一种石墨烯钻头制造技术

本发明专利技术涉及一种新型的石墨烯钻头，属于石油工程领域。是在钻头制造材料中，添加石墨烯材料，根据钻头的材质及所使用的场合，确定石墨烯的添加比例，增加钻头的强度和耐磨性。本发明专利技术可以极大提高钻头的强度和硬度，为钻井行业提供一种高效快速的破岩工具，不仅可以在本质上提高机械钻速，同时还可以保护钻具和钻头，提高钻具的耐磨性能，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本。

A kind of graphene bit

The invention relates to a new type of graphene drill bit, which belongs to the field of petroleum engineering. It is to add graphene material in the bit making material. According to the material of the bit and the situation used, the proportion of graphene is determined, and the strength and wear resistance of the bit are increased. The invention can greatly improve the strength and hardness of the drill, and provide an efficient and rapid rock breaking tool for the drilling industry. It can not only improve the mechanical drilling speed essentially, but also protect the drilling tools and bits, improve the wear resistance of the drilling tools, prolong the service life of the drill and reduce the drilling cost.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯钻头
本专利技术涉及一种新型的石墨烯钻头，属于石油工程领域。
技术介绍
钻头是一种石油、天然气行业广泛应用的破岩工具，它进尺高、寿命长，自从问世以来，国内外行业围绕钻头物理构造、外形轮廓、工艺技术及制造方法、材质等进行了大量的研究。1986年，法国工程师J.R.里斯特专利技术了世界上第一个金刚石钻头，世界的金刚石钻头技术已经经历150年的发展历程，目前全球应用的最多的是金刚石钻头，尤其是PDC钻头，PDC钻头（PolycrystallineDiamondCpmpactBit聚晶金刚石复合片钻头）是随着PDC复合材料的发展而发展起来的一类钻井工具。1973年美国克里斯坦森公司研制生产出石油钻井PDC钻头，20世纪80年代开始大面积推广，目前PDC钻头在世界石油钻井工具中占有十分重要的地位。但随着深井、超深井、长水平井、大位移越来越多，常规的PDC钻头钻遇复杂、难钻地层时经常出现钻具损伤、钻头崩齿、磨损严重、机械钻速低的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中，添加石墨烯材料，根据钻头的材质及所使用的场合，研究石墨烯的添加比例，增加钻头的强度和耐磨性。本专利技术的技术方案如下：石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中添加石墨烯材料。一般地，所述的石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层或者厚层石墨烯以及石墨烯微片等各种形式的石墨烯。所述石墨烯在钻头制造材料中的质量含量＞0，不大于100%；石墨烯可添加在钻头的任何部位，石墨烯可添加在任何钻头中。所述石墨烯在钻头制造材料中的质量含量可以为0.01%—100%。所述石墨烯可以添加在刮刀钻头、牙轮刮刀、金刚石刮刀或者PDC钻头中。本专利技术可以极大提高钻头的强度和硬度，为钻井行业提供一种高效快速的破岩工具，不仅可以在本质上提高机械钻速，同时还可以保护钻具和钻头，提高钻具的耐磨性能，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术作进一步的说明。实施例1一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：刮刀钻头，所添加的石墨烯为单层石墨烯，石墨烯添加在刮刀钻头的刮刀片部分，石墨烯含量为刮刀片各组分总含量的0.03%（质量分数），刀片的其它材料为碳钢、不锈钢或者其它材质。实施例2一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：刮刀钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯，石墨烯添加在刮刀钻头的刮刀片部分，石墨烯含量为刮刀片各组分总含量的5%（质量分数），刀片的其它材料为碳钢、不锈钢或者其它材质。实施例3一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿上，石墨烯含量为牙齿部分各组分总含量的0.1%（质量分数），牙齿及钻头的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例4一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为厚层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿和钻头底座上，石墨烯含量为各部分中总组分含量的0.01%（质量分数），牙齿及钻头的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例5一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为少层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿上，石墨烯含量为牙齿总组分含量的30%（质量分数），牙齿的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例6一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为单层石墨烯和少层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿，石墨烯含量为牙齿总组分含量的50%（质量分数），牙齿的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例7一种新型的石墨烯钻头，钻头类型为：牙轮钻头，所添加的石墨烯为单层石墨烯和少层石墨烯，石墨烯添加在钻头的牙齿，石墨烯含量为牙齿总组分含量的50%（质量分数），牙齿的其它材料为碳钢或者其它材质。实施例8一种新型的石墨烯金刚石钻头，钻头类型为：金刚石钻头，外观如市场上现卖的各种金刚石钻头，所添加的石墨烯为颗粒状石墨烯，石墨烯部分替代镶嵌在钻头胎体上的金刚石颗粒中的金刚石，石墨烯含量为金刚石含量的5%（质量分数）。实施例9一种新型的石墨烯金刚石钻头，钻头类型为：金刚石钻头，外观如市场上现卖的各种金刚石钻头，所添加的石墨烯为颗粒状石墨烯，石墨烯完全替代镶嵌在钻头胎体上的金刚石颗粒中的金刚石，石墨烯含量100%。实施例10一种新型的石墨烯金刚石钻头，钻头类型为：PDC钻头，外观如市场上现卖的各种PDC钻头，所添加的石墨烯为单层石墨烯，石墨烯部分替代PDC钻头中聚晶金刚石，石墨烯含量为聚晶金刚石含量10%。实施例11一种新型的石墨烯金刚石钻头，钻头类型为：PDC钻头，外观如市场上现卖的各种PDC钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯，石墨烯部分替代PDC钻头切削齿中聚晶金刚石，石墨烯含量为聚晶金刚石含量0.5%。实施例12一种新型的石墨烯金刚石钻头，钻头类型为：PDC钻头，外观如市场上现卖的各种PDC钻头，所添加的石墨烯为双层石墨烯和多层石墨烯，石墨烯全部替代PDC钻头中聚晶金刚石。本专利技术一种新型的石墨烯钻头，主要应用于石油、天然气钻探行业的一种破岩工具，其特征是在钻头制造材料中，添加石墨烯材料，增加钻头的强度和耐磨性。实施例13采用实施例10中的钻头在一石炭系地层测试使用，经测试使用进尺870m，机械钻速8.76m/h，突破了原来聚晶金刚石钻头不能在该类地层使用的禁忌，机械钻速和进尺寿命大幅度得到提高。实施例14在机械钻压为35.4kN的情况，岩石抗压强度3.5MPa情况下，在室内测试能实施例3、实施例8、实施例11中钻头的钻速。结果见表1。表1钻速实验结果钻头类型钻速（m/h）实施例315.4实施例822.5实施例1118.7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中添加石墨烯材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯钻头，其特征是在钻头制造材料中添加石墨烯材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯钻头，其特征在于钻头制造材料包括碳钢、不锈钢、金刚石中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的石墨烯钻头，其特征是所述材料石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层石墨烯、厚层石墨烯以及石墨烯微片中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的石墨烯钻头，其特征是石墨烯材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊秀，张哲楠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，南化集团研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32