螺杆钻具产品详细介绍

2020/4/21螺杆钻具产品螺杆钻具结构与工作原理螺杆钻具选择及使用注意事项螺杆钻具新产品简介2020/4/21一、螺杆钻具的结构与工作原理螺杆钻具的工作原理及组成：莫伊锘原理的容积式井下动力钻具。将泥浆液体压力能转化成机械能。高压泥浆流经旁通阀进入马达，驱动转子绕定子轴线旋转，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。(1)旁通阀总成：作用：旁通阀的闭合与开启控制马达的启动与停止。旁通阀总成装配螺杆钻具旁通阀总成：它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。阀芯阀套筛板阀体隔板隔板密封件弹簧挡圈挡圈(2)马达总成：作用:转子在压力泥浆的驱动下，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。增加转子头数以提高扭矩提高马达输出转速马达总成装配马达试验台(3)万向轴总成：作用:将转子的偏心运动转化成传动轴的定轴运动。花瓣式轴体总成（万向轴）球铰式轴体挠轴万向轴总成装配螺杆钻具球传动万向轴总成的组成：传动球承压球球座锁紧套连杆活绞密封套(4)传动轴总成：作用：将马达产生的扭矩与转速传递给钻头。径向轴承径向轴承离井底推力轴承坐井底推力轴承传动轴总成装配传动轴总成的组成：壳体下TC动套下TC静套锁母上TC静套上TC动套串轴承隔套水帽传动轴螺杆钻具键传动轴总成的组装：螺杆钻具螺杆钻具整机(1)、常规螺杆钻具(2)、中空防掉、可调螺杆钻具防掉接头防掉锁母防掉连杆螺杆钻具防掉总成：泥浆泥浆它的作用是防止螺杆由于异常原因造成壳体断裂或脱扣避免落井事故,同时使泵压升高,使地面发现问题及时起钻。防掉接头螺杆钻具防掉总成的组成：防掉锁母防掉连杆(3)、中空防掉、可调、可换扶正器螺杆钻具螺杆钻具可换套式的稳定器：可换稳定器套筒壳体本体2020/4/21二、螺杆钻具的选择及使用中应注意的问题(一)、螺杆钻具型号的选择1、常规井眼选择范围(表示最佳选择)所处状态下最佳选择的型号井眼尺寸选用的钻具型号追求强度追求最大造斜率综合指标最佳LZ89LZ9551/2″套管(Ф118)LZ105LZ89LZ95LZ1057″套管LZ120LZ10561/8″套管LZ120LZ165LZ17281/2″套管LZ197所处状态下最佳选择的型号井眼尺寸选用的钻具型号追求强度追求最大造斜率综合指标最佳LZ172LZ19795/8″套管LZ203LZ197LZ203LZ210121/4″套管LZ244LZ210171/2″套管LZ244螺杆钻具复合钻进时钻头尺寸应按照下表选择，如超出规定范围卡钻、断轴、落井等事故的几率就会大大增加。螺杆型号推荐钻头尺寸95118-120(45/8-43/4)105120-142(43/4-55/8)120-127149-165(55/8-61/2)140172-200(63/4-77/8)159200-216(77/8-81/2)165-172216-222(81/2-83/4)185222-241(83/4-91/2)197-203251-270(91/2-105/8)210270-289(105/8-113/8)216289-311(113/8-121/4)244311-394(121/4-151/2)286394-508(151/2-20)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121/4″井眼中，可供选择的钻具有LZ197、LZ203、LZ210、LZ244、其中LZ197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。如81/2″井眼中，同为5LZ165钻具应选择多级大扭矩钻具。(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，以确保所要求的转速，将马达发挥至最佳状态。(4)、考虑适合钻井施工工艺的原则：1〕以追求最大造效率为目的，以小钻具为优选。如51/2″套管中为追求最大造斜率，以确保钻具顺利下入套管中，以小尺寸为优选条件。2〕以入井安全性和井中环空以及适应合适打捞工具的原则。(5)、提高钻具使用寿命的原则：即钻具在使用过程中，应始终处于本身的最佳使用状态的工程中，而不能超负荷运转，对系统压力有直接影响◆泥浆比重和粘度(二)、对泥浆的要求：对常规螺杆性能影响不大对中空螺杆性能有直接影响推荐泥浆最大塑性粘度不超过50厘泊◆泥浆中有芳香烃◆泥浆中含砂量对定子橡胶产生气蚀影响螺杆的使用寿命推荐含烃低于2％苯胺点高于75℃推荐含砂小于1％◆钻头的水眼(三)、合理配用钻头及水眼：◆配用的钻头PDC钻头与7Y型螺杆钻具完全匹配，尤其是在周期较长的直井钻进中牙轮钻头也可使用，此时牙轮钻头齿部硬度可比用一般传统转盘钻选硬一个等级过大：螺杆承受钻压的能力下降轴承得不到良好的润滑与冷却过小：达到额定泵压时，排量可能过小，马达不易发挥出最大效能。达到额定排量时，系统压力增高，影响轴承寿命注意：在井口测试螺杆时,如果没有接钻头,测试时间以不超过一分钟为宜,以免轴承得不到良好润滑而提前损坏。。(四)、均匀混合堵漏材料（LCM）：当发生井下事故必须使用堵漏材料时，应尽量混合均匀以避免产生如下不良影响：l旁通阀阀孔被堵塞，降低旁通阀总成工作可靠性。l减少流经TC轴承的液体流量，使轴承得不到良好的润滑和冷却。l混合不好或颗粒太大导致TC轴承被完全堵塞。注意：对于包装材料如编织袋、塑料严禁进入泥浆池或井口，以避免堵塞旁通阀阀孔造成旁通阀失效或堵塞TC轴承。(五)、确定井底温度：温度过高对螺杆马达效能十分不利，使所有不利因素加剧作用。针对这种情况，中成螺杆钻具提供以下两种规格的定子：注意：高温马达用于常规井很难获得好的效果额定温度最高温度常规定子95℃120℃高温定子135℃150℃(六)、控制泥浆排量和输出转速：螺杆输出转速与输入泥浆流量成正比。每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。●当实际需要的泥浆流量超出推荐流量时，用户应单独提出，螺杆钻具会提供适合给定流量范围的中空马达。●当使用中空马达时，可用过渡接头替代旁通阀总成，避免因旁通阀频繁关启时从阀孔高速喷出的钻井液对井壁造成伤害。◆输入泥浆流量超过最大流量值：转子可能超速旋转，定子和转子会提前损坏。小于最小流量值：马达压力差达到最大值时，马达会进入失控状态。(七)、平衡水力推力与钻压：螺杆钻具工作时轴向存在如下各力：负载状态分析：FΔPm：马达两端压降产生的轴向液压推力FΔPb：钻头水眼压降所产生的轴向力W：钻压F：转子、万向轴、传动轴及钻头重量设向下作用力：C＝F＋FΔPm＋FΔPb则推力轴承负载：Lb＝C－WCW坐井底推力轴承受载CW离井底推力轴承受载C=W轴承不受载（平衡点）轴承不受载时传动轴总成寿命最长。螺杆钻具此马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和，每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。如果流量过大，转子会超速运转，定子和转子会出现提前损坏，如果流量过小，马达将停止转动。因此在选择转子喷嘴尺寸时，应确保马达密封腔流量始终保持或高于最小推荐流量值，这样才能使马达正常运转。在泥浆密度、喷嘴尺寸和马达流量为定量时，流经转子喷嘴的流量和流经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的。钻头离开井底，马达负载近似为零时，流经转子喷嘴流量最小，而流经马达密封腔的流量最大。钻头钻进时，马达压差不断增加，使流经转子喷嘴流量增加，此时流经马达密封腔流量减少。中空转子中空转子马达：为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转子加工成为带喷嘴的中空转子。螺杆钻具中空喷嘴的计算：流经马达密封腔的流量为Qm，通过马达喷嘴的流量Qz即：总流量Q=Qm+Qz设定马达转速n值计算Qm值容积效率v取0.90∴Qz=Q–Qm(L/s)喷嘴直径Qm---马达密封腔流量(L/s)Qz---转子喷嘴的流量(L/s)Q----中空转子马达的总流量(L/s)v---容积效率马达压降P=Pst+Pop∆Pst——马达启动压降(MPa)∆Pop——马达工作压降(MPa)ρ——泥浆比重(kg/L)计算公式中q为中空转子马达的每转排量(L/r)其数值参见下表。)/(60sLnqQM)(89842mmPpdQz螺杆钻具5LZ244X7.0LLq=20.35LZ216X7.0LLq=17.15LZ197X7.0LL5LZ197X14.0LLq=14.05LZ172X7.0LLq=10.25LZ165X7.0LL5LZ165X14.0LLq=8.55LZ120X7.0LL5LZ120X14.0LLq=5.05LZ95X7.0LLq=2.69LZ95X7.0LLq=3.35LZ89X7.0LLq=2.45LZ73X7.0LLq=1.3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嘴，从而达到理想的效果。中空转子马达：(八)、优选泵压和钻压：每种规格的螺杆钻具都给出其所承受的马达负载压力降（马达负载压力降=工作打钻泵压-离井底泵压）与钻压的范围，在钻进过程中，应根据进尺来优选泵压和钻压，从而获得满意的机械钻速。同时，在定向钻进作业中，考虑到对方向的控制，钻压值较小。因此，实际钻井中，所选用的钻压往往不是给定的受载平衡点的钻压值。硬地层跳钻对螺杆轴承的致命伤害(九)、下钻时注意：●高温井或压力上升井段，要低速泵入泥浆灌满钻柱并间断进行循环以防止钻头喷嘴堵塞或防止高温造成定子的损坏。●当钻头下放至预定深度开始延伸钻进前，先上提钻杆或缓慢转动以防止损坏套管或划眼。(十)、导向钻进应注意：●当采用导向钻进时，转盘（或顶驱）的转速不得超过75RPM。●当采用导向钻进时，转盘（或顶驱）产生的扭矩应小于马达输出的扭矩，以获得正的叠加效果。●当螺杆钻具弯壳体角度在1°30′以上时，严禁转盘（或顶驱）转动。(十一)、使用时还应该注意的几个问题：●避免顿钻或将螺杆直接座入井底。●施加钻压不要太猛。●严禁异物进入马达。●泥浆排量应控制在给定的范围内。●尽可能避免马达发生制动。三、螺杆钻具新产品介绍1、可调弯壳体螺杆钻具：壳体弯角可在钻井平台井口调整既可作直螺杆使用又可作弯螺杆使用可调弯壳体的调整1、用背钳卡住上壳体，并用外钳卡住调整滑套，施加扭矩松开联接，松扣最多一圈。2、使用两个链钳分别抱住调整滑与下壳体，逆时针转动下壳体至要求位置，使所需求角度的刻度线与调整滑套上的刻度线对正。3、用背钳卡住调整滑套，并用外钳卡住上壳体，小心的以相对转盘右转的方向转动上壳体至两台肩相碰，以附表所给的联接扭矩上紧。4、将背钳从滑套移至下壳体上，并施加100％的额定扭矩上紧，调整完毕。附表:螺杆钻具可调弯壳体紧扣扭矩紧扣扭矩(N.M)序号钻具型号最小值最大值15LZ120,5LZ127100001300025LZ165270003037535LZ172330003600045LZ197372004050055LZ210455004875065LZ24475000810002、多级大扭矩马达螺杆钻具：目前已推广的多级大扭矩马达螺杆钻具适用于：深井硬地层井直井快速钻进可以为钻井提供良好的动力。3、新型传动轴总成：串轴承传动轴总成是在总结原有各传动轴总成的基础上开发研制出来的，其主要优点是:●串轴承结构和精密加工及热处理工艺，大大提高了传动轴的强度和耐磨性。●独特的防掉锁紧装置，当此装置以上部分出现脱扣、断裂等事故时可以防止钻具掉井，提高了钻具使用的安全性。●反扣锁紧装置可以很好的调整轴承间隙，使得轴承磨损后重新调整轴承间隙非常方便，并具有防松的功能。反扣锁紧装置示意图4、油密封式传动轴总成特点：改善轴承工作环境，减少了各轴承的磨损，大大提高了传动轴总成寿命。为空气钻具的开发奠定了基础。密封