專利名稱：螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺桿鉆具定子注膠的方法，更具體的說是螺桿鉆具定子橡膠 雙向注壓成型的方法。
背景技術(shù)：
螺桿鉆具是油田鉆探定向井時(shí)應(yīng)用的動(dòng)力具。隨著定向井的大量采用，螺桿 鉆具的使用也日益普遍，可廣泛手于定向井、水平井、側(cè)鉆叢式井，特別適用于 高難度的超深井、高溫井等，隨著石油工業(yè)向更深層找油，其應(yīng)用范圍更廣，前 景更好。螺桿鉆具由一根螺桿(轉(zhuǎn)子)、定子襯套、萬向軸、主軸、鉆頭接頭、 鉆具上端的旁通閥等組成。螺桿鉆具最主要的工作元件是螺桿及襯套。橡膠襯套 的內(nèi)孔在全長(zhǎng)上是由橢圓形截面構(gòu)成的螺旋通道，通道內(nèi)有一麻花形的螺桿。螺 桿軸線相對(duì)于襯套軸線是偏心安置的，螺桿上端可以自由旋轉(zhuǎn)，下端通過萬向軸 與主軸相聯(lián)。當(dāng)高壓泥漿從鉆桿中心進(jìn)入螺桿鉆具時(shí)，它從螺桿與襯套的螺旋通 道間往下擠壓。
橡膠定子是鉆具的核心部件，定子內(nèi)所襯膠料與殼體的黏合強(qiáng)度以及耐磨 性，決定了鉆具的使用壽命和容積效率。傳統(tǒng)生產(chǎn)螺桿鉆具橡膠定子主要采用二 步法注射成型方法或傳統(tǒng)壓注法，前者因注射容量限制需進(jìn)行多次注射，后者因 膠料塑化性能差且不均勻?qū)е轮破焚|(zhì)地疏松。這兩種方法都直接影響螺桿鉆具橡 膠定子質(zhì)量和使用壽命。
定子注膠的老工藝步驟為(1)將定子注膠用的鋼管內(nèi)壁進(jìn)行噴砂處理； (2)對(duì)噴砂處理過的鋼管內(nèi)孔進(jìn)行清洗，潔凈后風(fēng)干；(3)在洗凈風(fēng)干后的 鋼管內(nèi)壁上涂刷粘接劑兩遍并干燥；(4)當(dāng)鋼管內(nèi)孔壁上涂的粘接劑干燥后，
把已預(yù)熱的模芯組裝到鋼管的內(nèi)孔里，鋼管的兩端與模芯的軸頭進(jìn)行定位、鎖孔； (5)將組裝好的準(zhǔn)備注膠的定子以及與其配套的注壓頭模具放入烘箱，整體加
熱到12CTC土1(TC; (6)加熱到達(dá)溫度要求后，從烘箱內(nèi)取出定子和注壓頭模具，
將定子套入注壓頭模具內(nèi)，從定子中間開始，向定子的兩端注膠；(7)當(dāng)膠料注 滿定子的模腔后，將定子兩端各兩只溢膠孔和定子中間的兩只注膠孔用專用螺絲封死，放入硫化罐進(jìn)行硫化；(8)硫化結(jié)束后，將定子從硫化罐內(nèi)取出，放入冷 卻水槽冷卻；(9)冷卻后，從水槽中取出定子，先把定子兩端用于鎖死的定位 螺帽、堵頭、墊片進(jìn)行拆卸，用脫模芯裝置將模芯從定子內(nèi)孔中的膠層中頂出、 脫離；(10 )對(duì)注好膠的定子膠層的兩端進(jìn)行修邊，用照明工具對(duì)定子內(nèi)孔膠 層的小徑進(jìn)行光線目測(cè)，檢驗(yàn)有無氣泡、爛疤、流痕。該工藝是從定子的中間向 兩端注膠，由于組裝好有待注膠的定子是依賴兩端和模芯的軸頭定位的，定子內(nèi) 腔中的模芯中段是沒有支撐點(diǎn)，而是懸空的，模芯的自重是會(huì)形成一定程度的繞 度，如定子越長(zhǎng)，則繞度會(huì)越大，加上從定子中間注膠，膠料的擠壓流動(dòng)性，更 會(huì)造成膠層的繞度、偏芯。用戶在使用中就會(huì)發(fā)生鉆子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子內(nèi)孔中 的膠層受力不均發(fā)生線型花瓣的峰齒小塊掉膠或局部膠層剝離的質(zhì)量問題；從定 子中間向兩端注膠，膠料進(jìn)入定子空腔后，是分流到兩個(gè)方向的，注膠的膠料流 動(dòng)壓力被分流釋放，注膠的速度十分慢，注膠時(shí)間長(zhǎng)，因而生產(chǎn)效力比較低下。 《一步法注射螺桿鉆具橡膠定子膠料的研制》(橡塑技術(shù)與裝備2006年第 32期)公開了應(yīng)用在螺桿鉆具橡膠定子的生產(chǎn)中的一步法橡膠注射成型技術(shù)和 設(shè)備。該技術(shù)和設(shè)備注射壓力大，注射容量大，可一次完成注射成型，有效地提 高制品的致密度和耐磨性。但一步法注射成型技術(shù)與設(shè)備對(duì)膠料配方有特殊的要 求①要有長(zhǎng)的焦燒時(shí)間；②要有低的門尼f度。

發(fā)明內(nèi)容
1. 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
針對(duì)現(xiàn)有的螺桿鉆具定子注膠的方法所存在的膠層的繞度、偏芯以及生產(chǎn)效 力比較低下的問題，本發(fā)明提供了螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，可以 消除定子內(nèi)孔膠層孔的繞度和偏芯，提高了定子的使用時(shí)間；提高合格率；克服 注膠速度慢，時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
2. 本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，包括以下步驟-
(1) 將定子注膠用的鋼管內(nèi)孔壁進(jìn)行噴砂處理；
(2) 對(duì)噴砂處理過的鋼管內(nèi)孔進(jìn)行清洗，洗凈后干燥；
(3) 在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔里涂刷粘接劑；(4) 當(dāng)鋼管內(nèi)孔上涂上的粘接劑干燥后，把已預(yù)加熱到90。C 11CTC的模芯組 裝到鋼管內(nèi)孔里，鋼管的兩端與模芯的軸頭進(jìn)行定位和鎖孔；
(5) 把組裝好的準(zhǔn)備注膠的定子以及與其配套的注壓模具放入烘箱，整體加熱 到110。C 130。C;
(6) 從烘箱中取出定子和注壓模具，將定子套入注壓頭模具內(nèi)，按先后順序， 分別從定子的兩端向中間注膠，用抽真空泵將定子空腔內(nèi)的空氣抽出，實(shí) 行抽真空負(fù)壓加速注膠；
(7) 當(dāng)膠料充滿定子的模腔后，將定子兩端的注膠孔以及中間的抽真空孔密封， 放入硫化罐進(jìn)行硫化；
(8) 硫化結(jié)束后，將定子取出，進(jìn)行冷卻；
(9) 冷卻后，將定子兩端定位的螺帽、堵頭、墊片進(jìn)行拆卸，用脫模芯裝置將 模芯從定子內(nèi)孔中的膠層中頂出后脫離。
上述步驟(1)中噴砂處理的原料為鐵砂和棕剛玉。步驟(3)中在洗凈干 燥的鋼管內(nèi)孔涂刷三遍粘接劑，其中一遍表層，兩遍里層，底層采用與金屬粘接 力強(qiáng)的粘接劑；表層采用與膠層粘接性能好的粘接劑。
對(duì)注好膠的定子兩頭橡膠層的兩端進(jìn)行修邊，用專用工具對(duì)定子膠層的內(nèi)孔 表面進(jìn)行檢驗(yàn)，有無氣泡、爛疤、流痕并用硬度計(jì)檢測(cè)硬度。
任何一種型號(hào)的螺桿鉆具是由主機(jī)廠設(shè)計(jì)、出圖并制造出定子注膠用的模 芯及定位用的堵頭、墊片、螺帽和配制的定子鋼管，按主機(jī)廠提供的鋼管、輥芯 和定子圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制造出注壓頭模具為該規(guī)格定子注膠。
3.有益效果
本發(fā)明提供了一種螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1)本發(fā)明采用的從定子兩端向中間注膠方式①依托了定子兩端的模芯 定位，回避了膠料擠壓模芯，模芯直線變形現(xiàn)象，基本上消除了定子內(nèi)孔膠層孔 的繞度和偏芯，大大減少了用戶使用中發(fā)生的定子線型花瓣的峰齒掉膠或局部膠 層剝離的質(zhì)量事故，大幅度地提高了定子的使用時(shí)間；②從定子兩端向中間注膠 由于采用了把鋼管內(nèi)的空氣用真空泵抽出工藝， 一定程度上減少了定子膠層中的 氣泡以及表面的爛疤、流痕等缺陷，提高了合格率。③定子兩端向中間注膠回避了從定子中間向兩端注膠的膠料流動(dòng)壓力被分流、釋放的弊端，克服了注膠速度
慢，時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，據(jù)不十分精確計(jì)算0165四級(jí)以上的大定子注膠工率提高了 近50%。本發(fā)明適用于任何一種規(guī)格。
(2) 本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案采用鐵砂和棕剛玉①比硤砂堅(jiān)硬，耐撞擊 力強(qiáng)，磨擦力大，清除鐵銹和氧化層狀態(tài)好；②被噴面的毛糙度高，凹凸明顯， 擴(kuò)大了橡膠與金屬之間的粘合面積，從而提高了粘接強(qiáng)度；③殘留在鋼管內(nèi)孔內(nèi) 的粉塵少，易于一道的清洗工藝。
(3) 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔涂刷三遍粘接劑，底 層采用與金屬粘接力強(qiáng)的粘接劑；表層采用與膠層粘接性能好的粘接劑，使得膠 層-粘接劑-粘接劑-金屬間接過度，減少厚薄不均的涂刷的現(xiàn)象，基本上消除了漏 涂的盲點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明 實(shí)施例1:
一種螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法
(1) 將定子注膠用的鋼管內(nèi)孔壁進(jìn)行噴砂(磺砂)處理。
(2) 對(duì)噴砂處理過的鋼管內(nèi)孔進(jìn)行清洗，洗凈后干燥。
(3) 在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔里涂刷兩遍粘接劑。
(4) 當(dāng)鋼管內(nèi)孔上涂上的粘接劑干燥后，把已預(yù)加熱到1ocrc土icrc的模
芯組裝到鋼管內(nèi)孔里，鋼管的兩端與模芯的軸頭進(jìn)行定位、鎖孔。
(5) 把組裝好的準(zhǔn)備注膠的定子以及與其配套的注壓模具放入烘箱，整體 加熱到120。C士10。C。
(6) 加熱到溫度要求后，從烘箱中取出定子和注壓模具，將定子套入注壓 頭模具內(nèi)，按先后順序，分別從定子的兩端向中間注膠，過程中用抽真空泵將定 子空腔內(nèi)的空氣抽出，實(shí)行抽真空負(fù)壓加速注膠。
(7) 當(dāng)膠料充滿定子的模腔后，將定子兩端的注膠孔以及中間的抽真空孔 用專用螺絲封死，放入硫化罐進(jìn)行硫化。
(8) 硫化結(jié)束后，將定子取出，放入冷卻水槽冷卻。(9) 冷卻后，將定子兩端定位的螺帽、堵頭、墊片進(jìn)行拆卸，用脫模芯裝 置將模芯從定子內(nèi)孔中的膠層中頂出、脫離。
(10) 對(duì)注好膠的定子兩頭橡膠層的兩端進(jìn)行修邊，用專用工具對(duì)定子膠
層的內(nèi)孔表面進(jìn)行檢驗(yàn)，有無氣泡、爛疤、流痕并用硬度計(jì)檢測(cè)硬度。
完成本發(fā)明所需要的基本設(shè)備如下配套注膠裝置為大型壓機(jī)；鋼管內(nèi)孔 內(nèi)表面噴砂處理的裝置；膠取定子模芯的裝置；硫化后定子降溫用的水槽；各種 規(guī)格定子注膠用的注壓頭模具；預(yù)熱用的烘箱、硫化罐、回料和打巻用的煉膠機(jī)、 擺放模芯用的模芯架、生產(chǎn)過程中取吊移動(dòng)定子用的行車、清洗鋼管內(nèi)孔用的清 洗劑噴射槍、注膠時(shí)用的抽真空泵機(jī)等。
由于定子是油田鉆井時(shí)使用的螺桿鉆具器械上的重要部件，一般使用于地下 3000 6000M的地下，定子內(nèi)腔的膠層在轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)作用下，接觸到介質(zhì) 主要為含油、天然氣等其它成分的巖層砂漿，所以定子采用的是進(jìn)口 NBR，混 煉膠的門尼粘度值要求在40以下，以利于注壓進(jìn)入鋼管與模芯之間空腔內(nèi)的膠 料較快速地流動(dòng)，充滿模腔。
步驟(9)中脫模芯裝置中脫模劑采用的為肥皂水。
注壓時(shí)間無特別的設(shè)定，只是根據(jù)定子規(guī)格的大小，長(zhǎng)度而決定的耗膠量來 定，注滿為止。小規(guī)格的定子耗膠量小，注膠時(shí)間短，大規(guī)格的定子耗膠量大， 注膠時(shí)間則長(zhǎng)。
根據(jù)現(xiàn)定子注膠的方式，需要預(yù)先提供在定子鋼管上打注膠口，抽真空口的 方位，尺寸圖，在配制定子時(shí)，將注膠口打好，以便于本發(fā)明的注膠。
本實(shí)施例采用的定子兩端距邊口 400 m/m處，在鋼管按圓的180度上各開 兩只016 m/m的注膠口，在鋼管的中間處與注膠口平行，間距為150 200 m/m, 開1只抽真空的管接口以及膠料流動(dòng)觀察口，也就是一根定子鋼管上開6只孔。
把用新工藝生產(chǎn)出來的定子膠層與鋼管的粘合劑層破壞掉，把膠筒從鋼管內(nèi) 拉出，通過直線度的解剖來檢驗(yàn)氣泡、流痕、爛痕等膠層表面的欠硫或過硫狀況， 通過截面解剖來判明偏芯、厚薄均衡情況，通過實(shí)物取樣磨片檢測(cè)膠層的硫化程 度，以及其它物理機(jī)械性能情況。
用此工藝制造出來的定子經(jīng)過4000M"70h的作業(yè)后，仍保持優(yōu)秀的粘接 和耐磨損性能實(shí)施例2:
基本步驟同實(shí)施例1，只是將步驟(1)中噴砂處理的原料替換為為鐵砂或 棕剛玉。橡膠與金屬之間的粘合面積擴(kuò)大了，粘接強(qiáng)度得到提高。
實(shí)施例3:
基本步驟同實(shí)施例2，步驟(3)中在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔涂刷三遍粘接劑， 其中一遍表層，兩遍里層，底層采用與金屬粘接力強(qiáng)的粘接劑；表層采用與膠層 粘接性能好的粘接劑。減少了厚薄不均的涂刷的現(xiàn)象，消除了漏涂的盲點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，包括以下步驟(1)將定子注膠用的鋼管內(nèi)孔壁進(jìn)行噴砂處理；(2)對(duì)噴砂處理過的鋼管內(nèi)孔進(jìn)行清洗，洗凈后干燥；(3)在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔里涂刷粘接劑；(4)當(dāng)鋼管內(nèi)孔上涂上的粘接劑干燥后，把已預(yù)加熱到90℃～110℃的模芯組裝到鋼管內(nèi)孔里，鋼管的兩端與模芯的軸頭進(jìn)行定位和鎖孔；(5)把組裝好的準(zhǔn)備注膠的定子以及與其配套的注壓模具放入烘箱，整體加熱到110℃～130℃；(6)從烘箱中取出定子和注壓模具，將定子套入注壓頭模具內(nèi)，按先后順序，分別從定子的兩端向中間注膠，用抽真空泵將定子空腔內(nèi)的空氣抽出，實(shí)行抽真空負(fù)壓加速注膠；(7)當(dāng)膠料充滿定子的模腔后，將定子兩端的注膠孔以及中間的抽真空孔密封，放入硫化罐進(jìn)行硫化；(8)硫化結(jié)束后，將定子取出，進(jìn)行冷卻；(9)冷卻后，將定子兩端定位的零件進(jìn)行拆卸，用脫模芯裝置將模芯從定子內(nèi)孔中的膠層中頂出后脫離。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，其特征是步驟(1)中噴砂處理的原料為鐵砂和棕剛玉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，其特征是步驟(3)中在洗凈干燥的鋼管內(nèi)孔涂刷三遍粘接劑，底層采用與金屬粘接力 強(qiáng)的粘接劑；表層采用與膠層粘接性能好的粘接劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，其特征是步驟(9)中脫模芯裝置中采用肥皂水為脫模劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~4中任一項(xiàng)所述的螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，其特征是步驟(9)后的定子兩頭橡膠層的兩端進(jìn)行修邊，用專用工具對(duì)定 子膠層的內(nèi)孔表面進(jìn)行檢驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了螺桿鉆具定子橡膠雙向注壓成型的方法，屬于螺桿鉆具定子注膠領(lǐng)域。其包括以下步驟噴砂處理；清洗干燥；涂刷粘接劑；模芯組裝到鋼管內(nèi)孔里；定子以及與注壓模具放入烘箱加熱；從定子的兩端向中間真空負(fù)壓注膠；將定子密封，放入硫化罐進(jìn)行硫化；定子取出冷卻；將定子兩端定位的螺帽、堵頭、墊片進(jìn)行拆卸，將模芯從定子內(nèi)孔中的膠層中頂出后脫離。本發(fā)明采用的從定子兩端向中間注膠方式，回避了膠料擠壓模芯，模芯直線變形現(xiàn)象，基本上消除了定子內(nèi)孔膠層孔的繞度和偏芯，大幅度地提高了定子的使用時(shí)間；減少了定子膠層中的氣泡以及表面的爛疤、流痕等缺陷，提高了合格率?？朔俗⒛z速度慢，時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C39/02GK101637955SQ20091018312
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者房小陶, 湯守信 申請(qǐng)人:南京金三力橡塑有限公司