本發(fā)明涉及一種油田鉆井和地質(zhì)鉆探用的鉆具，特別涉及一種激光熔覆制備的石墨烯鉆桿接頭耐磨帶。

背景技術(shù)：

隨著油氣田勘探開發(fā)鉆井技術(shù)和深部地質(zhì)科學(xué)鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)鉆桿接頭的耐磨及減磨特性提出了更高的要求。在眾多鉆桿接頭防磨技術(shù)中，鉆桿接頭耐磨帶是操作性最好，減少鉆桿接頭磨損最有效技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，鉆桿接頭耐磨帶和鉆桿接頭的連接多是通過焊接加工實(shí)現(xiàn)，在敷焊過程中耐磨帶環(huán)接口易存在凹槽缺陷，在鉆井過程中易造成耐磨帶的脫落。而鉆桿接頭耐磨帶材料多采用硬質(zhì)合金，由于這種耐磨帶的基體合金相對(duì)較軟，硬質(zhì)合金的過早出露對(duì)套管壁造成嚴(yán)重的磨粒磨損，并最終導(dǎo)致套管失效。鑒于以上情況，尋找一種新型的耐磨帶材料及加工工藝具有很強(qiáng)的必要性。

石墨烯作為一種二維納米材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能。研究表明，單層或少層的石墨烯具有高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)異的自潤(rùn)滑性能，在各種流體、固體的耐磨減磨領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。

相比較堆焊、電鍍、熱噴涂等傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)，激光熔覆技術(shù)具有眾多顯著的優(yōu)勢(shì)：適用的材料體系廣泛；涂層的稀釋度低，保證設(shè)計(jì)涂層的性能；激光熔覆工藝靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；激光熔覆層具有平整的外觀形貌，致密的微觀結(jié)構(gòu)以及與基體良好的結(jié)合性。因此，利用激光熔覆技術(shù)制備鉆桿接頭耐磨帶，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種激光熔覆制備的石墨烯鉆桿接頭耐磨帶，可以有效克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)。

一種激光熔覆制備的石墨烯鉆桿接頭耐磨帶，該耐磨帶為環(huán)狀，環(huán)狀體的材料為石墨烯復(fù)合粉末，通過激光熔覆的工藝與鉆桿接頭結(jié)合成一體。

環(huán)狀體寬度為50mm，厚度為2mm。

在石墨烯復(fù)合粉末中，石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～5％，基體粉末可以是硬質(zhì)合金粉末，不銹鋼粉末等常用耐磨帶材料粉末。。

為提高石墨烯在鐵粉中的均勻分散程度，需對(duì)基體粉末進(jìn)行表面改性，首先將基體粉末在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)水溶液中機(jī)械攪拌2小時(shí)，然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液，真空干燥后獲得石墨烯復(fù)合粉末。

將石墨烯復(fù)合粉末稀釋成漿液后，均勻地涂覆于鉆桿接頭(2)表面，真空干燥后制備成2mm厚的涂覆層，采用氬氣保護(hù)的激光熔覆工藝與鉆桿接頭(2)結(jié)合成一體。

本發(fā)明的有益效果是：不同于傳統(tǒng)鉆桿接頭耐磨帶的材料和制備工藝，該耐磨帶采用耐磨和減磨性能更優(yōu)異的石墨烯復(fù)合粉末，通過激光熔覆工藝與鉆桿接頭結(jié)合成整體，減少了鉆桿接頭的磨損以及耐磨帶與井下套管的雙向磨損效應(yīng)，延長(zhǎng)了耐磨帶和井下套管的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-耐磨帶，2-鉆桿接頭

具體實(shí)施方式

如附圖1所示，本發(fā)明包括耐磨帶1、鉆桿接頭2，耐磨帶1,為環(huán)狀，寬度為50mm，厚度為2mm。耐磨帶1的材料為石墨烯鐵基復(fù)合粉末，其中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％，耐磨帶是通過激光熔覆工藝與鉆桿接頭2結(jié)合成整體。

為提高石墨烯在鐵粉中的均勻分散程度，需對(duì)鐵粉進(jìn)行表面改性，首先將鐵粉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)水溶液中機(jī)械攪拌2小時(shí)，然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液，真空干燥后獲得石墨烯鐵基復(fù)合粉末。

在進(jìn)行激光熔覆之前，需將石墨烯鐵基復(fù)合粉末稀釋成漿液后，均勻地涂覆于鉆桿接頭2表面，真空干燥后制備成2mm厚的涂覆層，采用氬氣保護(hù)的激光熔覆工藝與鉆桿接頭2結(jié)合成一體。