸，所述橡膠襯套201通過高壓注射在殼體100的內壁上，呈螺紋狀且與殼體100匹配連接。

由于現有技術中定子的管型外殼內壁上設置有內凹的螺紋槽，因此，管型外殼加工技術難度高，成型工藝復雜，且產生較多的加工余料，大大增加加工成本。此外，橡膠襯套是通過高壓注射在殼體的內壁上，成型工藝也非常復雜，加工成本高，勞動效率低。而現有技術中螺桿鉆具的橡膠襯套材料一般為NBR和HNBR，其中，HNBR的極限溫度(靜態)為176℃，但是高溫井的長期溫度接近170℃，根據螺桿鉆具的工作特性，溫度很容易集中在橡膠襯套與轉子接觸的部分，定、轉子間相互擠壓、扭轉的動態生熱。當溫度較高、并長期集中在以上區域，則將會導致橡膠襯套老化，從而引起橡膠破壞。所以，現有技術中高溫井的螺桿鉆具使用壽命較短，一般只有100多個小時，使用周期短，且維護要求高，嚴重影響了鉆井工作的效率和開展進度，增加鉆井成本。

為了解決現有技術中螺桿鉆具存在的上述問題，加緊研制與開發用于制造定子的抗磨損耐高溫的彈性材料與可靠的軸承系統，從而使螺桿鉆的工作壽命得到顯著提高，同時研制低速大扭矩螺桿以適用于鉆深孔和超深孔也是本領域的一個主要突破方向。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出一種使用壽命長，生產成本及維護成本低，鉆井效率高的使用PTFE制作的螺桿鉆具定子，并提出一種生產成本低、使用壽命長的應用于螺桿鉆具定子的PTFE。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種使用PTFE制作的螺桿鉆具定子，從外到內依次主要為定子金屬外管、聚合物層，所述聚合物層采用PTFE制作。

本發明利用具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力的PTFE制備定子的聚合物層，突破性地在螺桿鉆具定子中使用，從而使得螺桿鉆具定子在170℃左右具有良好的韌彈性，能耐鉆井液的長期腐蝕，耐強酸強堿，尺寸穩定性極好，使用壽命可以提高到250h以上，并延長維護周期，進而降低生產和設備的維護成本。