[發明專利]耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖發生器轉子及其制備方法

在審

• 申請號: 202110570248.1
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113309512A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 劉寶昌;張維國;王姝婧;常思;白皓亮;朱月;戴文昊;張帥;涂建波;王雪琪;楊勝蛟
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B47/20
• 分類號: E21B47/20;E21B47/017
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 王楠楠;李曉莉

本發明公開了耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖發生器轉子及其制備方法，屬于石油鉆井領域，所述泥漿脈沖發生器轉子為硬質合金/聚晶金剛石復合型結構轉子，是在現有硬質合金泥漿脈沖發生器轉子的泥漿沖蝕面上粘結一層聚晶金剛石層，或者是在現有硬質合金泥漿脈沖發生器轉子的泥漿沖蝕面局部易沖蝕的位置粘結聚晶金剛石圓片，在保證泥漿脈沖信號正常傳輸的基礎之上，實現了硬質合金的韌性與聚晶金剛石耐腐蝕、耐沖蝕性的性能組合，顯著提高硬質合金轉子的耐沖蝕、耐腐蝕性能，提高傳統硬質合金轉子的使用壽命。

技術領域

本發明屬于石油鉆井領域，更具體地，涉及一種耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖器轉子及其制備方法。

背景技術

泥漿脈沖發生器是一種實現井下信號實時傳輸的隨鉆測量(Measurement WhileDrilling，MWD)儀器，其關鍵部件主要由定子、轉子組成，可以實現井斜、方位、地層等井下參數的實時上傳。泥漿脈沖發生器轉子以一定的轉速連續不斷的旋轉使泥漿流通面積發生連續不斷的變化，從而使鉆柱內的壓力發生連續不斷的變化，形成一系列連續的壓力脈沖信號，由井下探管進行編碼，通過調制系統進行譯碼、計算得到測量數據。

泥漿脈沖發生器轉子一般由硬質合金材料制成，硬質合金是以難熔金屬硬質化合物(碳化鎢、碳化釩為主的碳化物為代表)為硬質相和粘結金屬(鈷、鐵、鎳為代表)為粘結相，通過粉末冶金方法制備的一種合金材料。泥漿是一種多相流混合物且流動速度高、黏度大，而且還帶有一定的腐蝕性。在泥漿沖刷作用下，泥漿脈沖發生器轉子的泥漿沖擊面會產生沖擊坑與腐蝕坑，轉子沖擊磨損與腐蝕磨損會使脈沖信號強度衰減，影響信號質量，導致信號解碼失敗。如果轉子因泥漿沖蝕而斷裂，轉子碎片會在泥漿的帶動下，損壞鉆鋌內部構件。如果更換轉子，則需要在工作一段時間后提鉆，造成人力和財力的浪費。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖發生器轉子及其制備方法，在保證泥漿脈沖信號正常傳輸的基礎之上，實現了硬質合金的韌性與聚晶金剛石耐腐蝕、耐沖蝕性的性能組合，顯著提高硬質合金轉子的耐沖蝕、耐腐蝕性能，提高傳統硬質合金轉子的使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖發生器轉子，所述泥漿脈沖發生器轉子包括硬質合金轉子本體，其特征在于：所述硬質合金轉子本體的泥漿沖蝕面上通過粘結膠粘結有聚晶金剛石層，或者所述硬質合金轉子本體的泥漿沖蝕面局部通過粘結膠粘結有聚晶金剛石圓片。

進一步，所述粘結膠為耐溫200℃、耐壓80MPa～140MPa的高溫高壓粘結膠。

作為本發明的一種優選方案，所述高溫高壓粘結膠采用3M公司生產的DP420結構膠。

進一步，所述聚晶金剛石層和聚晶金剛石圓片所采用的材料為在真空條件下，采用硅蒸汽氣相滲透的方法制備的聚晶金剛石材料。

進一步，所述聚晶金剛石圓片的直徑為13mm、高度為3mm。

一種制備所述的耐沖蝕耐腐蝕硬質合金泥漿脈沖發生器轉子的方法，所述泥漿脈沖發生器轉子由硬質合金轉子本體和聚晶金剛石層粘結而成，其特征在于，所述方法包括如下步驟，且以下步驟順次進行：

步驟S1：表面處理

將硬質合金轉子本體表面與聚晶金剛石表面磨平，然后進行噴砂處理，以增加粘結表面的粗糙度；

步驟S2：清洗工件

在通風條件下，采用無水乙醇在超聲波容器中清洗硬質合金轉子本體和聚晶金剛石層的粘結表面；

步驟S3：涂膠

將粘結膠分別涂于硬質合金轉子本體的泥漿沖蝕面、聚晶金剛石層的粘結表面上；