螺杆钻具的组成
螺杆钻具的组成
螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成. 螺杆马达是钻具的主要部件,很多实践和理论分析结果表明,如欲使马达正常有效地工作,每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜,否则马达就有漏失。转速很快降低,严重时则完全停止转动,马达损坏。(马达的一个导程为一级) 现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内,否则将影响马达效率,甚至加大磨损。螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。马达的理论输出扭矩和马达压降成正比,输出转数与输入泥浆流量成正比,随着负荷的增加钻具转数降低,所以只要控制地面上的压力表的读数和泵的流量,就能控制井下钻具的扭矩和转速。
螺杆钻具的工作原理
螺杆钻具是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进科马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。
资料来源:中国石油工具网
一、螺杆钻具的介绍 螺旋钻具是一种渐进空腔型容积式孔底动力机,简称螺杆钻。以泥浆、清水为动力介质,通过钻杆中心孔输送到孔底的螺杆钻,实质上是把液体压力能转换为机械能的一种能量转换装置。钻探时,螺杆钻直接带动连接在其孔底传动轴上的岩心管和钻头回转,整个钻杆柱仅作为输送高压工作介质的通道和支撑钻头反扭矩的杆件,不作回转运动。 采用螺杆钻钻探与常规钻探相比有许多优点,如钻杆磨损大幅度下降,钻速高。它是打定向孔的主要器具,在钻探领域已发挥作用。 1955年,美国克利斯坦森矿山钻探制品公司根据莫因诺原理开始研究,于1964年首先取得成功,定名为“戴纳钻”;苏联于70年代初研究成功“凸”型螺杆钻;中国地矿部勘探技术研究所于80年代初研制螺杆钻成功。至今生产螺杆钻的国家有美国、俄罗斯、中国、德国等。 螺杆钻最早是用来打垂直孔,现在主要用来打各种定向孔和特种工程孔(如矿井冻结孔)。最大钻孔深度达9023米。目前世界上螺杆钻最小直径为44.5毫米,最大直径为304.8毫米。利用螺杆钻进行岩心钻探时,应在驱动轴与钻头间加上岩心管采取岩心。
二、螺杆钻具的组成 螺杆钻由旁通阀、螺杆马达(转子和定子)、万向节、轴承和驱动轴几部分组成,其核心是螺杆马达。在螺杆马达转子、定子传动副中,定子齿数Z1比转子齿数Z2多一个:即Z1=Z2+1。它们的齿数比通常称为传动比,设计时,可任意选择(1:2,2:3,...,9:10)。设计高转速的螺杆钻应采用小齿数比螺杆马达,而设计低速大扭矩的螺杆钻应采用大齿数比螺杆马达。随着转子定子齿数比的增大,其效率逐渐趋于下降;螺杆钻的输出扭矩取决于通过马达的工作压力降,输出转速取决于通过螺杆马达工作介质的流量。 钻探时,仍然需要钻探机、泥浆泵、钻杆和钻塔等常规钻探装备。施工定向钻孔时,要借助定向仪给造斜工具定向。与螺杆钻配套使用的造斜工具有弯接头、弯外管和偏心块等。采用螺杆钻施工定向孔能提高钻孔质量,提供精确地质资料节约进尺,降低成本,解决许多无法施工的工程难题,因此它是钻探工程的一种特种工具。 螺杆钻的使用寿命一般为150~200小时,其薄弱环节是定子橡胶耐高温程度低,轴承易损坏。目前正加紧研制与开发用于制造定子的抗磨损耐高温的弹性材料与可靠的轴承系统,从而使螺杆钻的工作寿命得到显著提高。并研制低速大扭矩螺杆以适用于钻深孔和超深孔。 二、螺杆钻具的组成 螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。 螺杆马达是钻具的主要部件,很多实践和理论分析结果表明,如欲使马达正常有效地工作,每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜,否则马达就有漏失。转速很快降低,严重时则完全停止转动,马达损坏。(马达的一个导程为一级) 现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内,否则将影响马达效率,甚至加大磨损。
螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。马达的理论输出扭矩和马达压降成正比,输出转数与输入泥浆流量成正比,随着负荷的增加钻具转数降低,所以只要控制地面上的压力表的读数和泵的流量,就能控制井下钻具的扭矩和转速。
三、螺杆钻具的工作原理
螺杆钻具是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。 当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。
四、螺杆钻具的使用
螺杆钻具在出厂前,各部件之间的连接螺纹均已涂厌氧胶,并按规定力矩上紧,使用前不需要重新紧扣。
1、下井前地面检查 用提升短节将钻具提起,入转盘卡瓦内,使旁通阀位于转盘之上,装上安全卡瓦,卸去提升短节,检查旁通阀的灵活性,方法是用木棒压下阀芯,然后松开,阀芯在弹簧力的作用下,恢复正常,反复压下3-5次,阀芯无卡阻,运动灵活,接着将钻具旁通孔部位下到钻盘以下开泵,旁通孔封闭,马达启动,驱动接头旋转,停泵后,阀芯复位,泥浆从旁通孔泻出,钻具正常。
2、钻具下入井内 (1)钻具下井时,严格控制下放速度,以防过快时马达倒转钻具负载压降(3)开始钻进,钻进速度不宜太快,此时钻具和钻头都很紧,井底尚未清洗,易产生钻头泥包。 (4)钻具产生的扭矩与马达的压力降成正比,因此增大钻压就能增大扭矩。 (5)均匀送钻能保证井段的曲线光滑和定向精度。 4、从井眼中起出并检查钻具
(1)用清水冲洗旁通阀,用木棒上、下活动阀芯,使其能关闭灵活为止。 (2)用管钳咬住钻具,用链钳顺时针转动驱动接头,从旁通阀上部注入清水清洗钻具内部,最后向马达内注入少量矿物油。 (3)起钻应注意起钻速度,以防卡钻损坏钻具。 (4)测量钻具的轴承间隙,如轴承间隙超过最大允差,应对钻具进行维修,更换新轴承(对于修井钻则应调整轴承的轴向间隙)。
五、螺杆钻具的优缺点
1、优点
①冲击和剪切双重作用破岩,既有牙齿的冲击又有滑动引起的剪切,破岩效率高。 ②适应地层范围广,适合在所有地层中钻进。③钻头自洗效果好,不容易泥包。④钻头成本较低。
2、缺点: ①由于轴承的寿命和牙齿耐磨性的限制,钻头寿命相对较低;②由于存在薄弱环节(如轴承密封与锁紧部位),经常会造成牙轮脱落,造成钻井事故;③由于轴承在高转速下寿命较低,因此牙轮钻头不适合高转速,一般适合在200转/分以下。④在高温条件下,钻头密封和润滑系统容易损坏,因而不适合高温地层。 ⑤在小井眼中由于牙轮尺寸受到限制,寿命很低,因此不适合小井眼钻井。 ⑥所需钻压相对较高,不适合在易斜地层使用。
螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。螺杆马达是钻具的主要部件,很多实践和理论分析结果表明,如欲使马达正常有效地工作,每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜,否则马达就有漏失。转速很快降低,严重时则完全停止转动,马达损坏。(马达的一个导程为一级) 现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内,否则将影响马达效率,甚至加大磨损。螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。马达的理论输出扭矩和马达压降成正比,输出转数与输入泥浆流量成正比,随着负荷的增加钻具转数降低,所以只要控制地面上的压力表的读数和泵的流量,就能控制井下钻具的扭矩和转速。 传动轴的作用是将马达的旋转动力传递给钻头,同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。我公司制造的钻具传动轴结构(如图7所示)已申请国家专利,具有寿命更长、承载能力更高等诸多优点。
螺杆钻具六直棱扶正套和五直棱棱套区别
其中,五直棱棱套也是圆柱形,在外壳的内孔上平面上呈五个等分直角棱角突出,同样用于支撑螺杆的同时帮助排除孔内泥浆和碎屑。与六直棱扶正套不同的是,五直棱棱套在支撑螺杆的同时可以更好地保持螺杆相对于外壳的稳定,有助于提高井下作业的效率。因此螺杆钻具六直棱扶正套和五直棱棱套在使用方面有...
中心通缆式钻杆的使用与维护
它是信号传输装置与钻杆构成的一体式钻杆,在圆钻杆的基础上,内部使用中心支撑式结构将金属导线固定并密封在钻杆内部,使用丝扣连接的同时采用插接式结构实现内部导线的连通,可实时传输钻孔随钻测量信号,并能有效地将动力头载荷传递到孔底钻头。由于钻杆使用环境恶劣和地质条件复杂,对信号传输的质量和杆体...
定向钻探施工
打导向眼的钻具,应连接万向节或连接小一级的柔性较好的钻杆。粗径部分长1.1m左右,可以随钻进逐渐加长。钻进时,压力不要大,转速要低,泵量可大些。 2)扩孔沿楔面扩孔可采用厚壁金刚石钻头或不取心金刚石钻头、牙轮钻头或不取心硬质合金钻头。钻具组成为:导向杆→厚壁钻头→特制接头→岩心管(小一级)→接头→...
什么是泥浆马达?
马达由定子、转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成,其内孔是具有一定几何参数的螺旋;转子是一根有硬层的螺杆。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。马达转子的螺旋线有单头和多头之分。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...
钻柱与钻具组合设计
普通的增斜钻具是指转盘钻增斜钻具,利用杠杆原理,采用双稳定器或三稳定器设计,近钻头足尺寸稳定器作为支点,根据钻铤的刚性和增斜率大小设计第二个稳定器和钻头之间的距离。(4)地质导向钻井系统 地质导向钻井系统由钻头、导向马达、无线随钻测井仪、无线随钻测斜仪和地面计算机系统组成,特点是不需要起...
定向钻探技术在深部矿体勘探中的应用研究
通过应用螺杆钻具、新型自寻北陀螺测斜仪器等成功完成ZK8321、ZK7525定向钻孔的施工,系统地进行了受控定向钻孔剖面形态与孔身轨迹的优化设计,开展了造斜设备与机具的选择、造斜定向方法、造斜与稳斜钻进等技术工艺方法的探讨,为采用定向钻探技术进行深部铁矿勘查积累了宝贵的经验。该技术的应用实践证明,采用定向钻探...
求塔式钻具组合的组成
塔式钻具主要是指将不同等级,规格的钻铤和钻杆组合起来,能够在充分利用现有器材库存的条件下满足钻具在井下的强度要求,在经济,技术上达到最优化,并且提高钻具整体稳定性,也可以起到一定的防斜作用。对钻铤来讲,一般将比重最大、强度最高、壁厚最大的放在离钻头最近的位置上,其次,在满足强度要求...
螺杆钻具工作原理
钻井液作为驱动源,其流动的力量被转化为机械能,直接作用于钻头,减少了传统钻井方式中对机械动力的需求。这种容积式设计使得螺杆钻具能够在各种复杂地质条件下稳定工作,提高了钻井的效率和精度,是现代井下作业不可或缺的工具之一。总之,螺杆钻具的工作原理巧妙地整合了液体动力和机械传动,将钻井液的压...
钻井工具的井下动力钻具
接在钻杆下端,随钻杆一起下入井底的动力机。主要有涡轮钻具、螺杆钻具等。①涡轮钻具靠高压液流通过涡轮,把液体能转变为中心轴上的机械能,带动钻头破碎岩石。由成百对串联地装在外壳内的涡轮定子和转子以及轴承、中心轴等组成。涡轮定子和转子的叶片呈反向弯曲,高压泥浆沿定子叶片的偏斜方向流动,有力...
成辰小儿: 螺杆钻具的组成螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成. 螺杆马达是钻具的主要部件,很多实践和理论分析结果表明,如欲使马达正常有效地工作,每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜,否则马达就有漏失...
新罗区18217479512: 如何正确使用螺杆钻具 - ?
成辰小儿: 螺杆钻具的使用方法与故障分析螺杆钻具是油水井修井中常用的一种钻铣工具,它是以液体压力为动力,驱动井下钻具旋转的工具,可以用来进行钻进、磨铣、侧钻等作业.,由于它一方面对洗井液的要求比较高,另一方面我们在现场施工时...
新罗区18217479512: 压差旁通的作用是() - 上学吧?
成辰小儿: 螺杆钻具是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具.当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进科马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业.
新罗区18217479512: 为什么我的石油钻井不钻油的 - ?
成辰小儿: 有些井是以取地质资料和勘探为主.不一定会出油.
新罗区18217479512: 请问螺杆泵与螺杆钻具是相同的概念吗?或者两者是否指同一东西? - ?
成辰小儿: 可以说两个相反的概念,更不可能是同一样东西首先螺杆泵螺杆钻具的原理.螺杆泵的工作原理是:螺杆泵工作时,液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间,当主动螺杆旋转时,螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力,并沿轴向移动.由于螺杆是等速旋转,所以液体出流流量也是均匀的. 螺杆钻具是一种渐进空腔型容积式孔底动力机(PDM),简称螺杆钻,以泥浆、清水为动力介质,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具.当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业.
新罗区18217479512: 钻井工艺原理是什么? - ?
成辰小儿: 石油和天然气的勘探和开发中钻成井眼所采取的技术方法.主要包括井身设计、钻头和泥浆的选用、钻具组合、钻井参数配合、井斜控制、泥浆处理、取岩心以及事故预防和处理等.石油钻井工艺的特点是:井眼深、压力大、温度高、影响因素...
新罗区18217479512: 螺杆钻具的使用要求 - ?
成辰小儿: 1、钻井液要求:螺杆钻具对于各种泥浆都能有效地工作,包括油基泥浆、乳化泥浆和粘土泥浆,甚至清水等.泥浆粘度和比重对钻具的影响很小,但对整个系统的压力有直接影响,如果推荐排量下的压力大于额定泵压值,就得减少泥浆排量,...