本發(fā)明屬于地質(zhì)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉆井工具設(shè)備，更為具體地，涉及套管前通井震動(dòng)鉆具。

背景技術(shù)：

石油在國民經(jīng)濟(jì)中的作用石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大（等重的石油燃燒熱比標(biāo)準(zhǔn)煤高50%）、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便、燃燒后對(duì)大氣的污染程度較小等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代以來，在世界能源消費(fèi)的構(gòu)成中，石油已超過煤而躍居首位。1979年占45%，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初，這種情況不會(huì)有大的改變。石油制品還廣泛地用作各種機(jī)械的潤滑劑。瀝青是公路和建筑的重要材料。石油化工產(chǎn)品廣泛地用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、紡織工業(yè)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等部門，如合成纖維、塑料、合成橡膠制品，已成為人們的生活必需品。

油氣在地殼中生成后，呈分散狀態(tài)存在于生油氣層中，經(jīng)過運(yùn)移進(jìn)入儲(chǔ)集層，在具有良好保存條件的地質(zhì)圈閉內(nèi)聚集，形成油氣藏。在一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)可以有若干個(gè)油氣藏，組合成油氣田。鉆井工程在油氣田開發(fā)中，有著十分重要的地位，在建設(shè)一個(gè)油氣田中，鉆井工程往往要占總投資的50%以上。一個(gè)油氣田的開發(fā)，往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井。對(duì)用于開采、觀察和控制等不同目的的井（如生產(chǎn)井、注入井、觀察井以及專為檢查水洗油效果的檢查井等）有不同的技術(shù)要求。應(yīng)保證鉆出的井對(duì)油氣層的污染最少，固井質(zhì)量高，能經(jīng)受開采幾十年中的各種井下作業(yè)的影響。采油工程是把油、氣在油井中從井底舉升到井口的整個(gè)過程的工藝技術(shù)。油氣的上升可以依靠地層的能量自噴，也可以依靠抽油泵、氣舉等人工增補(bǔ)的能量舉出。

鉆井是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是多專業(yè)、多工種利用多種設(shè)備、工具、材料進(jìn)行的聯(lián)合作業(yè)。同時(shí)它又是多程序緊密銜接，多環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的連續(xù)作業(yè)。施工的全過程都具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進(jìn)工程和完井作業(yè)三個(gè)階段。每一項(xiàng)工程階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘測(cè)、基礎(chǔ)施工、安裝井架、搬家、安裝設(shè)備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進(jìn)、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測(cè)、下套管、固井作業(yè)等。

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進(jìn)行和完井后整個(gè)油井的正常運(yùn)行。每一口井根據(jù)不同的鉆井深度和地質(zhì)情況，要使用幾層套管。套管下井后要采用水泥固井，它與油管、鉆桿不同，不可以重復(fù)使用，屬于一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70%以上。

在石油開采過程中使用的不同類型的套管：表層石油套管保護(hù)鉆井，使其避免受淺水層及淺氣層污染，支撐井口設(shè)備并保持套管的其他層重量。技術(shù)石油套管分隔不同層面的壓力，以便鉆液額度正常流通并保護(hù)生產(chǎn)套管，以便在鉆井內(nèi)安裝反爆裂裝置、防漏裝置及尾管。油層石油套管將石油和天然氣從地表下的儲(chǔ)藏層里導(dǎo)出，用于保護(hù)鉆井，將鉆探泥漿分層。

下套管需要通井，清除砂橋或井底沉砂，防止下套管遇阻或者粘附卡套管，以及循環(huán)憋泵，使井眼處于良好狀態(tài)，為下套管的順利進(jìn)行提供保障。近年來隨著勘探開發(fā)工作量的持續(xù)增加，鉆井工作量呈現(xiàn)大幅度上升趨勢(shì)，改進(jìn)鉆井技術(shù)和設(shè)備，提高鉆井速度，縮短建井周期，是降低鉆井成本的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種套管前通井震動(dòng)鉆具,清除砂橋或井底沉砂，防止下套管遇阻，使井眼處于良好狀態(tài)，為下套管的順利進(jìn)行提供保障。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種套管前通井震動(dòng)鉆具，包括外筒、外筒上端連接的接箍、外筒下端連接的導(dǎo)引端座、位于外筒內(nèi)并與外筒固定的導(dǎo)流器、位于外筒內(nèi)且軸線與外筒軸線共線的轉(zhuǎn)子、位于外筒內(nèi)的上導(dǎo)流罩殼、位于外筒內(nèi)的下導(dǎo)流罩座以及鉆頭，導(dǎo)流器上設(shè)置有上下貫穿導(dǎo)流器的導(dǎo)流孔，轉(zhuǎn)子軸的上端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在導(dǎo)流器上，轉(zhuǎn)子軸向下延伸形成驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸穿設(shè)下導(dǎo)流罩座的中心軸孔并轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在下導(dǎo)流罩座上，上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座固定連接，下導(dǎo)流罩座包括與外筒固定的導(dǎo)流盤和位于導(dǎo)流盤上方的座體，導(dǎo)流盤上具有上下方向貫穿導(dǎo)流盤的導(dǎo)流孔，防脫環(huán)固定于靠近導(dǎo)流盤的外筒上，鉆頭安裝在驅(qū)動(dòng)軸的軸端，鉆頭位于導(dǎo)引端座的中心孔中，驅(qū)動(dòng)軸與座體通過防止驅(qū)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)的棘輪機(jī)構(gòu)連接，鉆頭包括葉輪部和位于葉輪部下方的鉆頭體，葉輪部的葉片的下端設(shè)置有第一切削工作部，鉆頭體的表面設(shè)置有第二切削工作部。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，

第一切削工作部包括葉片向外延伸形成的齒體和套在齒體上的齒套，齒套和齒體通過銷釘固定連接；

齒套的制備方法為：

取平均粒度2.40μm的co粉、平均粒度2.13μm的復(fù)式碳化鈦粉以及平均粒度2.54μm的wc粉裝入真空球磨罐中，co粉、復(fù)式碳化鈦粉和wc粉總重為mkg，向真空球磨罐中加入235ml×m量的c2h6o作為濕磨介質(zhì)，球料比為10:1，co粉、復(fù)式碳化鈦粉和wc粉的質(zhì)量比為11：5：84，封閉真空球磨罐抽真空，以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨55h，向真空球磨罐中加入0.04mkg石蠟，繼續(xù)以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨5h，真空干燥箱中干燥，得粉末原料；

粉末原料退火處理，退火溫度1420℃，采用惰性氣體作為退火氣氛，然后采用噴霧干燥制粒，采用氬氣作為壓力介質(zhì)進(jìn)行等靜壓成形，后以40℃/min的升溫速率在真空氣氛下快速升溫至1500℃并維持1500℃時(shí)間20min，以10℃/min的降溫速率慢速降溫至1400℃，在氦氣燒結(jié)氣氛且氣體壓力9mpa下保溫?zé)Y(jié)90min,隨爐冷卻至室溫，得預(yù)成形坯，將預(yù)成形坯加熱后在閉式模具中鍛造形成鍛件，鍛件冷卻至常溫，通過沖壓工序移除鍛件飛邊，通過噴丸處理后形成齒套。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，

第一切削工作部為鑲焊在葉輪部葉片下端的若干個(gè)切削齒，切削齒包括圓柱部和齒頂部，齒頂部為去頂圓錐體整體向左側(cè)偏歪而成，偏歪距離從齒頂部的根部到頂部逐漸增大，左右方向與圓柱部的軸線垂直，齒頂部的頂部圓滑過渡，左右方向和圓柱部軸線共同確定一截平面，該截平面與齒頂部形成的截交線順次分為直線、第一圓弧線、第二圓弧線和第三圓弧線，第一圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角為34°，第二圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角為134°，第三圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角為29°，第二圓弧線的圓心位于圓柱部軸線左側(cè)，第一圓弧線向內(nèi)凹陷以使得齒頂部的左側(cè)向內(nèi)凹陷；

切削齒的制備方法為：

取平均粒度2.40μm的co粉、平均粒度2.13μm的復(fù)式碳化鈦粉以及平均粒度2.54μm的wc粉裝入真空球磨罐中，co粉、復(fù)式碳化鈦粉和wc粉總重為mkg，向真空球磨罐中加入235ml×m量的c2h6o作為濕磨介質(zhì)，球料比為10:1，co粉、復(fù)式碳化鈦粉和wc粉的質(zhì)量比為11：5：84，封閉真空球磨罐抽真空，以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨55h，向真空球磨罐中加入0.04mkg石蠟，繼續(xù)以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨5h，真空干燥箱中干燥，得粉末原料；

粉末原料退火處理，退火溫度1420℃，采用惰性氣體作為退火氣氛，采用噴霧干燥制粒，采用氬氣作為壓力介質(zhì)進(jìn)行等靜壓成形，以40℃/min的升溫速率在真空氣氛下快速升溫至1500℃并維持1500℃時(shí)間20min，以10℃/min的降溫速率慢速降溫至1400℃，在氦氣燒結(jié)氣氛且氣體壓力9mpa下保溫?zé)Y(jié)90min,隨爐冷卻至室溫，得預(yù)成形坯，將預(yù)成形坯加熱后在閉式模具中鍛造形成鍛件，鍛件冷卻至常溫，通過沖壓工序移除鍛件飛邊，通過噴丸處理后形成切削齒。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，接箍具有與外筒上端連接的第一內(nèi)螺紋段和與套筒連接的第二內(nèi)螺紋段，第一內(nèi)螺紋段和第二內(nèi)螺紋段均開設(shè)有向接箍內(nèi)凹陷的環(huán)形填料腔，環(huán)形填料腔裝入密封填料，密封填料是由石墨、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維碎末、聚四氟乙烯纖維碎末和硅酸酯混合而成，石墨、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維碎末、聚四氟乙烯纖維碎末和硅酸酯的質(zhì)量比為1:4:7:6。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，轉(zhuǎn)子包括42crmo材質(zhì)的基體以及在基體表面形成的耐磨耐蝕層，基體包括轉(zhuǎn)子軸和螺旋葉片，轉(zhuǎn)子軸外徑d1，基體外徑d2，定義參數(shù)d＝0.375×（d1＋d2），d單位mm；

基體的熱處理工藝為：

將基體在退火爐中加熱至540℃保溫1.0×dmin,然后繼續(xù)加熱至860℃保溫2.5×dmin，空冷降溫至300℃；在加熱爐中將基體加熱至860℃保溫1.0×dmin,然后隨爐降溫至800℃保溫1.0×dmin,出爐后先水淬冷卻到300℃，后在溫度保持在60℃的柴油中油淬冷卻至油溫，將基體加熱至320℃保溫1.0×dmin,然后繼續(xù)加熱至600℃保溫2.0×dmin，隨爐冷卻至300℃后空冷至室溫；

耐磨耐蝕層的生成工藝為：

將熱處理后的基體先用砂紙打磨，再進(jìn)行噴砂處理，將基體浸入30℃的酸洗液中10min，酸洗液由重量含量為8%的硝酸、2%的氫氟酸、4%的過氧化氫和86%的水組成，再流水洗5min后干燥，將基體送入等離子清洗倉內(nèi)，在惰性氣氛下進(jìn)行等離子清洗，浸入預(yù)鍍鎳液中進(jìn)行電鍍，鎳預(yù)鍍層厚度為1.5μm，預(yù)鍍鎳液的組分為：氯化鎳200g／l、鹽酸200ml/l以及水，預(yù)鍍鎳液溫度20-22℃，電流密度5a/dm²，流水洗10min后干燥，浸入鍍銅液中進(jìn)行電鍍，銅鍍層厚度為5μm，鍍銅液的組分為：硫酸銅100g／l、硫酸20g／l、op-21乳化劑0.2g／l、氯離子0.2g／l、甲基紫0.01g／l以及水，鍍銅液溫度22-25℃，電流密度2a/dm²，陰極移動(dòng)18次/min；流水洗10min后干燥，采用石英砂為噴料進(jìn)行噴砂處理，流水洗5min后干燥，浸入鍍鎳液中進(jìn)行電鍍，鎳鍍層厚度為10μm，鍍鎳液的組分為：硫酸鎳280g／l、氯化鎳35g／l、硼酸40g／l、鄰苯甲?；酋啺?g／l、丁炔二醇0．3g／l、十二烷基硫酸鈉0．1g／l以及水，鍍鎳液溫度45-48℃，電流密度3.5a/dm²，陰極移動(dòng)10次/min。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，轉(zhuǎn)子軸外徑d1＝45mm，基體外徑d2＝115mm，螺旋葉片為5枚，葉片導(dǎo)程s=108mm×5。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，轉(zhuǎn)子包括42crmo材質(zhì)的基體以及在基體表面形成的耐磨耐蝕層，基體是由一根42crmo鋼軸的外圓柱面上加工出多頭螺旋槽而成，對(duì)應(yīng)地，外筒內(nèi)壁上形成一層具有多頭螺旋腔的橡膠套，外筒材質(zhì)n80鋼，

橡膠套的形成方法為：

用甲苯為溶劑采用蒸汽脫脂對(duì)外筒內(nèi)壁進(jìn)行脫脂，以銅礦砂為噴料對(duì)外筒內(nèi)壁進(jìn)行噴砂處理，再使用60℃的流水清洗外筒內(nèi)壁，干燥，外筒內(nèi)壁上形成粘接劑涂層，干燥，粘接劑涂層干燥后厚度為35μm，將橡膠注射成型模具安裝到外筒內(nèi)，預(yù)熱外筒和橡膠注射成型模具至125℃，從兩端向中間注混煉膠同時(shí)對(duì)模腔抽真空，然后進(jìn)行硫化；

混煉膠由以下重量比的組分構(gòu)成：天然橡膠35％、氯化橡膠38％、二氧化硅2％、磷酸銨4％、輕質(zhì)氧化鎂10％、硬脂酸3％、炭黑3％以及聚氯乙烯5％。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，粘接劑涂層包括靠近外筒內(nèi)壁的氰基丙稀酸酯粘接劑層和靠近橡膠套的氯丁酚醛粘接劑層。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，第一切削工作部為在包鑲在葉輪部葉片下端的金剛石，第二切削工作部為在包鑲在鉆頭體表面的金剛石。

上述套管前通井震動(dòng)鉆具，鉆頭葉輪部中心形成安裝孔，驅(qū)動(dòng)軸的下端裝入安裝孔中，并通過銷釘將驅(qū)動(dòng)軸和鉆頭固定連接。

鉆井液經(jīng)由導(dǎo)流器的導(dǎo)流孔進(jìn)入外筒與轉(zhuǎn)子形成的環(huán)形空間，鉆井液驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子將液壓動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殂@頭破碎的機(jī)械能，鉆頭上的切削工作部工作，破碎，并同鉆井液共同完成清除砂橋或井底沉砂，防止下套管遇阻，使井眼處于良好狀態(tài)，為下套管的順利進(jìn)行提供保障。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為顯示導(dǎo)流器導(dǎo)流孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為轉(zhuǎn)子及的驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為下導(dǎo)流罩座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為顯示下導(dǎo)流罩座導(dǎo)流孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為第一切削工作部一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為第一切削工作部另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為接箍密封處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為外筒、橡膠套以及轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1接箍,2外筒,3導(dǎo)流器,4轉(zhuǎn)子,5上導(dǎo)流罩殼,6座體,7導(dǎo)流盤,8導(dǎo)引端座,9鉆頭體,10葉輪部,11防脫環(huán),12驅(qū)動(dòng)軸,13導(dǎo)流孔,14螺旋葉片,15轉(zhuǎn)子軸，16導(dǎo)流孔,17銷軸,18葉片,19第一切削工作部,20第二切削工作部,22齒體,23齒套,24圓柱部,25圓心,26轉(zhuǎn)子,27橡膠套,29螺旋腔,30密封填料。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖7所示，一種套管前通井震動(dòng)鉆具，包括外筒2、外筒上端連接的接箍1、外筒下端連接的導(dǎo)引端座8、位于外筒內(nèi)并與外筒固定的導(dǎo)流器3、位于外筒內(nèi)且其軸線與外筒軸線共線/重合的轉(zhuǎn)子4、位于外筒內(nèi)的上導(dǎo)流罩殼5、位于外筒內(nèi)的下導(dǎo)流罩座以及鉆頭。導(dǎo)流器3上設(shè)置有上下貫穿導(dǎo)流器的導(dǎo)流孔13，轉(zhuǎn)子軸15的上端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在導(dǎo)流器上，具體為導(dǎo)流器的中心。轉(zhuǎn)子軸向下延伸形成驅(qū)動(dòng)軸12，轉(zhuǎn)子軸和驅(qū)動(dòng)軸為一體結(jié)構(gòu)，只不過是軸的兩段。驅(qū)動(dòng)軸穿設(shè)下導(dǎo)流罩座的中心軸孔并轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在下導(dǎo)流罩座上，也就是說，轉(zhuǎn)子軸和驅(qū)動(dòng)軸構(gòu)成的整根軸上轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在導(dǎo)流器上，下轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在下導(dǎo)流罩座上。上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座固定連接，下導(dǎo)流罩座包括與外筒固定的導(dǎo)流盤7和位于導(dǎo)流盤上方的座體6，導(dǎo)流盤與外筒固定連接，上導(dǎo)流罩殼與座體固定連接。優(yōu)選地，上導(dǎo)流罩殼與座體連接后整體呈橢球型，可以起到改變流體方向的作用。導(dǎo)流盤7上具有上下方向貫穿導(dǎo)流盤的導(dǎo)流孔16。防脫環(huán)11固定于靠近導(dǎo)流盤的外筒上，也就是說，防脫環(huán)位于下導(dǎo)流罩座下方切且靠近下導(dǎo)流罩座設(shè)置，目的是防止外筒內(nèi)機(jī)構(gòu)/結(jié)構(gòu)從外筒下端脫出。鉆頭安裝在驅(qū)動(dòng)軸的軸端，鉆頭位于導(dǎo)引端座8的中心孔中，鉆頭包括葉輪部10和位于葉輪部下方的鉆頭體9，葉輪部的葉片18的下端/下邊沿設(shè)置有第一切削工作部19，鉆頭體的表面設(shè)置有第二切削工作部20。驅(qū)動(dòng)軸與座體6通過防止驅(qū)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)的棘輪機(jī)構(gòu)連接，一種具體方式為，棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪通過銷軸17連接在座體的上端面上，棘輪安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，棘輪與棘爪配合實(shí)現(xiàn)防止驅(qū)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，流體通過導(dǎo)流孔改變流動(dòng)方向，垂直打在葉片上，提高能量轉(zhuǎn)換效率。

鉆頭葉輪部中心形成安裝孔，驅(qū)動(dòng)軸的下端裝入安裝孔中，并通過銷釘將驅(qū)動(dòng)軸和鉆頭固定連接。

第一切削工作部可以為包鑲在葉輪部葉片下端的金剛石，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：

如圖8所示，第一切削工作部包括葉片18向外延伸形成的齒體22和套在齒體上的齒套23，齒套和齒體通過銷釘固定連接，銷釘優(yōu)選同時(shí)貫穿齒套和齒體。齒體可以是葉片直接切削而成。

齒套的制備方法為：

取平均粒度2.40μm的co粉、平均粒度2.13μm的復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉以及平均粒度2.54μm的wc粉裝入真空球磨罐中，co粉、復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉和wc粉總重為mkg，向真空球磨罐中加入235ml×m量的c2h6o作為濕磨介質(zhì)，球料比為10:1，co粉、復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉和wc粉的質(zhì)量比為11：5：84，封閉真空球磨罐抽真空，以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min（即正轉(zhuǎn)5min后反轉(zhuǎn)5min，反復(fù)進(jìn)行）進(jìn)行球磨55h，向真空球磨罐中加入0.04mkg石蠟，繼續(xù)以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨5h，真空干燥箱中干燥，得粉末原料；

粉末原料退火處理，退火溫度1420℃，采用惰性氣體作為退火氣氛，然后采用噴霧干燥制粒，采用氬氣作為壓力介質(zhì)進(jìn)行等靜壓成形，以40℃/min的升溫速率在真空氣氛下快速升溫至1500℃并維持1500℃20min，以10℃/min的降溫速率慢速降溫至1400℃，在氦氣燒結(jié)氣氛且氣體壓力9mpa下保溫?zé)Y(jié)90min,隨爐冷卻至室溫，得預(yù)成形坯，將預(yù)成形坯加熱后在閉式模具中鍛造形成鍛件，鍛件冷卻至常溫，通過沖壓工序移除鍛件飛邊，通過噴丸處理后形成齒套。

齒體齒套的結(jié)構(gòu)，方便當(dāng)磨鈍后更換。采用該中方法制備的齒套，沖擊韌度akv達(dá)6.32j/cm²，斷裂韌性16.10mpa·m^1/2，改善了齒套的韌性。

下面介紹第一切削工作部的另一種結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，第二切削部也可以采用這種結(jié)構(gòu)：

如圖9所示，第一切削工作部為鑲焊在葉輪部葉片下端的若干個(gè)切削齒，圖9中所示為單個(gè)切削齒，切削齒包括圓柱部24和齒頂部，齒頂部為去頂圓錐體整體向左側(cè)偏歪而成，偏歪距離從齒頂部的根部到頂部逐漸增大，左右方向與圓柱部的軸線垂直，齒頂部的頂部圓滑過渡，左右方向和圓柱部軸線共同確定一截平面，該截平面與齒頂部形成的截交線順次分為直線、第一圓弧線、第二圓弧線和第三圓弧線，第一圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角a為34°，第二圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角b為134°，第三圓弧線對(duì)應(yīng)的圓心角c為29°，第二圓弧線的圓心25位于圓柱部軸線左側(cè)，第一圓弧線向內(nèi)凹陷以使得齒頂部的左側(cè)向內(nèi)凹陷。

切削齒的制備方法為：

取平均粒度2.40μm的co粉、平均粒度2.13μm的復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉以及平均粒度2.54μm的wc粉裝入真空球磨罐中，co粉、復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉和wc粉總重為mkg，向真空球磨罐中加入235ml×m量的c2h6o作為濕磨介質(zhì)，球料比為10:1，co粉、復(fù)式碳化鈦[(ti、w)c]粉和wc粉的質(zhì)量比為11：5：84，封閉真空球磨罐抽真空，以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨55h，向真空球磨罐中加入0.04mkg石蠟，繼續(xù)以200r/min轉(zhuǎn)速且正反轉(zhuǎn)間歇時(shí)間為5min進(jìn)行球磨5h，真空干燥箱中干燥，得粉末原料；

粉末原料退火處理，退火溫度1420℃，采用惰性氣體作為退火氣氛，采用噴霧干燥制粒，采用氬氣作為壓力介質(zhì)進(jìn)行等靜壓成形，以40℃/min的升溫速率在真空氣氛下快速升溫至1500℃并維持1500℃20min，以10℃/min的降溫速率慢速降溫至1400℃，在氦氣燒結(jié)氣氛且氣體壓力9mpa下保溫?zé)Y(jié)90min,隨爐冷卻至室溫，得預(yù)成形坯，將預(yù)成形坯加熱后在閉式模具中鍛造形成鍛件，鍛件冷卻至常溫，通過沖壓工序移除鍛件飛邊，通過噴丸處理后形成切削齒。

該切削齒的齒頂偏離軸線一側(cè)，齒頂部的左側(cè)向內(nèi)凹陷，切削時(shí)，該凹陷部正對(duì)被切削物，為主要工作部，這種齒形改善了受力分布狀況，提高了破巖效率和工作壽命。

如圖10所示，接箍具有與外筒上端連接的第一內(nèi)螺紋段和與套筒連接的第二內(nèi)螺紋段，第一內(nèi)螺紋段和第二內(nèi)螺紋段均開設(shè)有向接箍內(nèi)凹陷的環(huán)形填料腔，環(huán)形填料腔裝入密封填料30，密封填料是由石墨、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維碎末、聚四氟乙烯纖維碎末和硅酸酯混合而成，石墨、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維碎末、聚四氟乙烯纖維碎末和硅酸酯的質(zhì)量比為1:4:7:6。

聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維碎末和聚四氟乙烯纖維碎末使得密封填料穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的耐化學(xué)性，對(duì)鉆井液的適應(yīng)性廣。

如圖4所示，轉(zhuǎn)子包括42crmo材質(zhì)的基體以及在基體表面形成的耐磨耐蝕層，基體包括轉(zhuǎn)子軸15和螺旋葉片14，轉(zhuǎn)子軸外徑d1，基體外徑（螺旋葉片的外徑）d2，定義參數(shù)d＝0.375×（d1＋d2），d單位mm；

基體的熱處理工藝為：

將基體在退火爐中加熱至540℃保溫1.0×dmin,然后繼續(xù)加熱至860℃保溫2.5×dmin，空冷降溫至300℃；在加熱爐中將基體加熱至860℃保溫1.0×dmin,然后隨爐降溫至800℃保溫1.0×dmin,出爐后先水淬冷卻到300℃，后在溫度保持在60℃的柴油中油淬冷卻至油溫，將基體加熱至320℃保溫1.0×dmin,然后繼續(xù)加熱至600℃保溫2.0×dmin，隨爐冷卻至300℃后空冷至室溫。

基體經(jīng)過退火、淬火、回火熱處理工藝后，基體的硬度和韌性得到提高，由于基體形狀復(fù)雜，截面不均勻，先水淬后油淬，減小工件變形開裂的傾向。

耐磨耐蝕層的生成工藝為：

將熱處理后的基體先用砂紙打磨，再進(jìn)行噴砂處理，優(yōu)選以金剛砂為噴料，將基體浸入30℃的酸洗液中酸洗10min，酸洗液由重量含量為8%的硝酸、2%的氫氟酸、4%的過氧化氫和其余水（86%的水）組成，再流水洗5min后干燥，將基體送入等離子清洗倉內(nèi)，在惰性氣氛下進(jìn)行等離子清洗，浸入預(yù)鍍鎳液中進(jìn)行電鍍，鎳預(yù)鍍層厚度為1.5μm，預(yù)鍍鎳液的組分為：氯化鎳200g／l、鹽酸200ml/l以及水（加水至1l），預(yù)鍍鎳液溫度20-22℃，電流密度5a/dm²，就是說首先形成一層1.5μm的鎳鍍層。流水洗10min后干燥，浸入鍍銅液中進(jìn)行電鍍，銅鍍層厚度為5μm，鍍銅液的組分為：硫酸銅100g／l、硫酸20g／l、op-21乳化劑0.2g／l、氯離子0.2g／l、甲基紫0.01g／l以及水（加水至1l），鍍銅液溫度22-25℃，電流密度2a/dm²，優(yōu)選，陰極移動(dòng)18次/min，就是說再形成一層5μm的銅鍍層。流水洗10min后干燥，采用石英砂為噴料進(jìn)行噴砂處理，流水洗5min后干燥，浸入鍍鎳液中進(jìn)行電鍍，鎳鍍層厚度為10μm，鍍鎳液的組分為：硫酸鎳280g／l、氯化鎳35g／l、硼酸40g／l、鄰苯甲?；酋啺?g／l、丁炔二醇0．3g／l、十二烷基硫酸鈉0．1g／l以及水（加水至1l），鍍鎳液溫度45-48℃，電流密度3.5a/dm²，陰極移動(dòng)10次/min，就是說最后形成一層10μm的鎳鍍層。

在惰性氣氛下進(jìn)行等離子清洗，有效消除表面污染及氧化物，預(yù)鍍鎳作為底層，解決了結(jié)合力差的問題，然后鍍銅后鍍鎳，形成耐磨耐蝕復(fù)合鍍層，與基體結(jié)合力良好，解決了鍍層在長時(shí)間使用脫落的問題。

具體地，轉(zhuǎn)子軸外徑d1＝45mm，基體外徑d2＝115mm，螺旋葉片為5枚，葉片導(dǎo)程s=108mm×5。

如圖11所示，轉(zhuǎn)子26包括42crmo材質(zhì)的基體以及在基體表面形成的耐磨耐蝕層，基體是由一根42crmo鋼軸的外圓柱面上加工出多頭螺旋槽而成，42crmo鋼軸的外圓柱面上也對(duì)應(yīng)形成了多條螺旋凸肋，對(duì)應(yīng)地，外筒2內(nèi)壁上硫化一層具有多頭螺旋腔的橡膠套27，橡膠套27的內(nèi)圓柱面上也對(duì)應(yīng)形成了多條螺旋凸肋，外筒材質(zhì)n80鋼。

基體的熱處理工藝和耐磨耐蝕層的生成可以采用前述方法。

橡膠套的形成方法為：

用甲苯為溶劑采用蒸汽脫脂對(duì)外筒內(nèi)壁進(jìn)行脫脂，以銅礦砂為噴料對(duì)外筒內(nèi)壁進(jìn)行噴砂處理，再使用60℃的流水清洗外筒內(nèi)壁，干燥，外筒內(nèi)壁形成粘接劑涂層，干燥，粘接劑涂層干燥后厚度為35μm，將橡膠注射成型模具安裝到外筒內(nèi)，橡膠注射成型模具上的注膠孔位于兩端，橡膠注射成型模具中間具有抽真空孔，預(yù)熱外筒和橡膠注射成型模具至125℃，從兩端向中間注混煉膠同時(shí)對(duì)模腔抽真空，然后進(jìn)行硫化；

混煉膠由以下重量比的組分構(gòu)成：天然橡膠35％、氯化橡膠38％、二氧化硅2％、磷酸銨4％、輕質(zhì)氧化鎂10％、硬脂酸3％、炭黑3％以及聚氯乙烯5％。

預(yù)熱外筒和橡膠注射成型模具至125℃，將從兩端向中間注混煉膠同時(shí)對(duì)模腔抽真空，降低了氣泡等缺陷的產(chǎn)生，提高了橡膠套形狀精確度和表面的光滑度，能夠與轉(zhuǎn)子精密配合。橡膠套中含有磷酸銨、輕質(zhì)氧化鎂、硬脂酸以及聚氯乙烯，形成的橡膠套耐腐蝕性能強(qiáng)，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，不易發(fā)生反應(yīng)，對(duì)鉆井液適應(yīng)性廣，使用壽命長。

外筒和橡膠套構(gòu)成定子，由于定子螺旋腔29的導(dǎo)向作用，高壓鉆井液流迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并使鉆井液從上一個(gè)空腔流人下一個(gè)空腔，轉(zhuǎn)子將液壓動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殂@頭破碎的機(jī)械能，這種結(jié)構(gòu)使得輸出功率大。

粘接劑涂層包括靠近外筒內(nèi)壁的氰基丙稀酸酯粘接劑層和靠近橡膠套的氯丁酚醛粘接劑層。氰基丙稀酸酯粘接劑層與金屬粘接力強(qiáng)，氯丁酚醛粘接劑層與橡膠套接力強(qiáng)，外筒和橡膠套之間采用兩層粘接劑層過渡，橡膠套和外筒結(jié)合效果更好。

當(dāng)然削工作部也可以為金剛石，具體為，第一切削工作部為在包鑲在葉輪部葉片下端的金剛石，第二切削工作部為在包鑲在鉆頭體表面的金剛石。轉(zhuǎn)子基體的表面也可以鍍鉻層。

具體地，鉆頭葉輪部中心形成安裝孔，驅(qū)動(dòng)軸的下端裝入安裝孔中，并通過銷釘將驅(qū)動(dòng)軸和鉆頭固定連接。