螺杆钻具中文使用手册

1、中成钻具使用手册大港油田集团中成机械制造有限公司Dagang Oilfield Group Zhongcheng Machinery Manufacturing Co.,Ltd.2004.10第一章、序 言中成螺杆钻具是靠泥浆提供动力的井下动力钻具，它 与传统转盘带动钻杆钻进方法比较 , 有很多优点：1增加钻头的转速。2增加钻头扭矩的功率，因而增加进尺率。 3井底直接提供动力，因而减少钻杆的磨损和损坏。4 可准确地造斜、定向、纠偏。5 可钻水平井、从式井，显著提高钻井的经济效益。6 寿命长，也能进行周期较长的延伸井段和直井钻进。 就是这些优点才促使螺杆钻具得到了迅速发展。我公司在 1985 年

2、全套引进美国史密斯公司 SmithDYNA-DRILL三条生产线，即包括生产制造与整机装配生产线、 热处理可控气氛生产线，以及定子橡胶生产线。可生产 DYNA-DRILLD 500、D1000、F2000三个系列螺杆钻具，在经历 了引进、消化和吸收的发展过程后，今天的大港油田集团中 成制造有限公司已经能够独立生产和开发适用于各种用途的 各种规格系列的螺杆钻具。在质量体系保障上，是国内螺杆 钻具生产厂家最先通过 GB/T1900-1994-ISO9001：1994 标准 的企业，也是通过中国计量局 ISO10012计量检测体系认证的 企业。本手册主要介绍我厂螺杆钻具的工作原理、 性能、使用要 求

3、及注意事项，为用户更好地使用我厂钻具，提供了依据。图1它的部 件主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、阀口总 成组成，它的作用是在下钻时， 允许环空（钻杆与井壁的环形空 间）的泥浆由旁通阀阀体侧面的 阀口孔流向钻杆内孔， 起钻时使 钻杆内孔的泥浆从阀体侧面的阀口流入环空。 使起、下钻时不 致使泥浆溢于井台上， 以及保护图2第二章 操作计划和考虑螺杆钻具的工作原理螺杆钻具是以油基泥浆、浮化泥浆及粘土泥浆等作动力 液，是一种把液体压力能转换为机械能的容积式井下动力钻 具。当泥浆泵产生的高压泥浆流经旁通阀进入马达时，转子 在压力泥浆的驱动下绕定子的轴线旋转，马达产生的扭矩和 转速通过万向轴和传动轴传递给钻头

4、，从而实现钻井作业。二 中成螺杆钻具的组成及工作 原理 中成钻具主要由四部分组成： （见 图 1 ）旁通阀总成马达总成万向轴总成传动轴总成 （旁通阀总成上部的提升短节， 未按 部件计算，订货时可由用户提出。提升短 节的作用仅供提升钻具用，没有其他用 途。）1. 旁通阀总成：马达的作用。 旁通阀总成的工作原理是在泥浆流量达到说明书推荐 最小流量以前的某个流量时该流量经阀芯内孔，在孔两端产 生压力差，上端压力大于下端压力，此压力差克服弹簧力把 阀芯压下，旁通孔被关闭。此时泥浆流经马达，把压力能转 换为机械能。地面停泵或流值过小，压力差不足以按住阀芯， 弹簧把阀芯顶起，旁通孔导通（参考图 2）。总之

5、，正常情况 下旁通阀的启闭完全由流量大小决定的。3.2. 马达总成：它由转子和定子两部分组成（参考图 3）。转子是一根经 过加工并有耐磨抗腐蚀镀层的左旋螺杆。定子是在经过机械 加工的钢管上有用特制的压胶芯轴压铸并粘牢的丁腈橡胶， 它耐磨并抗碳氢化合物。定子的头数比转子多一个，在转子 装入定子后，任意截取一个垂直于轴线的截面，两者均是共 轭啮合的。因此，绕轴线的左旋螺杆上有一系列啮合点，这 些啮合点封闭起来的容腔组成一个密封腔，而且此容腔体积 是一定的。随着螺杆在定子中的运动，密封腔逐步沿轴线移 动，把完成能量转换的泥浆由低压腔排出马达。这就是螺杆 马达的基本工作原理。根据设计，不同马达的头数有

6、不同的配合。总的来说， 马达的头数越少，转速越高，扭矩越小；马达的头数越多， 转速越低，扭矩越高。各种螺杆马达头数配合的截面轮廓如螺杆钻具以马达中一个定子导程组成密封腔为一级，也就是说，马达如果是三级的，在轴向上存在三个连续而互不 相通的密封腔，在工作中，如欲使马达正常有效地工作，马 达每级所能承受的压降以不超过 8bar 为宜，如以三级马达为 例，则其马达压降不超过 25bar 最好。否则，马达就要漏损， 转数降低。严重时则完全停止转动，致使马达损坏。这一点 现场操作时用户应非常注意。为了保证马达密封腔的密封，以确保能承受的压降，所 以定转子间的配合尺寸都需经过选配测试，使其不宜过紧或 过松

7、，让马达发挥最大的效率。另外，定子的容腔是由橡胶 形成的，因此定子内腔的尺寸是受到井底温度影响的，用户 可根据实际的井温情况要求厂家选配适合的马达配合，如地 层井温较高，可选配较松的马达；如地层较浅或使用的环境 温度较低，可选配较紧的马达等。现场使用的泥浆流量希望在推荐的范围内，否则将影响 马达效率，甚至使磨损加大。螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数，螺杆 输出扭矩与马达压降成正比；输出转数与输入泥浆流量成正 比，随着负荷的增加，螺杆输出转数降低很少，地面控制容 易。所以，通过控制地面上的压力表的读数及泵的流量就控 制住了井下螺杆的扭矩及转速。为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转

8、子加工 成带喷嘴的中空转子。此时马达的总流量应等于流经马达密 封容腔的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。如果超过最大流量值，转 子可能超速旋转，定子和转子会出现提前损坏。如果输入流 量小于最小流量值，马达的输出转速和扭矩就会降低，从而 影响其使用效果。因此，在选择转子喷嘴尺寸时，应确保马 达密封容腔的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、喷嘴尺寸和马达总流量 给定时，流经转子喷嘴的流量和流经马达密封腔的流量总是 在变化中的。当钻头离开井底，螺杆马达无负荷，此时流经 转子喷嘴流量最小，而此时的流经马达密封腔的流量最大。

9、 钻头开始进尺工作，螺杆马达部分的压差不断增加，使流经 转子喷嘴流量增加，而此时流经马达密封容腔流量减少。流经转子喷嘴水眼所产生压力差 P 的计算公式：PP1P2Q02L 6.1Q02 Pv 0.146697.76 d4105 D4.86其中 P：马达两端压力差（ PSI） P1：转子喷嘴所消耗的压力降（ PSI） P2：转子长孔所消耗的压力降（ PSI） ：泥浆密度（ lb/gal ）Q 。：流经转子水眼的流量（ gal/min ）D ：转子长孔直径（ in ）d ：喷嘴直径（ in ）P ：泥浆粘度（ cp ）L ：转子长孔长度（ ft ）在上述计算公式中， P、P1、P2、 D、P、L

10、在给 定井况和螺杆钻具规格后都是定值，因此，只要改变 d, 就可以得 到一个相应的 Q。值。再根据相应井况的总流量和螺杆钻具马达 推荐的最大流量和最小流量值，最终确定 Q。值和 d 值。表1喷嘴 直径 （in）泥浆 密度 （ppg）马达两端压降 （PSI）100200300400流经转子水眼流量 （GPM）12/328.344056698010.003651637312.003347586614.003143536218/328.349012715517910.008211614216412.007510612915014.006998120138表 2 中空转子所配的喷嘴尺寸喷 嘴 号喷嘴直

11、径喷 嘴 号喷嘴直经InMmInMm077/325.561515/3211.91088/326.351616/3212.70099/327.141818/3214.271010/327.942020/3215.881111/328.742222/3217.481212/329.532424/3219.051313/3210.312828/3222.231414/3211.113030/3223.83232/3225.43.3. 万向轴总成它位于转子下端，其作用是把马达产生的扭矩和转速传递到 传动轴上。它所起到的作用要求它具有较好的挠性功能，才能实 现把转子的偏心运动转换成传动轴的定轴转动。因此

12、，一般万向 轴采用万向瓣形和柔性轴形式，如图 5。从整个螺杆钻具寿命的角度上来看，万向轴总成部分寿命相 对是最短的，在螺杆使用后，应及时拆卸修理和检查。图 5 运动原理3.4. 传动轴总成 它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。 大港- 螺杆钻具的传动轴总成的结构型式 共有五种。按钻头承受水眼压降分类：a. 水眼压降为 35bar ，该结构上、下轴承是推力球轴承，径 向轴承有两组硬质合金轴承或两组橡胶轴承两种。b. 水眼压降为 70bar ，该结构上、下轴承有多组向心推力球 轴承或多列推力球轴承两种，径向轴承是上、下各多组硬 质合金轴承。c. 水眼压降为

13、140bar ，该结构 上、下轴承有多组镶嵌 PDC 复合片的平面推力摩擦轴 承，径向轴承是上、下各一 组 CC合金轴承。在螺杆钻具的传动轴总成结构 设计型式上，虽然结构上分五种， 但其原理都是一样的。其轴承所承 受的负载形式：（如图 6）a、离井底推力轴承： 在钻头悬离井底空转时， 该轴 承主要承受整个液柱的向下推力和 转子、万向轴、传动轴及钻头的重 量。b、坐井底推力轴承： 主要用于承受工作状态所施加 的钻压。图6c、径向轴承 径向轴承为滑动轴承，上、下各有一组。主要用来承受转子 作行星运动引起的弯曲载荷和钻头的侧向力。上径向轴承又称限 流器，它允许马达流出的部分泥浆（在最大水眼压降作用下

14、，约 510%），通过轴承组件，起着冷却和润滑轴承的作用。三、产品型号规格及标牌说明本手册列举了我公司生产制造的所有规格的螺杆钻具。用户 如有特殊要求，我公司可为用户单独设计您所需要的特殊用途的 异型螺杆钻具。本手册提供的参数，是保证您正确使用好该工具 的重要依据，请用户在工作中认真对待。中成- 螺杆钻具标牌说明：LZH:代表可换扶正器传动轴总成G:代表高温定子K:代表可调角度弯壳体C:长寿螺杆钻具M:代表油密封传动轴总成0:代表中空转子3:代表单弯壳体4:代表双弯壳体或弯接头5:代表扶正器6:代表扶正器加单弯接头 7:代表扶正器加双弯壳体或弯 接头 :代表改进型C:径向轴承 是船用橡胶 轴承

15、 Y:径向轴承是硬质合金轴承 J:径向轴承是 CC 合金轴承钻头最大水眼压降（ Mpa） 钻具外径规格（ mm） 螺杆钻具标志 马达转子头数（单头省略）四、中成螺杆钻具使用的基本知识1. 钻具使用前，井场技术人员和司钻应该首先了解螺杆钻具 的结构原理和使用参数，并按使用手册的要求合理使用螺杆 钻具。2. 钻井作业计划 根据整个井眼的钻井作业计划， 制定一个符合螺杆钻具使 用要求的详细具体的钻井作业计划，即由钻井工程师根据任 务结合地层结构、井眼孔径、深度、机械钻速确定所用钻头 和螺杆型号，并设计一个适合的钻具组合。3. 对钻井液泥浆的要求 螺杆钻具是正容积式马达，决定钻具性能的因素是马达 的输

16、入流量和作用于两端的压力降，而不是钻井液的类型， 因而，使用各种类型的泥浆一般均能有效的工作。泥浆比重 和粘度对钻具性能的影响甚微，但对整个压力有直接影响， 推荐泥浆最大塑性粘度不应超过 0.05Pas（50 厘泊）。泥浆 中所含的各种硬颗粒必须予以限制，推荐钻井液中的含砂量 应低于 1%，若含砂量高于 5%，钻具的寿命将大大缩短。4. 对使用钻头的要求 钻头的选择，尤其是与螺杆钻具一起使用的钻头的选择是 个十分重要的问题。 这本是钻井工程师工作内容的一部分， 这 里所以强调一下是因为螺杆钻具是否能成功的发挥作用的几 个因素中， 钻头与钻具的匹配是最重要的了。 希望能引起现场 使用人员的重视。

17、选择钻头与螺杆钻具配套使用的因素应是： a钻井作业方案及计划。b 针对地层需用什么样的刃部构造。c. 钻井液流通通道的结构。d 预先计划的机械钻速。e 使用该钻头，钻井运转时间的估计。f 钻头水眼压降的设计。 什么地层结构、地层软硬使用哪类钻头，用什么样的刃部设 计，请参考有关钻头的专业书籍。这里仅就使用螺杆钻具完成各 种钻井作业，对钻头的选择作些说明。除钻头水眼造成的压降外，希望泥浆流经钻头底部时别再形 成其他较大的压力损失，因为这对传动轴组件中的限流器十分不 利。尤其当钻头水眼压降已达钻具型号规定的压降值， 更应注意。 这对牙轮钻头一般不必担心， 但金钢石钻头端部液体通道的设计， 就必须考

18、虑通道过流面积是否可能造成额外过多的压力损失问 题。同时并能保证岩屑及时排出及钻头冷却问题。牙轮钻头一般适用于钻井周期不长的作业，如定向造斜、侧 钻等。注意使用螺杆钻具作业时， 一般钻头转数提高 23 倍，因 此钻头轴承寿命要因之而缩短。这也提醒我们用牙轮钻头时，钻 压不宜用很大，以维持牙轮钻头的寿命。根据经验，由于转数提 高 23 倍，牙轮钻头齿部可比用一般传统转盘钻选硬一个等级。 例如转盘钻时用“中硬”级钻头，而用螺杆钻具时，就选“硬” 级钻头。用螺杆钻具为防止钻头侧面的过速磨损，可在牙轮钻头 侧面外径堆焊硬质合金予以保护。金刚石钻头不仅适用于定向造斜等，更适用于钻井周期较长 的作业，如打

19、直井等。在较长周期钻井作业中，最重要的因素就 是钻头与钻具作为一个整体，不要由于其中哪一部分出了问题， 而造成不必要的起下钻。大家已熟知：金刚石钻头较牙轮钻头寿 命长，而且结构是整体的， 具有很多优点。 金刚石钻头与 7Y 型钻 具匹配是完全合适的。进一步就是针对各种作业要求，合理选用什么样的钻头冠部 形状、冠部表面的设计和布置、金刚石的尺寸大小和质量以及金 刚石钻头端部泥浆通道系统的设计。当然孤立地只着眼于钻头与螺杆是有些局限性，它终归不是 决定寿命和钻井进尺的唯一因素。其他如改善传动轴的稳定性， 例如加稳定器对提高钻具寿命发挥钻头性能都是很有帮助的。但 无论如何应该了解：合理的金刚石尺寸、

20、金刚石布置的方位、每 块金钢石的钻压负荷这三者与井下钻具转数高和所要求的钻压小 两者是应该考虑合理匹配的。总之，使用螺杆钻具不对所匹配的 钻头进行认真选择，要想取得满意的结果是困难的，更有甚者， 可能使螺杆钻具过早地损坏。5. 井底温度 温度过高对螺杆马达性能十分不利，会使所有不利影响因素 加剧作用。使用油基泥浆，井底温度低于 95，马达可进行正常 工作。若温度达到 95 150时，苯胺点及其它不利因素均逐渐 达到临界危害点，而当温度超过 150时，即使使用最佳的油基 泥浆，甚至使用水基泥浆，马达定子寿命都会大幅度的缩短。为使螺杆在较高温度的油基泥浆下正常工作，可以采用分段 下钻，间歇循环，使

21、用带分流孔的空心转子，以加速泥浆循环或 改善泥浆散热性及其它性能的方法，保证实际定子工作温度低于 极限值。我公司生产两种类型的定子。 一种是耐温 120 的常规定子， 其额定工作温度 95，最高工作温度 120 。另一种是耐温 150 的耐高温定子，其额定工作温度 135 ，最高工作温度 150 。6. 泥浆流量螺杆钻具特性之一，输出转速与输入泥浆流量成正比。每一种 钻具都有一定的有效工作流量范围，建议按推荐参数进行操作， 否则会降低钻具工作效率和使用寿命。7. 泥浆压力与钻压的特点螺杆钻具进行空运转时，若保持泥浆流量不变，螺杆钻具与 钻头产生的压降为一常数值，该值随螺杆形式和规格的不同而有

22、所不同。马达工作时， 随着钻压逐渐增加， 泥浆的循环压力逐渐上升， 该压力的增量与钻压或钻进所需的扭矩的增量成正比。当达到最 大推荐工作压力降时，产生最佳扭矩。继续增加钻压，当循环泥浆在马达两端产生的压降超过最大 设计值时，螺杆将发生制动。正常工作时，表压随钻压的增减而 升降。如果泵压表突然增加了几兆帕，继续增加钻压，泵压不再 增加这说明螺杆发生了制动。此时马达定子与转子间密封被冲 开，泥浆通过不转的马达从钻头水眼流出。这是螺杆的紧急过载 保护功能。当钻头因故障遇卡时，钻井液在螺杆制动情况下仍可 以继续循环流过螺杆。但一旦螺杆发生制动，应迅速将其提离井 底降低钻压，因为泥浆长时间流过不转的马达

23、会使螺杆严重损 坏。另外，要使钻具获得最佳工作效率和工作寿命，应将螺杆两 端压差控制在推荐参数范围内。8. 扭矩的特点钻具的输出扭矩与泥浆流过马达产生的压力降成正比，但对 钻具输出转速的变化几乎不产生影响。实验表明，螺杆从空载状态到最大有效工作载荷区，速度降 低一般不超过 10%。钻具进入工作状态，转子驱动钻头作顺时针转动，同时在钻 具壳体上产生一反作用扭矩，该扭矩向上传递到整个钻柱上，会 引起螺杆以上各联接丝扣紧扣或引起螺杆定子壳体以下联接丝 扣松扣。反扭矩随钻压增加而增加，当螺杆制动时，其值达到最 大值。9. 水力推力与钻压平衡中成 - 钻具在工作中轴向上存在如下各 力（如图 7）F: 转

24、子、万向轴、传动轴及钻头重量Fpm：马达两端压降产生的轴向液压推 力Fpb：钻头水眼压降所产生的轴向力 W：钻压 设向下作用力： F+ F pm + F pb =C 那么推力轴承负荷： Lb=F+F pm +F pb -W=C-W 推力轴承设计用来承受轴向载荷的合 力，并将其传递给螺杆壳体，理想状态，合 力为零，轴承不受载，此时轴承寿命最长， 用这种方法平衡钻压，可延长轴寿命。负载分析状态：负状态 CW离井底推力轴承受载 平衡态 C=W轴承不受载（平衡点） 正状态 CW坐井底推力轴承受载10. 对钻头水眼的要求 选择钻头水眼大小要适宜，不能过大或过小。如果水眼太小，泵压达到额定值时，排量可能相

25、对过小， 此时马达不易发挥出最大效能。对于泥浆润滑的传动轴总成，水 眼过小，而排量达到额定值时，系统压力增高，即造成轴承上、 下液流压力过高，这将影响串轴承和径向轴承寿命，外观反映为 钻具悬空时，钻具壳体下端与驱动接头间隙增大（也就是驱动接 头向外窜出）；水眼过大，钻具承受钻压能力降低，轴承得不到 良好的润滑。对于油密封传动轴总成，水眼过小，会使密封轴承 的内外压差过大，从而损坏密封。11. 判断钻具轴承磨损 现场经常有这样的情况，螺杆使用后，尚未回收经过维修中 心修复或现场使用认为时间不长， 想再次使用。 可遵循下列步骤， 以确定钻具传动轴总成的寿命是否能 满足不回修而再次使用的要求。螺杆在

26、使用之后，将它放在钻台 上，进行下列工作。第一步：用吊卡将螺杆吊起来， 仔 细测量并记录下短节和驱动接头之间 的间隙尺寸 D1。第二步：用完钻具后，将钻具座在 钻台上，用钻具自身重量压缩轴承总 成，测量并记录下短节和驱动接头之间 的间隙尺寸 D2。（如图 8）D2- D1得轴承的磨损，表 4 为轴承 所允许的间隙值，可转化为钻具磨损百分比，从而供用户参考判 断钻具可否重复使用。表 4 轴承间隙钻具规格（外径）间隙 D1-D280（31/8）3mm89（31/2）3mm95（33/ 4）3mm102（4）3mm105（41/ 4）3mm120（43/ 4）3.5mm159（61/ 4）4mm16

27、5（61/ 2）4mm172（63/ 4）4mm197（73/ 4）4mm203（8）4mm210（81/ 4）4.5mm244（95/ 8）4.5mm286（111/ 4）5mm五、中成螺杆钻具的使用方法中成钻具除提升短节和旁通阀外，其它部分的壳体联接均 涂以锁紧剂，并按 API 标准紧扣扭矩上紧。在选择钻具及其组合方案时，应制订钻井作业计划，充分考 虑井眼孔径、井眼轨道、钻头类型、规格、地层结构和水力计算 等细节。1. 地面检查螺杆下井前，应在钻台上按下述方法进行试验：a 用提升短节将螺杆提起坐入转盘卡瓦内， 装上安全卡瓦卸 去提升短节。b 检查旁通阀：用木棒下压旁通阀阀芯，从上部注满水，

28、此 时旁通阀应不漏，水面无明显下降。然后松开阀芯，阀芯复位， 所注水应从旁通阀口均匀流出。c 接上方钻杆，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放螺杆使旁通 阀阀口处于转盘下易于观察的位置。d 开泵：逐渐提高排量直到旁通阀关闭、 马达起动为止（记 下该排量值）。不停泵上提钻具至能看见转动的驱动接头为止。 在 此过程中可能有部分泥浆经轴承组流出，观察螺杆运转情况。停 泵前应再下放钻具，让旁通阀阀口位于转盘以下，检查停泵时是 否泥浆经旁通阀阀口顺利流出。e地面检查结束后， 用吊钳卡住驱动接头， 用钻头盒把钻头 和螺杆接上 （大钳只可咬在旋转传动轴驱动接头上） ，紧扣扭矩见 附录 7。（注：应保证传动轴驱动接头

29、相对于上面的壳体反时针转 动，以防止内部螺纹松扣。 ）使用弯接头时，定向装置带的转盘套和定位键必须和工具面 对正，如果要用回压凡尔，可直接安装在旁通阀上方。如果在驱 动接头和钻头之间还要加转换接头，建议不应超过 250mm长，以 免产生过多的方位变化，降低轴承寿命或损坏传动轴。2. 钻具下井a 下放钻具及其组合应小心地控制下放速度， 以防撞到沙桥、 井壁台肩和套管鞋上使钻具损坏。下钻遇阻，应开泵循环，慢慢 划眼通过。若带有弯接头或弯壳体的螺杆遇阻时应周期性地转动 组合，慢慢通过，以防止划出新井眼。b 对于深井和高温井， 下放螺杆建议周期性地进行中途循环，这样可防止螺杆堵塞，或因高温造成的螺杆定

30、子损坏。c 在井内， 泥浆若不能迅速通过旁通阀阀口流进钻柱中， 应 减慢下钻速度或不时停下来充灌泥浆。下钻时，注意不可顿钻或 将螺杆直接坐入井底。3. 启动a 螺杆达到预先计划的井深位置， 可以开泵循环， 由于钻头 侧向力的影响，压力值可能超过计算值。b 定向前应充分清洗井底， 清除井底岩屑沉淀或堆积， 消除 循环不彻底对定向的影响。具体方法是以正常的泥浆循环慢慢转 动钻具（每次转 30 45）依次把堆积井底岩屑和沉砂清出， 清理干净后，上提钻具 0.3 0.6m循环并记录，校对压力值。4. 钻进a 螺杆悬离井底进行空循环时， 立管压力表所显示的是整个 系统的空载循环泵压，也称离井底泵压。容积

31、式马达特性之一， 马达所产生的扭矩与两端所产生的压 力降成正比，和整个系统压力变化成正比。钻头钻进时，随着钻 压升高，工作扭矩的加大，马达两端的压力降也成正比例增加。 循环系统的压力表反应出该压力的增值。通过监视地面立管压力 表，便可以判断钻具压力和扭矩的变化（钻杆与井壁的摩擦可能 会影响判断精度）。在充分考虑钻头水眼压降和钻压的关系后， 把 表压增值限制在所选钻具推荐值范围内就会产生最佳效能。工作打钻泵压 =离井底泵压十钻具负载压力降 离井底泵压不是一个常数，它随井深和泥浆的变化而变化， 在实际操作中，一般取每次单根后的离井底泵压为近似值，这样 做完全可以满足要求。当泵压处于最佳工作状态时，

32、停止增加钻 压，泵压会产生波动稳定下降，直到再次调整钻压。b施加钻压不要太猛，钻压不是监视螺杆工作的指标，只是 作为参考指标，判断螺杆工作情况的主要依据应该是泵压。对于 发生较大磨损的马达，还应以进尺速度为依据。c. 钻井方式采用导向钻进时，转盘转速应不超过 75RPM，弯 壳体角度在 130以上的钻具，导向钻进时转盘不允许旋转。 另外，当采用导向钻进时，钻具的自身旋转（自转）和转盘的旋 转（公转），必然，产生一个叠加的效果，但这个叠加存在一个正 叠加和负叠加的效果，即给钻头转速产生一个增速或失速（也称 丢转）的结果，因此，由于此现象的存在，导向钻进时，钻压不宜过大，即转盘的旋转产生的扭矩应小

33、于马达输出的扭矩， 这样， 才能使两种旋转产生正叠加，最终，达到提高机械转速的效果。5. 起钻螺杆起钻过程类似常规钻机起钻操作。起钻时，旁通阀处于 开位，允许钻柱中的泥浆泄入环空。但螺杆本身不能快速地排除 泥浆，通常在起钻前在钻柱上部注入一段加重泥浆，使钻杆内的 泥浆顺利排出。6. 现场维护保养a 卸下旁通阀以上各件， 用清水冲洗旁通阀， 同时，上、 下移动阀芯，调整使其移动无阻，清洗完毕，拧上提升短节。b 将钻头座入钻头盒中，用大钳夹紧螺杆，反时针旋转 钻头，空出螺杆中剩余泥浆（泥浆由旁通阀阀口流出） ，然后 卸去钻头。c从传动轴驱动接头孔中冲洗钻具， 将传动轴上部水帽及轴承清洗干净，然后平

34、放螺杆，正常维护保养后待用。若暂停使用 或长时间搁置不用，建议向螺杆钻具内注入少量的矿物油防锈蚀 （注意，不允许加入柴油） 。六、故障分析与排除注意观察泥浆压力的变化，可发现和判断钻进过程中出 现的许多问题。正确分析和采取适当的措施，往往可节省起、 下钻所耗费的时间和费用。列举以下几种情况，供大家参考。1. 钻具离井底情况：(1) 循环压力低于计算值 这种情况通常是因为旁通阀打开关不上，钻柱刺坏形成循环 短路或出现井漏，解决方法一般是起钻检修。(2) 循环压力高于计算值： 原因可能是螺杆或钻头堵塞，传动轴轴承受卡或损坏，井眼 过小或弯接头角度过大， 使钻头侧向力增大引起的， 典型情况有： 无循

35、环，检查整个循环系统。 部分循环，可能是钻头堵塞或钻头侧向力过大。 完全循环，一般认为钻具负载太大，工作扭矩大于该 螺杆尺寸下的推荐值。采取的措施包括：a. 稍许起钻，减少钻压b. 改变循环排量，判断是否是螺杆或钻头堵塞c. 短时间内交替开或停泥浆泵，以降低泵压d. 如钻具组合装有弯接头或弯壳体，应将方钻杆稍向下送进，使钻具在弯曲井眼中放松，以减少侧向力。2. 钻具坐井底情况：(1) 循环压力低于计算值：可能是由于旁通阀打开关不上，钻柱刺坏或出现井漏， 也可能是由于螺杆马达定转子之间的密封不良引起的，后一 种情况可通过检测螺杆制动点的方法判断，具体方法与步骤 如下：a. 将钻具提高井底 0.3

36、 0.5m并开泵b. 记下泵的排量，核准输入螺杆的泥浆排量是否符合要 求c. 记下螺杆提离井底时的空循环压力值d. 缓慢将钻头坐入井底，逐渐施加钻压e. 泵压逐渐上升，达到推荐值，此时螺杆获得最佳功率 值，随钻压不断增加，所需的工作扭矩最终将超出螺杆能提 供的功率值，螺杆产生制动。此时无论怎样继续增加钻压， 泵压不会再增加，该值即为制动时压力降。f. 多数情况下，螺杆制动点的压力降应是推荐工作压力 的 2 倍，如果制动压力降较低，轻易制动，这说明马达已不 能继续使用，应予以更换。 (注：这种试验只能偶尔进行，而 且应尽可能的快，以防高压泥浆长时间流过不转的马达刺坏 定子。)(2) 循环压力高于

37、计算值： 通常是螺杆或钻头堵塞，轴承卡住或损坏，或由于施加钻压 过大而引起的。处理办法：a. 减少钻压b. 停泵a. 将钻头提离井底 如压力还是降不下来，说明螺杆或钻头已经堵塞。第三章 中成螺杆钻具的发展状况螺杆钻具是一种发展较快的井下动力钻具，随着钻井和定向 井市场的需要，我公司由原只生产直型钻具和带弯接头的导向螺 杆，发展到今天可生产各种组合的导向螺杆。不仅满足了钻井打 普通定向井的需要，而且， 适合打各类中、 长、短水平井的需要， 并伴随开发了 DTU、DKO 、FAB 三种类型的螺杆组合，这些螺 杆组合的特点：1、DTU 组合这是在螺杆钻具的万向轴部分装有反向双弯的外壳。 由于是 反向

38、双弯， 故钻头的偏移距较小， 这种组合可以开动转盘 （低速） 实现稳斜及水平段钻进。这种组合既可用来打长曲率半径的造斜段，也可用来打 6 10/30m 造斜率的中曲率半径的造斜段，还可用来打稳斜 段及水平段。它由 MWD 、DTU 马达及高效钻头组成导向钻井系 统的硬件部分，可以实现井眼轨迹的连续控制。如图 9。图 9 DTU 组合2、DKO 组合 这是在螺杆钻具的万向轴部分装有同向双弯外壳，这种组合 的功能基本与 DTU 相同，但由于双弯同向钻头偏移距稍大，可 以有较大的造斜能力。如图 10。我厂部分型号导向螺杆钻具可以选配地面可调角度弯壳体单弯壳体），方便顾客根据钻井需要在现场改变弯壳体角

39、度， 具有较大的灵活性。可调弯壳体的角度调整范围为 03。（见图4、FAB 组合这是在螺杆钻具马达的上部及下部（万向轴部分）各装有一 单弯外壳，由于这种组合的钻头偏移距很大，故有很强的造斜能 力，是一种强造斜组合，正因为钻头偏移距很大，不能开动转盘 钻井，故不能用 FAB 马达组成导向钻井系统。如图 12。5、球铰接螺杆钻具 这是适用于超半径水平井的新型钻具，其造斜率可以达到 4.5/m。如图 13。图 13 球铰接钻具在钻具稳定器的种类上，不仅有固定的，而且有可换式稳定 器，稳定器的扶正条形式多种多样，可以起到较好的稳定效果。总之，钻井市场发展的目标，就是我们产品的最终目标，我 们愿共同开发

40、新型的螺杆钻具和钻具组合。3LZ607Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸2 3/8 in60 mm长度8.2 ft2.5 m重量116 lb53 kg头数3 : 4钻头尺寸范围2 7/8 3 1/4 in7383 mm连接上端母扣1 1/4 API Reg.连接钻头母扣1 1/4 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围20 35 50 GPM1.3 2.2 3.2 L/s钻头转速242 425 600 rpm工作压力降348 psi2.4 Mpa输出扭矩87 ft lb118 N m输出功率10 hp7.5 kw工作钻压1760 lb8 kN最大压力降557 psi3.8 Mpa

41、最大扭矩140 ft lb189 Nm最大钻压2816 lb16 kN性能曲线5LZ737Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸2 7/8 in73 mm长度10.4 ft3.2 m重量158 lb72 kg头数5 : 6钻头尺寸范围3 1/8 4 1/2 in89114 mm连接上端母扣32 3/8 API IF.连接钻头母扣2 3/8 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围20 50 80 GPM1.3 3.2 5 L/s钻头转速88 221 355 rpm工作压力降380 psi2.6 Mpa输出扭矩264 ft lb357 Nm输出功率18 hp13 kw工作钻压2200 l

42、b10 kN最大压力降612 psi4.2 Mpa最大扭矩423 ft lb571 Nm最大钻压4400 lb20 kN性能曲线5LZ827Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 1/4 in82 mm长度13.8 ft4.2 m重量231 lb105 kg头数5 : 6钻头尺寸范围4 1/2 6 in114152 mm连接上端母扣32 3/8 API IF.连接钻头母扣2 3/8 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围79 127 159 GPM5 8 10 L/s钻头转速177 282 354 rpm工作压力降348 psi2.4 Mpa输出扭矩479 ft lb646 N m

43、输出功率32 hp24 kw工作钻压4400 lb20 kN最大压力降557 psi3.84 Mpa最大扭矩766 ft lb1034 N m最大输出功率51 hp38 kw最大钻压6600 lb30 kN性能曲线5LZ897Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 1/2 in89 mm长度12 ft3.7 m重量280 lb127 kg头数5 : 6钻头尺寸范围14 /2 6 in114152 mm连接上端母扣2 3/8 API IF.连接钻头母扣2 3/8 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围40 67 111 GPM2.5 4.2 7 L/s钻头转速89 150 180 r

44、pm工作压力降348 psi2.4 Mpa输出扭矩473 ft lb642 N m输出功率16 hp12 kw工作钻压5500 lb25 kN最大压力降557 psi3.84 Mpa最大扭矩757 ft lb1027 N m最大钻压8360 lb38 kN性能曲线3LZ957Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 3/4 in95 mm长度19.5 ft5.94 m重量430 lb196 kg头数3 : 4钻头尺寸范围4 5/8 6 in118152 mm连接上端母扣2 7/8 API Reg.连接钻头母扣2 7/8 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围79 127 174 GP

45、M5 8 11 L/s钻头转速136 217 300 rpm工作压力降522 psi3.6 Mpa输出扭矩933 ft lb1260 N m输出功率53 hp40 kw工作钻压6600 lb30 kN最大压力降835 psi5.76 Mpa最大扭矩1493 ft lb2016 N m最大钻压12100 lb55 kN性能曲线4LZ957Y- I 物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 3/4 in95 mm长度20.9 ft6.38 m重量462 lb210 kg头数4 : 5钻头尺寸范围4 5/8 6 in118152 mm连接钻头母扣2 7/8 API Reg.连接上端母扣2 7/8 AP

46、I Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围64 111 174 GPM4 7 11 L/s钻头转速148 258 405 rpm工作压力降928 psi6.4 Mpa输出扭矩1220 ft lb1650 N m输出功率94 hp70 kw工作钻压6600 lb30 kN最大压力降1485 psi10.2 Mpa最大扭矩1952 ft lb2640 N m最大钻压12100 lb55 kN性能曲线5LZ957Y物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 3/4 in95 mm长度12.6 ft3.86 m重量335 lb152 kg头数5 : 6钻头尺寸范围4 5/8 6 in118152 mm连

47、接上端母扣2 7/8 API Reg.连接钻头母扣2 7/8 API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围60 95 159 GPM3.8 6 10 L/s钻头转速90 144 240 rpm工作压力降348 psi2.4 Mpa输出扭矩707 ft lb955 N m输出功率32 hp24 kw工作钻压6600 lb30 kN最大压力降557 psi3.84 Mpa最大扭矩1132 ft lb1528 N m最大钻压12100 lb55 kN性能曲线5LZ957YI物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 3/4 in95 mm长度16.9 ft5.15 m重量422 lb192 kg头数

48、5 : 6钻头尺寸范围4 5/8 6 in118152 mm连接上端母扣72 7/8 ” API Reg.连接钻头母扣2 7/8 ” API Reg.性能参数美制单位国际单位流量范围64 111 174 GPM4 7 11 L/s钻头转速89 155 244 rpm工作压力降464 psi3.2 Mpa输出扭矩1019 ft lb1375 N m输出功率47 hp35 kw工作钻压6600 lb30 kN最大压力降740 psi5.1 Mpa最大扭矩1630 ft lb2200 N m最大钻压12100 lb55 kN性能曲线5LZ957YII物理数据美制单位国际单位钻具外径尺寸3 3/4 in95 mm长度20.9 ft6.38 m重量506 lb230 kg头数5 : 6钻头尺寸范围4 5/8 6 in11