[實用新型]抗沖蝕磨損的葉輪式水力脈沖鉆井提速工具

有效

• 申請號: 201420463529.2
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN204040908U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉傳剛;馬認琦;孔學云;吳占民;李寧
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油能源發展股份有限公司
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24;E21B7/18;F03B13/02;F03B3/00;B32B9/04
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 朱瑜

技術領域

本實用新型屬于石油鉆采技術領域，特別是涉及一種抗沖蝕磨損的葉輪式水力脈沖鉆井提速工具。

背景技術

目前，隨著油田勘探向更深層的地層發展，對鉆井作業提出了更高的要求，近年來我國通過重大專項計劃，設計出了水力脈沖鉆井提速工具，滿足了現代油井發展的提速要求，解決了傳統鉆井方式的能量傳輸、轉換、分配等方面的存在的問題。水力脈沖鉆井提速工具通過水力脈沖和空化射流技術來提高鉆井速度。并且該類裝置脈沖射流與空化射流可調，當鉆具內連續流動的鉆井液調制為脈沖空化射流時，同時水流變壓擋板設計為斜坡模式，噴射出的鉆井液速度得到很大提升，同時能夠降低巖石破碎強度，減少壓持效應，破巖效率得到很大提高。

在上述水力脈沖鉆井提速工具能夠很好地提升鉆井液速度的同時也帶來另外一個問題，由于水流變壓擋板的斜坡設計以及鉆井液的脈沖進出使得水流變壓擋板、葉輪和葉輪軸承受到很大的切向應力以及鉆井液中一些顆粒物的沖蝕，故導致上述部件出現嚴重的沖蝕磨損，甚至開裂，進而縮短了水力脈沖空化射流發生器的使用壽命，同時也降低油田的生產效率。

發明內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種可提高鉆具鉆井液速度、防止鉆具內部產生嚴重磨損沖蝕且可大幅度提高鉆具使用壽命的抗沖蝕磨損的葉輪式水力脈沖鉆井提速工具。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

抗沖蝕磨損的葉輪式水力脈沖鉆井提速工具，包括管狀殼體，其特征在于：所述管狀殼體內靠近下部設有自激振蕩腔，在自激振蕩腔上方裝有葉輪座，所述葉輪座上偏心裝有葉輪軸和葉輪，所述葉輪上方設有水流變壓擋板，并通過壓帽限制其軸向位置；所述葉輪、葉輪軸、葉輪座、自激振蕩腔材料采用YG8硬質合金材料制成，在所述葉輪、葉輪軸和葉輪座的外表面均涂覆有高硬度低摩擦系數的氮化碳復合涂層，在所述自激振蕩腔內表面涂覆有高硬度低摩擦系數的氮化碳復合涂層。

本實用新型還可以采用如下技術方案：

所述高硬度低摩擦系數的氮化碳復合涂層為涂敷在葉輪、葉輪軸和葉輪座表面具有良好結合力的氮碳化鈦結合基層、沉積在氮碳化鈦結合基層上的TiCN-C₃N₄復合抗沖蝕磨損層和沉積在TiCN-C₃N₄復合抗沖蝕磨損層上的TiCN減磨層三層復合結構。

所述氮化碳復合涂層的總厚度為8-13微米，所述氮碳化鈦結合基層厚度為2-3微米，所述TiCN-C₃N₄復合抗沖蝕磨損層的厚度為3-6微米，所述TiCN減磨層的厚度為3-4微米。

本實用新型具有的優點和積極效果是：由于本實用新型采用上述技術方案，通過將化學性能穩定的氮化碳復合涂層應用到水力脈沖工具表面，這樣不僅可大幅度降低流體和鉆井工具之間的摩擦阻力，提高流體的速度；而且由于氮化碳復合涂層具有很高的硬度與較低的摩擦磨損系數，因而在葉輪、葉輪軸、葉輪座及自激振蕩腔表面進行氮化碳復合涂層處理可以大幅度提升葉輪等關鍵部件抗水力沖蝕能力和抗磨損能力，并可提升鉆具的使用壽命和運行可靠性，提高油井油田的生產效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型葉輪座的剖視圖。

圖中：1、管狀殼體；2、壓帽；3、水流變壓擋板；4、葉輪；5、葉輪軸；6、葉輪座；7、自激振蕩腔；8、氮化碳復合涂層；8-1、氮碳化鈦結合基層；8-2、TiCN-C₃N₄復合抗沖蝕磨損層；8-3、TiCN減磨層。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1和圖2，抗沖蝕磨損的葉輪式水力脈沖鉆井提速工具，包括管狀殼體1，所述管狀殼體內靠近下部設有自激振蕩腔7，在自激振蕩腔上方裝有葉輪座6，所述葉輪座上偏心裝有葉輪軸5和葉輪4，所述葉輪上方設有水流變壓擋板3，并通過壓帽2限制其軸向位置。所述葉輪、葉輪軸、葉輪座、自激振蕩腔材料采用YG8硬質合金材料制成，在所述葉輪、葉輪軸和葉輪座的外表面均涂覆有高硬度低摩擦系數的氮化碳復合涂層8，在所述自激振蕩腔內表面涂覆有高硬度低摩擦系數的氮化碳復合涂層8。