螺杆钻具结构
1、螺杆钻具结构
螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,由旁通阀、马达、TC轴承、推力轴承、万向轴、传动轴和防掉装置等组成(如图1所示)。
当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达），马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点：1．增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。
2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。
3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。
4．广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。
1.1旁通阀总成
旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成(如图2所示)。
在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态：在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和，旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；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，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置--处于旁通状态。
1.2马达总成
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(如图3所示)。
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，扭矩越大。仅以转子与定子啮合头数为5：6和9：10的截面参考。(如图4、图5所示)。
马达中一个定子导程组成一个密封腔（一级）。每级额定工作压降约0.8MPa～1.1MPa。压降超过最大压降值，马达就会产生泄漏，转速很快下降，对马达也会造成损坏。
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。
现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内，否则将影响马达效率，甚至加快马达磨损。
马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，负载的增加，钻具的转速有所降低。
1.2.1中空转子马达
中空转子可增加钻头液压动力和泥浆上返速度，马达的总流量等于流经马达及转子喷嘴的总和，流经该马达的液体流量过大，马达将停止转动。因此选择中空转子马达时，应确保马达密封腔流量在正常工况。
1.2.2喷嘴直径选取
在泥浆密度、喷嘴尺寸和马达流量一定时，起钻时马达负载近似为零，流经转子喷嘴流量最小，而流经马达密封腔的流量最大。相反，钻头钻进，马达压差不断增加，流经转子喷嘴流量增加，同时，流经马达密封腔流量减少。流经马达密封腔的流量为Q 1，通过马达喷嘴的流量Q 2，Q 总=Q 1+Q 2。用户可依据使用需要随时更换不同直径喷嘴，从而达到理想的效果。
表1：
表2：
中空转子所配喷嘴尺寸
1.3万向轴总成
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
喷嘴直径（in）
泥浆密度马达两端压力降(psi)
100
200
300
400
流经转子水眼流量12/32
8.34
4056698010.003651637312.003347586614.003143536218/32
8.34
9012715517910.008211614216412.007510612915014.00
69
98
120
138
喷嘴号喷嘴直径喷嘴号喷嘴直径in mm in mm 077/32 5.561616/3212.70088/32 6.351717/3214.27099/327.141818/3215.881010/327.941922/3217.481111/328.742024/3219.051212/329.532128/3222.231313/3210.312230/3223.801414/3211.112332/32
25.40
15
15/32
11.91
24
的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴多采用挠轴式(如图6所示)。
1.4传动轴总成
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。
1.5防掉装置
我公司采用的防掉装置已经申请国家专利。当定子下部各个外壳螺纹松脱后，
防掉装置通过转子防止下部壳体落入井眼中，并且φ120以上规格的钻具都能够防止传动轴轴头落入井中，具有极大的安全性。
2、螺杆钻具型号说明
同SY/t5383-1999中有关说明一致。
3、使用须知
3.1井场钻井技术人员和司钻首先要了解钻具的结构原理和使用参数，再按使用手册的要求合理使用钻具。
3.2根据整个井眼的钻井作业计划，由钻井工程师根据任务结合不同地层结构、井眼孔径、深度、机械转速选定所用钻头与钻具型号，决定水眼直径和钻具组合。现场施工必须严格按照制定的钻井作业计划执行。
3.3对钻井液的要求
螺杆钻具的马达为容积式，马达的输入流量和作用于两端的压力降差决定了钻具的基本性能。钻井液的物理、化学性能除个别有损钻具寿命外，一般不影响钻具性能，但钻井液所含的各种硬颗粒必须予以限制，因为它会加速轴承、马达的磨损而降低钻具的使用寿命，建议固相含砂量不超过1%(若含砂量达到5%，钻具寿命会降低50%)。同时注意钻井液中不要混有各种气体，因为混有气体的钻井液在钻具中压力的变化下容易产生“气蚀作用”，加速钻具的损坏，尤其是定子橡胶更容易被气蚀坏，对于欠平衡钻进中强碱、高温泥浆，要提前说明。
3.4使用钻头的选择
钻头与钻具是否匹配是螺杆钻具能否成功发挥作用的因素之一，选择时应注意以下问题：
(1)钻井方案及计划；
(2)针对地层需要的刃部结构；
(3)钻井液流通通道的结构；
(4)预先计划的机械钻速；
(5)使用该钻头，钻具运转的时间估算：
(6)钻头水眼压降的设计。
除了钻头水眼造成的压降外，要使钻井液流经钻头底部时不再形成其他较大的压力损失，尤其是钻头水眼压降已达到该型号钻具规定的压降值时更应注意，应选择合适的钻头。
A：PDC钻头其冠部液体通道的设计，须考虑通道过流面积是否可能造成额外过多的压力损失问题，同时并能保证岩屑及时排出及钻头冷却需要。PDC钻头不仅适用于定向造斜，更适用于钻井周期较长的作业，如打直井等。
B：牙轮钻头适用于钻井周期不长的作业，如定向造斜、侧钻等。
C：改善传动轴的稳定性，对提高钻具寿命发挥钻头性能有帮助。另外，考虑钻头金刚石的几何尺寸、布置方位、钻压负荷等诸多因素是否影响钻具转速及寿命。
3.5对井底环境温度的要求
温度过高对钻具马达性能有影响。使用油基泥浆液，井底温度低于95℃，钻具工作状态最佳。当温度超过150℃时，钻具定子寿命受到影响较大。
为使钻具在较高的油基钻井液下正常工作，可以采用分段下钻，间歇循环，使用带分流孔的空心转子，以加速循环或改善钻井液的散热性及其它性能的方法。保证实际定子工作温度低于极限值。
有普通定子（额定温度为95℃-120℃）、耐高温定子（额定温度135℃-150℃）两种。
3.6对钻井液流量的要求
螺杆钻具的输出转速与输入钻井液流量成正比。建议按钻具推荐流量参数范围进行选择，否则会降低钻具效率及使用寿命。
3.7钻井液压力与钻压的特点
钻具进行空运转时，若保持泥浆流量不变，钻具与钻头的压降为一常数，该值随钻具形式和规格的不同而有所不同。钻具工作时，随着钻压逐步增加，钻井液循环压力逐渐上升，该压力的增量与钻压或钻进所需扭矩的增量成正比，当达到最大推荐值时，产生最佳扭矩。继续增加钻压，当循环钻井液在马达两端产生的压降超过最大设计值时，钻具将发生泄漏。正常工作时，如果泵压表突然增加了几兆帕，继续增加钻压，泵压不再增加，表明钻具发生了泄漏，此时钻具定子与转子间密封腔破坏，液体经密封腔从钻头水眼中流出。因故障卡钻时，钻井液在钻具制动情况下仍可以继续循环流过钻具，应迅速将钻具提离井底降低钻压，因为钻井液长时间流过不转的马达会使钻具严重损坏。另外，要使钻具获得最佳工作效率，应将钻具两端的压差控制在推荐参数范围内。
3.8预先进行必要的水力估算
钻井作业时，由泥浆泵泵出的钻井液依次经立杆、水龙头、方钻杆而进入钻杆、钻铤、无磁钻铤、钻具（马达）、钻头水眼及环空而返回地面。在钻井液不断循环过程中，由于钻井液本身的摩擦和钻井液与管壁、井壁的摩擦及各局部流动造成的损失，皆需消耗一定的能量。这一能量损失以压力损失表现出来，按预计井深累加压力损失后，就可以作为确定泵压的一个参数。对于现场操作者来说，只要将钻头稍稍提离井底，在额定排量下，主管压力表上的读数值就是上述总压力损失值。4.钻具使用的注意事项
4.1钻具下井前的地面检查
4.1.1钻具除提升短节与旁通阀连接外，其他部分的壳体连接均涂以锁紧剂。
4.1.2用钻头装卸器把钻头装上，只许用链钳转动钻具传动轴头，而且只能逆时针旋转（俯视旋向，下同），以防止内部螺纹松扣。
4.1.3吊起提升短节，把钻具放入转盘中，把旁通阀置于转盘中易于观察的位置。用卡瓦把钻具卡牢，卸去提升短节。
4.1.4检查旁通阀：用锤柄或木棒向下压旁通阀芯，从上部向旁通阀注满水，此时旁通阀应不漏，水面无明显下降，然后挪走木棒，阀芯应被弹簧弹起复位，所注水应从侧面各孔均匀流出，即可认为正常。
4.1.5下放后，使旁通阀位于钻杆下方便于观察的地方，开动钻井泵，逐渐提高排量直到旁通阀关闭，上提钻具，看钻头是否转动，此时旁通阀处于“关闭”位置。不应有钻井液从旁通孔流出。停泵后注意观察旁通阀是否再次打开，使钻井液从旁通孔排出。泵未完全停止之前，不要把旁通阀提到转盘以上，防止污染井台。
4.1.6按设计的钻具组合，分别把弯接头、无磁钻铤、稳定器等接好。
4.2把钻具下到井眼
司钻下放钻具时，需控制下放速度，否则易被井眼中的沙桥、井眼台肩、套管鞋所损坏。如遇到这样的井段，往往需开动钻井泵，慢慢地扩大井眼再通过。
如果用弯接头或弯壳体，钻头侧面就更易碰上井壁的硬岩层和套管鞋等，要周期性的转动钻具，以消除侧钻的影响。
对于深井和高温井，下放钻具时建议周期性地进行中途循环，这样可以防止钻头堵塞，或因高温造成钻具定子损坏。
在井内，钻井液若不能迅速通过旁通阀阀口，应减慢下井速度，或不时停下来充灌泥浆，下钻时，注意不可墩钻或将钻具直接放进井底。
4.3开动钻具：如果钻具处于井底，必须提起0.3-0.4m，开动钻井泵，此时记下立
杆压力表读数，与计算的压力值对比一下，如果超过水力计算的压力数值也是正常的，这是钻头侧钻引起的。
清理井底：尤其是打斜井，井底必须足够“干净”，因为井底堆积或沉淀的岩屑影响转速或造斜。最好用正常的钻井液循环清理，清理时也可慢慢转动钻具或钻具分次转动（每次转动30o-40o），依次地把堆在井底的物体清理干净。清理干净后，再把钻具上提0.3-0.4m，校对压力值，记录下来。
重新下入井底并逐步加钻压，马达扭矩增加，立杆压力表压值升高，这个升高的压力值应符合各型号钻具规定的马达压降值，此压力表增大的数值反映了马达的负载是否正常，也反映钻压加的是否合适，因此保持马达转速基本稳定，钻压基本稳定，只要把立杆压力表读数限制在所选钻具推荐范围内就可以了。它能使司钻及时了解钻具工作情况。
钻头不在井底时，如果循环压力高，则可能是钻头水眼被堵或传动轴被卡死。
4.4起钻：
起钻时，旁通阀处于旁通状态，允许钻柱中的钻井液泻入环空，但是钻具本身不能排出钻井液，通常在起钻前在钻柱上部注入一段加重钻井液顺利排出。
4.4.1在钻具提出到旁通阀位置后，卸下旁通阀口上各部件，用清水从旁通阀顶部进行冲洗，然后使用木棒或锤柄等将阀芯按下、松开使其移动无阻。清洗完毕，拧上提升短节，提出钻具。
4.4.2装好钻头装卸器，卡牢钻具外壳，反转钻头（俯视反旋）把马达中残存的泥浆从旁通阀排出，卸下钻头。
4.4.3卸下钻具，从传动轴孔中冲洗钻头，将传动轴和万向轴清洗干净，然后平放钻具，正常维护保养待用。
4.5故障分析：
以立杆压力表上数值变化推断井底钻井液循环压力变化。
5、定向井中螺杆钻具的使用
定向钻井就是沿着预先设计的井眼轴线钻到目的层的钻井方法。要实现定向钻井需要螺杆钻具，接头、弯接头、钢钻铤、无磁钻铤、稳定器、钻头以及测量系统等配套工具和设备。
5.1我公司生产的螺杆钻具可以满足定向钻井需要。
5.2弯接头是有弯曲角度的接头短节，其公扣拧入钻具上部。弯接头上部再接钻铤，这样在钻铤及钻具间形成一定角度。弯接头（角度0°-3°）角度的选择应考虑井眼尺寸、井斜角变化的要求、所用钻具估计能完成的进尺等因素。
如果弯接头有斜口管鞋造斜键，应当检查一下这个件要弯接头上的刻线，这样可以保证定向方位的正确，并在运转前记录下来。
5.3反扭矩对定向钻井的影响：钻具组合，通过钻杆下到预定定向造斜深度，从预定深度到井台在反扭矩的作用下产生变形。施加钻压时，钻具输出一定的扭矩，那么大小相同方向相反的反扭矩就作用在整个钻具组合及钻杆上，造成它们的扭转变形，因此必然影响定向的方位。在定向钻井工作中，为了保持正确的方向，必须考虑反扭矩。由反扭矩造成的反扭角的大小取决于：钻压、钻杆的类型与长度、井斜角的大小、钻铤和重钻的类型和长度、装有扶正器时，扶正器的数量和长度。钻柱的反扭角可以粗略地参照下表数值。
表3：钻柱反扭角估算
开始造斜深度估算反扭角
0-152左旋20°
＞152-305左旋25°
如果在预定方位井斜角下继续造斜而造斜过程中出现偏离预定方位的情况，建议下表获得最有效的方位变化，以少影响井斜角的变化。
表4：已有井斜角时（纠偏）反扭角的估算
5.4注意事项
调整弯接头指向时，转盘应按右旋定位，调整完毕，钻柱需慢慢地提升和下放
数次（上提高度应超过9m）消除井眼中的钻杆应力，使其处于自由放松状态。 所测得的井眼方位和井斜角不是钻头处的数据而是在钻头以上15米左右处，
这是测斜装置距钻头的距离。
连续造斜时，建议每钻一单根取一测量数据。为使造斜准确，所加钻压应稳定
且不要过大。
5.5导向钻井螺杆钻具：
导向螺杆钻具是专为水平钻井设计、制造的新型井下动力，通常是指配有弯壳
体和稳定器的钻具。
用途：配合PDC 钻头或牙轮钻头组成不同的钻具组合，用于导向钻井系列，完
成造斜和在不更换钻具组合情况下实现稳斜段（配合转盘低速旋转）及水平井段的钻井。
传动轴外壳带有不同直径和不同形状的稳定器。
＞305-455左旋35°＞455-1524左旋50°＞1524-全井深
左旋10°/305m
井深
井斜角
从井眼的高点调整钻具
向左纠偏
向右纠偏地面-305
2°-5°40°左转1405°-10°40°左转13510°-15°
40°左转130°右转15°-20°40°左转125°右转20°-25°40°左转120°右转25°-30°40°左转115°右转30°-35°40°左转110°右转Over 35°40°右转105°右转305-510
2°-5°30°左转155°右转5°-10°20°左转140°右转10°-15°
10°左转135°右转15°-20°15°左转130°右转20°-25°0°左转125°右转25°-30°5°左转120°右转30°-35°5°右转115°右转Over 35°10°右转110°右转510-全部井深
2°-5°25°左转180°右转5°-10°
15°左转150°右转10°-15°5°左转145°右转15°-20°0°左转145°右转20°-25°5°右转125°右转25°-30°
10°右转
115°左转
为了解决水平钻井的携屑上返困难，马达转子设计在中心分流孔入口处装有喷
嘴，从而增加输入流量，可以进行高压喷射钻井。当需要排量较小时，可以封堵转子中孔。
我公司可根据用户要求，制造转子头数与定子头数比为1：2，3：4，4：5，9：10等各种规格的钻具，且可根据使用要求为用户提供钻头水眼压力降为14Mpa 的产品。
应用空气动力或泡沫动力钻具马达对于采用欠平衡钻进段，我公司专门设计
空气或泡沫动力钻具。目前120、165、203钻具都有，如用户需要其它规格，我公司能单独设计。 可调弯壳体钻具用一根在地面可调角度钻具代替多根不可调角度螺杆钻具，
不但可以节约钻具的购置费用，
同时也利于现场工程师操作。我公司可调弯处壳角度调整为有级调整，调好后不移动不错位。6、订货须知
如果您要订购螺杆钻具，请您确定以下信息：(1)是否需提供附件，如提升短节或定向接头；
(2)钻具使用地层、使用目的及预计使用时间、井身结构、使用钻具井段、泥浆条件、弯壳体角度。
(3)以下信息供客户参考
表5：螺杆钻具允许承受最大拉力
表6：紧扣扭矩
钻具外径
钻头上负载kN
(lbs)壳体上负载kN
(lbs)φ95
8001760001000220500φ120
12822882001998449100φ165
17834008002389537000φ172
21824809602923644400φ203
29376602004319971000φ216
340075000049901100000φ244
3764846300
57741298000
序号钻具型号紧扣扭矩（N.m）最小值最大值15LZ1205500750025LZ165270003037535LZ172330003600045LZ203372004050055LZ21645500487506
5LZ244
60750
65750
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 □□×□□--□□□□□ 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 (0-3.5o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。
螺杆钻具参数的计算
螺杆钻具排量的计算： 在井下动力钻具中 ，钻井液总是子上而下刘静马达的，而钻头的工作旋向有总是顺时针旋转，因此，单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转r=h N N z )1(+2π，密封线下移z ，由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H ： H z r π2= 可求的 H=N(N+1)h （1-27） 或 H=NT s =（N+1）T r （1-28） 若以A s 表示定子线性包容的面积，A r 表示转子线型所包容的面积。择流过的面积A G 为 A G = A s -A r (1-29) 螺杆马达的每转排量q （即当钻头旋转一周，流过马达的液体量）为 q=A H （1-30） 将式子（1-28）（1-29）带入（1-30）可得到： q= A G NT s =（ A s -A r ）NT s 可见每转排量去、纯粹是一个几何量，它与马达的线型、头数和定子导程有关，式子（1-30）是一个通式。对单头马达，令N=1，结合图1-7.图图1-19、图2-22中的有关参数，可写出 A r = πR 2 A s = πR 2+4eD r =πR 2 A G = A s -A r =8eR= 4eD r T s =2h 可得出q=16eRh 螺杆马达理论扭矩和转速的计算： 若设钻头的输出转矩为M ，马达入口与出口的钻井液压力差为p ?，忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦，那么，由马达吸收的水马力与其输出功率相等，既 ??p q=M ·2 π 则 M=s r s NT A A p )(2-?π 由此同时很容易有每转排量q 和输入体积流量Q 求的无水利损失下的转速，即理论转速 q Q n t 60= 螺杆钻具轴向力的计算： 多线单螺杆钻具螺杆上作用的轴向力，是由于液压降所产生的轴向力和啮合力的轴 向分量之和，数值是很大的。精确的计算螺杆工作时所承受的轴向力以正确的选择支承， 是提高单螺杆钻具的使用寿命、工作可靠性及能量指标的重要条件之一。 图 1.3 中给出单螺杆钻具和螺杆上作用轴向力的简图(略去螺杆本身重量的影响)。
螺杆钻具使用说明书 2
螺杆钻具 使 用 说 明 书 江苏长城石油装备制造有限公司 https://www.360docs.net/doc/3711904349.html, 手机：137 **** ****
螺杆钻具使用说明 一、结构及原理： 螺杆钻具主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成四部分组成。钻具通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能，当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，旁通阀关闭，从而进入转子与定子形成的各个密封腔，液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动，转子在沿自身轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与一偏心距的定子中心线公转，这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理，由于转子和定子都采用反向螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动带动钻头旋转。钻具的输出扭距与高压液体流经马达的压力降成正比；输出转速与输出排量成正比。 1.1旁通阀总成： 旁通阀由阀体、阀芯、阀套、弹簧及“O”圈组成，其作用是在起下钻时沟通钻柱内外工作液通道，当无循环时，弹簧使阀芯处于原始位置，此时旁通孔道开启，当泥浆排量达到一定值时液压力克服弹簧力，使阀芯移动，此时旁通孔封闭，泥浆流进马达，如果停泵，弹簧再将阀芯顶回到原来位置旁通孔道又被开启，使钻柱内与环空中的工作液连通。 1.2马达总成： 马达为多级容积式马达，由定子和转子组成。定子是优质合金钢外壳和内衬橡胶组成，橡胶内腔为左螺旋面型腔，具有耐油、耐磨、耐高温（定子安全工作温度－29~120℃、－29~150℃）；转子经热处理无应力的合金钢制成，表面镀了一层硬铬，以防钻井液体的
磨损及腐蚀。转子与定子型腔组成许多连续的互不相通的密封腔，当工作液进入马达时，工作液的液能转变为机械能，在转子的螺旋曲面上形成动力距，迫使转子在定子内作行星运动。 1.3万向轴总成： 万向轴部件由万向轴壳体和万向轴组成，壳体的上下端分别与马达定子与传动轴壳体相连接，万向轴上下端分别与马达转子、传动轴相连接，主要作用是将马达产生的扭距和转速传递给轴承总成的传动轴及钻头，它将转子的行星运动转变为传动轴的定轴转动，万向轴经特殊加工而成，使驱动更圆滑，恒速而摩擦更小，振动更小，这一结构形式有效地完成了能量、运动的转换、能量的传递这三个重要环节。 1.4传动轴总成： 螺杆钻具主要部件之一。外壳体上端和万向轴壳体相连，传动轴导流水帽与万向轴相连，下端接钻头。多列推力球轴承承受钻压引起的轴向载荷。用硬质合金烧结而成的径向轴承，分别装在传动轴体的上下两端，用来承受钻具偏斜力距造成的径向载荷。 由马达排出的大部分泥浆通过传动轴内孔经钻头水眼喷出，以利冷却清洗钻头而另一部分泥浆通过上下径向轴承和多列推力球轴承组从传动轴外侧流出，冷却和润滑轴承系统。 二.规格及技术参数： 2.1系列钻井钻具规格及参数： 表一
螺杆钻具使用技术措施
编号：SY-AQ-08560 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 螺杆钻具使用技术措施 Technical measures of screw drill
螺杆钻具使用技术措施 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1、螺杆到井后记录其型号、厂家、扣型；丈量其长度及外径；检查其水眼及丝扣，确保丝扣完好。螺杆上钻台要用双绞车抬上钻台，在起吊过程中，防止碰伤其丝扣。上扣时丝扣油涂好，扣要上紧，达到额定扭矩值。 2、下钻前螺杆在井口接方钻杆开泵检查旁通阀及传动轴，传动轴运转正常，旁通孔畅通，各连接螺纹完好；井口试运转，开泵后容易启动，旁通阀立即关闭，连接处无渗漏，停泵后旁通阀开启，传动轴逐渐停止转动，记录好泵压，检查完毕后开始下钻。 3、下钻时慢慢让螺杆通过井口、防溢管、防喷器、四通。下钻过程中控制好速度。离井底有一个单根时，提前挂好方钻杆开泵，井底循环好。确认钻头接触井底后，用10-20KN钻压磨合30分钟。磨合时间一定要充分，这对钻头的使用寿命很大的影响。 4、下钻遇阻时，应慢慢转动几个方向上提下放活动，不要轻易开泵，
不能用螺杆钻具长井段划眼。 5、磨合完毕井下正常后慢慢加压，加到80KN打完一根单根后，下一根单根将钻压加到180KN左右进行正常钻进，并视地层具体情况随时进行调整。 这里填写您的公司名字 Fill In Your Business Name Here
螺杆钻具结构
1、螺杆钻具结构 螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,由旁通阀、马达、TC轴承、推力轴承、万向轴、传动轴和防掉装置等组成(如图1所示)。 当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达），马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点： 1．增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。 2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。 3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。 4．广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。 1.1旁通阀总成 旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成(如图2所示)。
在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态：在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和，旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；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，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置--处于旁通状态。 1.2马达总成 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 (如图3所示) 。
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 越大。仅以转子与定子啮合头数为5：6和9：10的截面参考。(如图4、图5所示)。 马达中一个定子导程组成一个密封腔（一级）。每级额定工作压降约0.8MPa～1.1MPa。压降超过最大压降值，马达就会产生泄漏，转速很快下降，对马达也会造成损坏。 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。 现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内，否则将影响马达效率，甚至加快马达磨损。 马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，负载的增加，钻具的转速有所降低。 1.2.1中空转子马达 中空转子可增加钻头液压动力和泥浆上返速度，马达的总流量等于流经马达及转子喷嘴的总和，流经该马达 的液体流量过大，马达将停止转动。因此选择中空转子马达时，应确保马达密封腔流量在正常工况。 1.2.2喷嘴直径选取 在泥浆密度、喷嘴尺寸和马达流量一定时，起钻时马达负载近似为零，流经转子喷嘴流量最小，而流经马达
螺杆钻具参数
流量： 1加仑/分（gpm）=0.063升/秒（l/s） 1升/秒（l/s）=15.873加仑/分（gpm） 压降： 1磅/平方英尺（PSI)=0.00689Mpa（兆帕） 1兆帕（Mpa）=145.14磅/平方英寸（PSI） 1Mpa=106 N/m21磅=453.59克 扭矩： 1牛.米（N.M）=0.7380磅.英尺（b.ft） 1磅.英尺(b.ft)=1.355牛.米（n.m） 功率 1英制马力（HP）=0.7457千瓦（KW） 1千瓦（KW）=1.341英制马力（HP） (1HP=550英尺.磅/秒) 1KW=102Kg.m/s 1英制马力（HP）=1.0139米制马力（已废除） 钻压：（lbf） 1磅力（lbf）=453.59X10-6吨（t） 1吨（t）=2.205X103磅力（lbf） 长度： 1英尺ft=0.3048米（m） 1米（m）=3.28英尺（ft） 重量 1磅（bm）=0.45359千克（Kg） 1千克（Kg）=2.205磅（bm） 密度 1磅/立方英尺（pcf）=0.016克/厘米3（g/cm3） 1克/厘米3（g/cm3）=62.5磅/立方英尺（pcf） 温度： 5（t°-50）=9（t℃-10） 1华式=9/5摄氏+32 1摄氏=（5华式-160）/9 冲数与排量的转换 已知：冲数N次/分 求排量= N X 3 X π/4 D2X H X 10-3 X 90% 60 单位为: l/s 其中：D为缸套直径（cm）H为缸套长度（cm）90%为功率系数（经验值）公式为三缸单作用泵的排量 材质的硬度单位：肖氏HS 布氏HB 洛氏HRC 维氏HV 里氏HL HRC=HB/10-3 HS=HB/10+12
螺杆钻具中文使用手册范本
中成－钻具 使用手册 大港油田集团中成机械制造Dagang Oilfield Group Zhongcheng Machinery Manufacturing Co.,Ltd. 2004.10
第一章、序言 中成－螺杆钻具是靠泥浆提供动力的井下动力钻具，它 与传统转盘带动钻杆钻进方法比较,有很多优点： 1．增加钻头的转速。 2．增加钻头扭矩的功率，因而增加进尺率。 3．井底直接提供动力，因而减少钻杆的磨损和损坏。 4．可准确地造斜、定向、纠偏。 5．可钻水平井、从式井，显著提高钻井的经济效益。 6．寿命长，也能进行周期较长的延伸井段和直井钻进。 就是这些优点才促使螺杆钻具得到了迅速发展。 我公司在1985年全套引进美国史密斯公司—Smith DYNA-DRILL三条生产线，即包括生产制造与整机装配生产 线、热处理可控气氛生产线，以及定子橡胶生产线。可生产 DYNA-DRILL D500、D1000、F2000三个系列螺杆钻具， 在经历了引进、消化和吸收的发展过程后，今天的大港油田 集团中成制造已经能够独立生产和开发适用于各种用途的各
种规格系列的螺杆钻具。在质量体系保障上，是国螺杆钻具生产厂家最先通过GB/T1900-1994-ISO9001：1994标准的企业，也是通过中国计量局ISO10012计量检测体系认证的企业。 本手册主要介绍我厂螺杆钻具的工作原理、性能、使用要求及注意事项，为用户更好地使用我厂钻具，提供了依据。
第二章操作计划和考虑 一螺杆钻具的工作原理 螺杆钻具是以油基泥浆、浮化泥浆及粘土泥浆等作动力液，是一种把液体压力能转换为机械能的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，从而实现钻井作业。 二中成—螺杆钻具的组成及工作 原理 中成－钻具主要由四部分组成：（见 图1） ·旁通阀总成 ·马达总成 ·万向轴总成 ·传动轴总成 （旁通阀总成上部的提升短节，未按部件计算，订货时可由用户提出。提升短节的作用仅供提升钻具用，没有其他
螺杆使用注意事项
一、作业前选择 1、马达的选择 根据井眼直径和排量，选择匹配的马达。 2、旁通阀 考虑旁通阀潜在堵塞的问题，是否选择带不带旁通阀。 3、定-转子的配置 定转子的配置影响给定排量下的钻头的转速。 4、转子喷嘴 如果预计为大排量，则应使用中控转子，并确定好喷嘴大小。 5、弯外壳的设定 根据预测造斜率选择合理的弯度，因为旋转钻柱复合钻进会影响轴承或外壳的使用寿命。 6、稳定器的尺寸 稳定器标准尺寸小于井眼标准尺寸的值建议为1/4或1/8英寸（3~6mm)。 二、螺杆入井前的地面检查及井口测试： 1、所有马达入井前都应作系统的地面检查。 ①检查马达是否有运输损坏，记录马达定子编号。 ②检查螺杆两端丝扣是否完好，密封面是否有创伤； ③用手电照射旁通阀内孔是否存在异物； ④检查中间各连接部位是否有退扣迹象； ⑤用管钳盘传动轴是否能转动能转动如果能转动，则轴、或万向节断裂或是高温螺杆 （小型号螺杆）； 2、螺杆入井前进行井口测试，检查中发现螺杆有问题时禁止入井。 ①在平台检查串轴承轴向间隙并记录； ②开泵检查旁通阀是否能够完全关闭； ③观察传动轴是否转动，螺杆马达抖动是否正常； ④传动轴总成为泥浆润滑，有（4%-10%）的泥浆流经传动轴与径向轴承间隙是正常的。 ⑤起下钻后，记录好井口测试螺杆马达的压降； 三、使用注意事项 1、螺杆钻具使用技术参数不得超出所选螺杆标定的参数范围： ①滑动钻进时，钻压严格按照工程技术人员根据工况条件设定的钻压数值。 ②复合钻进时，牙轮钻头钻压和PDC钻头钻压要严格控制，转盘转速不超过1档（随 着弯度增大要降低转盘的转速）。 2、严禁在螺杆钻具使用后期，以提高钻压的方式提高钻速（极易导致传动轴报废或螺杆外壳断裂，引起不必要的井下事故）。 3、钻时变慢时，要引起注意，及时分析是什么原因。随时注意钻压造成的泵压变化，以便发现问题； 4、认真记录螺杆钻具单次使用情况，入井、起钻前要详细记录螺杆的工作压差及动力情况，以便为螺杆的继续使用提供数据。 5、对使用中出了问题的螺杆钻具，要详细记录螺杆的故障描述，以便于以后螺杆的维修。 6、使用螺杆钻具时，泥浆泵的出水滤子要保持完好，振动筛的筛网完好率和运转率均要达到最佳。 7、螺杆钻具下入井内需要注意：(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)螺杆钻具下井时，严格控制下放速度，以防下放过快时马达倒转，使内部连接丝扣脱扣，
螺杆钻具使用规程
Q/SH1020 中国石化集团胜利石油管理局企业标准 Q/SH1020 XXXX-XXXX 代替Q/SL0323-89 螺杆钻具使用规程 （报批稿） XXXX-XX-XX发布 XXXX-XX-XX实施 中国石化集团胜利石油管理局发布 Q/SH1020 XXXX-XXXX 目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 2 螺杆钻具的型号说明 (1) 3 螺杆钻具的选选择 (1) 4 螺杆钻具对钻头的要求 (1) 5 螺杆钻具的使用条件 (2) 6 螺杆钻具下井前的检查 (2) 7 井口试运转 (3) 8 螺杆钻具的下钻 (3) 9 螺杆钻具的启动与钻进 (3) 10 故障分析与处理办法 (4) 11 螺杆钻具的取出 (5) 12 螺杆钻具的现场交接 (5) 13 附录Ａ (6)
Ⅰ Q/SH1020XXXX-XXXX 前言 本标准规定了螺杆钻具的技术参数、选择、下井前的检查、下钻、钻进、起出及现场交接使用规程，本标准适合于国内各螺杆厂家所生产的不同型号的螺杆。 本标准与Q/SL0323-89相比，主要变化如下： ——螺杆钻具的技术参数有了很大的变化； ——增加了对复合钻进的说明； ——对在使用过程中可能出现的问题进行了补充； ——对单弯螺杆在复合钻进中是否会导致井径扩大作了说明； 本标准由胜利石油管理局钻井专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：胜利石油管理局钻井工程技术公司。 本标准自发布之日起有效期三年，到期复审。 本标准主要起草人：秦利民李生宏。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ——Q/SL 0323-89。
Ⅲ Q/SH1020 XXXX-XXXX 螺杆钻具使用规程 1范围 本标准规定了螺杆钻具的技术参数、选择、下井前的检查、下钻、钻进、起出及现场交接的使用规程。 本标准适合于国内各厂家生产的不同型号的螺杆钻具。 2螺杆钻具的技术参数和型号说明 2.1螺杆钻具的技术参数见附录A 钻头最大水眼压降(MPa) 钻具规格(外径尺寸mm) 螺杆钻具标志（“螺钻”的第一个汉语拼音字母） 马达转子头数(单头省 略) 特殊钻具标志（D-短钻具 P-水平井钻具 J-铰接肘链式钻具）3螺杆钻具的选择 3.1根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸(参见附录A)。 3.2根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 3.3 用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的
螺杆钻具使用手册(中英文对照版)
1、前言 上海奥森油田服务有限公司为渤海石油有限公司（天津）钻井部提供螺杆钻具设备服务，与此同时联同各油田、科研院所，在消化国内外先进技术，结合我国国情的基础上，开发和制造出多种型号的螺杆钻具，能为油田提供满意服务。 本手册主要介绍螺杆钻具的性能和使用要求以及注意事项，便于用户更好地了解我公司的钻具，结合钻井的需要，选好、用好、维护好钻具，发挥其应有的技术性能，提高钻井经济效益。 2．螺杆钻具工作原理 螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下动力钻具。泥浆泵泵出的泥浆液流经旁通阀进入马达，在马达进出口处形成一定压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。螺杆钻具的性能主要取决于螺杆马达的性能参数。 3．螺杆钻具的组成 螺杆钻具由旁通阀、马达、万向轴和传动轴四大总成组成（如图1）
表 1 Table 1 5LZ165X7.0Y BH 5LZ165X14.0 BH q = 8.5 5LZ197X7.0Y BH 5LZ197X14.0 BH q= 14.0 5LZ120X7.0Y BH q = 5.0 5LZ95X7.0Y BH q = 2.6 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咀，从而达到理想的效果。 Based on the above recommended equation, the customers can timely change different diameter nozzles according to the actual demand, so as to reach ideal effect.
螺杆6大结构
螺杆钻具6大结构全方位剖析 螺杆钻具试验台由螺杆钻具基础部件和操作控制部分组成 螺杆钻具试验台结构总领 螺杆钻具试验台是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,由旁通阀、马达、TC轴承、推力轴承、万向轴、传动轴和防掉装置等组成（如图所示） 当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达），马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。螺杆钻具试验台作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点： 1．螺杆钻具试验台钻具增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。 2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。 3．螺杆钻具试验台钻具可准确地进行定向、造斜、纠偏。 4．广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。 螺杆钻具试验台首先从旁通阀开始介绍 旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成，在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态：在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和，旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；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，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置--处于旁通状态。如图所示：
其次是螺杆钻具试验台钻具的马达部分。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。如图所示： 马达是螺杆钻具试验台中的重要部分，针对螺杆钻具试验台的马达做详细介绍： 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，扭矩越大。仅以转子与定子啮合头数为5：6和9：10的截面参考。马达中一个定子导程组成一个密封腔（一级）。每级额定工作压降约0.8MPa～1.1MPa。压降超过最大压降值，马达就会产生泄漏，转速很快下降，对马达也会造成损坏。 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。 在选择螺杆钻具试验台时应按不同井况选用不同型号马达。 现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内，否则将影响螺杆钻具试验台马达效率，甚至加快马达磨损。 马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，负载的增加，钻具的转速有所降低。如图所示：
螺杆钻具
螺杆钻具 导读： 一、螺杆钻具的介绍； 二、螺杆钻具的组成； 三、螺杆钻具的工作原理； 四、螺杆钻具的使用； 五、螺杆钻具的优缺点； 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。 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，
螺杆钻具工作原理及结构 螺杆钻具的工作原理 螺杆讲解
螺杆钻具工作原理及结构螺杆钻具的工作原理螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中滚动，马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。螺杆钻具作为井底动力钻具，有许多突出的优点： 1．增加了钻头扭矩和功率，因而提高了进尺率。 2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。 3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。 4．在水平井、丛式井及修井作业中，可显著提高钻井经济效益。5．由于结构的先进，提高了钻具的寿命，可用于延深钻井或直井钻进。螺杆钻具的结构及其作用 DT螺杆钻具主要由以下几部分组成：※旁通阀总成※马达总成※万向轴总成※传动轴总成※导向总成（导向钻具专有部件） 1．旁通阀总成（见图1）旁通阀设置在马达的上部，它由阀体、阀芯、阀座、弹簧、滤套等组成，其功用如下： a．下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力。 b．起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀侧孔流入环空，不致使钻井液溢于井台。 c．钻具工作时，高压钻井液流经旁通阀，推动阀芯，压缩弹簧，关闭旁通阀侧孔，所有钻井液流经马达，把压力能转换为机械能。正常情况下，旁通阀的开关由钻井液流量及压力大小来控制。 2．马达总成（见图2、图3） 马达是由转子和定子两部分组成的，图3为钻具马达截面轮廓。转子是一根经过特殊加工和处理，具有抗腐蚀、耐磨损的左旋螺杆。定子是一根内衬橡胶的钢管，定子内孔也呈螺旋形，转子与定子组装好后沿着它们的接触点形成一系列连续的、共轭的、啮合密封腔，在具有压力能的液体作用下，随着密封腔的形成、变化和消失，迫使转子在定子中作连续运动。每套螺杆钻具的马达为多级，马达中的一个定子导程组成的密封腔为一级，每一级的许用压降一般不超过0.8MPa，否则，马达就要产生漏损，降低转速。为保证马达密封腔的密封，以承受一定的压降，转、定子都需经过选配测试以确保为轻微过盈配合，同时，由于井温对定子橡胶的影响，用户可根据实际的井温向厂家反映，以达到合适的马达配合要求，从而使马达发挥最大的功率和效率。每种马达都对应一定范围的额定排量，不按此排量使用，将加速钻具的磨损，也不能有效的工作。此外，5LZ165×7II—F型马达转子为中空，可根据钻井工艺要求选择喷嘴，以调节钻井液排量，更好的满足钻井工艺的需要。
螺杆钻具参数测试系统
#测试技术# 螺杆钻具参数测试系统 崔颖刘国辉黄胜利 (大港石油管理局钻采工艺研究院) 崔颖刘国辉黄胜利:螺杆钻具参数测试系统,石油仪器,1998,12(5),30~32。 摘 要 螺杆钻具是井底动力钻具,下井前必须对其扭矩、转速等各项技术指标进行严格测试,以满足生产工艺及安全生产的要求。研制成功的螺杆钻具参数测试系统全套程序采用模块化设计,汉字显示,菜单化管理,用户界面友好,操作简单,易于维护。实验及应用表明,该系统测量精度高、范围广、测试结果可直接用于指导生产,效果良好。 主题词 螺杆钻具 参数 转速 扭矩 测试 程序设计 作者介绍 崔颖助理工程师,1970年生,1993年毕业于大庆石油学院石油矿场地球物理专业,现在大港石油管理局钻采工艺研究院钻井机具研究室从事石油仪器、仪表及机电一体化研究工作。邮编:300280 前 言 螺杆钻具是井底动力钻具,主要用于油(水)井钻塞、磨铣、侧钻以及加深井底等多种作业的一种新型工具。尤其是推广使用可钻式桥塞以后,更增加了修井作业中钻、磨、铣的工作量和难度,因此对这种新型钻具扭矩的要求不断加大。为此,根据生产工艺不断发展、完善的需要,研制和生产单位对螺杆钻具的功能进行了必要的改进,主要表现在由小扭矩、高转速逐渐向大扭矩、低转速发展112。由此可见,扭矩和转速是螺杆钻具的两项非常重要的技术指标。但是在生产过程中,由于频繁使用,会造成螺杆钻具密封件泄漏;长时间的运转,使马达的效率及输出功率发生改变,这些因素都会造成螺杆钻具输出扭矩和转速达不到规定指标或设计指标,从而直接影响生产,造成不必要的经济损失。因此,有必要研制一种螺杆钻具参数测试系统,在钻具下井前对其各项参数进行测试以确保生产的顺利进行。 系统构成与测试原理 1 系统构成 螺杆钻具参数测试系统主要由以下四部分组 成: (1)计算机系统;(2)压力传感器;(3)脉冲传感器;(4)数据采集卡。系统结构原理如图1所示。 图1 结构原理图 2 测试原理 螺杆钻具参数测试系统主要测试螺杆钻具的输出扭矩及空载下的最高转速,以检验螺杆钻具是否达到出厂指标及是否能够满足现场应用。原室内调试试验台主要是在工具检验后或下井前检查一下其运转情况,即通过一台液压泵站(水介质)向螺杆钻具输入端提供动力,带动转子运动,螺杆钻具输出端为空载,开启一段时间后,测其运转情况,凭经验判断螺杆钻具的各项性能,根本没有定量检测手段。为此,我们对现有螺杆钻具室内调试试验进行了改 1998年10月 石 油 仪 器 第12卷 第5期
定向井螺杆钻具的使用手册
定向井螺杆钻具的使用手册 在选择钻具及其组合方案时，应制订钻井作业计划，充分考虑井眼孔径、井眼轨道、钻具类型、规格、地层结构和水力计算等细节。 1、地面检查 钻具下井前，应在钻台上按下述方法进行试验： a、用提升短节将钻具提起坐入转盘卡瓦内，装上安全卡瓦卸去 提升短节。 b、检查旁通阀，用木棒下压旁通阀阀芯，从上部注满水，此 时旁通阀应不漏，水面无明显下降。然后松开阀芯，阀芯复 位，所注水应从旁通阀口均匀流出。 c、接上方钻杆，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放钻具使旁通阀 阀口处于转盘下易于观察的位置。 d、开泵：（逐渐提高排量直到旁通阀关闭、马达起动为止（记 下该排量值）。不停泵上提钻具至能看见转动的驱动接头为 止。在此过程中可能有部分泥浆经轴承组流出，观察钻具运 转情况。停泵前应再下放钻具，让旁通阀阀口位于转盘以下， 检查停泵时是否泥浆经旁能阀阀口顺利流出。 e、地面检查结束后，用吊钳卡住驱动接头，用钻头盒把钻头和 钻具接上（大钳只可咬在旋转传动轴驱动接头上），（注：应 保证传动轴驱动接头相对于上面的壳体反时针转动，以防止 内部螺纹松扣。） 使用弯接头时，定向装置带的转盘套和定位健必须和工具面对
正，如果要用回压凡尔，可直接安装在旁通阀上方。如果在驱动接头和钻头之间还要加转换接头，建议不应超过250mm长，以免产生过多的方位变化，以及会降低轴承寿命或损坏传动轴。 2、钻具下井： a、下放钻具以其组合应小心地控制下放速度，以防撞到沙桥、 井壁台肩和套管鞋上使钻具损坏。下钻遇阻，应开泵循环，慢慢划眼通过。若带有弯接头或弯壳体的钻具遇阻时应周期性地转动钻具组合，慢慢通过，以防止划出新井眼。 b、对于深井和高温井，下放钻具建议周期性地进行中途循环， 这样可防止钻具堵塞，或因高温造成的钻具定子损坏。 c、在井内，泥浆若不能迅速通过旁通阀阀口流进钻柱中，应减 慢下钻速度或不时停下来充灌泥浆。下钻时，注意不可顿钻或将钻具直接坐入井底。 3、启动 a、钻具达到预先计划的井深位置，可以开泵循环，由于钻头侧 向力的影响，压力值可能超过计算值。 b、定向前应充分清洗井底，清除井底岩屑沉淀或堆积，消除 循环不彻底对定向的影响。具体方法是以正常的泥浆循环慢慢转动钻具（每次转30°--45°）依次把堆积井底岩屑和沉砂清出，清理干净后，上提钻具0.3—0.6m循环并记录，校对压力值。
螺杆钻具参数的计算
在井下动力钻具中 ，钻井液总是子上而下刘静马达的，而钻头的工作旋向有总是顺时针旋转，因此，单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转r=h N N z )1(+2π，密封线下移z ，由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H ： H z r π2= 可求的 H=N(N+1)h （1-27） 或 H=NT s =（N+1）T r （1-28） 若以A s 表示定子线性包容的面积，A r 表示转子线型所包容的面积。择流过的面积A G 为 A G = A s -A r (1-29) 螺杆马达的每转排量q （即当钻头旋转一周，流过马达的液体量）为 q=A H （1-30） 将式子（1-28）（1-29）带入（1-30）可得到： q= A G NT s =（ A s -A r ）NT s 可见每转排量去、纯粹是一个几何量，它与马达的线型、头数和定子导程有关，式子（1-30）是一个通式。对单头马达，令N=1，结合图1-7.图图1-19、图2-22中的有关参数，可写出 A r = πR 2 A s = πR 2+4eD r =πR 2 A G = A s -A r =8eR= 4eD r T s =2h 可得出q=16eRh 螺杆马达理论扭矩和转速的计算： 若设钻头的输出转矩为M ，马达入口与出口的钻井液压力差为p ?，忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦，那么，由马达吸收的水马力与其输出功率相等，既 ??p q=M ·2 π 则 M=s r s NT A A p )(2-?π 由此同时很容易有每转排量q 和输入体积流量Q 求的无水利损失下的转速，即理论转速 q Q n t 60=
螺杆钻具使用规程
螺 杆 钻 具 使 用 规 程 一、螺杆钻具的选择 （1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸（见表1）。 （2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 （3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R ≤φ/2（Φ为钻头直径mm ），就不会导致井眼扩大。R 的计算如下： 2/)]}cos /(sin [sin{arctan 1212d L L L L R ++=γγ 式中 R ：弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径 mm L 1：钻头到弯曲点的长度 m L 2：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m γ：弯壳体的弯曲度数 ° d ：弯壳体外壳直径 mm （4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）。 (5)相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。马达转子头数多少决定了该型
号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。 表1 不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号 二、螺杆钻具对钻头的要求 （1）采用螺杆钻具钻进时间不长的作业，如定向造斜、侧钻、纠斜等，选用适合于高速旋转的牙轮钻头。 （2）采用螺杆钻具钻进时间较长的作业，如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业，选用适合于定向造斜用的PDC钻头。 （3）合理选择钻头水眼,保持一定的钻头压降。 三、螺杆钻具的使用条件 （1）螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的围选择。
螺杆钻具
螺杆钻具使用手册 1．产品概述 金山螺杆钻具是以钻井液压为动力的一种井下动力钻具，其核心动力部件为一容积式马达。该钻具结构简单、操作方便、性能可靠。钻具以油基泥浆、乳化泥浆和粘土泥浆等各种钻井液为动力液，适应性强，可进行水平井、丛式井等特殊井的钻进，能大大提高钻井的速度和经济效益。 螺杆钻具与传统的转盘带动钻杆钻进相比有以下优点： ■ 钻井液输入流量与钻具输出转速成正比。 ■ 钻具输出扭矩与钻井液通过马达产生的压力降呈线性关系。 ■ 钻具旋转动力只用来驱动钻头，减少钻杆磨损，简化操作，提高钻井精度，节约钻井动力。 ■ 钻具输出转速低、扭矩大、纯钻时间长。 ■ 钻具采用多列推力向心球轴承组，耐高压、进尺快。 ■ 钻具采用镶焊硬质合金径向轴承，使用寿命长。 ■ 钻头水眼压降高达7.0MPa ，钻头水马力大，冲洗钻头干净，可防止钻头泥包。 2．结构及工作原理 螺杆钻具由以四部分组成螺杆钻具由以四部分组成：： 2.1 旁通阀组件 旁通阀组件位于马达组件上端，在下钻时允许环空（钻柱与井壁的环形空间）的钻井液由旁通孔灌入钻柱，起钻时，钻柱内的泥浆从旁通孔泻入环空，使钻井液不溢于井台上。
当无循环时，弹簧弹力使阀芯位于上部位置，此时旁通孔开启，钻井液可流入钻柱或从钻柱内流出。阀芯动作取决于钻井液的排量，当排量达到一定值时，液压力克服弹簧弹力使阀芯下移，此时旁通孔封闭，钻井液流经马达。如果停泵，弹簧弹力再将阀芯顶回原来的上部位置，旁通孔又被开启。 2.2 马达组件 螺杆钻具采用多级容积式马达。马达组件由定子、转子组成。定子是金属壳体与内衬有橡胶多瓣螺旋内腔的组合。转子表面呈螺旋状并镀有一层防腐耐磨材料。定子与转子组成马达副，转子在定子内形成许多连续的互不相通的密封空腔。当压力液体进入马达时，在转子的螺旋面上产生转动力矩，迫使转子在定子内作行星运动，从而使液压能转换为机械能。 螺杆钻具马达中一个定子导称为一级，每一级一般承压0.7~0.9MPa，钻具液马达多为3~5级马达，一般钻具液马达承压在2.1~4.5MPa之间，超过最佳压降承受范围后，承压愈高，则马达漏损愈严重，输出转速降低，加剧马达冲蚀损坏。用户可根据钻井工艺的需要由附录性能参数表中选取适用的螺杆钻具。 2.3 万向节组件 万向节组件的作用是将转子与传动轴连接起来，将转子的行星运动转换成传动轴的定轴转动，从而传递马达的输出扭矩及轴向负载。 我公司所用万向节采用花瓣式结构，其结构紧凑，传递扭矩大，使用寿命高。钻具使用后，应立即拆卸，检查万向节，如磨损量超过维修标准及时更换，否则会因为万向节的使用过度致使钻具无法正常工作。 2.4 传动轴组件 传动轴组件是螺杆钻具的重要部件之一，其作用是：将钻压及扭矩传递给钻头。由马达流出的绝大部分钻井液通过传动轴内孔经钻头眼喷出以利于冷却清洗钻头和循环泥浆；而另一少部部分泥浆则通过上、下径向轴承和多列推动向心球轴承组从传动轴外侧流出，用来冷却和润滑轴承系统。 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
螺杆钻具工作原理及结构
第三节螺杆钻具工作原理及结构 螺杆钻具的工作原理 螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中滚动，马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。 螺杆钻具作为井底动力钻具，有许多突出的优点： 1．增加了钻头扭矩和功率，因而提高了进尺率。 2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。 3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。 4．在水平井、丛式井及修井作业中，可显著提高钻井经济效益。 5．由于结构的先进，提高了钻具的寿命，可用于延深钻井或直井钻进。 螺杆钻具的结构及其作用 DT螺杆钻具主要由以下几部分组成： ※旁通阀总成 ※马达总成 ※万向轴总成 ※传动轴总成 ※导向总成（导向钻具专有部件） 1．旁通阀总成（见图1） 旁通阀设置在马达的上部，它由阀体、阀芯、阀座、弹簧、滤套等组成，其功用如下：a．下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力。 b．起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀侧孔流入环空，不致使钻井液溢于井台。 c．钻具工作时，高压钻井液流经旁通阀，推动阀芯，压缩弹簧，关闭旁通阀侧孔，所有钻井液流经马达，把压力能转换为机械能。 正常情况下，旁通阀的开关由钻井液流量及压力大小来控制。 2．马达总成（见图2、图3）
马达是由转子和定子两部分组成的，图3为钻具马达截面轮廓。 转子是一根经过特殊加工和处理，具有抗腐蚀、耐磨损的左旋螺杆。 定子是一根内衬橡胶的钢管，定子内孔也呈螺旋形，转子与定子组装好后沿着它们的接触点形成一系列连续的、共轭的、啮合密封腔，在具有压力能的液体作用下，随着密封腔的形成、变化和消失，迫使转子在定子中作连续运动。 每套螺杆钻具的马达为多级，马达中的一个定子导程组成的密封腔为一级，每一级的许用压降一般不超过0.8MPa，否则，马达就要产生漏损，降低转速。为保证马达密封腔的密封，以承受一定的压降，转、定子都需经过选配测试以确保为轻微过盈配合，同时，由于井温对定子橡胶的影响，用户可根据实际的井温向厂家反映，以达到合适的马达配合要求，从而使马达发挥最大的功率和效率。 每种马达都对应一定范围的额定排量，不按此排量使用，将加速钻具的磨损，也不能有效的工作。 此外，5LZ165×7II—F型马达转子为中空，可根据钻井工艺要求选择喷嘴，以调节钻井液排量，更好的满足钻井工艺的需要。 3．万向轴总成（见图4、图5） 万向轴总成的作用是将马达的偏心运动变换为传动轴的定轴旋转，同时传递扭矩给传动轴，以达到钻井的目的。 我厂生产的螺杆钻具有挠式万向轴（见图4）和花瓣万向轴（见图5）两种结构。 挠式万向轴是专为超短型钻具而设置，该型钻具特点是：长度短、运转平稳、利于造斜。由于本厂独特的结构型式，从而使钻具具有较高的寿命。花瓣万向轴更适于配中空可调排量转子以满足大流量钻井液钻井的需要。