浅谈螺杆钻具的正确使用方法及故障解决

摘要：螺杆钻具是一种井下动力钻具，它是由高压泥浆驱动的容积式井下动力钻具。具有结构简单、过载性能好、在小尺寸时能得到大的扭矩和功率的特性已广泛应用在定向井和直井中。

关键词：螺杆钻具故障判断解决措施

一、螺杆钻具的结构和工作原理

（一）螺杆钻具的结构

螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。

（二）工作原理

螺杆钻具是以钻井液为动力的一种井下动力钻具。泥浆泵泵出的钻井液流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达的转子绕定子的轴线旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。其性能主要取决于马达的性能参数。

二、螺杆钻具使用时的注意事项

（一）现场使用注意事项：

1.根据井眼尺寸和地层硬度合理选择螺杆动力钻具。

2.考虑反扭角时，要注意上部钻具的刚性及装置角与高边的关系。

3.钻进排量要符合生产厂家推荐的数值范围，以免造成螺杆钻具的先期损坏。

4.控制好钻井液的含砂量。钻井液的含砂量高，会加速动力钻具的定子、转子、轴承及万向轴节的磨损，造成钻具提前大修或报废。

5.注意钻井液中不要有铁屑。

6.考虑井下温度不要超过动力钻具允许使用的温度极限（普通定子额定温度为95℃-120℃；耐高温定子额定温度135℃-150℃）。

7.钻头压降要求控制在钻具性能规范的范围以内，以免造成钻具的轴承严重磨损或烧毁。

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。

新型螺杆钻具的研发及发展方向

新型螺杆钻具的研发及发展方向摘要由于目前国内螺杆钻具制造技术水平的限制，再加上使用操作不当，造成螺杆钻具井下事故频发，由此带来了较大经济损失。因此，如何采取有效的预防措施，最大限度地减少螺杆钻具井下事故发生，既是提高钻井经济效益的迫切要求，也是充分利用螺杆钻具潜在寿命的重要前提。本文系统分析了螺杆钻具的发展方向，并对螺杆钻具有关实际问题提出了有益的建议。关键词：螺杆钻具；发展现状；新型螺杆钻具；发展方向；研发建议 1螺杆钻具结构及工作原理螺杆钻具主要由四大部件组成：旁通阀总成、马达总成、万向轴总成及传动轴总成，如图1所示。其外部由旁通阀接头、马达壳体、万向轴壳体及传动轴壳体通过锥管螺纹依次相连，内部连接顺序是：马达转子的下端与万向轴相接，万向轴的下端与传动轴相接。图1 螺杆钻具四大部件旁通阀总成位于马达总上端，当下钻时，钻柱内腔与钻柱外环空相通，钻柱外环空的钻井液进入钻柱内腔，起钻时，钻柱内腔的钻井液进入钻柱外环空，起到平衡钻柱内外压力平衡作用。马达总成是螺杆钻具的核心机构，也是螺杆钻具的动力源。马达由转子和定子两个部件组成，从马达的一端流到另一端时，推动转子在定子中转动，将液压能转换为机械能。螺杆钻具的转子头数越多，转速越低，扭矩越大；头数越少，转速越高，扭矩越小。

万向轴总成主要有万向轴和万向轴外壳组成。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及钻头。传动轴总成是位于螺杆钻具的下端，传动轴总成的作用是将马达产生的旋转动力传递给钻头。螺杆钻具以钻井液（或压缩气体）为动力，钻井液（或压缩气体）由钻杆进入螺杆钻具旁通阀总成后，使阀芯关闭，然后进入螺杆钻具马达总成，在马达进出口处形成一定压差推动马达的转子旋转，产生扭矩和转速，通过万向轴和传动轴总成传递到钻头上，达到钻井的目的。 2发展现状美国在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、纳维钻具和波斯钻具，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有不同。近十年来，随着水平井、径向井、分支井的大量涌现，螺杆钻具的发展也产生了质的飞跃，在美国和西欧，几乎90%的大、中曲率半径水平井的定向造斜和水平井段都是由螺杆钻具钻成，目前已发展出许多新型的专用螺杆钻具。国内螺杆钻具的研制起步较晚，从20世纪80 年代中后期形成一定规模，目前常规螺杆钻具已规格化、系列化，各主要生产厂家中大港、北京、德州等厂家产品已覆盖国内绝大部分市场。在工作寿命、易损件耐磨性、特种螺杆的设计制造等方面与国外有一定的差距。国内马达数一般为4级或6级，不能完全满足水平井等一些特殊工艺的需要，短半径水平井钻井作业的钻具在国内也只处于起步阶段。 3新型螺杆钻具简介随着螺杆钻具研发技术水平的提高，加之新材料、新工艺的不断涌现，螺杆钻具的泵体技术发展较快，出现了以下几类能够解决专项问题、满足不同需要的螺杆钻具。（一）串联多级马达串联马达的动力段总成增加了一节动力段，中间用一钛挠性轴相连，使马达输出的扭矩和功率增加，但其需要的驱动量、转速与单一动力段马达是一样的，设计与制造材料方面的改进，使串联马达具有极好的耐用性。（二）加长马达加长马达就是把动力段加长，使马达的输出扭矩增加。加长马达装备有改进的加强的轴承组合，设计时用有限元分析法评估了各部分的性能，从而能满足输出大扭矩、高负载的需要。（三）中空转子马达大斜度井和水平井需要大排量洗井以利于清砂，实心转子马达额定排量小，中空转

螺杆钻具使用说明书 2

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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

国内外螺杆钻具的应用及发展趋势

国内外螺杆钻具的应用及发展趋势大港油田中成机械制造有限公司王春阳吴爱民李良君摘要本文综述国内外螺杆钻具的近十多年来的行业水平及未来发展趋势，介绍了该技术的进展，基础理论与应用，介绍了国内外对螺杆钻具的设计制造技术水平，论述螺杆钻具的发展趋势，提出我国螺杆钻具研究方向。主题词螺杆钻具发展趋势设计应用螺杆钻具的工作原理螺杆钻具是利用莫依诺原理以油基泥浆、浮化泥浆、及粘土泥浆等作动力液，把液体压力能转换为机械能的一种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。螺杆钻具由四大部分组成：旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成。旁通阀总成作用是通过其开启和关闭控制泥浆流向，从而控制马达的启动和停止，同时在起下钻时不使泥浆溢于井台。马达总成一对由钢制左旋的转子螺杆在钢管内附着的橡胶衬套中共轭啮合形成的螺杆衬套幅，泥浆的压力推动转子转动，从而把压力能转换为机械能。万向轴总成的作用是将转子的偏心运动转换成传动轴的定轴运动。传动轴总成的作用是把万向轴传递过来的马达动力传递给钻头，实现破碎岩石作业。螺杆钻具的应用

目前钻井用井下动力钻具有螺杆钻具、涡轮钻具、电动钻具三种，螺杆钻具具有良好的“硬特性”：转速随着钻具扭矩的增加而下降很少，同时又具有良好的“软特性”即通过橡胶的变形漏失泥浆来起缓冲、减震、过载保护的作用。螺杆钻具以其良好的功率特性使它取代涡轮钻具成为最广泛使用的一种井下动力钻具，它与传统的转盘带动钻杆钻进相比有许多优点 1、它可以增加钻头转数和钻头扭矩因而增加进尺率，缩短钻井周期。 2、井底直接提供动力，减少了钻杆底磨损和损坏。 3、可准确的侧钻、造斜、定向、纠偏。 4、可钻定向井、水平井、丛式井，显著提高钻井的经济效益。螺杆钻具的应用市场非常广阔，随着高产井的开发、后期井的再生利用，薄油层的开采及土地资源政策的制约，定向井得到极大的推广，对螺杆钻具的需求不断增大，东亚、欧美地区许多油田进入后期开采需用定向井。中东及海湾地区多在老井的基础上侧钻丛式井以增加开采量，这都要采用定向井工艺，另一方面随钻测量系统（MWD）、聚晶金刚石钻头（PDC）制造技术的提高，使导向钻井系统日臻完善，也使定向井工艺得到长足的发展并得到大力推广应用。因此螺杆钻具的市场不断扩大。国际上螺杆钻具的消费地区主要在中东富油地区及海洋石油钻井，主要的用途是定向、造斜、侧钻及打水平井。国内外螺杆钻具的发展状况美国50年代开始研制螺杆钻具，第一台工业井下马达则是1957

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

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考参考文本

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。控制井眼轨迹中，实施滑动导向和复合钻进时，使用一些经常用到的导向螺杆往往会发生钻头无法有效加载与产生螺旋井眼的缺陷问题，这将直接的干扰了井眼轨迹的控制成效，要想避免这些问题的发生，就必须采取高效导向螺杆钻具进行。笔者根据自身工作经验，主要对高效导向螺杆钻具的应用进行了一番分析研究。高效导向螺杆钻具指的是在螺杆钻具驱动的地方安装一种受螺杆钻具驱动旋转的窄带螺旋稳定器，共有以下功能优势：在底部钻具组合中属于近钻头支点，能够使BHA 的滑动导向能力不断提升；布置近钻头与近满眼能够使井壁更加的完善；进行滑动导向钻进时，近钻头稳定器会保

持一种旋转状态，其不会有太大的滑动阻力，有效防止了拖压问题的发生，优势之处众多。近钻头稳定器结构设计及螺杆动力系统优化 1.1.近钻头稳定器结构设计科学合理设计近钻头稳定器结构对于高效导向螺杆钻具利用率的提升具有重要作用，实际中应做好以下两方面：首先，要求稳定器处于旋转状态时应产生支点效应、具有较好的稳定性以及实现低的额外扭矩；其次，做好岩屑的排导工作。所以，稳定器应以螺旋过封闭扶正翼为首选，经过一周的旋转能使支撑外径处于稳定状态下，并且在旋转运行过程中具有较好的稳定性，不会产生大的额外扭矩。采用钻井液轴向流速与切向速度进行计算，知道了各种外径螺杆钻具过程中的扶正翼螺旋角与稳定器的全部泄流面积。同时，有效的将岩屑进行了排导。 1.2.螺杆动力系统结构优化

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

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考(新版)

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考(新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0482

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考(新版) 控制井眼轨迹中，实施滑动导向和复合钻进时，使用一些经常用到的导向螺杆往往会发生钻头无法有效加载与产生螺旋井眼的缺陷问题，这将直接的干扰了井眼轨迹的控制成效，要想避免这些问题的发生，就必须采取高效导向螺杆钻具进行。笔者根据自身工作经验，主要对高效导向螺杆钻具的应用进行了一番分析研究。高效导向螺杆钻具指的是在螺杆钻具驱动的地方安装一种受螺杆钻具驱动旋转的窄带螺旋稳定器，共有以下功能优势：在底部钻具组合中属于近钻头支点，能够使BHA的滑动导向能力不断提升；布置近钻头与近满眼能够使井壁更加的完善；进行滑动导向钻进时，近钻头稳定器会保持一种旋转状态，其不会有太大的滑动阻力，有

效防止了拖压问题的发生，优势之处众多。近钻头稳定器结构设计及螺杆动力系统优化 1.1.近钻头稳定器结构设计科学合理设计近钻头稳定器结构对于高效导向螺杆钻具利用率的提升具有重要作用，实际中应做好以下两方面：首先，要求稳定器处于旋转状态时应产生支点效应、具有较好的稳定性以及实现低的额外扭矩；其次，做好岩屑的排导工作。所以，稳定器应以螺旋过封闭扶正翼为首选，经过一周的旋转能使支撑外径处于稳定状态下，并且在旋转运行过程中具有较好的稳定性，不会产生大的额外扭矩。采用钻井液轴向流速与切向速度进行计算，知道了各种外径螺杆钻具过程中的扶正翼螺旋角与稳定器的全部泄流面积。同时，有效的将岩屑进行了排导。 1.2.螺杆动力系统结构优化在对高效导向螺杆钻具的结构进行改造时，应切实保证螺杆钻具具有较高的动力输出能力及良好的使用寿命。总的来说，优化螺杆动力系统的结构时，应做到以下几方面：选择等壁厚定子工艺，

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

空气螺杆钻具

空气螺杆钻具空气螺杆钻具研制、特性分析及现场实验与应用作为新型的钻井技术，以空气钻井为代表的气体钻井和欠平衡钻井在国外油气勘探与开发中获得广泛应用，在国内也正呈快速发展趋势。空气螺杆钻具是应用这类新型钻井技术钻定向井及其他特殊工艺井所必需的工具。一、概述近些年来，气体钻井和欠平衡钻井在国外获得了比较普遍的应用，取得了显著的技术效益和重大经济效益。例如，在满足相应的前提下，气体钻井如空气钻井、天然气钻井、氮气钻井、尾气钻井等，可成倍提高机械钻速，明显缩短钻井周期，降低钻井成本；欠平衡钻井，则可对储层进行有效保护，有利于提高钻遇率和开发率。为推广和扩大空气钻井的应用规模，美国能源部曾规定2004年的空气钻井口数不低于本土总钻井口数的30%。近些年来，我国也开始关注、尝试应用空气钻井技术，在一定规模上采用欠平衡钻井技术，取得了可喜的进展。随着对这些技术在直井上应用经验的逐步积累和日渐成熟，在定向井及其他特殊工艺井上应用这些技术，已成为必然的发展趋势，这将在很大程度上扩展气体钻井与欠平衡钻井的应用领域。空气螺杆钻具(或称气体螺杆钻具)是用气体钻井或欠平衡钻井技术钻定向井及各类特殊工艺井的必需工具。但在2001年底以前，此类新型螺杆钻具产品在国内仍为空白。中国石油集团长城钻井公司在伊朗承担的空气钻井项目，急需?244(9-5/8?)的空气螺杆钻具，经与外商询价，每台价格在13万美元以上，无法承受，大批量的购买更无从谈起。为了解决生产急需和节约外汇，集团公司科技发展部考虑利用国内技术力量解决伊朗项目的现场急需，并为国内欠平衡钻井与空气钻井提供工具，决定成立“伊朗欠平衡钻井空气螺杆钻具研制”课题组，由中国石油勘探开发研究院钻井所和北京石油机械厂承担，并任命苏义脑为课题组长，组织攻关。在2001年5月?2002年11月这一年半时间中，课题组克服了重重难关，终于完成了K7LZ120和K7LZ244两种系列的空气螺杆钻具样机的设计、制造、室内实验台架设计和空气钻井的有关理论研究工作，并于2002年7月进行了K7LZ120样机的地面实钻实验和2002年8月在长庆苏35－18井的下井实验，均取得成功。在此基础上，两台K7LZ244样机于2002年12月运往伊朗，在2003年10月下井应用获得成功。2004年7月在四川白浅－111H井上运用K7LZ120钻具钻天然气水平井，取得了显著的技术效益。本文针对空气钻井的特殊性(特别是空气介质的可压缩性)，介绍空气螺杆钻具设计和研制中的几个关键问题，分析空气螺杆钻具的工作特性，并介绍K7LZ120和K7LZ244两种钻具在现场实验和生产应用中的有关情况。二、空气螺杆钻具设计的关键问题常规的螺杆钻具是以钻井液(俗称泥浆)作为传递动力的介质，由于液体的不可压缩性和容积式机械的特性，螺杆钻具具有很好的过载性能和硬机械特性。而空气螺杆钻具，由于以压缩空气作为动力源和工作介质，与常规液体驱动的螺杆钻具相比，其结构特征和工作特性有显著不同。下面简介有关空气螺杆钻具设计的几个关键技术问题。

高效导向螺杆钻具的研究与应用

高效导向螺杆钻具的研究与应用在井眼轨迹控制过程中，进行滑动导向与复合钻进时，利用常规导向螺杆会出现钻头加载困难以及形成螺旋井眼的问题，从而对井眼轨迹的控制效果产生影响。为解决该问题,以前用过宽带的直棱和螺旋稳定器,本文特针对导向螺杆的结构做了改进与创新，准备在螺杆钻具驱动头位置设计带宽很窄螺旋稳定器。本文就针对改进后的导向螺杆钻具进行讨论。关键词：导向螺杆；井眼轨迹控制；钻具一、高效导向螺杆钻具由于利用常规螺杆会出现钻头加载困难、形成螺旋井眼等问题，因此对其进行结构创新，即在螺杆钻具驱动位置设计一种受螺杆钻具驱动旋转的窄带螺旋稳定器，其主要作用包括：首先，作为底部钻具组合的近钻头支点，从而有效的提高BHA的滑动导向能力；其次，近钻头近满眼设计可以修正井壁；最后，滑动导向钻进过程中，近钻头稳定器处于旋转状态，与常规的导向螺杆钻具相比，近钻头稳定器的滑动阻力更小，所以拖压问题即可得到彻底解决。这种导向螺杆的结构变化使得钻井过程中BHA的力学特征发生了改变。二、高效导向螺杆钻具的承载能力改变了高效导向螺杆钻具的结构，相应的就会改变钻进过程中螺杆钻具的受力特征。传动轴是轴力与扭矩的核心承载部件，其有着十分复杂

的受力特征，也是螺杆钻具中最薄弱的环节，所以要对其强度特征做全面分析，并提出结构优化方案。下面以172mm高效导向相钻具为例进行分析。（一）传动轴强度的计算模型下图1为172mm高效导向螺杆钻具的传动轴结构参数与边界条件：图中各段的长度分别如下：L0=500mm、L1=180 mm、L2=420 mm、L3=400 mm、L4=360 mm；传动轴的外径尺寸为80 mm。可以通过ANSYS软件进行螺杆钻具几何模型的建立，并划分网格。钻头左端固定，传动轴联轴器部分铰支，对Y方向的自由度加以约束。以螺杆钻具轴向载荷传递特征为参照，将轴向均布载荷q加载于图中所示台阶面上，再以传动轴的工作原理为基础，分别将径向均布线载荷q1与q2施加于图中轴上对应的位置，传动轴右端施加扭矩。利用solid1858节点实体单元划分网格。3575个节点以及15853个四面体单元组成整个模型，传动轴弹性模量：210 GPa；泊松比：0.25；密度：800 kg/m3。结合BHA 的结构与实际工况将钻头侧向力与扭矩计算出来，即可取得上文所提的分布载荷。（二）传动轴的应力计算与分析通过ANSYS系统可以将传动轴受到外载与约束作用状态下的应力分布计算出来，从计算结果可知，最大应力值为434 MPa，发生在传动轴过渡截面处。针对不同外径计算其最大应力值，从计算结果可以得知，

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

使用螺杆钻具操作规程

使用螺杆钻具操作规程 DHM MANUAL 1入井前检查。 1 CHECKING BEFORE TRIPPING IN 1.1检查规格型号，记录系列号等相关数据。 1.1 CHECK TYPE AND SPECIFICATION, RECORD SERIEL NUMBER AND RELATING DATA 1.2 检查丝扣、外观等有无损坏。 1.2 CHECKING THREAD AND OUTLOOK 1.3 检查旁通阀是否工作正常。 1.3 CHECK BYPASS V ALVE 1.4 如果是弯螺杆需检查其弯度及弯向是否与其标记方向一致。 1.4 CHECK THE MOTOR BENT WHICH IS WHAT YOU WANT 1.5 丈量长度和内外径并做好记录。 1.5 MEASURE LENGTH AND RECORD OD &ID 2 入井使用。 2 DHM IN HOLE MANUAL 2.1 螺杆钻具入井前要在井口进行试运转，并记录压降。正常压降为300psi(145psi=1M)左右，如果压降不正常不得入井。试螺杆时不得带钻头。 2.1 CHECKING MOTOR BEFORE PUTTING IN HOLE RECORD PRESURE DROP ,ORDINARY, IT SHOULD BE 300 PSI. IF

PRESSURE DROP IS ADNORMAL, THE DHM CAN NOT BE PUT IN HOLE. WITHOUT BIT WHILE TESTING MOTOR. 2.2 下钻时控制下放速度，遇阻时应开泵循环划眼时视井下情况，间断转动钻具防止划出新井眼。 2.2 CONTROL SPEED WHILE PUTTING DOWN ,WHEN BLOCK, WE SHOULD PUMP ON AND FLUSH ACCORDINGLY, BUT TRY ALL THE BEST NOT TO DRILL A NEW HOLE 2.3 下钻到底开泵正常后记录排量、泵压。 2.3 AFTER GET THE BOTTOM, PUMP ON AND RECORD FLOW RATE AND PUMP PRESSURE. 2.4 钻头接触井底逐步加压，调整到螺杆最佳工作压降，记录泵压，钻压。 2.4 AFTER DRILL BIT REACHED BOTTOM, ADD DOWNFEED GREDUALLY, ADJUST MOTOR TO BEST WORKING CONDITION,RECORD PUMP PRESSURE AND WOB. 2.5 如果在钻进时泵压突然升高，就立即停泵，上提钻具，核对循环压力，如正常可恢复钻进。 2.5 WHILE DRILLING, THE PUMP PRESSURE SUDDENLY GETTING HIGH , WE SHOULD PUMP OFF IMMEDIATELY, PULL BACK BHA ,CHECK FLUSH PRESSURE, IF OK , KEEP GOING. 2.6 使用螺杆钻具应控制钻井液含砂量小于0.3%。 2.6 CONTROL MUD SAND CONTANT LESS THAN 0.3%

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，

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考正式版

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考正式版下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。控制井眼轨迹中，实施滑动导向和复合钻进时，使用一些经常用到的导向螺杆往往会发生钻头无法有效加载与产生螺旋井眼的缺陷问题，这将直接的干扰了井眼轨迹的控制成效，要想避免这些问题的发生，就必须采取高效导向螺杆钻具进行。笔者根据自身工作经验，主要对高效导向螺杆钻具的应用进行了一番分析研究。高效导向螺杆钻具指的是在螺杆钻具驱动的地方安装一种受螺杆钻具驱动旋转的窄带螺旋稳定器，共有以下功能优势：在底部钻具组合中属于近钻头支点，能够

使BHA的滑动导向能力不断提升；布置近钻头与近满眼能够使井壁更加的完善；进行滑动导向钻进时，近钻头稳定器会保持一种旋转状态，其不会有太大的滑动阻力，有效防止了拖压问题的发生，优势之处众多。近钻头稳定器结构设计及螺杆动力系统优化 1.1.近钻头稳定器结构设计科学合理设计近钻头稳定器结构对于高效导向螺杆钻具利用率的提升具有重要作用，实际中应做好以下两方面：首先，要求稳定器处于旋转状态时应产生支点效应、具有较好的稳定性以及实现低的额外扭矩；其次，做好岩屑的排导工作。所

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

世界螺杆钻具研发新进展

世界螺杆钻具研发新进展作者：魏存祥发布时间：2009-06-25 10:48:42 井下动力钻具主要有电动钻具、涡轮钻具、叶片钻具和螺杆钻具。螺杆钻具也称为容积式马达（PDM），具有低速大扭矩的特征，整体长度约为4m~8m，是目前最广泛使用的一种井下动力钻具。主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和导向总成组成（图1）。其核心部件马达总成主要是由偏心螺旋体的螺杆（转子）和呈螺旋面的衬套（定子）组成。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。螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等优点。增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率；减少了钻杆和套管的磨损和损坏；可准确进行定向、造斜、纠偏；广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。螺杆钻具研发进程美国在20世纪50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年用于生产，有迪纳钻具（Dyna Drill）公司，纳维钻具（Navi Drill）公司和波斯钻具等。目前，螺杆钻具的发展主要以美、英、法、原苏联等国为代表。国内螺杆钻具的研制起步较晚，从20世纪80 年代中后期形成一定规模到目前常规螺杆钻具已规格化、系列化，各主要生产厂家中大港、北京、德州等厂家产品已覆盖国内绝大部分市场。在工作寿命、易损件耐磨性、特种螺杆的设计制造等方面与国外有一定的差距。国内马达数一般为4级，不能完全满足水平井等一些特殊工艺的需要，短半径水平井钻井作业的钻具在国内尚属空白，作为短半径水平井的铰接马达，国内也只处于研究阶段。螺杆钻具生产厂商及产品性能目前国外螺杆钻具的生产厂家主要集中在美国和加拿大。西方国家从事螺杆钻具制造的公司主要有：Baker Hughse 公司、Telco（美国）、DERCO（加拿大）、ANADRILL（美国），National Oilwell Inc （美国）、Nryrfor-Weir Ltd （法英夸国联营）、Simth公司以及DANA-DRILL 公司、DRILL MOTOR SERVICES 公司。另外还有许多研究机构像苏联VNIIBT、вниивт彼尔姆分院、法国石油研究院（IFP）。国外螺杆钻具寿命一般都在200h~300h以上，主要以美国的产品为代表，著名的品牌有Dyna-Drill、Navi-Drill、Power Park、Speey-sun、д型钻具。Anadrill公司的螺杆钻具自1991年问世以来，采用了先进技术，是当今最好的马达，螺杆钻具的外径从73mm~287.5mm可选。目前国内生产螺杆钻具的厂家有十多个，主要有大港油田中成公司、北京石油机械厂、德州石油机械厂、贵州高峰机械厂、天津立林石油机械有限公司及山东潍坊等，研究机构有中国石油大学（华东）、中国科学技术研究院、北京石油勘探开发研究院、西南石油大学等。国内螺杆钻具寿命一般都在100h~200h之间，也已形成规格化、系列化。螺杆钻具从ф60mm~244mm各种规格，配有可调弯壳体（AKO）、可换扶正器，基本能够满足国内各种钻井、修井作业。国外螺杆钻具研发进展