螺杆钻具使用说明书

DT螺杆钻具使用说明书

A螺杆钻具标识说明

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钻具型式-钻具规格(外径mm)×钻头压降-改进次数—

D:单弯钻具 T:同向双弯钻具 S:异向双弯钻具 P:大偏移同向双弯钻具 J:绞接钻具无:直型钻具 K:可调角度钻具无:固定弯角钻具 W:带稳定器钻具无:不带稳定器钻具 F:中空分流钻具无:不分流钻具 G:允许最高工作温度(150o) 无: 允许最高工作温度(120o)常规螺杆钻具主要由以下部件组成:

1)旁通阀总成 2)马达总成 3)万向轴总成 4)传动轴总成

在常规螺杆钻具的基础上还可提供以下特殊用途部件以组成满足各种钻井需要的导向螺杆钻具:

1)定向接头;2)弯接头;3) 特殊马达(中空分流`耐高温`大功率马达);4) 万向轴弯

壳体o间的固定角度,单弯螺杆钻具用);5) 可调角度弯壳体(可调螺杆钻具用);6)

传动轴上轴承壳稳定器(直棱`螺旋或对称`非对称及垫块等形式);7)可换稳定器

(部分型号有);8) 壳体防掉装置(根据需要有)。

Ｂ螺杆钻具工作原理

螺杆钻具是一种容积式井底马达（ＰＤＭ）。高压钻井液由钻杆进入螺杆钻具后，液体的压力迫使转子旋转，从而把扭矩传递到钻头上，达到钻井的目的。

Ｃ螺杆钻具结构及其作用

2)螺杆钻具主要部件如下：旁通阀总成；马达总成；万向轴总成（有花瓣式和挠轴

式两种结构供选择)；传动轴总成；导向总成（花瓣式｀挠轴花瓣式｀可调式三种

结构供选择)。

c-1旁通阀总成

旁通阀总成安装在螺杆钻具的最上部，其作用是：a）下钻时使钻井液进入钻柱内从而减少下钻阻力；b）起钻时使钻柱内的钻井液流入环空从而避免钻井液溢于井台。

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入环空。

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旋转的机械能。

马达总成由定子和转子两部分组成。

定子是内衬橡胶的金属钢管，其内孔呈螺旋状，与转子相啮合形成密封腔。

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，流量过大或过小均不能使螺杆钻具处于最佳工作状态。

ｃ－３万向轴总成

万向轴总成的作用是把转子的行星运动转换为传动轴总成的定轴转动。它把马达和传动轴联成一体并把马达提供的转速和扭矩传递给传动轴和钻头。

ｃ－４传动轴总成

传动轴总成的作用是将马达产生的扭矩传递给。它的核心部件是轴向推力轴承和组合径向轴承。

ｃ－４．１轴向推力轴承

轴向推力轴承主要承受钻压，转子｀万向轴｀传动轴｀钻头的重量及马达｀钻头水眼产生的的轴向合力。

ｃ－４．２组合径向轴承

组合径向轴承分为上｀下两组，分别承受转子作行星运动是引起的弯曲载荷和钻头钻进是的侧向力。另外上径向轴承对钻井液头限流的作用，允许３－８%的钻井液流经各轴承起润滑和冷却的作用。

ｃ－５导向总成

导向总成是为提高螺杆钻具的造斜性能而设计的,安装在直螺杆钻具的马达总成下部的一种改变传动轴方向的特殊装置。由于导向总成形成的弯角更靠近钻头，因此螺杆钻具造斜率较高。导向总成分为三种结构形式：1）花瓣式导向总成；2）挠轴-花瓣式导向总成；3）可调角度式导向总成。其中花瓣式导向总成应用于常规单弯螺杆钻具；挠轴-花瓣式导向总成应用于超短型螺杆钻具；可调角度式导向总成应用于井口可调角度单弯螺杆钻具。

ｃ－6防掉装置

尽管螺杆钻具有足够的强度来满足钻井的需要，但由于其工作环境的性质决定了仍可能有少量事故发生，为把这种事故造成的损失减少到最低，DT螺杆钻具均带有防掉装置。

防掉装置分为两种，一为传动轴防掉螺母，DT所有型号的螺杆钻具均具有该装置，主要为防止传动轴断裂而掉入井底；二为壳体防掉装置，该装置设置在转子顶部，主要为复合导向螺杆钻具而设计，用户不作特别要求时不带该装置。

D影响螺杆钻具使用的因素

尽管螺杆钻具设计为在较宽的钻井条件下使用，但下列因素对螺杆钻具的正常工作影响很大。

D-1钻井液

螺杆钻具可适应各种类型的钻井液，但应考虑下列因素的影响：

D-1．1钻井液的比重和粘度

在满足洗井的前提下，尽可能减少钻井液的比重和粘度，钻井液比重应不大于。

D-1．２钻井液固相含量

应尽量控制在%以内，否则会影响螺杆钻具的寿命。

D-1．３钻井液ＰＨ值

钻井液的ＰＨ值应当在４－１０之间，ＰＨ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分，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。

D-２钻井液的流量

每一种规格的螺杆钻具均有最适应的流量使用范围，应按照附录中推荐的流量范围使用螺杆钻具。流量太大会导致螺杆钻具的转速过高，减少连续使用时间，甚至会损坏

马达；流量太小会导致螺杆钻具的转速下降，输出功率不够，甚至螺杆钻具因旁通阀不能关闭而不工作。

D-３钻压

在钻井作业过程中，应当通过逐渐增加钻压，使螺杆钻具的马达压降尽量达到规定值的中上限，以保证螺杆钻具的马达最大限度地提供输出扭矩以满足钻头破岩的需要。同时，应当把钻压控制在推荐的最大钻压以内，过大的钻压不但会损坏传动轴推力轴承，还会使马达压降过高而发生滞动现象，如果滞动时间过长，会使马达严重损坏。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，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磨擦损失扭矩之和，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-5钻头

DT螺杆钻具设计钻头水眼压降为。钻头水眼大小的选择与所使用的钻头`地层结构及钻井进尺率等因素有关。水眼过大将会使轴承得不到良好的润滑以及降低螺杆钻具承受钻压的能力；水眼过小，泵压达到额定值时，流量相对小，不能充分发挥马达的性能，流量达到额定值时，系统压力便高，影响推力轴承的寿命。

D-6井温

井底温度对螺杆钻具定子橡胶有较大影响，应根据井底温度选择常温螺杆钻具（耐热温度≤120o）及高温螺杆钻具（耐热温度≤150o）。

为使螺杆钻具在较高温度下正常工作，可采用分段下井`间歇循环及使用带分流的中空转子来加速钻井液循环从而改善井底温度对定子橡胶的影响。

D-7钻压平衡

螺杆钻具在工作时存在以下各种力：

F--转子｀万向轴｀传动轴｀钻头重量的和，方向向下。

FΔpm--马达压力降产生的轴向力，方向向下。

FΔpb--钻头水眼压降产生的轴向力，方向向下。

w--钻压，方向向上。

上述各力的合力由推力轴承来承受，并将合力传递给螺杆钻具壳体，当合力为零时为理想状态，此时推力轴承寿命最长。合适的钻压能够改善推力轴承的受力状态，作业时可参考附录中螺杆钻具技术参数表。

E正确使用螺杆钻具

当选择螺杆钻具进行作业时，应考虑以下因素：

1`使用螺杆钻具的目的；

2`井眼尺寸及轨迹；

3`井底循环温度；

4`钻头水眼压降；

5`钻头的型号（转速`扭矩`钻压）；