[发明专利]石墨烯零部件

说明书

(一)技术领域

本发明涉及机械设备和结构系统的零部件技术领域，具体的说是一种石墨烯零部件。

(二)背景技术

目前很少有关于含有石墨烯零部件的技术资料，基本都处在研发、试验、少量应用的阶段，该项目属国内空白。现在的零部件的性能基本能满足各类机械、设备、结构、系统等的需求，但是都在受重量的制约，如果有能使重量轻、性能好、耐高温等的性能材料就可以把系统功率变小了，更节能了，能使车辆、等的重量轻了，速度就更加快了。例如：油田专用的抽油杆、钻杆、油管在出厂时或在制管前不做任何处理，杆管在使用时受到拉、压、扭、蚀、击等作用，杆管易产生疲劳和裂纹及磨损等，这些损坏的方式在上述力的作用下会迅速扩展，所以就要经常的修理杆管，使井的有效出油时间减少，修理费用增加。原来所使用的都是金属的杆管，比重大，钻井和螺杆泵采油时扭力大，抽油时光杆载荷大，耗能多。由于杆管表面没有能量，注采时使其管壁附着有蜡质、沥青质、胶质、腐蚀、结垢等给油田生产带来很多的麻烦，每年有五分之一的时间要处理和解决上述这些问题。那么杆管密度变小，重量变轻可节电，把性能提高可少修井多出油，我们一直在寻找这样的材料或复合材料，所以就研制了本发明。

(三)发明内容

本发明解决的技术问题就是寻找到新的材料，把新的材料与现有的材料配制、复合、填加后使现有的材料变成了新的材料，性能大幅度提高。石墨烯的加入就解决了这些问题，有些材料加入石墨烯后，强度增加近百倍，耐温提高十多倍，机械性能提高几十倍，加入石墨烯或由加入石墨烯的材料制成的零部件性能提高，相对比钢材重量减轻1/8～1/5，动载荷和扭转载荷下降20％～80％，从而节电节能。弹性摸量大于118Gpa，能够实现很多机械体积变小，抽油杆原来是靠联接才能使用，现在可以制成一根完整的，可以缠绕在相应的装置上，其使用性能更好。机械强度比钢材高出3～5倍，表面具有能量可防腐、防垢、耐磨、降阻、耐温、传热、导电等应用领域广泛。

本发明是这样实现的：一种石墨烯零部件，它含有零部件(1)，零部件(1)含有石墨烯(2)。

零部件(1)含有石墨烯(2)的量大于0.3％其余为金属、树指、合成材料、天然材料、塑料、玻璃、纤维、高分子材料中的一种或一种以上的组合。

石墨烯(2)以均匀分布或非均匀分布在零部件(1)中。

石墨烯(2)以镀层、涂层、渗层、嵌入层、镶入层、环套层、混合层、复合层中的一种或一种以上组合方式分布在零部件(1)的表层上和表层及表层内中的一种或一种以上的组合。

含有石墨烯(2)的零部件(1)为运动件、滑动件、转动件、滚动件、功能件、耐温件、导热件、显示屏、零件、部件、总成件、 整套件、整装件等。

本发明具有的优点：

抗断裂强度高达130Gpa，耐高温度达到2360℃，密度是钢的1/8～1/5，同时具有硬度高、耐磨损，刚性好和弹性模量大于118Gpa，延伸率好，导电、导热、防水、防锈、耐疲劳。例如在塑料里加入1％的石墨烯，可使加工成的塑料袋承重由16kg上升到2000kg，增加125倍。

为了验证含有石墨烯零部件的一些性能，我们制做了含有石墨烯的试片和试件对其进行了检测：试片检验分别用酸和碱在沸水下煮300天无变化，高分子基试件检测耐温达到2270℃，短节经油田试验井评价使抽油负荷平均下降80.5％，电流平均下降32.6％，节电136.8kwh/天井，抽油杆1000万次动态疲劳试验后强度保持率98％而原来的杆只有47％，强度是原来杆管的4-10倍。

空心的抽油杆可下入电缆，在井下对油井可实现动态监测，开创了油田测试的空白，同时消除了活塞效应和降低了失效频率，杆管加长减少油井作业时的上扣和卸扣次数，增加效率和减少工人劳动强度，还能加工成表面能量使杆管内的流体磨阻小、省电、不结垢和胶质及杂质。

杆管内孔带电缆下入井内同时可以带侧钻装置在油层内打水平直眼，使油井多出油，一口井相当于多口井的产油能力，还可以带超声波系统下入到井内射孔段地层进行振动清洗，使出油通道打开，可以替代油水井射孔。

空心杆的应用使螺杆泵所用的动力减少60％以上，从而节电、增加效益。

应用到天然气井，油管耐井下物质的腐蚀和磨损等延长油井管柱的寿命。

应用到稠油井能对杆管自动加热，使稠油的采出性好，降低运动粘度，在产油层可以形成加热系统对油井内的液体加热使稠油快速的溢入到井筒内。

能够延长检泵周期，提高和保持泵效，从而提高单井有效出油的时间，达到提高单井效益的目的。

(四)附图说明：