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，涉及套管前通井旋流可鉆鉆具。

背景技術(shù)：

石油在國(guó)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(rùn)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。

固井是向井內(nèi)下入套管并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)，是鉆完井作業(yè)過程中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在鉆井作業(yè)中一般至少要有兩次固井（生產(chǎn)井），多至4-5次固井（深探井）。最上面的固井是表層套管固井，它起的是“泥漿通路，油氣門戶”的作用。在下一次開鉆之前，表層套管上要裝防噴器預(yù)防井噴。防噴器之上要裝泥漿導(dǎo)管，是鉆井液返回泥漿池的通路。鉆井過程中往往要下技術(shù)套管固井，它起的是“鞏固后方，安全探路”的作用。和公路的隧道、煤礦中的巷道一樣，鉆井過程中也會(huì)遇到井塌、高壓和不穩(wěn)定的地層，同時(shí)也是為了在向前“探路”中遇險(xiǎn)有個(gè)退路，起到“救助”的作用。

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)，同時(shí)，良好的鉆井液流動(dòng)，為下套管的順利進(jìn)行和固井作業(yè)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旋流可鉆鉆具，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；增強(qiáng)固井流體流動(dòng)性，改變流動(dòng)狀態(tài)，提高固井頂替效率，提高固井質(zhì)量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種套管前通井旋流可鉆鉆具，包括外筒、外筒上端連接的接箍以及外筒下端連接的導(dǎo)引端座，外筒內(nèi)從上到下順次間隔設(shè)置第一導(dǎo)流定子、第二導(dǎo)流定子、第三導(dǎo)流定子以及第四導(dǎo)流定子，剪切轉(zhuǎn)子位于第一導(dǎo)流定子和第二導(dǎo)流定子之間，剪切轉(zhuǎn)子的軸的上下兩端分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第一導(dǎo)流定子和第二導(dǎo)流定子上，振動(dòng)轉(zhuǎn)子位于第二導(dǎo)流定子和第三導(dǎo)流定子之間，振動(dòng)轉(zhuǎn)子的軸的上下兩端分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第二導(dǎo)流定子和第三導(dǎo)流定子上，旋流轉(zhuǎn)子位于第三導(dǎo)流定子和第四導(dǎo)流定子之間，旋流轉(zhuǎn)子軸的上端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第三導(dǎo)流定子上，旋流轉(zhuǎn)子軸向下延伸形成驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸穿設(shè)第四導(dǎo)流定子并轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在第四導(dǎo)流定子上，位于第四導(dǎo)流定子上方的驅(qū)動(dòng)軸上裝設(shè)有上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座，上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座固定連接，防脫環(huán)固定于靠近第四導(dǎo)流定子的外筒上，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)軸與下導(dǎo)流罩座通過防止驅(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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，

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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，

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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，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?jī)?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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，旋流轉(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，基體包括旋流轉(zhuǎn)子軸和螺旋葉片，旋流轉(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(cāng)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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，旋流轉(zhuǎn)子軸外徑d1＝45mm，基體外徑d2＝115mm，旋流轉(zhuǎn)子的螺旋葉片為5枚且葉片導(dǎo)程s=108mm×5。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，旋流轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)處的外筒外壁上形成一層具有多頭螺旋肋的橡膠套，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)外筒外壁進(jìn)行脫脂，以銅礦砂為噴料對(duì)外筒外壁進(jìn)行噴砂處理，再使用60℃的流水清洗外筒外壁，干燥，外筒外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外壁上，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％。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，粘接劑涂層包括靠近外筒外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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，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。

上述套管前通井旋流可鉆鉆具，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。

本發(fā)明通過接箍與套管連接后，流體從套管向下注入時(shí)，依次經(jīng)由剪切轉(zhuǎn)子、振動(dòng)轉(zhuǎn)子和旋流轉(zhuǎn)子，使其流動(dòng)性增強(qiáng)，產(chǎn)生周期性的振動(dòng)，在井眼底部環(huán)空形成螺旋流場(chǎng)，提高固井頂替效率，提高固井質(zhì)量。鉆頭上的切削工作部工作，破碎，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為第一導(dǎo)流定子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為第一導(dǎo)流定子導(dǎo)流孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為旋流轉(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。

圖中：1接箍,2外筒,3第三導(dǎo)流定子,4旋流轉(zhuǎn)子,5上導(dǎo)流罩殼,6下導(dǎo)流罩座,7第四導(dǎo)流定子,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旋流轉(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,21振動(dòng)轉(zhuǎn)子，22齒體,23齒套,24圓柱部,25圓心,26第一導(dǎo)流定子,27橡膠套,28第二導(dǎo)流定子，29剪切轉(zhuǎn)子,30密封填料。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖7所示，一種套管前通井旋流可鉆鉆具，包括外筒2、外筒上端連接的接箍1以及外筒下端連接的導(dǎo)引端座8，外筒內(nèi)從上到下順次間隔設(shè)置第一導(dǎo)流定子26、第二導(dǎo)流定子28、第三導(dǎo)流定子3以及第四導(dǎo)流定子7。剪切轉(zhuǎn)子29位于第一導(dǎo)流定子和第二導(dǎo)流定子之間，剪切轉(zhuǎn)子的軸的上下兩端分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第一導(dǎo)流定子和第二導(dǎo)流定子上。振動(dòng)轉(zhuǎn)子21位于第二導(dǎo)流定子和第三導(dǎo)流定子之間，振動(dòng)轉(zhuǎn)子的軸的上下兩端分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第二導(dǎo)流定子和第三導(dǎo)流定子上。旋流轉(zhuǎn)子4位于第三導(dǎo)流定子和第四導(dǎo)流定子之間，旋流轉(zhuǎn)子軸15的上端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第三導(dǎo)流定子上，旋流轉(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)第四導(dǎo)流定子并轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在第四導(dǎo)流定子上。也就是說，旋流轉(zhuǎn)子軸和驅(qū)動(dòng)軸構(gòu)成的整根軸上轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在第三導(dǎo)流定子上，下轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在第四導(dǎo)流定子上。位于第四導(dǎo)流定子上方的驅(qū)動(dòng)軸上裝設(shè)有上導(dǎo)流罩殼5與下導(dǎo)流罩座6，上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座固定連接。優(yōu)選地，上導(dǎo)流罩殼與下導(dǎo)流罩座連接后整體呈橢球型，可以起到改變流體方向的作用。第一導(dǎo)流定子26、第二導(dǎo)流定子28、第三導(dǎo)流定子3以及第四導(dǎo)流定子7均與外筒固定連接。防脫環(huán)11固定于靠近第四導(dǎo)流定子的外筒上，也就是說，防脫環(huán)位于第四導(dǎo)流定子下方切且靠近第四導(dǎo)流定子設(shè)置，目的是放置外筒內(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)引端座的中心孔中，驅(qū)動(dòng)軸與下導(dǎo)流罩座通過防止驅(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連接在下導(dǎo)流罩座的上端面上，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)。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。第一導(dǎo)流定子26、第二導(dǎo)流定子28、第三導(dǎo)流定子3以及第四導(dǎo)流定子7均設(shè)置有上下貫穿相應(yīng)導(dǎo)流定子的導(dǎo)流孔，例如導(dǎo)流孔13、導(dǎo)流孔16。優(yōu)選地，流體通過導(dǎo)流孔改變流動(dòng)方向，垂直打在相應(yīng)轉(zhuǎn)子的葉上。

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)軸和轉(zhuǎn)子固定連接。

剪切轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)流體產(chǎn)生剪切攪拌作用，破壞循環(huán)液體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其流動(dòng)性增強(qiáng)，使水泥顆粒充分均勻地分散到水泥漿液流中，提高水泥漿的流變性。再通過振動(dòng)轉(zhuǎn)子，帶動(dòng)裝有偏心質(zhì)量塊的振動(dòng)轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)，產(chǎn)生可以傳導(dǎo)一定距離的振動(dòng)波，產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。流入旋流轉(zhuǎn)子，使鉆井液在環(huán)空中形成旋流場(chǎng)，改變流動(dòng)狀態(tài)，沖洗井壁虛泥餅、殘留的固相顆粒，提高鉆井液的攜砂能力，降低巖屑在環(huán)空中的堆積程度，從而達(dá)到提高井眼清洗度的目的，提高水泥漿封固質(zhì)量，提高固井頂替效率，提高固井質(zhì)量。

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?jī)?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，旋流轉(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，基體包括旋流轉(zhuǎn)子軸15和螺旋葉片14，旋流轉(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(cāng)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(zhǎng)時(shí)間使用脫落的問題。

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

旋流轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)處的外筒外壁上形成一層具有多頭螺旋肋的橡膠套27，外筒材質(zhì)n80鋼，當(dāng)然，橡膠套的位置還可以靠下，如圖1.

橡膠套的形成方法為：

用甲苯為溶劑采用蒸汽脫脂對(duì)外筒外壁進(jìn)行脫脂，以銅礦砂為噴料對(duì)外筒外壁進(jìn)行噴砂處理，再使用60℃的流水清洗外筒外壁，干燥，外筒外壁形成粘接劑涂層，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外壁上，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，形成結(jié)合在外筒上的橡膠套；

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。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(zhǎng)。橡膠套內(nèi)進(jìn)一步整流流體流向，保證螺旋流場(chǎng)。

粘接劑涂層包括靠近外筒外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。