螺杆钻具发展现状及钻塞技术.ppt

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1、螺杆钻具发展现状及钻塞技术作业一分公司2009年10月目录螺杆钻具发展现状螺杆钻具结构与工作原理螺杆钻具选择及使用注意事项几个现场应用问题的探讨现场应用及经验总结1、国外发展现状。螺杆钻具是目前最广泛使用的一种井下动力钻具,主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工,一部分也用于直井反扣或侧钻作业中。美国50年代中期开始研制螺杆钻具,1962年用于生产,不同厂家生产的有迪纳钻具（Smith公司）、纳维钻具（Chrisenten公司）和波斯钻具,其基本原理都是基于容积式马达,只是内部结构和技术参数略有不同。至80年代中期,美国的迪纳钻具已发展成两个系列10种规格,纳维钻具有两个系

2、列14种规格。随着配套部件质量的提高,螺杆钻具工作寿命从原来的30-40h,提高到以上100h,1980年在美国俄克拉荷马州创造了连续运转429h的新记录。前苏联1966年开始研制螺杆钻具,到1984年螺杆钻具累计进尺达150*104m,1994年螺杆钻具钻进量占全苏工作量的7.5%。一、螺杆钻具发展现状2、国内发展现状。我国的螺杆钻具生产在80年代中后期才形成一定规模,目前,常规螺杆钻具已规格化系列化,各主要厂家如大港、北京、德州、潍坊的产品已覆盖国内绝大部分市场。某些厂家也已着手研制小径螺杆、铰接螺杆、中空螺杆等一些专用产品,并取得一定的成果,但在工作寿命、易损件耐磨性、

3、特种螺杆的设计制造等方面与国外有一定的差距。在吐哈油田常使用螺杆钻钻水泥塞、对落物鱼头进行整修、用螺杆钻对套管内壁整修（包括磨铣水泥环以及套管壁上的沉积胶结物等）、用螺杆钻磨桥塞（包括磨普通桥塞和注水泥桥塞）、磨铣其它类井下落物。一、螺杆钻具发展现状二、螺杆钻具结构及工作原理1、螺杆钻具的组成。螺杆钻具是典型的容积式马达,它由四大部分组成,即旁通阀、动力段总成转子与定子、万向轴总成、传动轴总成。万向轴总成传动轴总成旁通阀总成2、螺杆钻具的原理1）螺杆钻具液力马达是多级模诺泵的逆用，是一种容积式井下动力钻具。2）将液体压力能转化成机械能。当高压液流从管柱内进入螺杆钻具时，液体迫

4、使旁通阀内的钢球下行并密封旁通阀体筛孔。此时整个管柱便形成高压密封系统,当液体通过转子和定子间组成的连续密封腔时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达）。由于连续不断的泵入液体使转子产生连续的不同心的转动，转子的偏心转矩通过万向联轴节传递给驱动轴，从而带动钻头在井底平稳的工作,实现钻进、磨铣作业。二、螺杆钻具结构及工作原理3、螺杆钻具四大部分的作用二、螺杆钻具结构及工作原理1）旁通阀总成的作用：旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧组成，是起下钻作业时井液进出的通道，不循环时，弹簧使阀芯向上，处于开启位置，阀孔打开，循环液可以旁路通过。当泵入循环液后，循环液迫使阀芯向下，关闭阀

5、孔，这种情况下所有循环液流经马达。停泵后，弹簧推动阀芯恢复到原来的位置。旁通阀的闭合与开启控制马达的启动与停止。旁通阀总成二、螺杆钻具结构及工作原理2）马达总成的作用：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，转子在压力液体的驱动下，绕定子轴线旋转完成液体压力能向机械能的转化，为钻头提供动力。马达总成二、螺杆钻具结构及工作原理3）万向轴总成的作用：万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴。4）传动轴总成的作

6、用：传动轴的作用是将马达产生的扭矩和转速传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。二、螺杆钻具结构及工作原理二、螺杆钻具结构及工作原理5）螺杆钻具装配它是通过液体挤压转子与定子之间的密封腔,推动转子自转,经万向轴的转换,把行星转动变为轴心转动,带动钻头旋转,即把液体的液力能通过螺杆转换成机械能。螺杆钻具其转速与液体排量成正比,扭矩与钻压成正比，在排量一定的情况下,钻压增加,扭矩增大,螺杆钻具的压力也随着增加；而未达到临界钻压前,其螺杆转速只是稍有下降。当钻压达到临界钻压时,螺杆钻具制动（转速为零）,泵压大幅度上升。二、螺杆钻具结构及工作原理（一）螺杆钻具型号的选择1、常

7、规井眼选择范围（最佳选择）三、螺杆钻具的选择及使用注意事项2、选择的原则1）安全性的原则：在同一井眼其他条件不变的情况下，以钻具刚性强度最大为优选条件，即做到大马拉小车的原则，以确保安全性。如51/2″套管中，可供选择的钻具有LZ89、LZ95、LZ105，其中LZ105为最差选择。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。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