[发明专利]一种耐磨基体的制备方法及保径耐磨块

说明书

本发明公开了一种耐磨基体、制备方法及保径耐磨块，其中的耐磨基体相较于现有的用于油气开发领域的耐磨材料，能够大幅提高硬度。通过镍基合金作为浸渍材料，在高温烧结重凝后具有极高的强度，有利于提高耐磨基体的整体硬度。保径耐磨块不仅在热稳定聚晶片的耐磨强度上与传统的金刚石复合片保径齿相当，而且整个基体的耐磨强度比传统钢体钻头的保径基体有显著提高，而且在硬度上还有更好的效果，在同等尺寸条件下，成本仅为传统金刚石复合片保径齿的1/5。此外，本方案中的保径耐磨块优选的通过钎焊方式镶嵌在钢体钻头表面，在长期使用损坏后，还能够方便的进行更换，更加延长了钻头使用寿命，降低了钻井工程的成本。

技术领域

本发明涉及油气开采领域，具体涉及一种耐磨基体、制备方法及保径耐磨块。

背景技术

目前在石油天然气地质钻探领域内，钢体钻头以其制造工艺简单、材料成本低等优点，已经大量取代胎体钻头，得到广泛适用。但是，钢体钻头保径壁的耐磨性能比起胎体钻头而言要差很多。现有技术中大都通过堆焊耐磨材料或镶嵌金刚石复合片的方式来解决这个问题，但是上述方式均存在明显缺陷：其一，堆焊现有的耐磨材料耐磨性不够理想，而且堆焊质量难以保证；其二，镶嵌金刚石复合片成本太高，一颗金刚石复合片的成本就是几百上千。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨基体、制备方法及保径耐磨块，以解决现有技术中钢体钻头保径部位耐磨性较差、成本较高的问题，实现提高钢体钻头保径耐磨性、同时显著降低成本的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种耐磨基体，包括如下重量百分比的组分：粒度200～300目的球形碳化钨粉85％，粒度100～200目的碳化钨单晶粉10％，粒度100～200目的镍粉5％。

针对现有技术中钢体钻头保径部位耐磨性较差、成本较高的问题，本发明首先提出一种耐磨基体，耐磨基体中主要组分为球形碳化钨粉，重量占比为85％，顾名思义，球形碳化钨粉为球状的碳化钨粉，现有技术中在油气开采领域用于增强耐磨性的碳化钨材料均是将碳化钨铸造成块，再将碳化钨块破碎为更为小块状结构，再通过机械式的捣碎，得到碳化钨粉末进行使用，然而这种碳化钨粉末在微观上均具有尖锐的棱角，在成型过程中相互之间的间隙较大，会导致成型后的整体强度与抗压性能较低，而本发明中的球形的碳化钨粉，是指将碳化钨经过制粒、喷粉工艺制作而成的球形结构，相互之间间隙小、质地紧密、成型后强度有显著提高。其中球形碳化钨粉的粒度200～300目，是指能够通过200目筛网而不能够通过300目筛网的球形碳化钨粉。碳化钨单晶粉占比10％，粒度100～200目是指能够通过100目筛网而不能够通过200目筛网的筛选。镍粉占比5％，用于提高耐磨基体的抗腐蚀能力，其中粒度100～200目是指能够通过100目筛网而不能够通过200目筛网的镍粉。本方案中的耐磨基体相较于现有的用于油气开发领域的耐磨材料，能够大幅提高硬度。

一种耐磨基体的制备方法，包括以下步骤：

(a)将粒度200～300目的球形碳化钨粉、粒度100～200目的碳化钨单晶粉、粒度100～200目的镍粉，按照0.85:0.1:0.05的重量百分比混合搅拌，搅拌时间不低于三小时，得到胎粉；

(b)在胎粉中加入浸渍材料，混合均匀后填入模具；

(c)高温烧结，得到耐磨基体。

本方案中首先混合搅拌粒度200～300目的球形碳化钨粉、粒度100～200目的碳化钨单晶粉、粒度100～200目的镍粉，搅拌时间至少三小时，以确保充分的混合均匀，之后加入浸渍材料并混合均匀，再将混有浸渍材料的胎粉加入至模具中，高温烧结过程中，浸渍材料受热融化，从而将胎粉固化凝结在一起，完成耐磨基体的制备。