[发明专利]多层涂层和相关应用方法

说明书

背景技术

井下油气工具经常遭受苛刻的、腐蚀性的或其他极端井下环境。因此，金属预处理、最终处理、修整和涂层可以作为保护施加在井下工具表面上。

发明内容

在一个方面，本文公开的实施方案涉及井下工具，例如包括环形带和至少一个在任一端上与所述带轴向邻近施加的环形多层涂层的芯轴，所述环形带包括沿着芯轴的特定轴向长度形成耐磨表面的多个轴向邻近的焊珠(weld beads)，所述涂层包括直接施加到芯轴表面上的呈现第一颜色的第一层和直接施加到所述第一层上的呈现与第一颜色不同的第二颜色的第二耐磨层，其中当第二层磨损或被去除一定量时，第一层的第一颜色被显露出来，以指示芯轴应当被停止使用并且重新应用新的耐磨涂层。

在另一个实施方案中，公开了一种井下工具，其包括环形带，该环形带包括沿着工具的特定轴向长度形成耐磨表面的多个轴向邻近的焊珠。该工具可以具有至少一个在任一端上与所述带轴向邻近施加的环形多层涂层。所述涂层包括直接施加到工具表面上的第一耐磨层；施加到所述第一耐磨层上的呈现第一颜色的第一颜色层；直接施加到第一颜色层上的呈现与第一颜色不同的第二颜色的第二耐磨层。当第二耐磨层磨损或被去除一定量时，第一颜色层的第一颜色被显露为磨损程度的指示。

在其它方面，本文公开的实施方案涉及一种施加多层涂层的方法，所述多层涂层轴向地邻近沿着井下工具的特定轴向长度定位的环形磨损带的至少一端，所述磨损带包括多个轴向邻近的焊珠，所述方法包括将第一层(所述第一层呈现第一颜色)直接施加到轴向邻近所述耐磨带的所述井下工具表面的表面上，以及直接施加第二耐磨层(所述第二层呈现与第一颜色不同的第二颜色)到所述第一层上并且基本上轴向地邻近所述磨损带，其中当所述第二层磨损或被去除一定量时，所述第一层的第一颜色被显露以指示所述井下工具应被停止使用并重新施加新的耐磨涂层。

附图说明

图1示出了井下工具上的多层涂层的一个实施方案。

图2示出了井下工具上的多层涂层的横截面图。

图3示出了使用构造涂层的实施方案。

具体实施方式

公开了施加在各种井下工具或可能经历磨损的任何工业中的任何工具上的多层涂层，以及使用例如热施加方法例如喷雾将多层涂层施加在表面上的方法。例如，井下油气钻探工具应用可以包括任何类型、尺寸或直径的工具(例如，随钻成像或随钻测井钻铤)例如芯轴、连接器接头和用于苛刻的、腐蚀性的或其他极端井下环境的其他设备。在某些实施方案中，施加多层涂层在各种非切割表面上，即不用于通过表面的旋转或其它运动来切割岩石、地面或其它材料的表面，例如钻头。其他应用可能包括所有行业，包括海洋、航空航天、核能、农业和军事。

在一个实施方案中，公开了多层涂层，其中将基层直接施加到金属基材表面上，例如工具表面的外径，然后是直接施加到基层上的耐磨损或耐摩擦层。在另一个实施方案中，公开了多层涂层，其中将第一耐摩擦层直接施加到金属基材表面上，例如工具表面的外径，然后是直接施加到基层上的第二耐磨损或耐摩擦层。在另一个实施方案中，多个环形多层涂层被施加到工具上，并且每个多层涂层可被设计成以不同的磨损水平显示基层。这可以为用户提供一种在没有工具的情况下容易地测量磨损深度的方式。类似地，在相同的多层涂层内可以使用多种颜色或基层以实现这一点。

多层涂层可以施加在工具表面上的任何位置。当施加在工具上经历或预期经历磨损的区域中时，多层涂层可能是特别有用的。在这样的情况下，当外部耐磨层被去除一定量以露出基层时，即基层对于人眼是可见的，则用户理解磨损程度，即，工具可以保持使用多长时间或者是否应该将其从服务中移除以例如施加新的耐磨层。

基层的组成和厚度可以根据所需的应用和其它层而变化。通常，基层应以某种方式在视觉上不同于耐磨层，使得其提供磨损的指示。例如，基层可以具有与耐磨层不同的颜色，使得用户容易看到色差，并且由于耐磨层的磨损或其它去除，基层被暴露出来。通常，基层的着色可以选自任何方便的材料，并且可以根据期望的应用、其他部件、外部环境和其他因素而变化。如果基层要直接施加至金属基材，那么选择具有与金属基材类似的性质的基层组合物可能是有用的。在选择用于基层的组合物时有时考虑的因素可包括但不限于粘附性、热膨胀、电解、磁性等。

与基层一样，一个或多个耐磨层的组合物和厚度也根据所需的应用和其它层而变化。通常，基层外部的耐磨层在视觉上不同，使得其提供磨损的指示。在选择用于耐磨层例如基层的组合物时有时考虑的因素可包括但不限于粘附性、热膨胀、电解、磁性等。