井下動力鉆具

井下動力鉆具2007-07-2716:19:371分類：DrillingI標(biāo)簽：directionaldrillingI字號訂閱井下動力鉆具是定向井，水平井的必備工具。開始人們用它配合彎接頭進(jìn)行定向作業(yè)，和扭方位做業(yè)。目前已發(fā)展到配合高效能鉆頭連續(xù)鉆進(jìn)。井下動力鉆具最早使用的是渦輪鉆具，大約70年代末和80年代初我國開始引進(jìn)美國的耐維鉆具（NaVilDrill）和代鈉鉆具（DiNaDrill），進(jìn)而引進(jìn)了生產(chǎn)線。經(jīng)過我國科技人員的研究和改造，已形成具有我國特色的螺桿鉆具，目前，已有很多品種和系列，能夠滿足不同鉆井工作的需要。一，螺桿鉆具的組成螺桿鉆具有四大部分組成，他們是旁通閥，馬達(dá)總成，萬向軸和傳動軸總成，下面分別介紹1，旁通閥旁通閥安裝在螺桿鉆具的最上端，它的作用是下鉆過程中，允許鉆井液從環(huán)空流入鉆具內(nèi)，起鉆過程中允許鉆井液從鉆具內(nèi)流入環(huán)空。鉆進(jìn)過程中旁通閥是關(guān)閉的。旁通閥的打開和關(guān)閉靠的是內(nèi)部的活塞移動，循環(huán)時，鉆井液流經(jīng)活塞，由于流道的變化，在活塞上產(chǎn)生一定的壓降，這個壓降推動活塞下移，進(jìn)而關(guān)閉旁通閥。停止循環(huán)后，活塞處于自由狀態(tài)，彈簧推動活塞上移，旁通閥打開。2，馬達(dá)總成馬達(dá)總成包括轉(zhuǎn)子和定子兩部分：（1） ，轉(zhuǎn)子是一根加工成螺旋形的鋼軸，轉(zhuǎn)子的上端是自由的，其下端與萬向軸相連。單頭馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸截面是圓的，整個轉(zhuǎn)子象一個拉直的彈簧是螺旋狀的。多頭馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸截面是梅花瓣形的，有幾個梅花瓣就稱為幾頭。目前見到最多的是九頭。（2） ，定子內(nèi)是一個模壓成型的橡膠套筒，它的內(nèi)部是螺旋通道，包容轉(zhuǎn)子。橡膠套筒固定在馬達(dá)的鋼制本體上一起成為定子。單頭馬達(dá)定子的橡膠套筒截面是長圓型的（兩頭是半圓，中間是長方形），多頭馬達(dá)定子的橡膠套筒截面也是梅花瓣形的，但它比與之配合的轉(zhuǎn)子多一個梅花瓣，就是通常說的多一個頭。當(dāng)轉(zhuǎn)子裝入定子后，這兩個零件的幾何形狀的差異形成了一系列空腔。當(dāng)鉆井液在泵的驅(qū)動下通過馬達(dá)時，它流經(jīng)轉(zhuǎn)子與定子間的空腔，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。單頭馬達(dá)的轉(zhuǎn)速很高，多頭馬達(dá)的轉(zhuǎn)速低，但多頭馬達(dá)的扭矩大，單頭馬達(dá)的扭矩小。萬向軸由于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子工作時做的是偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而傳動軸總成工作時做的時同心運(yùn)動，要把這兩個部件的運(yùn)動聯(lián)合起來，就需要萬向軸接頭。螺桿鉆具的萬向軸采用的是兩個萬向接頭組成一個萬向軸。4，傳動軸總成傳動軸總成的作用是將馬達(dá)轉(zhuǎn)子的能量傳給鉆頭，通過外殼與定子相連控制鉆頭的鉆進(jìn)方向。傳動軸總成是螺桿鉆具中最要害的部位，因?yàn)閭鲃虞S總成內(nèi)的軸承常常決定螺桿鉆具的工作壽命，軸承組合的功能主要有以下兩個。（1） ，把軸向載荷傳遞到鉆頭上，這是通過止推軸承實(shí)現(xiàn)的，止推軸承由鋼球和包容鋼球的彈性承載滾道組成。為了提高螺桿鉆具的軸向承載能力，采用的是多組止推軸承。（2） ，使傳動軸居中，以確保主軸平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。這是通過使用徑向軸承實(shí)現(xiàn)的。徑向軸承是用彈性合成材料制成的套筒型軸承。在傳動軸總成中，通常裝有兩個徑向軸承，稱為上徑向軸承和下徑向軸承。軸向軸承裝在上下徑向軸承之間。上徑向軸承兼做限流器，控制一定的鉆井液流過，就是靠這些少量的鉆井液來潤滑徑向軸承和軸向軸承的，這就是為什么使用螺桿鉆具時要求鉆井液的含砂量越小越好。二，螺桿鉆具型號的表示方法新出廠的螺桿鉆具它的型號都噴在定子上，這里以大港螺桿鉆具標(biāo)牌為主介紹如下:G：代表高溫定子K：代表可調(diào)彎殼體S：代表水平井專用0：代表空心轉(zhuǎn)子1：代表改進(jìn)型2：代表短馬達(dá)（撓軸）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：代表扶正器加單彎殼體7：代表扶正器加雙彎殼體或加彎接頭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）鉆具的外徑尺寸（mm）螺桿鉆具的標(biāo)志馬達(dá)轉(zhuǎn)子頭數(shù)（單頭省略）三，螺桿鉆具的現(xiàn)場使用1，地面檢查鉆具下井前，應(yīng)在鉆臺上按下述方法進(jìn)行試驗(yàn)：用提升短節(jié)將螺桿鉆具提起坐入轉(zhuǎn)盤卡瓦內(nèi)，卡好安全卡瓦后攜去提升短節(jié)。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，閥芯能自動復(fù)位，部分水從旁通閥篩網(wǎng)中流出，這說明旁通閥完好，轉(zhuǎn)子和定子的配合也完好。接上方鉆桿，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放鉆具式旁通閥篩孔處于轉(zhuǎn)盤下易于觀察的位置。開泵：逐漸提高排量直到旁通閥關(guān)閉、馬達(dá)啟動為止，記下此排量（馬達(dá)的最小工作排量）。不停泵上提鉆具至能看見驅(qū)動接頭（主軸）轉(zhuǎn)動為止，觀察鉆具的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，此時，應(yīng)有少量的鉆井液從驅(qū)動接頭和壓緊短節(jié)間隙流出。增大排量至本井準(zhǔn)備使用排量（推薦排量內(nèi)），記錄下排量和泵壓。停泵前應(yīng)將旁通閥篩孔位于轉(zhuǎn)盤以下，停泵后片刻鉆井液應(yīng)從旁通閥篩網(wǎng)流出。e。檢查軸承間隙，待鉆井液從鉆具中全部流出后將螺桿鉆具提出轉(zhuǎn)盤面檢查軸承間隙。通過將螺桿鉆具提起和立著壓在轉(zhuǎn)盤上來測量驅(qū)動短節(jié)的上下移動值，若該值超過制造廠家所推薦的最大許用值時，應(yīng)更換軸承。鉆具下井a(chǎn)。 下放鉆具及其組合應(yīng)小心地控制下放速度，以防撞到砂橋、井壁臺階和套管鞋上使鉆具損壞。下鉆遇阻，應(yīng)開泵循環(huán)，慢慢地轉(zhuǎn)動鉆具劃眼通過。b。 對于深井和高溫井，在下鉆過程中要分段循環(huán)鉆井液，這樣可以防止鉆具堵塞，或因高溫造成對定子的損壞。c。 不可頓鉆和將鉆具座入井底。3，啟動和鉆進(jìn)鉆具下到預(yù)先計(jì)劃的井深位置，可以開泵循環(huán)，開始的排量要小，逐漸增大至準(zhǔn)備使用排量，此時的循環(huán)泵壓（又稱離井底泵壓）應(yīng)等于地面實(shí)驗(yàn)泵壓加上循環(huán)壓耗。b。 鉆進(jìn)：螺桿鉆具是一種容積式馬達(dá)，它的特性之一，馬達(dá)所產(chǎn)生的扭矩與馬達(dá)兩端所產(chǎn)生的壓力降成正比，鉆頭鉆進(jìn)時，隨著鉆壓的升高，工作扭矩的增大，馬達(dá)兩端的壓力降液成正比例的增加，循環(huán)系統(tǒng)壓力表能反映出該壓力的增值。通過監(jiān)視地面立管壓力，便可以判斷鉆頭的鉆壓；鉆進(jìn)時的立管壓力=循環(huán)泵壓+鉆具鉆壓壓力降送鉆要均勻，嚴(yán)禁鉆壓大幅度變化，如遇泵壓突然上升很多，是螺桿鉆具被壓死，應(yīng)立即停泵，然后上提鉆具重新啟動。起鉆螺桿鉆具正常時起鉆與常規(guī)起鉆相同，如出現(xiàn)鉆桿內(nèi)鉆井液滿管，是旁通閥未打開，此時應(yīng)及時向環(huán)空灌滿鉆井液，上下活動鉆具，打開旁通閥。四，螺桿鉆具的故障分析與排除使用任何一種井下工具，總會出現(xiàn)一些影響工具使用的問題，在使用螺桿鉆具時，注意觀察立管壓力的變化，可發(fā)現(xiàn)和判斷鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的許多問題。正確分析和采取適當(dāng)?shù)拇胧?，往往可?jié)省起、下鉆所耗費(fèi)的時間和費(fèi)用。1，鉆進(jìn)時地面壓力突然升高通常表示馬達(dá)制動停轉(zhuǎn)，如果馬達(dá)處于制動狀態(tài)，鉆井液在高壓下強(qiáng)行通過轉(zhuǎn)子和定子間的空隙，對定子產(chǎn)生嚴(yán)重的刺壞，時間稍長，就會破壞轉(zhuǎn)子和定子間的正常密封，造成馬達(dá)失效。如果發(fā)現(xiàn)這種情況，必須立即停泵，上提鉆具使鉆頭處于自由狀態(tài)。鉆井液中的巖屑堵塞馬達(dá)、卡住軸承，也會引起立管壓力升高。使用堵漏材料時，必須慎重選擇顆粒尺寸。如果鉆頭已提離井底的情況下，開泵的立管壓力仍然很高，這就很可能時軸承被卡。鉆頭噴嘴堵塞引起立管壓力升高，鉆進(jìn)或循環(huán)過程中，泵壓突然升高一個固定值，升后穩(wěn)定不變，鉆進(jìn)進(jìn)尺正常，這種情況是堵塞了一個噴嘴。鉆進(jìn)時，如牙輪卡死可能引起馬達(dá)的重復(fù)制動，牙輪卡死后，鉆頭扭矩明顯增大，且不穩(wěn)定，這將造成馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，立管壓力波動。下鉆到底后，在排