專利名稱：鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆具螺紋電噴鍍技術(shù)，特別涉及電噴鍍仿 形陽(yáng)極。其應(yīng)用于電噴鍍對(duì)鉆具螺紋進(jìn)行防腐和防磨的防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域， 以提高鉆具螺紋的防腐和抗磨能力，減少鉆具螺紋磨損、腐蝕和粘扣的 損壞程度，延長(zhǎng)鉆具螺紋的使用壽命。
背景技術(shù)：
鉆具是石油鉆井施工中傳輸動(dòng)力，疏導(dǎo)泥漿的重要工具。鉆具與鉆 具之間大扭矩上卸扣頻繁；泥漿介質(zhì)對(duì)鉆具螺紋有一定程度的腐蝕，造 成鉆具螺紋腐蝕和磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致大量鉆具螺紋需要頻繁修復(fù)，鉆具使 用成本增加。多年來(lái)，采用石油鉆具螺紋的防護(hù)技術(shù)一一螺紋刷鍍銅技 術(shù)，延長(zhǎng)鉆具使用壽命。螺紋刷鍍銅時(shí)使用的是仿形石墨陽(yáng)極。電刷鍍 銅工作中，仿形石墨陽(yáng)極需要用絨布包裹。由于包裹了絨布，其陽(yáng)極扣 型角就變成了鈍角，陽(yáng)極與鉆具螺紋接觸后，螺紋各部位的陰陽(yáng)極間距 發(fā)生了變化。因此，刷鍍銅后鉆具螺紋齒頂、齒側(cè)、齒根部的鍍層厚度 不均勻，最大厚度差達(dá)到20倍。另外，工作中陽(yáng)極很容易被鍍液化學(xué)腐 蝕，使仿形陽(yáng)極螺紋消失；包裹的絨布也極易被鉆具螺紋磨穿，造成陰 陽(yáng)極短路，刷鍍中需要用很多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行陽(yáng)極修復(fù)和重新包裹，所以 鉆具刷鍍銅的工作效率很低，鍍層質(zhì)量也不均勻。中國(guó)專利公告號(hào)CN2081843U，提供了一種"石油鉆桿螺紋鍍銅設(shè)備"， 刷鍍的陽(yáng)極就是采用石墨電極。中國(guó)專利公告號(hào)CN87214882，公開了一 種"螺紋刷鍍機(jī)"，陽(yáng)極的頭部采用的是鍍筆。目前的鉆具螺紋防護(hù)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆具螺紋的使用要求，急需研究和開發(fā)鉆具螺紋刷鍍銅的仿形陽(yáng)極，提高鉆具刷鍍 銅的工作效率和鍍層質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于為鉆具螺紋電噴鍍技術(shù)提供一種使用壽命 長(zhǎng)、工作效率高、鍍層質(zhì)量好、便于實(shí)現(xiàn)電噴鍍自動(dòng)化的鉆具螺紋電噴 鍍仿形陽(yáng)極?？朔F(xiàn)有的鉆具螺紋電噴鍍陽(yáng)極扣型角容易變成鈍角，螺 紋與陰陽(yáng)極間距發(fā)生變化，造成刷鍍銅后鉆具螺紋齒頂、齒側(cè)、齒根部 的鍍層厚度不均勻的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型采取以下方案實(shí)現(xiàn)的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置， 主要由陽(yáng)極框架、仿形陽(yáng)極體、后擋板、復(fù)位彈簧、彈簧芯軸和前擋板 構(gòu)成。其特征在于陽(yáng)極框架為圓型，陽(yáng)極框架兩側(cè)固定有后擋板和前 擋板。陽(yáng)極框架上有2—6個(gè)仿形陽(yáng)極體。仿形陽(yáng)極體均勻分布在陽(yáng)極框 架上。仿形陽(yáng)極體由仿形陽(yáng)極塊、摩擦扶正條、進(jìn)液嘴組成。仿形陽(yáng)極 塊和摩擦扶正條外表面有與鉆具螺紋嚙合的螺紋，摩擦扶正條的外表面 高于仿形陽(yáng)極塊的外表面。摩擦扶正條是絕緣體，仿形陽(yáng)極塊是導(dǎo)體。仿形陽(yáng)極塊內(nèi)有空腔，在仿形陽(yáng)極體外緣的螺紋表面有16 20個(gè)通孔，連通仿形陽(yáng)極塊內(nèi)的空腔。在仿形陽(yáng)極體上固定有進(jìn)液嘴，進(jìn)液嘴與仿 形陽(yáng)極體內(nèi)空腔連通。在陽(yáng)極框架上有仿形陽(yáng)極塊的復(fù)位彈簧。在復(fù)位 彈簧的推動(dòng)下，仿形陽(yáng)極體能夠沿徑向往復(fù)移動(dòng)。電噴鍍作業(yè)時(shí)，鉆具 螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極鉆裝置能夠在鉆具螺紋上作上扣或卸扣往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 其運(yùn)動(dòng)過(guò)程近似于鉆具螺紋扣規(guī)在鉆具螺紋上的旋轉(zhuǎn)扣運(yùn)動(dòng)。陽(yáng)極框架的外環(huán)處均勻分布有仿形陽(yáng)極體嵌入窗，在其根部有彈簧 芯軸固定螺紋孔，兩邊有止退臺(tái)階。本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置分為鍍內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置和 鍍外螺紋仿形陽(yáng)極裝置兩種。鍍內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧在仿形陽(yáng)極體的內(nèi)側(cè)，并且仿形陽(yáng)極塊和摩擦扶正條外表面螺紋是與鉆具內(nèi)螺紋嚙 合的螺紋。鍍外螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧在仿形陽(yáng)極體的外側(cè)，并且仿 形陽(yáng)極塊和摩擦扶正條外表面螺紋是與鉆具外螺紋嚙合的螺紋。本實(shí)用新型的有益效果是能對(duì)鉆具螺紋進(jìn)行快速、高效、高質(zhì)量的 電噴鍍，其具有如下特點(diǎn)1、 鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置可以制作多種不同規(guī)格的陽(yáng)極，能 適應(yīng)多種鉆具螺紋電噴鍍作業(yè)。2、 電噴鍍作業(yè)過(guò)程中，仿形陽(yáng)極體外部不用任何材料包裹，仿形陽(yáng) 極塊與鉆具螺紋之間有一定的距離，二者沒(méi)有任何直接接觸，但可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，噴鍍時(shí)允許使用大電流密度，最大可達(dá)600A/um2。所以，本實(shí) 用新型電噴鍍效率高，是刷鍍銅的5 10倍。3、 仿形陽(yáng)極體上的摩擦扶正條與鉆具螺紋接觸，在噴鍍過(guò)程中，摩 擦扶正條對(duì)鍍層進(jìn)行機(jī)械摩擦，起到除去表面附層和細(xì)化晶粒的作用。4、 仿形陽(yáng)極塊的螺紋與鉆具螺紋能夠完全仿形，其各部位的間距相 同，所以，采用本使用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極噴鍍的鉆具螺紋， 鍍層厚度均勻。5、 本實(shí)用新型仿形陽(yáng)極，配備上適當(dāng)?shù)难h(huán)供液裝置和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 能使鉆具螺紋電噴鍍工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。


圖1是本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極內(nèi)螺紋仿形陽(yáng)極裝置結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2是圖1的剖面示意圖。圖3是本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極外螺紋仿形陽(yáng)極裝置結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖4是圖3的剖面示意圖。圖5是本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極工作示意圖。與循環(huán)供 液裝置、旋轉(zhuǎn)傳遞裝置和三維調(diào)整裝置一起，完成鉆具螺紋電噴鍍工作 的示意圖。l.陽(yáng)極框架，2.摩擦扶正條，3.仿形陽(yáng)極體，4.止退臺(tái)階，5.擋板 螺絲，6.后擋板，7.進(jìn)液嘴，8.仿形陽(yáng)極塊，9.復(fù)位彈簧，IO.彈簧芯軸， ll.前擋板，12.彈簧座，13.進(jìn)液管，14.三維調(diào)整裝置，15.旋轉(zhuǎn)傳遞裝 置，16.陽(yáng)極腔，17.仿形陽(yáng)極，18.鉆具，19.循環(huán)供液裝置。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:參閱圖1和圖2。 一個(gè)適合電噴鍍5錄占具螺紋的鉆具螺 紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，是一個(gè)鍍內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置。陽(yáng)極框架l為圓臺(tái) 型，大徑為110毫米，厚度35毫米。陽(yáng)極框架l兩側(cè)固定有圓形后擋板 6和前擋板11各一個(gè)。陽(yáng)極框架l上有4個(gè)仿形陽(yáng)極體3。仿形陽(yáng)極體 3均勻?qū)ΨQ分布在陽(yáng)極框架1上。仿形陽(yáng)極體3由仿形陽(yáng)極塊8、摩擦扶 正條2、進(jìn)液嘴7組成。仿形陽(yáng)極塊8和摩擦扶正條2外表面有與5錄占 具螺紋嚙合的螺紋，摩擦扶正條2的外表面高于仿形陽(yáng)極塊8的外表面 0.5 2.0毫米。摩擦扶正條2是陶瓷材料制作的絕緣體。仿形陽(yáng)極塊8 是鈦鋼制作的導(dǎo)體。仿形陽(yáng)極塊3內(nèi)空腔是圓柱形的。在仿形陽(yáng)極體3 外緣的螺紋表面有18個(gè)通孔，通孔的直徑為1毫米。通孔與仿形陽(yáng)極塊 3的空腔連通。在每一個(gè)仿形陽(yáng)極體3上固定有一個(gè)進(jìn)液嘴7，進(jìn)液嘴7 與仿形陽(yáng)極體3內(nèi)空腔連通。進(jìn)液嘴7是鍍液進(jìn)入仿形陽(yáng)極塊3內(nèi)空腔 的通道，鍍液再通過(guò)仿形陽(yáng)極體3的通孔噴出。在每個(gè)陽(yáng)極框架l上有 2個(gè)仿形陽(yáng)極塊8的復(fù)位彈簧9。在復(fù)位彈簧9的推動(dòng)下，仿形陽(yáng)極體3 能夠沿徑向往復(fù)移動(dòng)。鍍內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧9在仿形陽(yáng)極體3 的內(nèi)側(cè)，并且仿形陽(yáng)極塊8和摩擦扶正條2外表面螺紋是與鉆具內(nèi)螺紋 嚙合的螺紋。在陽(yáng)極框架1的外環(huán)處均勻分布有仿形陽(yáng)極體3嵌入窗，在其根部有彈簧芯軸10固定螺紋孔，兩邊各有1個(gè)止退臺(tái)階4。當(dāng)把循環(huán)供液裝置的出液嘴和本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置的進(jìn)液嘴7連通后，開啟供液裝置，仿形陽(yáng)極塊8絲扣表面就會(huì)像 淋浴噴頭一樣，立即噴出電鍍液，仿形陽(yáng)極塊8與鉆具螺紋之間充滿電 鍍液。實(shí)施例2:參閱圖3和圖4。 一個(gè)鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，是 鍍外螺紋陽(yáng)極裝置。實(shí)施例2與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)是鍍 外螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧9在仿形陽(yáng)極體3的外側(cè)，并且仿形陽(yáng)極塊 8和摩擦扶正條2外表面螺紋是與鉆具外螺紋嚙合的螺紋。簡(jiǎn)述鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置工作原理參閱圖5。本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置17與循環(huán)供液 裝置19、陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)傳遞裝置15和三維調(diào)整裝置14一起配合使用。以噴 鍍鉆具公螺紋為例，利用三維調(diào)整裝置14調(diào)整仿形陽(yáng)極17的位置，使 仿形陽(yáng)極中心與鉆具軸線盡可能同軸，移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)仿形陽(yáng)極17，使陽(yáng)極 體與鉆具螺紋嚙合三扣。啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)傳遞裝置15的定時(shí)正反轉(zhuǎn)電機(jī)，仿形 陽(yáng)極17在鉆具18螺紋上作上卸扣運(yùn)動(dòng)。仿形陽(yáng)極17接正電，鉆具18 接負(fù)電，啟動(dòng)循環(huán)供液裝置19，電鍍液沿進(jìn)液管13和陽(yáng)極腔16連續(xù)地 噴射到仿形陽(yáng)極塊8和鉆具螺紋之間，在電流的作用下，陰陽(yáng)極之間發(fā) 生電化學(xué)反應(yīng)，使金屬離子在鉆具螺紋表面沉積，形成鍍層。與此同時(shí)， 仿形陽(yáng)極體3上的摩擦扶正條2以一定的壓力和速度在鉆具螺紋表面滑 動(dòng)，機(jī)械摩擦鍍層，消除附層細(xì)化晶粒。另外，若配有自動(dòng)電器控制系 統(tǒng)，本實(shí)用新型鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化鉆具螺紋電噴 鍍。
權(quán)利要求1、一種鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，主要由陽(yáng)極框架(1)、仿形陽(yáng)極體(3)、后擋板(6)、復(fù)位彈簧(9)、彈簧芯軸(10)和前擋板(11)構(gòu)成，其特征在于陽(yáng)極框架(1)為圓型，陽(yáng)極框架(1)兩側(cè)固定有后擋板(6)和前擋板(11)，陽(yáng)極框架(1)上有2-6個(gè)仿形陽(yáng)極體(3)，仿形陽(yáng)極體(3)均勻分布在陽(yáng)極框架(1)上，仿形陽(yáng)極體(3)由仿形陽(yáng)極塊(8)、摩擦扶正條(2)、進(jìn)液嘴(7)組成，仿形陽(yáng)極塊(8)和摩擦扶正條(2)外表面有與鉆具螺紋嚙合的螺紋，摩擦扶正條(2)的外表面高于仿形陽(yáng)極塊(8)的外表面，摩擦扶正條(2)是絕緣體，仿形陽(yáng)極塊(8)是導(dǎo)體，仿形陽(yáng)極塊(3)內(nèi)有空腔，在仿形陽(yáng)極體(3)外緣的螺紋表面有16～20個(gè)通孔，連通仿形陽(yáng)極塊(3)內(nèi)的空腔，在仿形陽(yáng)極體(3)上固定有進(jìn)液嘴(7)，進(jìn)液嘴(7)與仿形陽(yáng)極體(3)內(nèi)空腔連通，在陽(yáng)極框架(1)上有仿形陽(yáng)極塊(8)的復(fù)位彈簧(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，其特征在 于在陽(yáng)極框架(1)的外環(huán)處均勻分布有仿形陽(yáng)極體(3)嵌入窗，在其根 部有彈簧芯軸(10)固定螺紋孔，兩邊有止退臺(tái)階(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，其特 征在于所述的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置是鍍內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置，鍍 內(nèi)螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧(9)在仿形陽(yáng)極體(3)的內(nèi)側(cè)，并且仿形陽(yáng)極塊 (8)和摩擦扶正條(2)外表面螺紋是與鉆具內(nèi)螺紋嚙合的螺紋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，其特 征在于所述的鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置是鍍外螺紋陽(yáng)極裝置，鍍 外螺紋陽(yáng)極裝置的復(fù)位彈簧(9〗在仿形陽(yáng)極體(3)的外側(cè)，并且仿形陽(yáng)極塊 (8)和摩擦扶正條(2)外表面螺紋是與鉆具外螺紋嚙合的螺紋。
專利摘要一種鉆具螺紋電噴鍍仿形陽(yáng)極裝置，應(yīng)用于石油鉆具螺紋電噴鍍。特征是陽(yáng)極框架兩側(cè)固定有后擋板和前擋板。陽(yáng)極框架上有仿形陽(yáng)極體均勻分布。仿形陽(yáng)極體由仿形陽(yáng)極塊、摩擦扶正條、進(jìn)液嘴組成。仿形陽(yáng)極塊和摩擦扶正條外表面有與鉆具螺紋嚙合的螺紋，摩擦扶正條的外表面高于仿形陽(yáng)極塊的外表面。摩擦扶正條是絕緣體，仿形陽(yáng)極塊是導(dǎo)體。仿形陽(yáng)極塊內(nèi)有空腔，在仿形陽(yáng)極體外緣的螺紋表面有16～20個(gè)通孔，連通仿形陽(yáng)極塊內(nèi)的空腔。在仿形陽(yáng)極體上固定有進(jìn)液嘴。在陽(yáng)極框架上有仿形陽(yáng)極塊的復(fù)位彈簧。效果是能對(duì)鉆具螺紋進(jìn)行快速、高效、高質(zhì)量的電噴鍍，仿形陽(yáng)極體外部不用任何材料包裹，鉆具螺紋鍍層厚度均勻。
文檔編號(hào)C25D17/12GK201089801SQ200720170378
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者劉永峰, 周俊然, 良 宋, 張京華, 蔣海濤, 森 高 申請(qǐng)人:華北石油管理局鉆井工藝研究院