螺杆钻具结构及功能课件.pptx
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1、螺杆钻具结构及功能培培训提提纲培训培训内容内容螺杆螺杆钻具具简介介螺杆螺杆钻具具结构及功能构及功能其他其他组件及功能件及功能培培训提提纲培训培训内容内容螺杆螺杆钻具具简介介螺杆螺杆钻具具结构及功能构及功能其他其他组件及功能件及功能螺杆螺杆钻具具产品品简介介n螺杆钻具螺杆钻具+PDC+PDC钻头、螺杆钻具钻头、螺杆钻具+牙轮钻头进行钻井提速在全国各牙轮钻头进行钻井提速在全国各油田全面展开油田全面展开n螺杆钻具对螺杆钻具对ROPROP提速效果普遍在提速效果普遍在30%30%以上,甚至超过以上,甚至超过100%100%n最普遍使用的导向工具最普遍使用的导向工具螺杆螺杆钻具具产品品简介介 螺杆钻具,又
2、称定排量马达,是一种以钻井螺杆钻具,又称定排量马达,是一种以钻井液为动力液的井下动力钻具,为容积式马达。液为动力液的井下动力钻具,为容积式马达。泥浆泵泵出的钻井液从钻柱进入螺杆钻具的泥浆泵泵出的钻井液从钻柱进入螺杆钻具的马达,在马达的两端形成一定压力差,推动马达马达,在马达的两端形成一定压力差,推动马达的转子旋转,并将扭矩和转速通过万向轴和传动的转子旋转,并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。轴传递给钻头。螺杆螺杆钻具具产品品简介介u 直螺杆钻具主要用于直井钻井直螺杆钻具主要用于直井钻井提速,导向螺杆钻具主要用于定提速,导向螺杆钻具主要用于定向井、水平井的造斜、稳斜或复向井、水平井的造斜
3、、稳斜或复合钻提速等。合钻提速等。u 螺杆钻具可分为常规直钻具和螺杆钻具可分为常规直钻具和导向螺杆钻具两大类。导向螺杆钻具两大类。螺杆螺杆钻具具产品品简介介 导向螺杆钻具导向螺杆钻具-为了钻出一定斜度和方位的井眼,控为了钻出一定斜度和方位的井眼,控制井眼的轨迹,螺杆钻具带有一定的弯度,螺杆钻具的万制井眼的轨迹,螺杆钻具带有一定的弯度,螺杆钻具的万向轴壳体设计为弯壳体,一般为向轴壳体设计为弯壳体,一般为03的弯度,来达到一定的弯度,来达到一定的造斜率要求。的造斜率要求。单弯导向螺杆钻具单弯导向螺杆钻具万向轴万向轴弯壳体弯壳体u单弯螺杆钻具单弯螺杆钻具-弯壳体的角度是固定的,即每一根螺杆弯壳体的角
4、度是固定的,即每一根螺杆钻具具有一定的结构弯角,通常完成一定曲率半径的某一钻具具有一定的结构弯角,通常完成一定曲率半径的某一井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时,需更井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时,需更换螺杆钻具,达到不同的造斜率要求。换螺杆钻具,达到不同的造斜率要求。螺杆螺杆钻具具产品品简介介u 可调弯螺杆钻具可调弯螺杆钻具-可以在钻井平台上随意可以在钻井平台上随意调整,从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进的调整,从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进的能力。减少工具的储备量、提高螺杆钻具的使用能力。减少工具的储备量、提高螺杆钻具的使用率、缩短钻井周期、降低作业成本。率、缩短
5、钻井周期、降低作业成本。可调弯导向可调弯导向螺杆钻具螺杆钻具u目前可调弯壳体的调整角度一般为目前可调弯壳体的调整角度一般为03,可以满足钻井造斜率要求。可以满足钻井造斜率要求。北京北京国际石油展上展出的螺杆钻具国际石油展上展出的螺杆钻具螺杆螺杆钻具具产品品简介介培培训提提纲培训培训内容内容螺杆螺杆钻具具简介介螺杆螺杆钻具具结构及功能构及功能其他其他组件及功能件及功能旁通阀旁通阀旁通阀旁通阀流向流向变化变化马达马达马达马达万向轴万向轴万向轴万向轴传动轴传动轴传动轴传动轴螺杆钻具螺杆钻具螺杆钻具基本结构螺杆钻具基本结构防掉总成防掉总成防掉总成防掉总成0旁通旁通阀总成成n旁通阀旁通阀*n螺杆对外接口
6、螺杆对外接口n钻井液流向改变钻井液流向改变旁通阀旁通阀*是螺杆钻具最上部的部件,是与外部的沟通与转换的部件是螺杆钻具最上部的部件,是与外部的沟通与转换的部件旁通阀旁通阀旁通旁通阀总成成 主要主要主要主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧由阀体、阀芯、阀套、弹簧由阀体、阀芯、阀套、弹簧由阀体、阀芯、阀套、弹簧、阀口、阀口、阀口、阀口、密封件、孔用挡圈组成。密封件、孔用挡圈组成。密封件、孔用挡圈组成。密封件、孔用挡圈组成。阀阀阀阀芯芯芯芯阀阀阀阀套套套套阀阀阀阀体体体体阀阀阀阀口口口口密封件密封件密封件密封件弹弹弹弹簧簧簧簧孔用孔用孔用孔用挡圈挡圈挡圈挡圈旁通旁通阀总成成 弹簧簧 弹簧精密簧精密计算,反复算
7、,反复试验确保确保阀的的动作灵敏可靠作灵敏可靠旁通旁通阀总成成当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,使其转变成机械能时泥浆流经马达,使其转变成机械能。泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆当泥浆流量值过小或停泵时,所产生的压力不足以克服弹簧力和当泥浆流量值过小或停泵时,所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时,弹簧把阀芯顶起,旁通阀孔又处于开启位置。静摩擦力时,弹簧把阀芯顶起,旁通阀孔又处于开启位置。旁通旁通阀总成成 功能功能功能功能:有旁通和关闭两个位置
8、,在起下钻作业过程中处于旁通位置,有旁通和关闭两个位置,在起下钻作业过程中处于旁通位置,使钻柱中泥浆循环绕过马达进入环空,这样起下钻时泥浆不溢于井台上。使钻柱中泥浆循环绕过马达进入环空,这样起下钻时泥浆不溢于井台上。正常钻进时,旁通阀会自动关闭。此时泥浆流经马达,把压力能转正常钻进时,旁通阀会自动关闭。此时泥浆流经马达,把压力能转换为机械能。换为机械能。阀 体体阀 芯芯阀 口口弹 簧簧阀 套套旁通阀总成结构旁通阀总成结构阀关闭阀关闭 阀旁通阀旁通马达总成马达总成n马达总成马达总成n螺杆钻具心脏螺杆钻具心脏n决定动力性能决定动力性能马达总成决定一台螺杆钻具能输出怎样的扭矩和转速。马达总成决定一台
9、螺杆钻具能输出怎样的扭矩和转速。马达决定性能马达决定性能耐油耐油耐温耐温耐腐蚀耐腐蚀大扭矩大扭矩大流量大流量油基油基钻井液钻井液高温高温超高温超高温卤水卤水饱和盐水饱和盐水可钻性可钻性ROP需求需求携砂要求携砂要求动力需求动力需求马达总成马达总成定子是在钢管内壁上压注并粘结牢固的橡胶衬套。橡胶内孔具定子是在钢管内壁上压注并粘结牢固的橡胶衬套。橡胶内孔具有螺旋曲面的形状。有螺旋曲面的形状。转子是一根经过机械加工并经高硬度表面处理的螺杆,其上端转子是一根经过机械加工并经高硬度表面处理的螺杆,其上端是自由端,下端与万向轴相连。是自由端,下端与万向轴相连。转子轴线和定子轴线间有一距离,称为偏心距,一般
10、以转子轴线和定子轴线间有一距离,称为偏心距,一般以e 表示。表示。定子壳体定子壳体 橡胶橡胶 转子转子马达总成马达总成根据根据钻井泥井泥浆液要求:液要求:对转子表面子表面镀铬处理,适用于水基理,适用于水基泥泥浆和油基泥和油基泥浆;对转子表面子表面喷涂碳化涂碳化钨,适用于,适用于饱和和盐水泥水泥浆。根据井温要求:定子橡胶分根据井温要求:定子橡胶分普通定子普通定子和和高温定子高温定子两种。两种。适适应排量要求:排量要求:转子分子分实心心转子子和和中空中空转子子两种。两种。定子定子转子转子马达总成马达总成定子定子橡胶工橡胶工艺控制步控制步骤如下如下图所示所示u全全检u泥泥浆浸泡浸泡试验u返返炼u快快
11、检u预热u粘接粘接u喷砂砂u密密炼u成分成分检验u注胶注胶u清洗清洗u硫化硫化u冷却冷却u拆模拆模马达总成马达总成 马达马达转子的螺旋线有转子的螺旋线有单头单头和和多头多头之分(定子的螺旋线头数之分(定子的螺旋线头数比转子多比转子多1 1)。转子的)。转子的头数头数越少,越少,转速转速越高,越高,扭矩扭矩越越小;小;头数头数越多,越多,转速转速越低,越低,扭矩扭矩越大越大。1:1:2 23:3:4 45:5:6 67:7:8 89:19:10 0 可根据用户需求,制造转子头数与定子头数比为可根据用户需求,制造转子头数与定子头数比为 1:21:2、3:43:4、5:65:6、7:87:8、9:1
12、0 9:10 的马达,下图是几种的马达,下图是几种典型典型马达配合的截面轮马达配合的截面轮廊:廊:马达总成马达总成 根据马达线型理论研究结论可知,转子线型和定子线型是根据马达线型理论研究结论可知,转子线型和定子线型是一对摆线类共轭曲线副,常用的马达转子若为一对摆线类共轭曲线副,常用的马达转子若为N N头摆线线型,头摆线线型,则定子为则定子为N+1N+1摆线线型;转子和定子曲面的螺距相同,导程之摆线线型;转子和定子曲面的螺距相同,导程之比为比为N/N/(N+1N+1)。)。12马达总成马达总成 马达中转子与定子相互啮合,用两者的导程差而形成马达中转子与定子相互啮合,用两者的导程差而形成螺旋密封腔
13、,以完成能量转换。为了确保密封效果,转子螺旋密封腔,以完成能量转换。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。具时应按不同井况选用不同型号马达。马达总成马达总成n n 转子转子-带喷嘴的中空转子;带喷嘴的中空转子;n 马达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;总和;n 流量流量过大过大,转子会,转子会超速超速运转,定子和转子会出现提前损坏运转,定子和转子会出现提前损坏,流量,流量过小过小,马达将马达将停止停
14、止转动转动;n 选择选择转子喷嘴尺寸时,应确保马达密封腔流量始终转子喷嘴尺寸时,应确保马达密封腔流量始终保持或高于保持或高于最小推荐最小推荐流量值,这样才能使马达正常运转。流量值,这样才能使马达正常运转。中空转子中空转子中空转子中空转子-增加钻头的水马力和泥浆的上返速度增加钻头的水马力和泥浆的上返速度增加钻头的水马力和泥浆的上返速度增加钻头的水马力和泥浆的上返速度马达总成马达总成 功功能能:当当具具有有一一定定能能量量的的压压力力液液进进入入转转、定定子子形形成成的的密密封封腔腔时时,转转子子在在压压力力泥泥浆浆的的驱驱动动下下,绕绕定定子子轴轴线线旋旋转转,完完成成液液体体压压力力能能向向机
15、机械械能能的的转转化化,为钻头提供动力。为钻头提供动力。液压能液压能机械能机械能万向轴总成万向轴总成n万向轴总成万向轴总成n运动转换运动转换n控制造斜定向控制造斜定向万向轴总成是螺杆钻具实现造斜导向的关键部件。万向轴总成是螺杆钻具实现造斜导向的关键部件。球铰式球铰式活瓣式活瓣式挠轴式挠轴式万向轴总成万向轴总成壳体壳体轴体轴体 万向轴总成由两个元件组成:万向轴总成由两个元件组成:壳体壳体和万向轴和万向轴轴体轴体。壳体通过上、下螺纹分别和马达定子壳。壳体通过上、下螺纹分别和马达定子壳体下端及传动轴壳体上端连接。体下端及传动轴壳体上端连接。普通直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角,普通直螺杆钻具的万向轴
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- 螺杆 结构 功能 课件