螺杆钻具转子表面磨损规律研究.pdf

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1、46探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第10期螺杆钻具转子表面磨损规律研究岳伟民，史新慧，黄玉文，翁炜，赵志涛(北京探矿工程研究所，北京100083)摘要：转子是螺杆钻具的核心部件，与定子相配合，决定了螺杆钻具的工作效率和动力性能。主要研究不同泥浆固相含量和添加剂对螺杆钻具转子表面磨损的影响，并设计了专用试验装置以模拟近井下条件工作时螺杆钻具转子的表面磨损情况，对其磨损规律开展研究，探索了转子在不同泥浆条件下的磨损规律，并结合相关磨损机理进行了进一步分析。初步发现了对硬铬镀层损伤较大的因素是泥浆固相与盐类添加剂，进而确定了硬铬镀层

2、磨损的主要形式是腐蚀磨损，从而形成了对转子的制造工艺及使用方法的有益建议。关键词：螺杆钻具；转子；硬铬镀层；工作寿命；试验分析；磨损规律；腐蚀磨损中图分类号：19634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)10—0046—03AnalysisontheRotorSurfaceWearofScrewDrillMotor／YUEWei—rain，SHIXin—hui，HUANGYu—wen，WENGWei，ZHAOZhi—tao(BeijingInstituteofExplorationEngineering，Beijin

3、g100083，China)Abstract：Theheartofthescrewdrill(alsocalledpositivedisplacementmotor，PDM)istherotor，itdecidestheworkef-ficiencyandperformanceofthescrewdril1．Inthispaper，theinfluenceofdifferentslurrysolidcontentandadditiveonro—torsurfacewearwasstudied，andaspecialtestingsetwa

4、smadetostimulatetherotorsurfacewearingruleunderrealdown—holeworkingconditions．Therotorwearregularityunderdifferentmudconditionswasexplored，whichwasfurtherstudied．Itisfoundthatthesolidparticleandsaltyadditivesarethemainreasonsforhardchromiumcoatingdamageandidentifiesthatth

5、emainformofhardchromiumcoatingdamageiscorrosivewear．Somesuggestionsarepresentedtotherotormanufac—turingprocessandtheapplication．Keywords：screwdrill；rotor；hardchromiumcoating；servicelife；testanalysis；weal"rule；corrosivewear螺杆钻具是目前国内外应用最广泛的一种井下中，同时还要受到来自泥浆中对转子有害的化学物动力钻具，其应用

6、领域遍布常规、非常规油气资源钻质的腐蚀和固态颗粒的磨蚀J。这些有害化学物井，地质勘探和地下工程。定转子构成的马达是螺质主要包括为了满足其它钻井工艺需要而添加的各杆钻具的核心部件之一，可以把通过二者间隙的泥种添加剂和未被有效分离的地层中固有矿物质，而浆中蕴藏的动能转化成钻头破岩钻进所需的机械固态颗粒主要是由难以被有效分离的破碎岩屑组能。马达结构复杂，暴露在恶劣的泥浆环境中，受到成。由于定转子材料不同，转子表面材料强度较高，磨蚀等作用影响，失稳失效问题也日趋普遍，严重影故粘着磨损轻微，主要磨损原因是腐蚀磨损和磨料响着螺杆钻具的整体寿命。磨损，

7、而这二者都来自泥浆作用。为了避免转子与泥浆的直接接触，钻井行业对转子表面进行处理，增1转子表面磨损过程加表面涂层来隔离泥浆与转子，目前通常采用的方相互接触的物体在相对运动中，表层材料不断法是在转子表面电镀硬铬镀层，以增大转子的耐腐损失、转移或产生残余变形的现象称为磨损，它是伴蚀性、耐磨蚀性和表面硬度。然而，我国电镀工艺水随着摩擦而产生的必然结果，包括粘着磨损、腐蚀磨平较低，转子表面复杂又面积较大，镀层难免存在弱损和磨料磨损等。据统计，约有80％左右的机械零点，导致短时使用后，马达效率显著降低，难以满足件是由于磨损而报废或失效，马达转子也不

8、例外。现场需要I4。转子相对于定子高速旋转，做类似于纯滚动的复杂图1、图2为转子磨损后，硬铬镀层表面的形运动，井下工作时，转子与定子暴露在井下泥浆环境态，其中图1为表面被氯化物腐蚀后出现的孔洞