螺杆钻具技术参数表
天津立林螺杆钻具
球传动万向轴总成
螺 杆 钻 具
球传动万向轴总成的组成：
承 压 球 活 绞 连 杆 传 动 球 球 座 密 封 套 锁 紧 套
螺 杆 钻 具
可调弯壳体的组成:
上壳体 定位套 弯接头
下壳体
螺 杆 钻 具
可调弯壳体:
我公司现°-4°. 上壳体 定位套 下壳体
nq QM ( L / s) 60
容积效率v 取 0.90 ∴ Qz = Q – Qm (L/s)
螺
中空转子马达 ：
5LZ244X7.0 LL 5LZ216X7.0 LL 5LZ197X7.0 LL 5LZ172X7.0 LL 5LZ165X7.0 LL 5LZ120X7.0 LL 5LZ95 X7.0 LL 9LZ95 X7.0 LL
251-311 mm
65/8 REG 65/8 REG 1.4-6.9MPa 1113-2225 lpm 77-141 rpm 4.0 MPa 5.65 MPa 6277 N.m 8866 N.m 130 Kw 15 T 20 T 1752 mm 7600 mm
螺 杆 钻 具
螺杆钻具使用的注意事项
美丽园区
公司场景
车间一瞥
设备一览
热处理设备
数控设备
加工中心
加工中心
整机试验台
实验设备
注胶机
螺 杆 钻 具
立林石油机械有限公司与各油田、 科研院所合作，在消化国内外先进 技术，结合我国国情的基础上，开 发和制造出多种型号的螺杆钻具， 能为油田提供满意服务。
螺 杆 钻 具
直棱稳定器
三瓣偏心稳定器
三瓣、五瓣螺旋稳定器
三瓣、五瓣球型稳定器
螺 杆 钻 具
螺杆钻具
使用注意事项
根据钻井条件，选择合适的钻具类型和合理的钻进参数， 以提高钻具的工作效率。 入井前检查。动力钻具两端连接螺纹、台阶及外壳有无变 形；旁通阀是否灵活好用；轴承磨损程度不能超过规定标 准。 入井前要试运转。试运转正常后方可入井。 入井时要控制下钻速度，遇阻不得硬压、硬砸。 钻进时要均匀送钻，防止溜钻、顿钻。钻进中要密切注意 泵压表的压力变化，当发现泵压突然上升时，要及时提起 钻具，重新加压钻进。 要保持钻井液清洁，含沙量不大于0.5% 动力钻具起出后，要认真检查旁通阀，并把钻具内的钻井 液排净。
4、螺杆钻具的结构
尽管生产螺杆钻具的厂家较多，形式 代号各异，的但其结构都源于代纳和纳维钻 具，就代纳钻具和纳维钻具而言，旁通阀和 轴承部分的结构有所不同外，其余部分基本 相同。
4、螺杆钻具的结构
由旁通阀总成、马达总成、万向节总成、传动轴总成组成。
万向轴总成 防掉总成
传动轴总成
马达总成
旁通阀总成
螺杆钻具的使用
1、钻压：
合理工作钻压确定的步骤： （1）、确定实际工作流量； （2）、计算钻头压降； （3）、确定最佳钻压； （4）、确定允许的最大钻压； （5）、确定合理钻压。
螺杆钻具的使用
井眼与钻具准备： （1）井眼畅通，确保螺杆钻具顺利下到井底。 （2）处理好钻井液，含沙量不得大于1%，并清 除纤维质杂质。 （3）测量起下钻摩擦阻力和循环压降。 （4）用通井规对所用钻具进行通径，防止钻具水 眼中的杂物堵塞定向接头、螺杆钻具、钻头水 眼。
定子 橡胶 衬套 定子 壳体 转子
马达总成的作用
是将钻井液的液压动能驱动转子转动，而转子将液 压动能转变为钻头破碎岩石的机械能。 马达总成是螺杆钻具的动力源，转子不转时，钻井 液不能通过马达。由于定子螺旋腔的导向作用，高 压液迫使转子转动，并使钻井液从上一个空腔流入 下一个空腔。流量越大、越 快，马达的输出功率也越大。 不同型号的马达最优流量是 不同的。
立林螺杆钻具介绍
螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下工具，其由传动轴总成、 螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下工具，其由传动轴总成、马达 总成、万向轴总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成 总成、万向轴总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成 . 泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀进入马达. 泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀进入马达.在马达进出口形成一定压 差推动马达的转子旋转,并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。 差推动马达的转子旋转,并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。 螺杆钻具的性能主要取决于马达总成。 螺杆钻具的性能主要取决于马达总成。 万向轴总成 防掉总成
1:2
3:4
5:6
7:8
9:10
螺 杆 钻 具
中空转子马达 ：
为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度， 为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转子加工成为带喷嘴 的中空转子。 的中空转子。 此马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和， 此马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和， 每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。如果流量过大， 每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。如果流量过大，转子会超 速运转，定子和转子会出现提前损坏，如果流量过小，马达将停止转动。 速运转，定子和转子会出现提前损坏，如果流量过小，马达将停止转动。因 此在选择转子喷嘴尺寸时， 此在选择转子喷嘴尺寸时，应确保马达密封腔流量始终保持或高于最小推荐 流量值，这样才能使马达正常运转。 流量值，这样才能使马达正常运转。 在泥浆密度、 喷嘴尺寸和马达流量为定量时，流经转子喷嘴的流量和流 在泥浆密度、 喷嘴尺寸和马达流量为定量时， 经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的。钻头离开井底， 经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的。钻头离开井底，马达负载近 似为零，此时流经转子喷嘴流量最小，而流经马达密封腔的流量最大。钻头 似为零，此时流经转子喷嘴流量最小， 而流经马达密封腔的流量最大。 钻进，使马达压差不断增加，使流经转子喷嘴流量增加， 钻进，使马达压差不断增加，使流经转子喷嘴流量增加，而此时流经马达密 封腔流量减少。 封腔流量减少。 中空 转子
徳石中文使用手册2008c
转子是由合金钢加工而成的具有特殊曲面的螺旋杆，它的表面有特殊的涂层以起到耐磨和防腐作用。
每种规格的螺杆钻具都具有一定范围的额定流量，作业时请参考“螺杆钻具技术参数表”，流量过大或过小均不能使螺杆钻具处于最佳工作状态。
§C-2.1常规马达截面：
§D-4扭矩：
螺杆钻具具有输出扭矩与马达压降成正比的特性，螺杆钻具工作时的实际输出扭矩，取决于钻压的大小。理论上扭矩的变化对工作转速无影响。性能较好的马达从空载到有效最大工作载荷区，转速的降低不超过10%。
螺杆钻具带动钻头作顺时针旋转的同时，在钻具的壳体上产生反扭矩，反扭矩的大小为输出扭矩与摩擦损失扭矩之和，反扭矩通过螺杆钻具壳体传递到钻柱上，从而引起螺杆钻具马达以上部分联结丝扣的紧扣，螺杆钻具马达以下部分联结丝扣的松扣，反扭矩在钻具滞动时达到最大值。由于反扭矩会影响到钻井方位角，因此在定向作业时要考虑到反扭矩的存在。
§D-1.2钻井液固相含量：
应尽量控制在0.5%以内，否则会影响螺杆钻具的寿命。
§D-1.2钻井液PH值：
钻井液的PH值应当在4～10之间，PI值过高或过低都会对螺杆钻具的零件产生破坏作用，缩短螺杆钻具的使用寿命。另外钻井液中如果含有大量芳香烃类轻质成份，或其他对橡胶有害的化学剂，对螺杆钻具使用寿命也会有影响
当泥浆泵启动后，高压泥浆流经旁通阀总成，推动阀芯向下运动，压缩弹簧，关闭旁通孔，使所有泥浆都流经马达。当泥浆泵关闭后，阀芯在弹簧的作用下向上运动，开启旁通孔，允许钻井液通过旁通孔进入钻柱内或由钻柱流出环空。
§C-2马达总成：
马达总成是螺杆钻具的核心，它的作用是把高压液体能转换为钻头旋转的机械能。
马达总成由定子和转子两部分组成。
石油钻井设备与工具-王镇全 4第二节 螺杆钻具
万向轴有几种不同的结构形式， 例如应用最普遍的为瓣型连接轴和挠 性连接轴(有一定柔度、上下两端为 连接螺纹的光轴）以及其他形式的万 向轴。万向轴的上端和马达转子下端 相连，而下端则和传动轴上端的导帽 相连。
万向轴的作用是把马达转子的平面行 星运动转化为传动轴的定轴转动，同时把 马的工作转矩传递给传动轴和钻头。
层气开采、建筑管道施工和国防工程等方面的钻进作业。
•
在油气钻井中，螺杆钻具主要被用于钻特殊工艺井，
也可以用来钻直井。所谓特殊工艺井，是指常规直井以外
的所有其他井型，如定向井、大斜度井、水平井、大位移
井、多分支井、丛式井等。在这些特殊工艺井中，通常应
用螺杆钻具进行井眼轨道控制作业，如造斜、纠斜、扭方
位，采用导向螺杆钻具还可以进行稳斜钻进。
2、弯角与造斜率的关系
弯角越大，造斜率越高，但在旋转钻 井时转速受到限制。
弯 角 角 度
造斜率
3、 稳定器结构
导向螺杆钻具与常规螺杆钻具的另一个不同之处在于 导向螺杆钻具的传动轴壳体上带有不同形式的稳定器。常 用的稳定器形式包括：
1）螺旋稳定器（三条翼片、五条翼片）； 2）对称直条稳定器（一般为五条翼片均匀分布） 3）非对称直条稳定器 稳定器的形式和外径尺寸对造斜或稳斜的效果影响较 大，在选用导向螺杆钻具时，应对此予以重视。
正常钻进时，旁通阀关闭。此时泥浆流经马 达把压力能转换为机械能。
特殊说明ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
旁通阀不是螺杆钻具工作时的必须部 件。在水平钻井中，为了防止停泵时环空 钻井液内的岩屑从旁通阀的筛板进人马达， 往往不装旁通阀，或把旁通阀的弹簧取出 来使旁通阀呈常闭状态，而在直井段的钻 柱上安装一个钻柱旁通阀，来代替钻具旁 通阀的作用。
螺杆钻具
球传动万向轴总成
球传动万向轴总成的组成： 球传动万向轴总成的组成：
锁 紧 套
承 压 球 活 绞
传 动 球
球 座
密 封 套
连 杆
5、可调弯壳体的组成: 可调弯壳体的组成:
上壳体
定位套
弯接头
下壳体
5、可调弯壳体: 可调弯壳体: 现生产的可调弯壳体可调角度范围有 0°-2°、0°3° 、0°-4°.
传动轴总成
马达总成
旁通阀总成
三、螺杆钻具各部分的作用
1、旁通阀总成： 旁通阀总成：
它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、 它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。
弹 簧 密封件 隔 板 筛 板 隔 板 挡 圈
挡 圈
阀 体 阀 套 阀 芯
1、旁通阀总成： 旁通阀总成：
它有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置， 它有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中泥 浆循环绕过不经过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。 浆循环绕过不经过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。 当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔， 当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆 流经马达，使其转变成机械能。 流经马达，使其转变成机械能。 当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时， 当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时， 弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。 弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。
螺杆钻具
科瑞 研究中心 杨玉生 2008.11
目录
一、螺杆钻具的用途 二、螺杆钻具的构成及工作原理 三、螺杆钻具各部分的作用 四、螺杆钻具的应用及存在的问题 五、定向井（斜井 水平井） 侧钻钻井 直井钻井打复合钻
螺杆钻具使用注意事项
螺杆钻具的优选及使用注意事项一、前期螺杆型号的选择：1、螺杆外径的优选原则：常规复合钻进选择螺杆钻具时，应参照自身井眼尺寸大小，按下表优选为宜：井眼尺寸螺杆公称外径型号118-120 (45/8-43/4)95mm120-142 (43/4-55/8)105mm149-165 (55/8-61/2)120或127mm172-200 (63/4-77/8)140mm200-216 (77/8-81/2)159mm216-222 (81/2-83/4)172mm222-241 (83/4-95/8)185mm251-270 (91/2-105/8)197或203mm270-289 (105/8-113/8)210mm289-311 (113/8-121/4)216mm311-394 (121/4-151/2)244mm394-508 (151/2-20)286mm2、螺杆马达转子头数即螺杆自身转数的选择：马达转子头数反映了螺杆钻具自身转数的一个基本特征，一般认为5LZ…为中等转数的螺杆，即马达转子头数为5个的螺杆钻具，该系列的螺杆既可以用于PDC钻头的钻进，也可以用于牙轮钻头的钻进施工，在国内油田用户中也较多的被选用。
如果结合现场施工的具体情况，在螺杆头数上进一步细化的优选，则会最大限度的发挥螺杆的特性，从而取得更加理想的使用效果。
现以我立林产品最常用的外径为172mm的螺杆为例简要说明，以供参考选用：螺杆型号推荐流量输出转数20 L/S下的转数最大扭矩适应地层1LZ172x7.0-47.5-16.5 L/S158-347420r/min1740 N·m松软地层3LZ172x7.0-413-26 L/S130-220169r/min4386 N·m中软地层5LZ172x7.0-416-32 L/S78-15496 r/min5525 N·m中硬地层7LZ172x7.0-420-40 L/S84-16884 r/min8110 N·m中硬地层9LZ172x7.0-418.5-37 L/S84-169 91 r/min7112 N·m中硬地层上表列举了172mm的四级螺杆相同马达级数不同头数的技术指标，表中可以看出相同流量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。
螺杆钻具
螺杆钻具一、概述螺杆钻具是一种井下动力钻具，它是由高压泥浆驱动的容积式井下动力钻具。
具有结构简单、过载性能好、在小尺寸时能得到大的扭矩和功率的特性已广泛应用在定向井和直井中。
螺杆钻具根据需要可做成直壳体和弯壳体，弯壳体螺杆钻具具将在《定向井和水平井工具》一章中介绍。
直壳体螺杆钻具加上弯接头也常用于定向井和水平井的钻进。
本节介绍的是直壳体螺杆钻具。
二、型号表示方法三、结构、工作原理。
1、工作原理螺杆钻具是以钻井液为动力的一种井下动力钻具。
泥浆泵泵出的钻井液流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达的转子旋转，并将扭矩和转速通过方向轴和传动轴传递给钻头。
其性能主要取决于马达的性能参数。
2、螺杆钻具的结构螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。
（1）旁通阀它是为了使钻井液绕过马达，从而起下钻时可让钻井液不溢于井台上。
当无循环或低泵量循环时，弹簧使阀芯处于上部位置，此时旁通阀处于开启位(见图1)。
当流经活塞的钻井液流量达到一定值时，阀芯处于下部，旁通阀被关闭，此时钻井液流过马达。
（2）马达它是由具有螺旋形内腔的硫化橡胶定子和螺旋形的转子组成(见图2)。
转子和定子的形状和尺寸沿轴向形成螺旋密封线，构成马达的密封容腔。
随着转子在定子中的转动，容腔沿着轴向移动，不断生成和消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。
（3）中空转子马达为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度及保护马达的使用寿命，将转子加工成为带喷嘴的中空转子。
此时马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和。
为了达到理想的钻井参数，用户可以按以下计算方法选用中空转子的喷嘴：1)根据泥浆上返流速的要求，确定泥浆泵的输出流量Q。
2)流量Q进人马达时分两路，通过马达螺旋容腔的流量为Q m，通过中空转子喷嘴的流量Q P。
即 Q=Q m+Q p所以 Q m=Q-Q m设定马达转速n值计算Q m值Q m=nq／(60﹠) (L／S)或 n=60Qm﹠／q (r／min)容积效率小﹠取0.90。
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165( )
～
197( )
～
244( )
～
钻头水眼压降
Bit diff.Pressure
MPa
1.4～7.0
1.4～14.0
马达流量/中空马达流量
Motor Flowrate/with Nozzle
L/s
5.78～11.56
18.0～28.0
20.0～35.0
5.8～15.8
16.0～28.0/47.3
Motor diff.Pressure
MPa
2.5
3.45
4.1
3.2
3.2
2.5
4.1
3.2
2.5
3.2
2.5
工作扭矩Operating Torque
最大扭矩Max. Torque
N.m
160
280
275
480
560
980
710
1240
710
1240
1300
2275
2500
3750
3200
5600
70
3.45
80
4.67
150
4.35
180
4.35
200
4.8
400
6.5
800
6.5
830
5.7
765
6.8
1270
7.8
2270
连接螺纹(API正规扣)
Thread Connection(API REG
上端
1.9″TBG
TBG
下端
1.9″TBG
螺杆钻具技术参数表（二）
钻具型号
Too Model
～
165( )
～
197( )
～
244( )
～
钻头水眼压降
Bit diff.Pressure
MPa
1.4～7.0
马达流量/中空马达流量
Motor Flowrate/with Nozzle
L/s
1.26～3.13
1.26～5.05
2.0～7.0
4.73～11.04
4.73～11.04
5.78～15.80
3200
5600
5000
8750
9300
16275
推荐钻压/最大钻压
Recomm./Max. WOB
kN
5/10
12/25
18/37
21/40
21/40
55/72
80/160
80/160
80/160
120/240
213/329
钻具长度Overall Length
钻具重量Tool Weight
m
kg
3.5
19.0～28.4
25.2～44.0
4.7～11.0
9.5～19.0
15.8～25.2
19.0～31.6
38.0～63.0
钻头转速Bit Speed
RPM
355～560
275～480
275～415
215～375
280～700
345～690
350～550
230～390
240～400
马达压降
Motor diff.Pressure
MPa
2.5
2.5
2.5
2.5
5.17
3.1
4.1
4.1
4.1
工作扭矩Operating Torque
最大扭矩Max. Torque
N.m
576
1152
935
1870
1532
3064
2623
5246
650
1300
712
1424
1817
3634
2928
5856
6236
12472
推荐钻压/最大钻压
Recomm./Max. WOB
J5LZ120×7.0
D7LZ165×7.0
D5LZ197×7.0
5LZ120×14.0
5LZ165×14.0
9LZ165×14.0
5LZ197×14.0
5LZ244×14.0
外形尺寸Tool Size OD
井眼尺寸Hole Size
mm(in)
in
120( )
～
165( )
～
197( )
～
120( )
kN
20/40
29/55
54/83
49/102
35/57
47/110
80/160
120/240
螺杆钻具技术参数表
螺杆钻具技术参数表（一）
钻具型号
Too Model
5LZ60×7.0
5LZ73×7.0
5LZ89×7.0
5LZ95×7.0
5LZ100×7.0
5LZ120×7.0
5LZ120×7.0
5LZ120×7.0B
3LZ165×7.0
5LZ165×7.0
P5LZ165×7.0
P5LZ165×7.0B
～
165( )
～
197( )
～
244( )
～
100( )
～6
127(5)
～
165( )
～
197( )
～
244( )
～
钻头水眼压降
Bit diff.Pressure
MPa
1.0～3.5
1.4～7.0
马达流量/中空马达流量
Motor Flowrate/with Nozzle
L/s
9.5～15.8
12.6～22.0
19.0～31.6/50.5
22.0～36.0/55.0
50.5～75.7
钻头转速Bit Speed
RPM
100～200
126～196
80～140
70～200
100～178
85～135
95～150
90～140
马达压降
Motor diff.Pressure
MPa
2.75
2.2
2.2
2.5
3.2
2.5
3.2
59/77
80/160
80/160
140/290
220/355
钻具长度Overall Length
钻具重量Tool Weight
m
kg
6.2
500
4.2
800
5.2
1000
5.45
450
6.8
785
6.1
765
7.2
1492
8.1
2272
连接螺(API正规扣)
Thread Connection(API REG
16.0～28.0
16.0～28.0/47.3
19.0～31.6/50.5
22.0～36.0/55.0
50.5～75.7
钻头转速Bit Speed
RPM
140～360
120～480
95～330
140～320
140～320
70～200
200～300
100～178
85～135
95～150
90～140
马达压降
9LZ165×7.0
P9LZ165×7.0
P9LZ165×7.0B
5LZ197×7.0
P5LZ197×7.0
P5LZ197×7.0B
5LZ244×7.0
外形尺寸Tool Size OD
井眼尺寸Hole Size
mm(in)
in
60( )
～
73( )
～
89( )
～
95( )
～
100( )
～
120( )
2.5
工作扭矩Operating Torque
最大扭矩Max. Torque
N.m
1320
2310
1950
3410
3420
5985
1300
2275
3200
5600
3200
5600
5000
8750
9300
16275
推荐钻压/最大钻压
Recomm./Max. WOB
kN
54/72.6
80/150
120/240
上端
下端
螺杆钻具技术参数表（三）
钻具型号
Too Model
LZ127×3.5
LZ165×3.5
LZ197×3.5
LZ244×3.5
LZ100×7.0
LZ127×7.0
LZ165×7.0
LZ197×7.0
LZ244×7.0
外形尺寸Tool Size OD
井眼尺寸Hole Size
mm(in)
in
127(5)