螺杆钻具产品详细介绍
石油钻井设备与工具-王镇全 第二节 螺杆钻具

定子
转子 转动 方向
封线,形成一Байду номын сангаас一个的密封空
腔。 当具有一定能量的压力液
进入转、定子形成的密封腔,
并从马达的一端流到另一端时, 推动转子在定子中转动,将液 压能转换为机械能,这就是螺 杆马达的基本工作原理。
液流
万向节
3、螺杆马达的机械特性分析
在不计损失时,根据容积式机械工作过程中的能量守恒,在单
1.2 井底温度
型有一定要求外,还要求转子与定子的长度须不小于最小
限度,即最小长度要大于螺距。 转子轴线和定子轴线间有一距离,称为偏心距,一般 以e 表示。
2 、工作原理
螺杆钻具是一种容积式(液压式)机械,其理论基础基于帕斯卡原 理.。
P1>P2
P2
P1
转子和定子具有特殊的啮
合结构,啮合点沿轴向经大于 一个螺距的距离后形成螺旋密
能转换为机械能。
特殊说明
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。
二、马达的结构及工作原理
1、马达的组成及结构简介
速大扭矩特性。
三) 万向轴总成
万向轴总成由两个元件组成:壳体和万 向轴。壳体通过上、下锥螺纹分别和马达 定子壳下端及传动轴壳体上端相连接。
直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角, 而弯壳体螺杆钻具万向轴壳体则是一个带 有结构弯角的弯壳体。
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。
5LZ216螺杆钻具

螺杆钻具螺杆钻具是一种新型的井下动力钻具,它采用容积式马达,以钻井液为动力,产生转速和扭矩,广泛用于打定向井、丛式井和水平钻井,因此能满足钻井新工艺的要求,在国外得到了迅速的发展。
我国从上世纪80年代开始研制螺杆钻具,80年代中期引进了美国迪纳(DYNA -DRILL)钻具技术,90年代初形成生产规模,产品覆盖全国80%以上地区。
但迪纳和国内几大厂家目前还尚无216规格。
从钻井工艺要求上看,与197和244钻具相比,216钻具具有以下几个优点:(1)216钻具属于钻井工具里的8″系列,与之配套的工具很完整(特别是打捞工具),因此,在钻井工艺上使用216钻具,钻311mm井眼是实用的、合理的。
(2)244钻具在钻311mm井眼时不安全,且出事故后没有合适的工具去处理,而且因环空变小而带来两个害处:a.环空流速变大,使井壁冲蚀加快,特别在软地层井段,更为突出;b.因环空变小,增加了卡钻的机会,一旦有落物,很容易出现卡钻。
另外,244钻具本身体积大、重量大、排量大,有时在深井中会出现打不开泵现象。
(3)197钻具在打311mm井眼时,功率不够,特别是在导向时容易制动,犹如小马拉大车。
(4)从钻井成本上考虑,每个244钻具14.5万元,197钻具11.8万元,而一个216钻具才10.8万元,大大降低钻井成本。
由此可见,研制生产5LZ216螺杆钻具势在必行。
螺杆钻具共由四部分组成:万向轴总成、马达总成、传动轴总成和旁通阀总成。
其主要指标:A.效率>40%,扭矩6240-8980N.m,马达压降:2.48~3.3Mpa,钻头水眼压降:1.4~7.0Mpa,流量:27~50L/s,转速:90~150r/min,输出功率:94~140kW;B.外径216mm,全长6648mm,重量1650kg,弯点距传动轴端面距离1760mm,端面连接螺纹:上65/8REG,下65/8REG。
该项目的完成对企业乃至我国石油业的发展起到了重要的作用。
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。
螺杆钻具使用手册

却和润滑轴承系统.
图5所示的传动轴组件由多列推力向心球轴承组承担轴向力,由镶焊硬质合金的径向轴
承承受径向负荷,提高了钻具的耐磨性和寿命指标,提高了钻头水眼压力降,增加了钻头水
马力.钻头水眼压降范围一般在1.5~7.0MPa.
内,钻具才有较高的效率.一般情况下,输入流量范围的中间值才是钻具最佳输入注意流
量.
4.3 钻井液压力要求钻井液压力要求钻井液压力要求钻井液压力要求
钻具组合中钻头未接触井底时,排量不变,则通过钻具的钻井液压力降不变,此时的泵
压称为循环泵压,由立管压力表观测,随着钻头缓慢接触井底进行打钻,钻压增高,则立管
■ 清洗和检查旁通阀的每个零件,发现沟槽,镀层剥落的零件应加以更换,同时更换
全部O型橡胶密封圈.
■ 筛网孔出现冲蚀现象应立即更换.
■ 弹簧使用200小时后应立即更换.
■ 安装时内部零件表面均应涂上润滑油.
■ 装配后,应活动阀芯数次,不应有卡阻现象.
6.3 马达组件的维修保养马达组件的维修保养马达组件的维修保养马达组件的维修保养
钻具对于各种钻井液都能有效的工作,包括油基泥浆,乳化泥浆和粘土泥浆等.钻井液
粘度和比重对钻具的影响不明显,但钻井液中的沙粒等质杂会影响钻具的性能和寿命,加速
轴承系统的损坏和马达定子的磨损.因此钻井液中固体含量必须控制在0.5%以下.
钻具的型号不同其输入流量范围也不同,每种钻具只有在性能参数表规定的流量范围
压力随之增加,此时的泵压称为打钻泵压.打钻泵压可用以下公式来控制操作:打钻泵压=
循环泵压+钻具负载压降.钻具工作中打钻泵压在推荐范围内时,钻具产生最大扭矩,继续
螺杆钻具简介2005-07-11

螺杆钻具简介螺杆钻具是将液体压力能转换为机械能的一种容积式井下动力钻具,当泥浆泵产生的高压泥浆流经旁通阀进入马达时,转子在压力泥浆的驱动下绕定子的轴线旋转,马达产生的扭矩和转速,通过万向轴和传动轴传递给钻头,与牙轮钻头、金刚石钻头以及其他特殊钻头配合使用,从而实现钻井作业。
一、常规螺杆钻具的主要结构与工作原理螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四个部件组成。
1、旁通阀总成旁通阀总成由阀芯、阀套、弹簧、阀口等零件组成。
阀芯有两个位置:开启位置和关闭位置。
旁通阀的开启与关闭由钻井液的流量控制。
在起下钻作业过程中,泥浆泵停泵或流量较小,旁通阀自动开启,将钻柱内孔与环空连通。
起钻时钻柱内的泥浆经阀口流入环空。
下钻时环空内的泥浆经阀口进入钻柱,减少钻柱内外的压力差。
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。
2、马达总成螺杆钻具的马达由定子和转子两个零件组成。
定子是在钢管内壁上压注并粘结牢固的橡胶衬套。
橡胶内孔具有螺旋面的几何形状。
转子是一根经过机械加工并经高硬度表面处理的螺杆。
转子和定子具有特殊的啮合关系。
这些啮合点沿轴向形成螺旋密封线,形成一个一个的密封空腔(一个密封腔,也称为一级,每级所能承受的工作压力降应小于等于 0.8mMpa。
如四级马达,压降应为 3.2Mpa。
压降超过此值就要泄漏,转速很快下降,严重时会完全停止转动,级数越多、功率越大)。
当具有一定能量的压力液进入这些密封腔,并从马达的一端流到另一端时,推动转子在定子中转动,将液压能转换为机械能,这就是螺杆马达的基本工作原理。
螺杆钻具马达的转子具有不同的头数。
头数越多,马达转速越低、功率越大。
转子的转速与马达的输入流量成正比,控制输入流量,就可以控制螺杆钻具的输出转速。
为了增加马达的流量而又避免转速的升高,有的螺杆钻具的转子被做成中空形式,并在转子上安装喷嘴,使马达具有中空分流。
这种结构的优点是可以增加螺杆钻具的流量,缺点是会使马达特性变软,即钻头的转速将随钻压的增加而减小(非线性),用户在选用和操作时,应当注意。
螺杆钻具参数

螺杆钻具参数本文介绍了螺杆钻具技术参数,包括钻具型号、外径、流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹等信息。
钻具型号包括“C 5 LZ 172 * 7.0 II - D K W F G”,其中“C”表示马达形式,“5”表示转子头数,“LZ”表示螺杆钻具产品代号,“172”表示螺杆钻具规格,“7.0”表示允许使用的转子水眼压降,“II”表示产品改进次数,“D”表示弯钻具弯角形式,“K”表示可调弯壳体钻具结构形式,“W”表示稳定器,分流则表示转子中空,“G”表示钻具耐温特性。
这些钻具型号都有不同的外径、流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹等参数。
例如,“5LZ60*7.0”的外径为23/8英寸,流量为60,马达压降为2.5MPa,工作扭矩为160N.m,最大扭矩为280N.m,推荐钻压为5kN,最大钻压为10kN,最大功率为6.03kW,长度为3.3m,连接螺纹为1.9TBG。
总之,螺杆钻具技术参数是钻井作业中非常重要的指标,不同的型号和参数适用于不同的作业需求,选用合适的螺杆钻具可以提高钻井效率和质量。
螺杆钻具技术参数(单头)以下是不同型号的螺杆钻具技术参数,包括外径、流量/中空流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹。
LZ127*3.5钻具型号:LZ127*3.5外径:5英寸(127毫米)流量/中空流量:9.5~18.5钻头钻速:355转/分马达压降:2.5 MPa工作扭矩:576 N.m最大扭矩:1152 N.m推荐钻压:20 kN最大钻压:40 kN最大功率:33.78 kW长度:5.8米连接螺纹(API正规):31/2英寸LZ165*3.5钻具型号:LZ165*3.5外径:6.5英寸(165毫米)流量/中空流量:12.6~22钻头钻速:275~480转/分马达压降:2.5935 MPa工作扭矩:1870 N.m最大扭矩:N/A推荐钻压:N/A最大钻压:N/A最大功率:33.78 kW长度:N/A连接螺纹(API正规):31/2英寸C5LZ172*7.0-Ⅱ63/4钻具型号:C5LZ172*7.0-Ⅱ63/4 外径:6.75英寸(172毫米)流量/中空流量:18.93~37.85 钻头钻速:150~300转/分马达压降:7.0 MPa工作扭矩:3660 N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:170 kN最大钻压:340 kN最大功率:198.55 kW长度:9.18米连接螺纹(API正规):41/2英寸C5LZ172*7.0 63/4钻具型号:C5LZ172*7.0 63/4外径:6.75英寸(172毫米)流量/中空流量:18.93~37.85钻头钻速:100~200转/分马达压降:4.5 MPa工作扭矩:6320 N.m最大扭矩:8240 N.m推荐钻压:150 kN最大钻压:300 kN最大功率:1.7.8 kW长度:7.76米连接螺纹(API正规):41/2英寸5LZ197*7.0 73/4钻具型号:5LZ197*7.0 73/4外径:7.75英寸(197毫米)流量/中空流量:22~36钻头钻速:95~150转/分马达压降:3.2 MPa工作扭矩:6870 N.m最大扭矩:8750 N.m推荐钻压:120 kN最大钻压:240 kN最大功率:78.54 kW长度:6.9米连接螺纹(API正规):51/2英寸C5LZ197*7.0 73/4钻具型号:C5LZ197*7.0 73/4 外径:7.75英寸(197毫米)流量/中空流量:22~36钻头钻速:100~160转/分马达压降:5.2 MPa工作扭矩:5000 N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:145 kN最大钻压:290 kN最大功率:8.7 kW长度:7.76米连接螺纹(API正规):51/2英寸C3LZ216*7.0 81/2钻具型号:C3LZ216*7.0 81/2外径:8.5英寸(216毫米)流量/中空流量:28~56.78钻头钻速:145~290转/分马达压降:5.0 MPa工作扭矩:8890 N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:200 kN最大钻压:XXX kN最大功率:240.8 kW长度:8.285米连接螺纹(API正规):65/8英寸C5LZ216*7.0 81/2钻具型号:C5LZ216*7.0 81/2外径:8.5英寸(216毫米)流量/中空流量:28~56.78钻头钻速:105~210转/分马达压降:5.0 MPa工作扭矩: N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:200 kN最大钻压:XXX kN最大功率:235.3 kW长度:8.285米连接螺纹(API正规):65/8英寸3LZ244*7.0 95/8钻具型号:3LZ244*7.0 95/8外径:9.625英寸(244毫米)流量/中空流量:18.93~56.78 钻头钻速:96~290转/分马达压降:5.0 MPa工作扭矩:7040 N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:210 kN最大钻压:400 kN最大功率:213.8 kW长度:7.56米连接螺纹(API正规):65/8英寸5LZ244*7.0 95/8钻具型号:5LZ244*7.0 95/8外径:9.625英寸(244毫米)流量/中空流量:50.7~75.7钻头钻速:90~140转/分马达压降:2.5 MPa工作扭矩:9300 N.m最大扭矩: N.m推荐钻压:210 kN最大钻压:400 kN最大功率:136.3 kW长度:7.8米连接螺纹(API正规):65/8英寸。
螺杆钻具 (2)

螺杆钻具1. 简介螺杆钻具是一种用于钻探地下岩层的工具,常用于石油勘探和地质探测。
它由钻井机械和螺杆钻杆组成,通过旋转钻杆和钻头的方式,将钻头推进地下并取出地层样品。
螺杆钻具操作简单、效率高,被广泛应用于石油和矿山行业。
2. 螺杆钻杆螺杆钻杆是螺杆钻具中的重要组成部分,它负责传递旋转运动以驱动钻头进入地层。
螺杆钻杆通常由高强度合金钢制成,具有良好的承载能力和耐磨性。
常见的螺杆钻杆有圆型和方型两种,其选择取决于具体的钻探需求。
螺杆钻杆通常由多节组成,每段的长度一般为3-9米,可以根据需要随时增加或减少钻杆的长度。
钻杆之间通过螺纹连接,以确保其刚性和密封性。
螺杆钻杆上还可以安装附属设备,如钻铤、钻铤导向器等,以提高钻探的效率和准确度。
3. 钻头钻头是螺杆钻具中的工作部件,负责切削地层并带出样品。
钻头通常由硬质合金制成,具有良好的耐磨性和切削性能。
常见的钻头类型有三角形PDC钻头、马鞍形PDC钻头和钻石钻头等。
钻头的选择根据具体的地质条件和钻探要求进行,不同的地层和岩石需要不同类型的钻头来进行切削。
此外,钻头的尺寸也是根据钻杆尺寸和孔径要求进行选择的。
4. 工作原理螺杆钻具通过旋转钻杆和钻头的方式进行钻探。
工作时,钻杆被插入地下并固定,钻机开始旋转。
旋转的钻杆通过螺杆钻杆传递给钻头,钻头开始切削地层。
同时,钻机向钻杆注入清洁液,清洗钻头和带出的地层样品。
清洁液还起到冷却和润滑钻头的作用,防止钻头过热和损坏。
当需要更换钻杆时,钻机停止旋转,钻杆插入或取出并进行连接。
然后,钻机继续旋转,钻杆重新传递给钻头,钻进作业继续进行。
5. 应用领域螺杆钻具广泛应用于石油和矿山行业的勘探和钻探工作中。
在石油勘探中,螺杆钻具可以用于开采石油井、天然气井和水井等。
在矿山行业中,螺杆钻具可以用于钻探煤矿、金矿、铁矿等。
此外,螺杆钻具还可以用于地下水调查、地质灾害勘察、建筑工程和科学研究等领域。
由于其操作简单、效率高,螺杆钻具成为现代勘探工作的重要工具。
螺杆钻具结构及功能

传动轴总成是螺杆钻具主要承载部件。
型式结构
泥浆润滑传动轴
油密封传动轴
常规钻井 低重度泥浆 高钻头压降
欠平衡钻井 高重度泥浆 低钻头压降
传动轴总成 动力钻压载荷 改变钻井液流向
传动轴总成
传动轴总成一般由壳体、水帽、传动轴、推力轴承、径向轴 承及其他辅助零件组成。
推力轴承用来承受钻具在各种工况下产生的轴向力。径 向轴承组则用于对传动轴进行扶正,保证其正常工作位置。
培训 内容
螺杆钻具简介 螺杆钻具结构及功能 其他组件及功能
螺杆钻具基本结构
旁通阀
流向 变化
马达
输出 动力
万向轴
改变 方向
传动轴
传递 载荷
0
防掉总成
旁通阀总成
螺杆钻具的主要结构
旁通阀*是螺杆钻具最上部的部件,是与外部的沟通与转换的部件
旁通阀* 螺杆对外接口 钻井液流向改变
旁通阀
旁通阀总成
主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、阀口、密封件、孔用挡圈组成。
马达总成决定一台螺杆钻具能输出怎样的扭矩和转速。
马达总成 螺杆钻具心脏 决定动力性能
马达决定性能 耐油 耐温 耐腐蚀 大扭矩
大流量
油基 高温 卤水 可钻性 携砂要求 钻井液 超高温 饱和盐水 ROP需求 动力需求
马达总成
定子是在钢管内壁上压注并粘结牢固的橡胶衬套。橡胶内孔具 有螺旋曲面的形状。 转子是一根经过机械加工并经高硬度表面处理的螺杆,其上端 是自由端,下端与万向轴相连。 转子轴线和定子轴线间有一距离,称为偏心距,一般以e 表示。
1 2 转子---带喷嘴的中空转子;
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。 BPM螺杆钻具拥有可靠的3层防掉结构,为客户提供坚固的安全底线 同向双弯——万向轴壳体上具有两个方向相同的共面弯角。 螺杆钻具+PDC钻头、螺杆钻具+牙轮钻头进行钻井提速在全国各油田全面展开 采用进口优质钛合金制造的钛合金挠轴,在完美实现动力传递的同时,完全不存在磨损问题,具有极长的使用寿命。 万向轴总成是螺杆钻具实现造斜导向的关键部件。
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4、将背钳从滑套移 至下壳体上,并施 加100%的额定扭矩 上紧,调整完毕。
附表:螺杆钻具可调弯壳体紧扣扭矩
序号 1 2 3 4 5 6 钻具型号 5LZ120,5LZ127 5LZ165 5LZ172 5LZ197 5LZ210 5LZ244 紧扣扭矩(N.M) 最小值 10000 27000 33000 37200 45500 75000 最大值 13000 30375 36000 40500 48750 81000
中空喷嘴的计算 :
流经马达密封腔的流
量为Qm,通过马达喷 嘴的流量Qz 即:总流量 Q=Qm+Qz 设定马达转速n 值计 算Qm 值 喷嘴直径
d
4
898 p Q P
2 z
(mm)
Qm---马达密封腔流量 (L/s)
Qz---转子喷嘴的流量 (L/s)
Q----中空转子马达的总流量 (L/s) v ---容积效率 马达压降P = Pst + Pop ∆Pst——马达启动压降(MPa) ∆Pop——马达工作压降(MPa) ρ——泥浆比重(kg/L) 计算公式中q为中空转子马达的每 转排量 (L/r)其数值参见下表。
可调弯壳体的调整
1、用背钳卡住上壳体, 并用外钳卡住调整滑套, 施加扭矩松开联接,松 扣最多一圈。
2、使用两个链钳分 别抱住调整滑与下 壳体,逆时针转动 下壳体至要求位置, 使所需求角度的刻 度线与调整滑套上 的刻度线对正。
3、用背钳卡住调整 滑套,并用外钳卡住 上壳体,小心的以相 对转盘右转的方向转 动上壳体至两台肩相 碰,以附表所给的联 接扭矩上紧。
LZ203 LZ210 LZ244
171/2″ 套管
LZ210 LZ244
LZ172 LZ197
螺 杆 钻 具
复合钻进时钻头尺寸应按照下表选择, 如超出规定范围卡钻、断轴、落井等事故的 几率就会大大增加。
螺杆型号 95 105 推荐钻头尺寸 118-120(45/8-43/4) 120-142(43/4-55/8)
注意:高温马达用于常规井很难获得好的效 果
(六)、控制泥浆排量和输出转速:
螺杆输出转速与输入泥浆流量成正比。每种规格的 马达都有其推荐的最大和最小流量值。 超过最大流量值:转子可能超速旋转, 定子和转子会提前损坏。 小于最小流量值:马达压力差达到最大 值时,马达会进入失控状态。
◆输入泥 浆流量
●当实际需要的泥浆流量超出推荐流量时,用户应单独提出,
◆配用 的钻头 PDC钻头与7Y型螺杆钻具完全匹配, 尤其是在周期较长的直井钻进中 牙轮钻头也可使用,此时牙轮钻头齿部 硬度可比用一般传统转盘钻选硬一个等级
。
过大:螺杆承受钻压的能力下降 轴承得不到良好的润滑与冷却
◆钻头 的水眼 过小:达到额定泵压时,排量可能过小, 马达不易发挥出最大效能。 达到额定排量时,系统压力增高, 影响轴承寿命
螺杆钻具产品
螺杆钻具结构与工作原理 螺杆钻具选择及使用注意事项 螺杆钻具新产品简介
2013-9-16
一、螺杆钻具的结构 与工作原理
2013-9-16
螺杆钻具的工作原理及组成:
莫伊锘原理的容积式井 下动力钻具。 将泥浆液体压力能转化 成机械能。 高压泥浆流经旁通阀 进入马达,驱动转子 绕定子轴线旋转,马 达产生的扭矩和转速 通过万向轴和传动轴 传递给钻头,从而实 现钻井作业。
硬地层跳钻对螺杆轴承的致命伤害
(九)、下钻时注意:
●高温井或压力上升井段,要 低速泵入泥浆灌满钻柱并间断进 行循环以防止钻头喷嘴堵塞或防 止高温造成定子的损坏。 ●当钻头下放至预定深度开始 延伸钻进前,先上提钻杆或缓慢 转动以防止损转盘(或顶 驱)的转速不得超过75RPM。 ●当采用导向钻进时,转盘(或顶 驱)产生的扭矩应小于马达输出的 扭矩,以获得正的叠加效果。 ●当螺杆钻具弯壳体角度在 1°30′以上时,严禁转盘(或顶 驱)转动。
按以上推荐计算公式,用户可以根据使用需要随时更换不同直径的 喷嘴,从而达到理想的效果。
(八)、优选泵压和钻压: 每种规格的螺杆钻具都给出其所 承受的马达负载压力降(马达负载压 力降=工作打钻泵压-离井底泵压)与 钻压的范围,在钻进过程中,应根据 进尺来优选泵压和钻压,从而获得满 意的机械钻速。同时,在定向钻进作 业中,考虑到对方向的控制,钻压值 较小。因此,实际钻井中,所选用的 钻压往往不是给定的受载平衡点的钻 压值。
追求强 度 追求最大造斜 率 综合指标最佳
51/2″ 套管 (Ф 118)
LZ89 LZ95 LZ105 LZ89 LZ95
95/8″ 套管
LZ172 LZ197 LZ203 LZ197
7″套管 LZ105 LZ120 61/8″ 套管 LZ105 LZ120 LZ165 8 /2″ 套管
1
121/4″ 套管
螺 杆 钻 具
可换套式的稳定器: 可换稳定器套筒
壳体本体
二、螺杆钻具的选择及 使用中应注意的问题
2013-9-16
(一)、螺杆钻具型号的选择 1、常规井眼选择范围( 表示最佳选择)
井眼尺寸
选用的钻 具型号
所处状态下最佳选择的型号
追求强 度 追求最大造斜 率
井眼尺寸
综合指标最佳
选用的钻 具型号
所处状态下最佳选择的型号
(1)、常规螺杆钻具
(2)、中空防掉、可调螺 杆钻具
螺 杆 钻 具
防掉总成:
它的作用是防止螺杆由于异常原因造成壳体断裂或脱扣避免落井事 故,同时使泵压升高, 使地面发现问题及时起钻。
泥浆 泥浆
防掉接头 防掉锁母
防掉连杆
螺 杆 钻 具
防掉总成的组成:
防掉接头 防掉锁母 防掉连杆
(3)、中空防掉、可调、 可换扶正器螺杆钻具
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 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。钻头钻 进时,马达压差不断增加,使流经转子喷嘴流量增加,此时流经马达密封腔 流量减少。 中空 转子
螺 杆 钻 具
注意:在井口测试螺杆时,如果没有接钻头,测试时间以不 超过一分钟为宜,以免轴承得不到良好润滑而提前损坏。
(四)、均匀混合堵漏材料(LCM):
当发生井下事故必须使用堵漏材料时,应尽量 混合均匀以避免产生如下不良影响: l 旁通阀阀孔被堵塞,降低旁通阀总成工作可靠性。 l 减少流经TC轴承的液体流量,使轴承得不到良好 的润滑和冷却。 l 混合不好或颗粒太大导致TC轴承被完全堵塞。
5LZ165X7.0 LL 5LZ120X7.0 LL 5LZ95 X7.0 LL 9LZ95 X7.0 LL 5LZ89 X7.0 LL 5LZ73 X7.0 LL 5LZ165X14.0 LL 5LZ120X14.0 LL
q=10.2
q = 8.5 q = 5.0 q = 2.6 q = 3.3 q = 2.4 q = 1.3
(2) 、输出扭矩最大的原则:在同一井眼其他条件 不变的情况下,钻具的输出扭矩越大为优选条件, 以确保提供足够的滑动钻进的扭矩。如81/2″井眼 中,同为5LZ165钻具应选择多级大扭矩钻具。
(3) 、排量合适的原则:螺杆钻具为容积式马达, 其输出转速与排量成正比,在同一排量下,应选 择排量合适的钻具,以确保所要求的转速,将马 达发挥至最佳状态。
轴承不受载时传动轴总成 寿命最长。
中空转子马达 :
螺 杆 钻 具
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。 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,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。因 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。
(二)、对泥浆的要求:
对常规螺杆 性能影响不大 ◆泥浆比 重和粘度 对中空螺杆性 能有直接影响
推荐泥浆最 大塑性粘度 不超过50厘泊
对系统压力 有直接影响
◆泥浆中 有芳香烃 ◆泥浆中 含砂量 对定子橡胶 产生气蚀 影响螺杆的 使用寿命 推荐含烃低于2% 苯胺点高于75℃ 推荐含砂小于1%
(三)、合理配用钻头及水眼:
120-127
140 159
149-165(55/8-61/2)
172-200(63/4-77/8) 200-216(77/8-81/2)
165-172
185 197-203
216-222(81/2-83/4)
222-241(83/4-91/2) 251-270(91/2-105/8)
210
216 244
(4)、考虑适合钻井施工工艺的原则: 1〕以追求最大造效率为目的,以小钻具为 优选。如51/2″套管中为追求最大造斜率, 以确保钻具顺利下入套管中,以小尺寸为优 选条件。 2〕以入井安全性和井中环空以及适应合适 打捞工具的原则。 (5)、提高钻具使用寿命的原则: 即钻具在使用过程中,应始终处于本身的最 佳使用状态的工程中,而不能超负荷运转,
提高马达输出转速
增加转子头数以提高扭矩
马达总成装配
马达试验台
(3)万向轴总成:
作用:将转子的偏心运 动转化成传动轴 的定轴运动。
花瓣式轴体总成(万向轴)
球铰式轴体
挠轴
万向轴总成装配
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
注意:对于包装材料如编织袋、塑料严禁进入泥浆池 或井口,以避免堵塞旁通阀阀孔造成旁通阀失效或 堵塞 TC轴承。
(五)、确定井底温度:
温度过高对螺杆马达效能十分不利, 使所有不利因素加剧作用。针对这种情况, 中成螺杆钻具提供以下两种规格的定子: