大港中成螺桿鉆具使用手冊中文中成馬達(dá)

1、中成一鉆具使用手冊大港油田集團中成機械制造有限公司Dagang Oilfield Group Zhongcheng Machinery Manufacturing Co.,Ltd.2004.10 TOC o 1-5 h z .序言 （3） HYPERLINK l bookmark5 o Current Document .產(chǎn)品型號規(guī)格說明（4） HYPERLINK l bookmark7 o Current Document .螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)與工作原理（5）旁通閥總成 （5）馬達(dá)總成 （5）萬向軸總成 （8）傳動軸總成 （9）導(dǎo)向螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu) （10） HYPERLINK l bookm

2、ark9 o Current Document 四.螺桿鉆具的工作條件與參數(shù) （13）鉆井作業(yè)計劃 （13）鉆井液 （13）鉆頭及其水眼 （13）井底溫度 （15）泥漿流量 （15）泥漿壓力與鉆壓 （15）扭矩 （16）水力推力與鉆壓平衡 （16）軸承間隙 （17） HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 五、螺桿鉆具的使用 （18）地面檢查 （18）螺桿下井 （18）啟動 （19）鉆進(jìn) （19）起鉆 （19） HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 六、導(dǎo)向螺桿鉆具的使用 （20）導(dǎo)向螺桿鉆具的造斜率 （

3、21）進(jìn)尺問題 （21）導(dǎo)向鉆進(jìn) （22） HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 七、螺桿鉆具的維護(hù)與保養(yǎng) （23）八、常用故障分析與排除 （25）鉆具離井底情況 （25）鉆具坐井底情況 （25） HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 九、定貨信息 （27）一、序百中成-螺桿鉆具是根據(jù)莫錯原理設(shè)計的容積式井下動力鉆 具，并靠泥漿提供動力。它具有很多優(yōu)點：.井底直接提供動力，減少了井下鉆具的磨損與損壞。.增加鉆頭的轉(zhuǎn)速與扭矩，提高了進(jìn)尺率。.可準(zhǔn)確地定向、造斜、糾偏。.可用于水平井、開窗側(cè)鉆、擴眼、取芯等

4、作業(yè)，顯著提高 鉆井的經(jīng)濟效益。.與轉(zhuǎn)盤同時使用用于直井全面鉆進(jìn)，大幅提高機械鉆速。正是這些優(yōu)點使得螺桿鉆具在近幾十年內(nèi)得到了迅速發(fā)展。我公司在1985年全套引進(jìn)美國史密斯公司一Sm讓h DYNADRILL生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近20年的引進(jìn)、消化、吸收 與發(fā)展，目前已經(jīng)能夠獨立生產(chǎn)與開發(fā)適用于各種用途的各種規(guī) 格系列的螺桿鉆具。公司先后通過ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證、 ISO10012計量檢測體系認(rèn)證及API認(rèn)證，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了 保證。本手冊主要介紹我廠螺桿鉆具的工作原理、性能、使用要求 及注意事項，為用戶更好地使用我廠鉆具，提供了依據(jù)。、產(chǎn)品型號規(guī)格說明本手冊列舉了我公司生產(chǎn)制造的

5、所有規(guī)格的螺桿鉆具。用戶如有 特殊要求，我公司可為用戶單獨設(shè)計您所需要的特殊用途的異型螺桿 鉆具。本手冊提供的參數(shù)，是保證您正確使用好該工具的重要依據(jù)， 請用戶在工作中認(rèn)真對待。大港-螺桿鉆具標(biāo)牌說明： LZDxDDH:代表可換扶正器傳動軸總成G:代表Hj溫定子T:代表可調(diào)角度彎殼體C:長壽螺桿鉆具M(jìn):代表油密封傳動軸總成0:代表中空轉(zhuǎn)子3:代表單彎殼體4:代表雙彎殼體或彎接頭5:代表扶正器6:代表扶正器加單彎接頭7:代表扶正器加雙彎殼體或彎接頭I n m iv:代表改進(jìn)型C:徑向軸承是船用橡膠軸承 Y:徑向軸承是硬質(zhì)合金軸承 J:徑向軸承是CC合金軸承鉆頭最大水眼壓降（Mpa） 鉆具外徑規(guī)格

6、（mm） 螺桿鉆具標(biāo)志馬達(dá)轉(zhuǎn)子頭數(shù)（單頭省略）三、螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)與工作原理螺桿鉆具是以油基泥漿、浮化泥漿及粘土泥漿等作動力液， 是一種把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的容積式井下動力鉆具。當(dāng)泥 漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)時，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的 驅(qū)動下繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩與轉(zhuǎn)速通過萬向軸與 傳動軸傳遞給鉆頭，從而實現(xiàn)鉆井作業(yè)。大港一鉆具主要由四部分組成：旁通閥總成,馬達(dá)總成萬向軸總成傳動軸總成旁通閥總成：它的部件主要由閥體、閥芯、閥套、彈簧、閥口總成組成， 它的作用是在下鉆時，允許環(huán)空（鉆桿與井壁的環(huán)形空間）的泥 漿由旁通閥閥體側(cè)面的閥口孔流向鉆桿內(nèi)孔，起鉆時使鉆桿內(nèi)孔 的泥漿從閥體

7、側(cè)面的閥口流入環(huán)空。使起、下鉆時不致使泥漿溢 于井臺上，以及保護(hù)馬達(dá)的作用。旁通閥總成的工作原理是在 泥漿流量達(dá)到說明書推薦最小流量 以前的某個流量時該流量經(jīng)閥芯內(nèi) 孔，在孔兩端產(chǎn)生壓力差，上端壓力 大于下端壓力，此壓力差克服彈簧力 把閥芯壓下，旁通孔被關(guān)閉。此時泥 漿流經(jīng)馬達(dá)，把壓力能轉(zhuǎn)換為機械 能。地面停泵或流值過小，壓力差不 足以按住閥芯，彈簧把閥芯頂起，旁 通孔導(dǎo)通（參考圖1）?？傊Ｇ?況下旁通閥的啟閉完全由流量大小決馬達(dá)總成：它由轉(zhuǎn)子與定子兩部分組成（參考圖 2）0轉(zhuǎn)子是一根經(jīng)過加 工并有耐磨抗腐蝕鍍層的左旋螺桿。定子是在經(jīng)過機械加工的鋼 管上有用特制的壓膠芯軸壓鑄并粘牢的丁晴

8、橡膠，它耐磨并抗碳 氫化合物。定子的頭數(shù)比轉(zhuǎn)子多一個，在轉(zhuǎn)子裝入定子后，任意 截取一個垂直于軸線的截面，兩者均是共腕嚙合的。因此，繞軸 線的左旋螺桿上有一系列嚙合點，這些嚙合點封閉起來的容腔組 成一個密封腔，而且此容腔體積是一定的。隨著螺桿在定子中的 運動，密封腔逐步沿軸線移動，把完成能量轉(zhuǎn)換的泥漿由低壓腔 排出馬達(dá)。這就是螺桿馬達(dá)的基本工作原理。根據(jù)設(shè)計，不同馬達(dá)的頭數(shù)有不同的配合。總的來說， 馬達(dá) 的頭數(shù)越少，轉(zhuǎn)速越高，扭矩越??；馬達(dá)的頭數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越高。各種螺桿馬達(dá)頭數(shù)配合的截面輪廓如圖3圖2圖3螺桿鉆具以馬達(dá)中一個定子導(dǎo)程組成密封腔為一級，也就是 說，馬達(dá)如果是三級的，在軸向

9、上存在三個連續(xù)而互不相通的密 封腔，在工作中，如欲使馬達(dá)正常有效地工作，馬達(dá)每級所能承 受的壓降以不超過0.8Mpa(8bar)為宜，如以三級馬達(dá)為例，則其 馬達(dá)壓降不超過2.4Mpa最好。否則，馬達(dá)就要漏損，轉(zhuǎn)數(shù)降低。 嚴(yán)重時則完全停止轉(zhuǎn)動，致使馬達(dá)損壞。這一點現(xiàn)場操作時用戶 應(yīng)非常注意。為了保證馬達(dá)密封腔的密封，以確保能承受的壓降，所以定 轉(zhuǎn)子間的配合尺寸都需經(jīng)過選配測試，使其不宜過緊或過松，讓 馬達(dá)發(fā)揮最大的效率。另外， 定子的容腔是由橡膠形成 的，因此 定子內(nèi)腔的尺寸是受到井底溫度影響的，用戶可根據(jù)實際的井溫 情況要求廠家選配適合的馬達(dá)配合，如地層井溫較高，可選配較松的馬達(dá)；如地層較淺

10、或使用的環(huán)境溫度較低，可選配較緊的馬 達(dá)等?，F(xiàn)場使用的泥漿流量希望在推薦的范圍內(nèi)，否則將影響馬達(dá) 效率，甚至使磨損加大。螺桿馬達(dá)的性能參數(shù)是螺桿鉆具的主要性能參數(shù)，螺桿輸出 扭矩與馬達(dá)壓降成正比；輸出轉(zhuǎn)數(shù)與輸入泥漿流量成正比，隨著 負(fù)荷的增加，螺桿輸出轉(zhuǎn)數(shù)降低很少，地面控制容易。所以，通 過控制地面上的壓力表的讀數(shù)及泵的流量就控制住了井下螺桿的 扭矩及轉(zhuǎn)速。為了增加鉆頭的水馬力與泥漿的上返速度，將轉(zhuǎn)子加工成帶 噴嘴的中空轉(zhuǎn)子。此時馬達(dá)的總流量應(yīng)等于流經(jīng)馬達(dá)密封容腔的 流量與流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量的總與。每種規(guī)格的馬達(dá)都有其推薦的 最大與最小流量值。如果超過最大流量值，轉(zhuǎn)子可能超速旋轉(zhuǎn)， 定子與轉(zhuǎn)子會

11、出現(xiàn)提前損壞。如果輸入流量小于最小流量值，馬 達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速與扭矩就會降低，從而影響其使用效果。因此，在 選擇轉(zhuǎn)子噴嘴尺寸時，應(yīng)確保馬達(dá)密封容腔的流量始終保持或高 于最小推薦流量值，這樣，才能使馬達(dá)正常運轉(zhuǎn)。在泥漿密度、 噴嘴尺寸與馬達(dá)總流量給定時，流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴的流量與流經(jīng)馬達(dá) 密封腔的流量總是在變化中的。當(dāng)鉆頭離開井底，螺桿馬達(dá)無負(fù) 荷，此時流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量最小，而此時的流經(jīng)馬達(dá)密封腔的流 量最大。鉆頭開始進(jìn)尺工作，螺桿馬達(dá)部分的壓差不斷增加，使 流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量增加，而此時流經(jīng)馬達(dá)密封容腔流量減少。0.14流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴水眼所產(chǎn)生壓力差A(yù) P的計算公式：C 22AP= A P1+ A P2=Q

12、0 L61Q0-6697.76 d4105 D4.86其中AP:馬達(dá)兩端壓力差（PSI）API:轉(zhuǎn)子噴嘴所消耗的壓力降（PSI）AP2:轉(zhuǎn)子長孔所消耗的壓力降（PSI）P :泥漿密度（lb/gal ）Q 。:流經(jīng)轉(zhuǎn)子水眼的流量（gal/min ）D:轉(zhuǎn)子長孔直徑（in ）d:噴嘴直徑（in）P v :泥漿粘度（cp）L:轉(zhuǎn)子長孔長度（ft ）在上述計算公式中，A P、AP1、AP2、p、D Pv、L在給定井 況與螺桿鉆具規(guī)格后都是定值，因此，只要改變d,就可以得到一個相 應(yīng)的Q值。再根據(jù)相應(yīng)井況的總流量與螺桿鉆具馬達(dá)推薦的最大流量與最小流量值，最終確定 Q值與d值表1噴嘴 直徑(in)泥漿 密

13、度 (ppg)馬達(dá)兩端壓降(PSI)100200300400流經(jīng)轉(zhuǎn)子水眼流量(GPM)12/328.344056698010.00P 3651 1637312.003347586614.00r 3143 1536218/328.349012715517910.008211614216412.00r 75106 ；12915014.006998120138表2中空轉(zhuǎn)子所配的噴嘴尺寸噴 嘴 號噴嘴直徑噴 嘴 號噴嘴直經(jīng)InMmInMm077/325.561515/3211.91088/326.351616/3212.70099/327.141818/3214.271010/327.942020/3

14、215.881111/328.742222/3217.481212/329.532424/3219.051313/3210.31 2828/32F 22.23 :1414/3211.113030/3223.83232/3225.43.3.萬向軸總成它位于轉(zhuǎn)子下端，其作用是把馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩與轉(zhuǎn)速傳遞到傳動 軸上。它所起到的作用要求它具有較好的撓性功能，才能實現(xiàn)把轉(zhuǎn)子 的偏心運動轉(zhuǎn)換成傳動軸的定軸轉(zhuǎn)動。因此，一般萬向軸采用萬向瓣 形與柔性軸形式，如圖4。從整個螺桿鉆具壽命的角度上來看，萬向軸總成部分壽命相對是最短的，在螺桿使用后，應(yīng)及時拆卸修理與檢查。-A-*/運動原理傳動軸總成它的作用是將馬達(dá)的

15、旋轉(zhuǎn)動力傳遞給鉆頭，同時承受鉆壓所產(chǎn)生 的軸向與徑向負(fù)荷。按潤滑方式分類，分為泥漿潤滑傳動軸總成與油密封傳動 軸總成兩種：a、泥漿潤滑傳動軸總成：該總成采用鉆井泥漿作為潤滑液，對傳動軸總成中的用軸承與徑 向軸承進(jìn)行潤滑與冷卻。由于結(jié)構(gòu)比較簡單，其具有最短的彎點到鉆 頭的距離。同時，該結(jié)構(gòu)中的上徑向軸承又稱限流器，對流經(jīng)軸承組 件的泥漿流量進(jìn)行限制。b、油密封傳動軸總成：該總成采用密封組件將用軸承與部分徑向軸承進(jìn)行密封并注入 高溫潤滑油進(jìn)行潤滑。由于降低了軸承的磨損，大大延長了軸承的壽 命。按鉆頭承受水眼壓降分類，分為 3.5C、7Y、14J三種：降為3.5Mpa,該結(jié)構(gòu)上、下軸承是推力球軸承，

16、徑向 軸承有兩組硬質(zhì)合金軸承或兩組橡膠軸承兩種。降為7Mpa該結(jié)構(gòu)上、下軸承有多組向心推力球軸承 或多列推力球軸承兩種，徑向軸承是上、下各多組硬質(zhì)合金軸承。降為14Mpa該結(jié)構(gòu)上、下軸承有多組鑲嵌 PDC復(fù)合 片的平面推力摩擦軸承，徑向軸承是上、下各一組CC合金軸承。傳動軸總成中的軸承按所承受的負(fù)載形式分類，分為用軸 承與徑向軸承兩種：a、用軸承用軸承為多列向心推力球軸承，在鉆頭懸離井底空轉(zhuǎn)時，該軸承主要承受整個液柱的向下推力與轉(zhuǎn)子、 萬向軸、傳動軸及鉆頭的重量; 鉆頭座井底時承受工作狀態(tài)為所施加的鉆壓。b、徑向軸承徑向軸承為滑動軸承，上、下各有一組。主要用來承受轉(zhuǎn)子作行 星運動引起的彎曲載荷

17、與鉆頭的側(cè)向力。對于泥漿潤滑的傳動軸總成 來說，上徑向軸承又稱限流器，它允許馬達(dá)流出的部分泥漿（在最大 水眼壓降作用下，約510%通過軸承組件，起著冷卻與潤滑軸承的 作用。此外，螺桿鉆具傳動軸總成還包括各種常規(guī)扶正器與可換扶正 器。扶正器的扶正條形式多種多樣，可以起到較好的穩(wěn)定效果。導(dǎo)向螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)組合類型螺桿鉆具是一種發(fā)展較快的井下動力鉆具，隨著鉆井與定向井市 場的需要，我公司由原只生產(chǎn)直型鉆具與帶彎接頭的導(dǎo)向螺桿，發(fā)展 到今天可生產(chǎn)各種組合的導(dǎo)向螺桿。 不僅滿足了鉆井打普通定向井的 需要，而且，適合打各類中、長、短水平井的需要，并伴隨開發(fā)了 DTU、DKO、FAB三種類型的螺桿組合，

18、這些螺桿組合的特點：a、DTU組合是在螺桿鉆具的萬向軸部分裝有反向雙彎的外殼。 由于是反向雙彎，故鉆頭的偏移距較小，這種組合可以開動轉(zhuǎn)盤（低 速）實現(xiàn)穩(wěn)斜及水平段鉆進(jìn)。這種組合既可用來打長曲率半徑的造斜段，也可用來打6100 /30m造斜率的中曲率半徑的造斜段，還可用來打穩(wěn)斜段及水平 段。它由MWD、DTU馬達(dá)及高效鉆頭組成導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的硬件部分， 可以實現(xiàn)井眼軌跡的連續(xù)控制。如圖 5。b、DKO組合是在螺桿鉆具的萬向軸部分裝有同向雙彎外殼，這 種組合的功能基本與 DTU相同，但由于雙彎同向鉆頭偏移距稍大， 可以有較大的造斜能力。如圖6。圖6 DKO組合c、FAB組合是在螺桿鉆具馬達(dá)的上部及下

19、部（萬向軸部分）各 裝有一單彎外殼，由于這種組合的鉆頭偏移距很大，故有很強的造斜 能力，是一種強造斜組合，正因為鉆頭偏移距很大，不能開動轉(zhuǎn)盤鉆 井，故不能用FAB馬達(dá)組成導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。如圖7。觀史, 上.披熱，住華, 卜宓德更累 蠅聶, .: , , ,-w- a-1圖7 FAB組合可調(diào)角度螺桿鉆具（AKO）我廠部分型號導(dǎo)向螺桿鉆具可以選配地面可調(diào)角度彎殼體（單彎殼體），方便顧客根據(jù)鉆井需要在現(xiàn)場改變彎殼體角度，具有較大的 靈活性?？烧{(diào)彎殼體的角度調(diào)整范圍為 03。（詳見附錄5）。圖8可調(diào)角度螺桿鉆具扶正器結(jié)構(gòu)導(dǎo)向螺桿鉆具與常規(guī)螺桿鉆具的另一個不同之處在于導(dǎo)向螺桿 鉆具的傳動軸殼體上帶有不同形

20、式的扶正器。常用的扶正器形式包括：a、螺旋型扶正器（三翼筋、四翼筋、五翼筋）；b、對稱直筋型扶正器（五翼筋、六翼筋、七翼筋均布）；c、非對稱直筋型扶正器（三筋巴掌式）d、單翼型扶正器圖9傳動軸殼體上的扶正器形式扶正器的形式與外徑尺寸對造斜或穩(wěn)斜的效果影響較大，用戶在選用導(dǎo)向螺桿鉆具時應(yīng)對此予以重視?？蓳Q扶正器為了滿足鉆井使用要求，有些規(guī)格的產(chǎn)品可以配備可換扶正器, 顧客可以在井場根據(jù)情況隨時更換適宜的扶正器。a、護(hù)套b、螺旋型c、對稱直筋型d、非對稱直筋圖10可換扶正器的形式四、螺桿鉆具的工作條件與參數(shù)螺桿鉆具的使用效果與使用時間，與螺桿鉆具的選型、現(xiàn)場 工況以及操作人員的使用密切相關(guān)。因此在

21、螺桿鉆具使用前，井 場技術(shù)人員與司鉆應(yīng)該首先了解螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)原理與使用參 數(shù)，并按使用手冊的要求合理使用螺桿鉆具。鉆井作業(yè)計劃根據(jù)整個井眼的鉆井作業(yè)計劃，制定一個符合螺桿鉆具使用 要求的詳細(xì)具體的鉆井作業(yè)計劃，即由鉆井工程師根據(jù)任務(wù)結(jié)合 地層結(jié)構(gòu)、井眼孔徑、深度、機械鉆速確定所用鉆頭與螺桿型號， 并設(shè)計一個適合的鉆具組合。鉆井液螺桿鉆具是正容積式馬達(dá)，決定鉆具性能的因素是馬達(dá)的輸 入流量與作用于兩端的壓力降，而不是鉆井液的類型，因而，使 用各種類型的泥漿一般均能有效的工作。泥漿比重與粘度對鉆具 性能的影響甚微，但對整個壓力有直接影響，推薦泥漿最大塑性 粘度不應(yīng)超過0.05Pas （50厘泊）

22、。泥漿中所含的各種硬顆粒必 須予以限制，推薦鉆井液中的含砂量應(yīng)低于1%若含砂量高于5% 鉆具的壽命將大大縮短。使用油基泥漿或柴油基泥漿時，考慮到油基泥漿中芳香姓對 定子橡膠的溶脹與氣蝕，應(yīng)該控制芳香姓的含量，同時提高油基 泥漿的苯胺點。苯胺點指的是油基泥漿中均勻混合的油與苯胺在 冷卻時分離成兩相的溫度。普通情況油基泥漿的苯胺點應(yīng)高于 70C ,井底溫度較高時苯胺點應(yīng)高于 93c或更高。泥漿中氯化物高時會因為腐蝕縮短馬達(dá)的壽命，這一點在井 底溫度高時顯得更突出。如果螺桿已在高氯化物含量泥漿中使用， 在起出后應(yīng)盡可能在井口沖洗，防止螺桿的腐蝕。鉆頭及其水眼鉆頭的選擇，尤其是與螺桿鉆具一起使用的鉆頭

23、的選擇是個 十分重要的問題。這本是鉆井工程師工作內(nèi)容的一部分，這里所 以強調(diào)一下是因為螺桿鉆具是否能成功的發(fā)揮作用的幾個因素 中，鉆頭與鉆具的匹配是最重要的了。希望能引起現(xiàn)場使用人員 的重視。選擇鉆頭與螺桿鉆具配套使用的因素應(yīng)是：a.鉆井作業(yè)方案及計劃。b .針對地層需用什么樣的刃部構(gòu)造。c. 鉆井液流通通道的結(jié)構(gòu)。d .預(yù)先計劃的機械鉆速。e .使用該鉆頭，鉆井運轉(zhuǎn)時間的估計。f .鉆頭水眼壓降的設(shè)計。什么地層結(jié)構(gòu)、地層軟硬使用哪類鉆頭，用什么樣的刃部設(shè)計， 請參考有關(guān)鉆頭的專業(yè)書籍。這里僅就使用螺桿鉆具完成各種鉆井作 業(yè)，對鉆頭的選擇作些說明。除鉆頭水眼造成的壓降外，希望泥漿流經(jīng)鉆頭底部時

24、別再形成其 他較大的壓力損失，因為這對傳動軸組件中的限流器十分不利。尤其 當(dāng)鉆頭水眼壓降已達(dá)鉆具型號規(guī)定的壓降值，更應(yīng)注意。這對牙輪鉆 頭一般不必?fù)?dān)心，但金鋼石鉆頭端部液體通道的設(shè)計，就必須考慮通 道過流面積是否可能造成額外過多的壓力損失問題。同時并能保證巖屑及時排出及鉆頭冷卻問題。牙輪鉆頭一般適用于鉆井周期不長的作業(yè)，如定向造斜、側(cè)鉆等。 注意使用螺桿鉆具作業(yè)時，一般鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)提高23倍，因此鉆頭軸承壽命要因之而縮短。這也提醒我們用牙輪鉆頭時，鉆壓不宜用很大， 以維持牙輪鉆頭的壽命。根據(jù)經(jīng)驗，由于轉(zhuǎn)數(shù)提高 23倍，牙輪鉆 頭齒部可比用一般傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤鉆選硬一個等級。例如轉(zhuǎn)盤鉆時用“中硬” 級鉆頭，

25、而用螺桿鉆具時，就選“硬”級鉆頭。用螺桿鉆具為防止鉆 頭側(cè)面的過速磨損，可在牙輪鉆頭側(cè)面外徑堆焊硬質(zhì)合金予以保護(hù)。金剛石鉆頭不僅適用于定向造斜等，更適用于鉆井周期較長的作 業(yè)，如打直井等。在較長周期鉆井作業(yè)中，最重要的因素就是鉆頭與 鉆具作為一個整體，不要由于其中哪一部分出了問題，而造成不必要 的起下鉆。大家已熟知：金剛石鉆頭較牙輪鉆頭壽命長，而且結(jié)構(gòu)是 整體的，具有很多優(yōu)點。金剛石鉆頭與 7Y型鉆具匹配是完全合適的。進(jìn)一步就是針對各種作業(yè)要求，合理選用什么樣的鉆頭冠部形 狀、冠部表面的設(shè)計與布置、金剛石的尺寸大小與質(zhì)量以及金剛石鉆 頭端部泥漿通道系統(tǒng)的設(shè)計。當(dāng)然孤立地只著眼于鉆頭與螺桿是有些

26、局限性，它終歸不是決定 壽命與鉆井進(jìn)尺的唯一因素。其他如改善傳動軸的穩(wěn)定性，例如加穩(wěn) 定器對提高鉆具壽命發(fā)揮鉆頭性能都是很有幫助的。但無論如何應(yīng)該了解：合理的金剛石尺寸、金剛石布置的方位、每塊金鋼石的鉆壓負(fù) 荷這三者與井下鉆具轉(zhuǎn)數(shù)高與所要求的鉆壓小兩者是應(yīng)該考慮合理 匹配的?？傊?，使用螺桿鉆具不對所匹配的鉆頭進(jìn)行認(rèn)真選擇，要想取得滿意的結(jié)果是困難的，更有甚者，可能使螺桿鉆具過早地?fù)p壞。鉆頭水眼的大小將會影響到螺桿鉆具傳動軸總成的使用壽命。選擇鉆頭水眼大小要適宜，不能過大或過小。如果水眼太小，泵壓達(dá)到 額定值時，排量可能相對過小，此時馬達(dá)不易發(fā)揮出最大效能。對于 泥漿潤滑的傳動軸總成，水眼過小，

27、而排量達(dá)到額定值時，系統(tǒng)壓力 增高，即造成軸承上、下液流壓力過高，這將影響用軸承與徑向軸承 壽命，外觀反映為鉆具懸空時，鉆具殼體下端與驅(qū)動接頭間隙增大（也 就是驅(qū)動接頭向外竄出）；水眼過大，鉆具承受鉆壓能力降低，軸承 得不到良好的潤滑。對于油密封傳動軸總成，水眼過小，會使密封軸 承的內(nèi)外壓差過大，從而損壞密封。井底溫度溫度過高對螺桿馬達(dá)性能十分不利，會使所有不利影響因素加劇 作用。使用油基泥漿，井底溫度低于 95C ,馬達(dá)可進(jìn)行正常工作。若 溫度達(dá)到95C150c時，苯胺點及其它不利因素均逐漸達(dá)到臨界危 害點，而當(dāng)溫度超過150c時，即使使用最佳的油基泥漿，甚至使用 水基泥漿，馬達(dá)定子壽命都會

28、大幅度的縮短。為使螺桿在較高溫度的油基泥漿下正常工作，可以采用分段下 鉆，間歇循環(huán)，使用帶分流孔的空心轉(zhuǎn)子，以加速泥漿循環(huán)或改善泥 漿散熱性及其它性能的方法，保證實際定子工作溫度低于極限值。我公司生產(chǎn)兩種類型的定子。一種是耐溫 120c的常規(guī)定子，其 額定工作溫度95C,最高工作溫度120C。另一種是耐溫150c的而寸 高溫定子，其額定工作溫度135C,最高工作溫度150C。泥漿流量螺桿鉆具特性之一，輸出轉(zhuǎn)速與輸入泥漿流量成正比。 每一種鉆 具都有一定的有效工作流量范圍。當(dāng)輸入泥漿流量超過最大流量值， 轉(zhuǎn)子就會超速旋轉(zhuǎn)，定子的疲勞負(fù)載就會大大增加，導(dǎo)致定子提前損 壞。如果輸入泥漿流量小于最小流

29、量值，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速與扭矩就會 降低，從而影響其使用效果。因此建議按推薦參數(shù)進(jìn)行操作，當(dāng)實際 使用的泥漿排量超過推薦的最大流量時， 可使用中空轉(zhuǎn)子以延長馬達(dá) 的使用壽命。泥漿壓力與鉆壓螺桿鉆具進(jìn)行空運轉(zhuǎn)時，若保持泥漿流量不變，螺桿鉆具與鉆頭 產(chǎn)生的壓降為一常數(shù)值，該值隨螺桿形式與規(guī)格的不同而有所不同。圖11馬達(dá)工作時，隨著鉆壓逐漸增加，泥漿的循環(huán)壓力逐漸上升，該 壓力的增量與鉆壓或鉆進(jìn)所需的扭矩的增量成正比。當(dāng)達(dá)到最大推薦 工作壓力降時，產(chǎn)生最佳扭矩。繼續(xù)增加鉆壓，當(dāng)循環(huán)泥漿在馬達(dá)兩端產(chǎn)生的壓降超過最大設(shè)計 值時，螺桿將發(fā)生制動。正常工作時，表壓隨鉆壓的增減而升降。如 果泵壓表突然增加了幾兆帕

30、，繼續(xù)增加鉆壓，泵壓不再增加這說明螺 桿發(fā)生了制動。此時馬達(dá)定子與轉(zhuǎn)子間密封被沖開，泥漿通過不轉(zhuǎn)的 馬達(dá)從鉆頭水眼流出。這是螺桿的緊急過載保護(hù)功能。當(dāng)鉆頭因故障 遇卡時，鉆井液在螺桿制動情況下仍可以繼續(xù)循環(huán)流過螺桿。但一旦 螺桿發(fā)生制動，應(yīng)迅速將其提離井底降低鉆壓，因為泥漿長時間流過 不轉(zhuǎn)的馬達(dá)會使螺桿嚴(yán)重?fù)p壞。另外，要使鉆具獲得最佳工作效率與工作壽命， 應(yīng)將螺桿兩端壓 差控制在推薦參數(shù)范圍內(nèi)。扭矩螺桿的輸出扭矩與泥漿流過馬達(dá)產(chǎn)生的壓力 降成正比，但對螺桿輸出轉(zhuǎn)速的變化幾乎不產(chǎn)生 影響。實驗表明，螺桿從空載狀態(tài)到最大有效工作 載荷區(qū)，速度降低一般不超過10%螺桿進(jìn)入工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)子驅(qū)動鉆頭作順時

31、針 轉(zhuǎn)動，同時在鉆具殼體上產(chǎn)生一反作用扭矩，該 扭矩向上傳遞到整個鉆柱上，會引起螺桿以上各 聯(lián)接絲扣緊扣或引起螺桿定子殼體以下聯(lián)接絲扣 松扣。反扭矩隨鉆壓增加而增加，當(dāng)螺桿制動時， 其值達(dá)到最大值。水力推力與鉆壓平衡中成-鉆具在工作中軸向上存在如下各力（如 圖11F:轉(zhuǎn)子、萬向軸、傳動軸及鉆頭重量FApm馬達(dá)兩端壓降產(chǎn)生的軸向液壓推力FApb:鉆頭水眼壓降所產(chǎn)生的軸向力W鉆壓設(shè)向下作用力：F+ FApm + F Apb =C那么推力軸承負(fù)荷 Lb=F+Fpm+FApb -W=C-W推力軸承設(shè)計用來承受軸向載荷的合力，并將其傳遞給螺桿殼 體，理想狀態(tài)，合力為零，軸承不受載，此時軸承壽命最長，用這

32、種 方法平衡鉆壓，可延長軸壽命。負(fù)載分析狀態(tài)：CW離井底推力軸承受載C=W軸承不受載（平衡點）CW坐井底推力軸承受載如何確定合適的鉆壓，我們制定了一個水力推力與鉆壓平衡圖， 供用戶在工作中參考。軸承間隙現(xiàn)場經(jīng)常有這樣的情況，螺桿使用后，尚未回收經(jīng)過維修中心修 復(fù)或現(xiàn)場使用認(rèn)為時間不長，想再次使用?？勺裱铝胁襟E，以確定 鉆具傳動軸總成的壽命是否能滿足不回修而再次使用的要求。螺桿在使用之后，將它放在鉆臺上，進(jìn)行下列工作。第一步：用吊卡將螺桿吊起來，仔細(xì)測量并記錄下短節(jié)與驅(qū)動接 頭之間的間隙尺寸Do第二步：將鉆具座在鉆臺上，用鉆具自身重量壓縮軸承總成，再 次測量并記錄下短節(jié)與驅(qū)動接頭之間的間隙尺寸

33、 Cbo表3為軸承所允許的間隙值，供用戶參考判斷螺桿可否重復(fù)使用。表3軸承間隙鉆具規(guī)格（外徑）間隙D-D280 (31/8)3mm89 (31/2)3mm95 (3%)3mm102 (4 )3mm105 (41)3mm120 (43/4)3.5mm159 (61/4)4mm165 (61/2)4mm172 (6%)4mm197 (73/4)4mm203 (8 )4mm210 (81/4)4.5mm244 (95/8)4.5mm286 (111/4)5mm五、螺桿鉆具的使用螺桿鉆具下井使用之前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行細(xì)致的檢查，確保下井后能正 常工作，避免不必要的起下鉆與由此造成的損失。中成一鉆具除提升短節(jié)與

34、旁通閥外， 其它部分的殼體聯(lián)接均涂以 鎖緊劑，并按規(guī)定的緊扣扭矩上緊。在選擇鉆具及其組合方案時，應(yīng)制訂鉆井作業(yè)計劃，充分考慮井 眼孔徑、井眼軌道、鉆頭類型、規(guī)格、地層結(jié)構(gòu)與水力計算等細(xì)節(jié)。地面檢查螺桿下井前，應(yīng)在鉆臺上按下述方法進(jìn)行試驗：a .用提升短節(jié)將螺桿提起坐入轉(zhuǎn)盤卡瓦內(nèi)，裝上安全卡瓦卸去 提升短節(jié)。b .檢查旁通閥：用木棒下壓旁通閥閥芯，從上部注滿水，此時 旁通閥應(yīng)不漏，水面無明顯下降。然后松開閥芯，閥芯復(fù)位，所注水 應(yīng)從旁通閥口均勻流出。c .接上方鉆桿，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放螺桿使旁通閥 閥口處于轉(zhuǎn)盤下易于觀察的位置。d .開泵：逐漸提高排量直到旁通閥關(guān)閉、馬達(dá)起動為止（記下

35、 該排量值）。不停泵上提鉆具至能看見轉(zhuǎn)動的驅(qū)動接頭為止。在此過 程中可能有部分泥漿經(jīng)軸承組流出，觀察螺桿運轉(zhuǎn)情況。停泵前應(yīng)再 下放鉆具，讓旁通閥閥口位于轉(zhuǎn)盤以下，檢查停泵時是否泥漿經(jīng)旁通 閥閥口順利流出。e.地面檢查結(jié)束后，用吊鉗卡住驅(qū)動接頭，用鉆頭盒把鉆頭與螺桿接上（大鉗只可咬在旋轉(zhuǎn)傳動軸驅(qū)動接頭上），緊扣扭矩見附錄7 （注：應(yīng)保證傳動軸驅(qū)動接頭相對于上面的殼體反時針轉(zhuǎn)動，以防止內(nèi)部螺紋松扣。）使用彎接頭時，定向裝置帶的轉(zhuǎn)盤套與定位鍵必須與工具面對正， 如果要用回壓凡爾，可直接安裝在旁通閥上方。如果在驅(qū)動接頭與鉆 頭之間還要加轉(zhuǎn)換接頭，建議不應(yīng)超過 250m#,以免產(chǎn)生過多的方 位變化，降低

36、軸承壽命或損壞傳動軸。螺桿下井a(chǎn) .下放鉆具及其組合應(yīng)小心地控制下放速度，以防撞到沙橋、 井壁臺肩與套管鞋上使鉆具損壞。下鉆遇阻，應(yīng)開泵循環(huán)，慢慢劃眼 通過。若帶有彎接頭或彎殼體的螺桿遇阻時應(yīng)周期性地轉(zhuǎn)動組合，慢慢通過，以防止劃出新井眼。b .對于深井與高溫井，下放螺桿建議周期性地進(jìn)行中途循環(huán)， 這樣可防止螺桿堵塞，或因高溫造成的螺桿定子損壞。c .在井內(nèi)，泥漿若不能迅速通過旁通閥閥口流進(jìn)鉆柱中，應(yīng)減 慢下鉆速度或不時停下來充灌泥漿。下鉆時，注意不可頓鉆或?qū)⒙輻U 直接坐入井底。啟動a .螺桿達(dá)到預(yù)先計劃的井深位置，可以開泵循環(huán)，由于鉆頭側(cè) 向力的影響，壓力值可能超過計算值。b .定向前應(yīng)充分清

37、洗井底，清除井底巖屑沉淀或堆積，消除循 環(huán)不徹底對定向的影響。具體方法是以正常的泥漿循環(huán)慢慢轉(zhuǎn)動鉆具 （每次轉(zhuǎn)3045 ）依次把堆積井底巖屑與沉砂清出，清理干凈后,上提鉆具0.30.6m循環(huán)并記錄，校對壓力值。鉆進(jìn)a .螺桿懸離井底進(jìn)行空循環(huán)時，立管壓力表所顯示的是整個系 統(tǒng)的空載循環(huán)泵壓，也稱離井底泵壓。容積式馬達(dá)特性之一，馬達(dá)所產(chǎn)生的扭矩與兩端所產(chǎn)生的壓力降 成正比，與整個系統(tǒng)壓力變化成正比。鉆頭鉆進(jìn)時，隨著鉆壓升高， 工作扭矩的加大，馬達(dá)兩端的壓力降也成正比例增加。循環(huán)系統(tǒng)的壓 力表反應(yīng)出該壓力的增值。通過監(jiān)視地面立管壓力表，便可以判斷鉆 具壓力與扭矩的變化（鉆桿與井壁的摩擦可能會影響判

38、斷精度）。在充分考慮鉆頭水眼壓降與鉆壓的關(guān)系后，把表壓增值限制在所選鉆具 推薦值范圍內(nèi)就會產(chǎn)生最佳效能。工作打鉆泵壓=離井底泵壓十鉆具負(fù)載壓力降離井底泵壓不是一個常數(shù)，它隨井深與泥漿的變化而變化，在實 際操作中，一般取每次單根后的離井底泵壓為近似值，這樣做完全可 以滿足要求。當(dāng)泵壓處于最佳工作狀態(tài)時，停止增加鉆壓，泵壓會產(chǎn) 生波動穩(wěn)定下降，直到再次調(diào)整鉆壓。b.施加鉆壓不要太猛，鉆壓不是監(jiān)視螺桿工作的指標(biāo)，只是作為 參考指標(biāo)，判斷螺桿工作情況的主要依據(jù)應(yīng)該是泵壓。對于發(fā)生較大 磨損的馬達(dá)，還應(yīng)以進(jìn)尺速度為依據(jù)。起鉆螺桿起鉆過程類似常規(guī)鉆機起鉆操作。起鉆時，旁通閥處于開位, 允許鉆柱中的泥漿泄入

39、環(huán)空。但螺桿本身不能快速地排除泥漿，通常 在起鉆前在鉆柱上部注入一段加重泥漿，使鉆桿內(nèi)的泥漿順利排出。六、導(dǎo)向螺桿鉆具的使用導(dǎo)向螺桿鉆具的使用，與常規(guī)螺桿鉆具基本相同。由于導(dǎo)向螺桿 鉆具具有彎殼體、扶正器等特殊結(jié)構(gòu)，因而使用時需要注意以下問題。導(dǎo)向螺桿鉆具的造斜率|由于導(dǎo)向螺桿鉆具可以設(shè)計為各種不同的結(jié)構(gòu)形式， 用戶在使用 螺桿鉆具時，又往往采用不同形式的鉆柱組合，加之不同地層結(jié)構(gòu)的 影響，因此，往往難以簡單地給出導(dǎo)向螺桿鉆具的造斜率指標(biāo)。僅僅 從導(dǎo)向螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)而言，其造斜率受以下因素的影響：a.在鉆具組合不變的情況下，彎角越大， 造斜率越高；彎點到鉆 頭的距離越近，造斜率也越高。彎殼體彎

40、角大小與彎點位置對造斜率 影響較大。b.不帶扶正器的小直徑螺桿在彎殼體彎點下部焊墊塊，有助于提 高造斜率，但會增加下井難度。c.螺桿帶扶正器時有助于提高螺桿鉆具的造斜率，扶正器形式 不同，對造斜率有一定影響；使用單翼或多翼不對稱扶正器可增加造 斜率，但在導(dǎo)向鉆進(jìn)時由于其所受負(fù)載的不均勻性，會縮短螺桿的使 用壽命0d.在鉆具組合不變的情況下，井眼尺寸越小，造斜率越高。e.在高造斜井段應(yīng)該考慮螺桿的整機長度，已保證螺桿能通過該 井段。f.應(yīng)當(dāng)注意檢查導(dǎo)向螺桿鉆具不同部位的角度之間及其與非對 稱穩(wěn)定器的共面。共面誤差較大時，對造斜率影響很大，或者使井眼 方位難以控制。導(dǎo)向螺桿鉆具的造斜率，在鉆井作業(yè)

41、過程中表現(xiàn)為井斜角的變化 或者井眼方位的變化。當(dāng)感覺造斜率不夠時，應(yīng)當(dāng)同時注意井眼方位 角的變化情況。進(jìn)尺問題鉆具組合不當(dāng)，或者導(dǎo)向螺桿鉆具的彎角大小與彎點位置， 扶正 器形式、直徑尺寸與井眼或地層不匹配，可能導(dǎo)致機械鉆速變慢甚至 沒有進(jìn)尺。選用導(dǎo)向螺桿鉆具時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮造斜與進(jìn)尺的互相影 響。鉆進(jìn)過程中，隨著井斜角的增加，如果出現(xiàn)進(jìn)尺減少的情況，在 首先排除鉆頭磨損等影響因素；其次檢查立管壓力表的變化，并考慮鉆具組合與導(dǎo)向螺桿鉆具結(jié)構(gòu)的影響，避免井壁托壓現(xiàn)象的發(fā)生。導(dǎo)向鉆進(jìn)由于導(dǎo)向螺桿鉆具通常帶有彎殼體及穩(wěn)定器，鉆頭的偏移距較 大，導(dǎo)向鉆進(jìn)會使導(dǎo)向螺桿鉆具與其他井下工具受到很大的側(cè)向力。

42、因此，開動轉(zhuǎn)盤實施復(fù)合鉆進(jìn)可能引起井下事故，影響鉆井作業(yè)的安 全。當(dāng)采用導(dǎo)向鉆進(jìn)時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速應(yīng)不超過75rpm,彎殼體角度在l 30以上的鉆具，導(dǎo)向鉆進(jìn)時轉(zhuǎn)盤不允許旋轉(zhuǎn)，避免因側(cè)向負(fù)載過大 造成螺桿損壞。井斜越大，所允許開動轉(zhuǎn)盤的彎殼體角度越小。七、螺桿鉆具的維護(hù)與保養(yǎng)螺桿鉆具下井使用后，應(yīng)立即進(jìn)行拆檢與維護(hù)保養(yǎng)。未經(jīng)拆 檢的螺桿鉆具不應(yīng)再次下井使用，除非上次使用時間很短，工況 較好，并能確認(rèn)沒有影響再次下井安全的腐蝕、劃傷、磨損等缺 陷。使用過的舊螺桿鉆具如果未經(jīng)正常的維修與更換易損件，很 可能在反復(fù)使用中引起事故，造成不必要的起下鉆，甚至因得不 到及時維修，而造成整個鉆具的報廢。螺桿鉆具的

43、拆檢與維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)在有條件的維修車間內(nèi)進(jìn) 行。拆裝人員應(yīng)對螺桿鉆具產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)與使用比較了解。維修時，應(yīng)當(dāng)檢查殼體的劃傷、裂紋等缺陷，必要時應(yīng)予探 傷。殼體表面嚴(yán)重劃傷或產(chǎn)生裂紋，應(yīng)予更換，不得再次使用。維修時，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定檢查螺紋表面狀況，并在組裝時注意 緊密距變化情況。螺紋損傷或緊密距變化較大時，應(yīng)予更換。拆卸螺桿鉆具時，應(yīng)當(dāng)用氧乙快焰烘烤螺紋部位，使螺紋粘 接劑失效。過度烘烤會降低螺紋連接強度，務(wù)須予以注意。以下是在使用現(xiàn)場對螺桿鉆具進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的步驟：.卸下旁通閥以上各件，用清水沖洗旁通閥，同時，上、下 移動閥芯，調(diào)整使其移動無阻，清洗完畢，擰上提升短節(jié)。.將鉆頭座入鉆頭盒中，用

44、大鉗夾緊螺桿，反時針旋轉(zhuǎn)鉆頭, 空出螺桿中剩余泥漿（泥漿由旁通閥閥口流出），然后卸去鉆頭。.從傳動軸驅(qū)動接頭孔中沖洗鉆具，將傳動軸上部水帽及軸 承清洗干凈，然后平放螺桿，正常維護(hù)保養(yǎng)后待用。若暫停使用 或長時間擱置不用，建議向螺桿鉆具內(nèi)注入少量的礦物油防銹蝕 （注意，不允許加入柴油）。吊運與保管：螺桿鉆具出廠及運輸過程中的吊裝、應(yīng)使用尼龍繩懸掛螺桿 鉆具的中部，使螺桿鉆具水平平穩(wěn)起吊。使用鋼絲繩起吊時，鋼 絲純應(yīng)帶有橡膠護(hù)套，避免劃傷螺桿鉆具的殼體。不得使用破損的鋼絲繩起吊。螺桿鉆具應(yīng)平放于堅硬的地面，或者平放于適宜的支架上。 不得長期存放在軟土或泥濘的地面。存放期間，應(yīng)保持兩端的護(hù) 絲完好，防止污物進(jìn)入。存放場地應(yīng)避陽、防雨，通風(fēng)良好，環(huán)境溫度不高于45 C 0螺桿鉆具的有效存儲期為自定子生產(chǎn)之日起一年半。超期存 儲的螺桿鉆具仍可以使用，其連續(xù)工作時間可能會有不同程度的 減少。八、螺桿鉆具的常見故障分析與排除注意觀察泥漿壓力的變化，可發(fā)現(xiàn)與判斷鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的 許多問題。正確分析與采取適當(dāng)?shù)拇胧?，往往可?jié)省起、下鉆所 耗費的時間與費用。列舉以下幾種情況，供大家參考。.螺桿離井底情況：(1)循環(huán)壓力低于計算值這種情況通常是因為旁通閥打開關(guān)不上，鉆柱刺壞形成循環(huán) 短路或出現(xiàn)井漏，解決方法一般是起鉆檢修。(2)循環(huán)壓力高于計算值