螺杆钻具结构及功能 PPT课件

活瓣
外球座 内球座
连接杆
万向轴总成
采用数控火焰切割机床精确 控制瓣齿齿形；
通过理化分析、晶向分析、 产品试验，提高瓣齿热处 理层质量、厚度及硬度。
活瓣式万向轴
万向轴总成
球铰式万向轴与活瓣式万向 轴工作时均属于研磨磨损， 球铰式的特点是将研磨件保 护在油密封中，避免泥浆中 固相物质的附加磨蚀。
球铰式万向轴采用优质钢球、 球窝表面处理工艺提高其耐 磨性；优质橡胶提供良好的 密封油套。
传动轴不仅采用高强度合 金结构钢，而且通过理论 计算、有限元分析，减少 危险截面数，降低危险截 面应力分布，提高轴的安 全系数，有效保证了传动 轴的作业安全。
防掉总成
防掉总成的组成及组装
定子过渡接头
锁
卡
母
盘
承拉接头
防掉总成
作用：由于异常原因造成壳体断裂、脱扣时，起到防掉的作用；同时 使泵压升高，使地面及时发现问题避免造成事故。
球铰式万向轴
万向轴总成
钛金属具有与优质合金结
构钢相当的机械性能，同时 具有较低的弹性模量，因此 可在较小的尺度实现挠动。
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。
钛合金万向轴
万向轴总成
功能：将做行星运动的转子和做定轴
转动的传动轴连接起来，把马达转子的平 面行星运动转化为传动轴的定轴转动，同
1:2
3:4
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马达总成
根据马达线型理论研究结论可知，转子线型和定子线型是 一对摆线类共轭曲线副，常用的马达转子若为N头摆线线型， 则定子为N+1摆线线型；转子和定子曲面的螺距相同，导程之 比为N/（N+1）。
1
2
马达总成
马达中转子与定子相互啮合，用两者的导程差而形成 螺旋密封腔，以完成能量转换。为了确保密封效果，转子 与定子之间的配合尺寸与不同井深、井温有关，在选择钻 具时应按不同井况选用不同型号马达。
螺杆钻具产品简介
导向螺杆钻具----为了钻出一定斜度和方位的井眼，控
万向轴 弯壳体
制井眼的轨迹，螺杆钻具带有一定的弯度，螺杆钻具的万
向轴壳体设计为弯壳体，一般为0~3°的弯度，来达到一定
的造斜率要求。
单弯螺杆钻具-----弯壳体的角度是固定的，即每一根螺杆 钻具具有一定的结构弯角，通常完成一定曲率半径的某一 井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时，需更 换螺杆钻具，达到不同的造斜率要求。
培训提纲
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
代用接头
代用接头--替代旁通阀
其他组件及功能
代用接头
水平井段及泥浆净化
不好的情况下推荐使用代
万向轴弯壳体 用接头，避免泥浆杂质堵
可调弯壳体 卡旁通阀造成不必要的螺
可换稳定器 杆失效。
过渡接头
浮阀
万向轴弯壳体
万向轴弯壳体--单弯壳体、同向双弯、异向双弯
其他组件及功能 单弯壳体——弯点的位置可
代用接头
以按用户要求设置在弯壳体
万向轴弯壳体 可调弯壳体
的上部或者下部。对于同样 的角度，下部弯点的偏移距 小，造斜率高。
可换稳定器
万向轴弯壳体（上弯）
万向轴弯壳体（下弯）
万向轴弯壳体
万向轴弯壳体--单弯壳体、同向双弯、异向双弯
其他组件及功能 同向双弯——万向轴壳体上具有两个方向相同的共面弯角。
可调弯壳体内部结构
可调弯壳体
上接头
其他组件及功能 代用接头 万向轴弯壳体 可调弯壳体
滑套
可换稳定器
下接头
可调弯壳体的角 度调整范围为 0～3°
工具面 角度标记
可调弯壳体动画演示
标记槽
可换稳定器
其他组件及功能 代用接头
为了满足钻井使用要求，有些规格的产品可以配备可换稳定 器，顾客可以在井场根据钻井情况随时更换适宜的稳定器。
定子壳体
橡胶
转子
马达总成
根据井温要求：定子橡胶分普通定子和高温定子两种。 适应排量要求：转子分实心转子和中空转子两种。 根据钻井泥浆液要求：对转子表面镀铬处理，适用于水基 泥浆和油基泥浆；对转子表面喷涂碳化钨，适用于饱和盐 水泥浆。
定子
转子
马达总成
定子橡胶工艺控制步骤如下图所示
拆模
成分检验
冷却
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
旁通阀总成
功能：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马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。 正常钻进时，旁通阀会自动关闭。此时泥浆流经马达，把压力能转
换为机械能。
阀体 阀芯
阀口 弹簧 阀套
阀关闭
阀旁通
旁通阀总成结构
马达总成
马达总成决定一台螺杆钻具能输出怎样的扭矩和转速。
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。
传动轴壳体
水帽
径向 轴承
推力轴承组
传动轴
传动轴总成
传动轴总成的组成
推力轴承组
上TC静圈
上TC动圈
水帽
壳 体
轴垫
下锁紧 机构
下TC静圈
下TC轴总成
传动轴是螺杆钻具的关键 部件之一，静载荷较大， 交变载荷频繁，工况恶劣
马达总成
--增加钻头的水马力和泥浆的上返速度
转子---带喷嘴的中空转子； 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；
流量过大，转子会超速运转，定子和转子会出现提前损坏，流量过小， 马达将停止转动； 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。 中空转子
时把马达的输出扭矩及转速通过传动轴传递 到钻头。
传动轴总成
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。
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。
最普遍使用的导向工具
螺杆钻具产品简介
螺杆钻具，又称定排量马达，是一种以钻井 液为动力液的井下动力钻具，为容积式马达。
泥浆泵泵出的钻井液从钻柱进入螺杆钻具的 马达，在马达的两端形成一定压力差，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。
螺杆钻具产品简介
螺杆钻具可分为常规直钻具和 导向螺杆钻具两大类。 直螺杆钻具主要用于直井钻井 提速，导向螺杆钻具主要用于定 向井、水平井的造斜、稳斜或复 合钻提速等。
螺杆钻具结构及功能
2013.8
培训提纲
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
培训提纲
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
螺杆钻具产品简介
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
螺杆钻具对ROP提速效果普遍在 30%以上，甚至超过100%
单弯导向螺杆钻具
螺杆钻具产品简介
可调弯螺杆钻具---可以在钻井平台上随意
调整，从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进 的能力。减少工具的储备量、提高螺杆钻具的 使用率、缩短钻井周期、降低作业成本。
目前可调弯壳体的调整角度一般为0~3°， 可以满足钻井造斜率要求。
可调弯导向螺杆钻具
螺杆钻具产品简介
可换稳定器套筒
可换稳定器
可调弯角可以根据钻井工艺调整， 但小规格螺杆可调范围大，大规格 螺杆可调范围小。
BPM可调弯壳体规格 95mm(3 3/4inch) 100mm(3 7/8inch) 120mm(4 3/4inch) 127mm(5 inch) 165mm(6 1/2inch) 172mm(6 3/4inch) 197mm(7 3/4inch) 203mm(8 inch) 216mm(8 1/2inch) 244mm(9 5/8inch)
北京国际石油展上展出的螺杆钻具
培训提纲
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
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旁通阀总成
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。
密炼
硫化 注胶
全检 泥浆浸泡试验
预热
粘接
喷砂
清洗
返炼 快检
马达总成
马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子的螺旋线头数
比转子多1）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小；头数
越多，转速越低，扭矩越大。
可根据用户需求，制造转子头数与定子头数比为 1:2、3:4、 5:6、7:8、9:10 的马达，下图是几种典型马达配合的截面 轮廊：
壳体下端及传动轴壳体上端连接。
普通直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角， 而弯壳体螺杆钻具的万向轴壳体则是一个带有结