螺杆钻具结构

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1、螺杆钻具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

2、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螺杆钻具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

3、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。2螺杆钻具为了确保密封效果

4、，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

5、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Q1，通过马达喷嘴的流量Q2，Q总=Q1+Q2。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：马达两端压力降(psi)喷嘴直径100200300400泥浆密度（in）流经转子水眼流量8.344056698010.003651637312/3212.003347586614.0031435362

6、8.349012715517910.008211614216418/3212.007510612915014.006998120138表2：中空转子所配喷嘴尺寸喷嘴直径喷嘴直径喷嘴号喷嘴号inmminmm077/325.561616/3212.70088/326.351717/3214.27099/327.141818/3215.881010/327.941922/3217.481111/328.742024/3219.051212/329.532128/3222.231313/3210.312230/3

7、223.801414/3211.112332/3225.401515/3211.91241.3万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3螺杆钻具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

8、后，4螺杆钻具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