金刚石复合材料钻杆接头防磨材料.pdf

本发明公开了一种钻杆接头防磨层的防磨材料，其中防磨材料为金刚石复合材料，金刚石复合材料由聚晶金刚石、铸造碳化钨以及铜、钴、镍合金组成。发明的钻杆接头防磨材料具有极强的耐磨性，在强研磨性地层中可很好的防止钻杆接头的磨损；对铁基金属材料的磨损能力弱，对套管具有良好的保护作用；摩擦系数小，在旋转过程中摩擦阻力小。

1、  一种金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于，包括由铸造碳化钨、铜、钴、镍合金制成的基体和聚晶金刚石组成，其中聚晶金刚石是将直径约1～100um之间的人造金刚石单晶微粉，加入一定配比的粘结金属或其他材料在高温高压下聚合而成的大颗粒的多晶金刚石材料，所述基体由50-70％(重量)的铸造碳化钨和30-50％(重量)的铜、钴、镍合金制成，基体和聚晶金刚石以冶金的方式结合。

2、  根据权利要求1所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述钻杆接头防磨材料为块状聚晶金刚石。

3、  根据权利要求1所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述聚晶金刚石的形状有圆柱形、长方形、弧面长方形等。

4、  根据权利要求1所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述基体由铸造碳化钨、铜、钴、镍合金组成，与聚晶金刚石形成冶金结合，牢固包镶聚晶金刚石。

5、  根据权利要求1所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述基体由65％(重量)、粒度为20至200目的铸造碳化钨和35％(重量)铜、镍、钴合金制成。

6、  根据权利要求5所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述65％(重量)的铸造碳化钨中包含有粒度为20-40目的铸造碳化钨20-40份(重量)，粒度为40-80目的铸造碳化钨10-20份(重量)，粒度为80-120目的铸造碳化钨10-20份(重量)、粒度为120-160目的铸造碳化钨10-20份(重量)、粒度为160-200目的铸造碳化钨10-20份(重量)。

7、  根据权利要求1至6中任意一项所述的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，其特征在于：所述铜、钴、镍合金由60份(重量)的铜、20份(重量)的钴及20份(重量)的镍制成。

金刚石复合材料钻杆接头防磨材料
技术领域
本发明涉及一种钻杆接头防磨材料，更具体地说，涉及一种金刚石复合材料钻杆接头防磨材料的配方，本发明中的金刚石复合材料钻杆接头防磨材料可用于石油钻杆接头在强研磨性地层中的防磨，同时降低钻杆接头对套管的磨损，减少摩阻。
背景技术
目前常规的钻杆接头防磨材料为金属陶瓷复合材料或铬碳化合物合金，目的在于在钻杆旋转过程中防止钻杆接头磨损，同时降低钻杆接头对套管的磨损，起到保护套管的作用。常规的钻杆接头防磨材料在井身结构简单、一般研磨性地层中可以实现防止钻杆接头磨损和保护套管的作用，但在研磨性较强的地层中或井身结构较复杂的井中，常规防磨材料的耐磨性已经不能满足使用条件要求，钻杆接头磨损严重，钻杆寿命明显降低；同时常规防磨材料对套管的磨损还较严重。本发明涉及一种金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，发明的材料不仅具有极强的耐磨性，增强钻杆接头防磨材料的耐磨能力，同时对套管的磨损能力弱，对套管有良好的保护作用，摩擦系数小，降低摩擦阻力。
石油钻杆接头的磨损方式主要为磨粒磨损，材料承受磨粒磨损的能力随材料硬度的增加而增加。金刚石是目前所有材料中最硬的材料，用金刚石材料作为钻杆接头防磨材料，可提高钻杆接头耐磨粒磨损的能力，大幅度提高钻杆接头的寿命。同时金刚石材料是碳的同素异形体，在一定温度、压力和触媒作用下会转化为碳。铁元素的原子间距与金刚石材料相近，是碳与金刚石同素异形体转化的触媒材料，也既金刚石材料与铁基合金发生摩擦时，金刚石会迅速石墨化。套管为铁基合金，金刚石与套管发生摩擦时，接触部位的金刚石产生同素异形转换，形成石墨起到润滑作用，不会造成对套管的磨损。另外，金刚石的摩擦系数在目前所有材料中最低，可降低钻杆在旋转过程中的摩擦阻力。因此金刚石复合材料钻杆接头防磨材料具有防止钻杆磨损、保护套管、降低磨损的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，该防磨材料可以满足石油钻杆接头在强研磨性地层中的耐磨，同时降低钻杆接头对套管的磨损，减少摩阻。
本发明中金刚石复合材料钻杆接头防磨材料，包括由铸造碳化钨、铜、钴、镍合金制成的基体和聚晶金刚石组成，其中聚晶金刚石是将直径约1～100um之间的人造金刚石单晶微粉，加入一定配比的粘结金属或其他材料在高温高压下聚合而成的大颗粒的多晶金刚石材料。所述基体由50-70％(重量)的铸造碳化钨和30-50％(重量)的铜、钴、镍合金制成，基体和聚晶金刚石以冶金的方式结合。
所述聚晶金刚石的形状有圆柱形、长方形、弧面长方形等。
所述基体由65％(重量)、粒度为20至200目的铸造碳化钨和35％(重量)铜、镍、钴合金制成。
所述65％(重量)的铸造碳化钨中包含有粒度为20-40目的铸造碳化钨20-40份(重量)，粒度为40-80目的铸造碳化钨10-20份(重量)，粒度为80-120目的铸造碳化钨10-20份(重量)、粒度为120-160目的铸造碳化钨10-20份(重量)、粒度为160-200目的铸造碳化钨10-20份(重量)。
所述铜、钴、镍合金由60份(重量)的铜、20份(重量)的钴及20份(重量)的镍制成。
附图说明
图1是本发明中钻杆接头本体上防磨带的半剖视图；
图2是所示防磨带的剖视图；
图3是本发明中聚晶金刚石的形状图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利中的具体实施例作进一步详细说明。
如图1所示，在钻杆接头本体1的表面上，车出一个圆槽，防磨带通过焊口2和钻杆接头本体焊接在一起，聚晶金刚石3成弧面形，稍微高出钻杆街头本体，对钻杆接头既形成有效的有效保护，又减少了对套管的磨损。
如图2所示，防磨带是由3块均布的钢环、基体和聚晶金刚石以冶金方式结合在一起的，与基体相连的钢制圆环4可以和基体及聚晶金刚石5形成有效的结合，又可以通过焊口6与钻头本体很好的焊接在一起。采用焊接的方法，既不影响钻杆接头本体的原始硬度，又防止防磨带在与地层的摩擦过程中脱落。
如图3所示，发明中的聚晶金刚石的形状有圆柱形、长方形、弧面长方形。