定向井专用井下工具-新

1、第第6章章 定向钻井专用井下工具定向钻井专用井下工具史玉才史玉才中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）2006年年12月月6-1 无磁钻铤无磁钻铤6-2 螺杆钻具螺杆钻具6-3 其它工具其它工具第第6章章 定向钻井专用井下工具定向钻井专用井下工具1 1、作用、作用u为磁性测斜仪提供无磁环境，防止磁罗盘读数失真。为磁性测斜仪提供无磁环境，防止磁罗盘读数失真。使用磁性测斜仪测量井眼数据时，磁罗盘必须与地磁场相符使用磁性测斜仪测量井眼数据时，磁罗盘必须与地磁场相符合，所在的钻柱处不能有使罗盘读数失真的局部磁场。合，所在的钻柱处不能有使罗盘读数失真的局部磁场。普通钢钻铤容易被磁化，尤其在接头处还会形

2、成普通钢钻铤容易被磁化，尤其在接头处还会形成“磁极磁极”。6-1 无磁钻铤无磁钻铤测斜仪器的保护筒和测量时仪器所在的钻铤都必须测斜仪器的保护筒和测量时仪器所在的钻铤都必须使用不能被磁化的无磁材料制成。使用不能被磁化的无磁材料制成。蒙乃尔合金（蒙乃尔合金（monelmonel：含铜、镍、铬等）；：含铜、镍、铬等）；弹性模量为弹性模量为 2626* *10106 6psi psi 。2、无磁材料及其性能、无磁材料及其性能无磁钻铤的弹性模量较小、费用高，使用时无磁钻铤的弹性模量较小、费用高，使用时应特别小心防止损坏。应特别小心防止损坏。6-1 6-1 无磁钻铤无磁钻铤（1 1）使用长度：）使用长度：

3、u无磁钻铤的使用长度及测量时罗盘所处的位置与井斜角、方位角无磁钻铤的使用长度及测量时罗盘所处的位置与井斜角、方位角及井位所处的地理位置（纬度）有关。及井位所处的地理位置（纬度）有关。3、使用长度及安放位置、使用长度及安放位置 曲线曲线A A以下：无磁钻铤选用以下：无磁钻铤选用9m9m（1 1个单根）；个单根）；曲线曲线B B以上：无磁钻铤选用以上：无磁钻铤选用18m18m（2 2个单根）个单根）; ;曲线曲线A A与与B B之间：之间：BHABHA仅有一个近钻头稳定器时，无磁钻铤选用仅有一个近钻头稳定器时，无磁钻铤选用9m9m；无磁钻铤以下是多个稳定器或动力钻具时，无磁钻铤选用无磁钻铤以下是多

4、个稳定器或动力钻具时，无磁钻铤选用18m18m。Why？6-1 6-1 无磁钻铤无磁钻铤 （2 2）安放位置：）安放位置：与钻具组合形式有关，要尽可能靠近钻头。与钻具组合形式有关，要尽可能靠近钻头。3、使用长度及安放位置、使用长度及安放位置Why？降斜钻具：直接与钻头连接；降斜钻具：直接与钻头连接；增斜钻具：接在近钻头稳定器上方；增斜钻具：接在近钻头稳定器上方；稳斜钻具：接在中钻头稳定器上方；稳斜钻具：接在中钻头稳定器上方；动力钻具组合：接在动力钻具或弯接头之上。动力钻具组合：接在动力钻具或弯接头之上。6-1 6-1 无磁钻铤无磁钻铤1 1、概述、概述 原理：原理：容积式井下动力机械容积式井下

5、动力机械 ，根据诺莫依（，根据诺莫依（Rene Rene Moineau Moineau ）原理制造而成。）原理制造而成。 作用：作用：把钻井液的水力能转化为机械能供给钻头。把钻井液的水力能转化为机械能供给钻头。 应用范围：应用范围：主要用于定向井、水平井的造斜及扭方主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工，也用于直井反扣或侧钻作业中，是目前最位施工，也用于直井反扣或侧钻作业中，是目前最广泛使用的一种井下动力钻具。广泛使用的一种井下动力钻具。 生产商：生产商： SmithSmith公司的迪纳钻具（公司的迪纳钻具（DynaDyna系列）、系列）、ChristensenChristensen公司的

6、纳维钻具（公司的纳维钻具（NaviNavi系列）；系列）；北京北京石油机械厂、大港中成石油机械厂。石油机械厂、大港中成石油机械厂。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（1 1）基本结构：）基本结构：由四部分组成，从上至下由四部分组成，从上至下旁通阀总成；旁通阀总成；马达总成；马达总成；万向轴总成；万向轴总成；A.A. 传动轴总成。传动轴总成。2 2、基本结构及工作原理、基本结构及工作原理6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具作用：作用：停泵时使钻柱内空间与停泵时使钻柱内空间与环空沟通，避免起下钻和接单根环空沟通，避免起下钻和接单根时钻柱内钻井液溢出污染钻台，时钻柱内钻井液溢出污染钻台，影响正常工作。影响

7、正常工作。A、旁通阀总成、旁通阀总成旁通阀是螺杆旁通阀是螺杆钻具的辅助部钻具的辅助部件。件。结构：结构：由阀体、阀芯、弹簧、由阀体、阀芯、弹簧、筛板等组成。筛板等组成。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具A、旁通阀总成、旁通阀总成 工作原理：工作原理：a. a. ，钻井液压力迫使阀芯，钻井液压力迫使阀芯向下运动，造成弹簧压缩并关向下运动，造成弹簧压缩并关闭阀体上的通道（内装筛板过闭阀体上的通道（内装筛板过滤异物），此时螺杆钻具可循滤异物），此时螺杆钻具可循环钻井液或正常钻进。环钻井液或正常钻进。b. b. ，钻井液压力消失，被压缩的弹簧上举阀芯，旁通阀开启，钻井液压力消失，被压缩的弹簧上举阀芯，旁

8、通阀开启，使钻柱内空间与环空沟通。使钻柱内空间与环空沟通。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 作用：作用：把钻井液的水力能转化为机械能。把钻井液的水力能转化为机械能。B、马达总成、马达总成 结构：结构：由转子和定子两部分组成。由转子和定子两部分组成。转子是一根表面镀有耐磨材料的钢制螺杆，其上端是自由转子是一根表面镀有耐磨材料的钢制螺杆，其上端是自由端，下端与万向轴相连。端，下端与万向轴相连。定子包括钢制外筒和硫化在外筒内壁的橡胶衬套，橡胶衬定子包括钢制外筒和硫化在外筒内壁的橡胶衬套，橡胶衬套内孔为一个螺旋曲面的型腔。套内孔为一个螺旋曲面的型腔。马达是螺杆钻马达是螺杆钻具的动力部件。具的动力部件。

9、6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 工作原理：工作原理：万向轴约束了转子的轴向运动，所以高压钻井液在流万向轴约束了转子的轴向运动，所以高压钻井液在流过马达副时，不平衡的水压力驱动转子作平面行星运动，转子的自转过马达副时，不平衡的水压力驱动转子作平面行星运动，转子的自转转速和力矩经万向轴传给传动轴和钻头。转速和力矩经万向轴传给传动轴和钻头。B、马达总成、马达总成6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 作用：作用：将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴和钻头。将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴和钻头。C、万向轴总成、万向轴总成 结

10、构及工作原理：结构及工作原理：壳体和万向轴。壳体和万向轴。直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角，而弯直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角，而弯壳体螺杆钻具的万向轴壳体带有结构弯角。壳体螺杆钻具的万向轴壳体带有结构弯角。万向轴有几种不同的结构形式，普遍采用瓣万向轴有几种不同的结构形式，普遍采用瓣型连接轴和挠性连接轴。型连接轴和挠性连接轴。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 作用：作用：传动轴的作用是将马达的旋转动力传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递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。负荷。D、传动轴总成、传动轴总成 结构及工作原理：结构及工作原理：由壳体、

11、传动轴、上部推力轴承、下由壳体、传动轴、上部推力轴承、下部推力轴承、径向扶正轴承组及其它部推力轴承、径向扶正轴承组及其它辅助零件总装组成。辅助零件总装组成。上、下推力轴承用来承受钻具在各种上、下推力轴承用来承受钻具在各种工况下产生的轴向力。径向扶正轴承工况下产生的轴向力。径向扶正轴承组用于对传动轴进行扶正，保证其正组用于对传动轴进行扶正，保证其正常工作位置。常工作位置。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具D、传动轴总成、传动轴总成 结构及工作原理：结构及工作原理： 传动轴总成的推力轴承是螺杆钻具最易传动轴总成的推力轴承是螺杆钻具最易损坏的部位损坏的部位 （上部推力轴承）。（上部推力轴承）。 常规螺

12、杆钻具的传动轴外壳上不带稳定常规螺杆钻具的传动轴外壳上不带稳定器（用于水平井的螺杆钻具除外）。器（用于水平井的螺杆钻具除外）。对干中曲率造斜用的螺杆钻具，为了保对干中曲率造斜用的螺杆钻具，为了保证有足够的造斜率，要求压缩万向轴壳证有足够的造斜率，要求压缩万向轴壳体弯点至钻头的距离，需要设计轴向尺体弯点至钻头的距离，需要设计轴向尺寸较小的传动轴总成。寸较小的传动轴总成。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具2、基本结构及工作原理、基本结构及工作原理(2)(2)工作原理：工作原理：当高压流体从钻柱内孔进入螺杆钻具时，液体当高压流体从钻柱内孔进入螺杆钻具时，液体迫使旁通阀活塞下行并密封旁通阀筛孔，整个迫使

13、旁通阀活塞下行并密封旁通阀筛孔，整个钻具变形成了一个高压密封系统；钻具变形成了一个高压密封系统； 当液体通过转子和定子间组成的连续密封腔时当液体通过转子和定子间组成的连续密封腔时推动转子转动，经万向轴的转换把行星转动变推动转子转动，经万向轴的转换把行星转动变为轴心转动，带动钻头旋转，即把钻井液的液为轴心转动，带动钻头旋转，即把钻井液的液力能通过螺杆转换成机械能。力能通过螺杆转换成机械能。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具3、型号及分类、型号及分类以以“P5LZ1657.0B”P5LZ1657.0B”为例：为例：PP水平井用钻具；水平井用钻具；55马达转子为马达转子为5 5头；头；LZLZ螺杆钻具

14、；螺杆钻具；165165外径为外径为165mm165mm（61/2in61/2in）；）；7.07.0许用的最大钻头许用的最大钻头水眼压降为水眼压降为7.0MPa7.0MPa；BB第二次改进（为中空转子）第二次改进（为中空转子） 。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（1 1）型号说明）型号说明3、型号及分类、型号及分类6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（2 2）分类：）分类：根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。A A、按螺杆马达的结构特征分类、按螺杆马达的结构特征分类按螺杆马达转子端面线型的按螺杆马达转子端面线型的“头数头数”N N（LobeLo

15、be，又称波瓣数），又称波瓣数），可分为单头钻具（可分为单头钻具（N=1N=1）和多头钻具（）和多头钻具（N N 2 2）。）。单头马达具有高单头马达具有高转速、小扭矩特性。多头马达具有低转速、大扭矩特性。转速、小扭矩特性。多头马达具有低转速、大扭矩特性。按马达转子与定子头数的关系进行分类。按马达转子与定子头数的关系进行分类。原理上讲，只要二者头原理上讲，只要二者头数相差数相差1 1均可构成螺杆马达，可分为均可构成螺杆马达，可分为N/N/（N+1N+1）型）型N/N/（N N1 1）型）型两种。两种。 目前油气井作业中普遍采用目前油气井作业中普遍采用N/N/（N+1N+1）型螺杆钻具。）型螺杆

16、钻具。a)a) 按马达按马达“级数级数”进行分类。进行分类。粗略地讲，螺杆马达的定子转子运粗略地讲，螺杆马达的定子转子运动副的长度与定子导程长度的比值，即定子转子运动副所包含动副的长度与定子导程长度的比值，即定子转子运动副所包含的定子导程的整倍数，工程上称为螺杆马达的级数（的定子导程的整倍数，工程上称为螺杆马达的级数（StageStage）。）。实际用于钻井作业的螺杆钻具马达，单头的多在实际用于钻井作业的螺杆钻具马达，单头的多在3 3级以上，多头的级以上，多头的多在多在2 2级以上。级数越多，马达可输出的工作力矩值越大。级以上。级数越多，马达可输出的工作力矩值越大。3、型号及分类、型号及分类6

17、-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（2 2）分类：）分类：根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。B B、按螺杆钻具（马达）的公称外径分类、按螺杆钻具（马达）的公称外径分类 该分类方法便于钻井工作者根据所钻井眼尺寸来选择相应直径该分类方法便于钻井工作者根据所钻井眼尺寸来选择相应直径的螺杆钻具，或螺杆钻具的设计制造部门根据井眼尺寸系列来开的螺杆钻具，或螺杆钻具的设计制造部门根据井眼尺寸系列来开发生产螺杆钻具的系列与规格。发生产螺杆钻具的系列与规格。用于大、中井眼的螺杆钻具有用于大、中井眼的螺杆钻具有165mm165mm、172mm172mm（用于（用于

18、216mm216mm井眼）；井眼）；197mm197mm、203mm203mm（用于（用于244mm244mm311mm311mm井眼）；井眼）；244mm244mm（用于（用于311mm311mm以上井眼）。以上井眼）。a)a)用于小井眼（用于小井眼（152mm152mm以下）的螺杆钻具有以下）的螺杆钻具有120mm120mm，以及，以及100mm100mm、95mm95mm、89mm89mm、54mm54mm等。多用于套管开窗侧等。多用于套管开窗侧钻和修井作业，及地质勘探和其他地下工程的钻小孔作业。钻和修井作业，及地质勘探和其他地下工程的钻小孔作业。3、型号及分类、型号及分类6-2 6-2

19、 螺杆钻具螺杆钻具（2 2）分类：）分类：根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。根据螺杆马达的结构特征及其结构参数进行分类。CC、按螺杆钻具万向轴壳体结构特征分类、按螺杆钻具万向轴壳体结构特征分类 根据万向轴壳体是否带有结构弯角，将螺杆钻具划分为常规的直根据万向轴壳体是否带有结构弯角，将螺杆钻具划分为常规的直螺杆钻具（无结构弯角）和弯壳体螺杆钻具（带结构弯角）。螺杆钻具（无结构弯角）和弯壳体螺杆钻具（带结构弯角）。直螺杆钻具上方加配弯接头主要用于钻常规定向井。直螺杆钻具上方加配弯接头主要用于钻常规定向井。a)a) 弯壳体螺杆钻具主要用于钻水平井、大位移井、多分支井等。弯壳体螺杆钻具主要用

20、于钻水平井、大位移井、多分支井等。随着钻井技术发展及弯壳体螺杆钻具品种规格的增加，弯壳体螺杆钻随着钻井技术发展及弯壳体螺杆钻具品种规格的增加，弯壳体螺杆钻具的应用更加普遍。具的应用更加普遍。3、型号及分类、型号及分类6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（3 3）导向螺杆钻具）导向螺杆钻具l结构特点：结构特点：弯壳体稳定器中空转子弯壳体稳定器中空转子l类型：类型：单弯、同向双弯、异向双弯单弯、同向双弯、异向双弯l用途：用途：配合配合PDCPDC钻头或牙轮钻头组成不同的导向钻具组合，完成钻头或牙轮钻头组成不同的导向钻具组合，完成定向造斜和在不更换钻具组合情况下实现稳斜段（配合转盘低速旋定向造斜和在不更

21、换钻具组合情况下实现稳斜段（配合转盘低速旋转）及水平井段的钻井。转）及水平井段的钻井。u单弯、同向双弯钻具造斜率高、造斜效果好，是水平井钻井必备单弯、同向双弯钻具造斜率高、造斜效果好，是水平井钻井必备工具之一；工具之一；u异向双弯钻具常用于水平井段钻进，有微增、降斜的功能，稳斜、异向双弯钻具常用于水平井段钻进，有微增、降斜的功能，稳斜、稳平效果好，可配合旋转方式钻进，控制轨迹方便。稳平效果好，可配合旋转方式钻进，控制轨迹方便。l技术关键：技术关键：各弯点的选择及弯角加工精度的控制各弯点的选择及弯角加工精度的控制 4、工作特性（外特性）、工作特性（外特性）（1 1）理论工作特性：）理论工作特性：

22、6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具包括理论工作包括理论工作特性和实际工特性和实际工作特性作特性螺杆钻具的马达为容积式，马达的输入流量和作用于两端的螺杆钻具的马达为容积式，马达的输入流量和作用于两端的压力降差决定了钻具的基本性能。压力降差决定了钻具的基本性能。 4、工作特性、工作特性（1 1）理论工作特性：）理论工作特性：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具4 4、工作特性、工作特性（2 2）实际工作特性）实际工作特性螺杆钻具存在转子与定子间的摩擦阻力和密封腔间的漏失，螺杆钻具存在转子与定子间的摩擦阻力和密封腔间的漏失，其它部分（如传动轴的轴承节）也存在机械损失和水力损失。其它部分（如传动轴的轴承节）

23、也存在机械损失和水力损失。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具4 4、工作特性、工作特性（2 2）实际工作特性：）实际工作特性：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具4 4、工作特性、工作特性6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具（2 2）实际工作特性：）实际工作特性：4、工作特性、工作特性（2 2）实际工作特性：）实际工作特性：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具4、工作特性、工作特性（2 2）实际工作特性：）实际工作特性：制动工况对螺杆制动工况对螺杆钻具危害甚大，钻具危害甚大，应予避免应予避免 ！在操作时应缓慢施加钻压，一旦发生制动工况（泵压表数值突增），应立即将在操作时应缓慢施加钻压，一旦发生制动工况（泵压

24、表数值突增），应立即将钻具提离井底循环钻井液，待泵压表的数值下降后再下放钻具缓慢施加钻压。钻具提离井底循环钻井液，待泵压表的数值下降后再下放钻具缓慢施加钻压。 6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具4、工作特性、工作特性（3 3）额定工作参数的确定：）额定工作参数的确定：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具定义负荷效率最大的工况为螺杆钻具的工作点，与此对应定义负荷效率最大的工况为螺杆钻具的工作点，与此对应的工作参数应是螺杆钻具的最优工作参数。的工作参数应是螺杆钻具的最优工作参数。如产品说明书如产品说明书上推荐的额定排量、额定钻压、额定扭矩、额定转速和额上推荐的额定排量、额定钻压、额定扭矩、额定转速和额定

25、功率。定功率。应尽量使螺杆钻具工作在其工作点附近。应尽量使螺杆钻具工作在其工作点附近。在这一范围内，在这一范围内，螺杆钻具仍具有很强的转速硬特性，这是涡轮钻具与之无螺杆钻具仍具有很强的转速硬特性，这是涡轮钻具与之无法相比的。法相比的。5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（1 1）导向螺杆钻具的选型原则：）导向螺杆钻具的选型原则：根据图示的思路和方法，根据图示的思路和方法，具体确定导向螺杆钻具的结构与工作参数，并进一步从产品目录具体确定导向螺杆钻具的结构与工作参数，并进一步从产品目录中选定所需的型号和规格。中选定所需的型号和规格。 6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具5、现场应用几个问

26、题的探讨、现场应用几个问题的探讨（1 1）导向螺杆钻具的选型原则：）导向螺杆钻具的选型原则：A A、根据井眼尺寸确定钻具的公称尺寸、根据井眼尺寸确定钻具的公称尺寸上述对应关系主要是为了保证工具外径和井壁间留有一定的环隙，约上述对应关系主要是为了保证工具外径和井壁间留有一定的环隙，约25.4mm 25.4mm （1in1in）左右，以防止井下遇卡和出现事故时进行打捞作业。）左右，以防止井下遇卡和出现事故时进行打捞作业。6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（1 1）导向螺杆钻具的选型原则：）导向螺杆钻具的选型原则：B B、根据设计造斜率确定工具造斜率、

27、根据设计造斜率确定工具造斜率6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（1 1）导向螺杆钻具的选型原则：）导向螺杆钻具的选型原则：CC、根据钻头水眼压降确定传动轴类型、根据钻头水眼压降确定传动轴类型6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具型号说明中，型号说明中，“许用钻头水眼压降许用钻头水眼压降”与传动轴类型对应。与传动轴类型对应。选型时，要根据设计的钻头水眼核算其压降值，再确定相选型时，要根据设计的钻头水眼核算其压降值，再确定相应的传动轴类型级别。应的传动轴类型级别。现有产品分为现有产品分为3.5MP a3.5MP a（500psi500psi）、）、7.0M

28、Pa7.0MPa（1000psi1000psi）和和14.0MPa14.0MPa（2000psi2000psi）等三种。该值越大，说明传动轴）等三种。该值越大，说明传动轴的承力承压性能越好，成本就越高。的承力承压性能越好，成本就越高。5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（2 2）根据排量需求选择转子类型）根据排量需求选择转子类型6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具由干螺杆钻具的转速与工作排量成正比，增大排量必然增大转子、由干螺杆钻具的转速与工作排量成正比，增大排量必然增大转子、万向轴、传动轴的转速和万向轴的载荷循环频率，故排量的大幅万向轴、传动轴的转速和万向轴的载荷循环频率，故排量的

29、大幅度增长必将会导致螺杆钻具的非正常工作，容易造成破坏。度增长必将会导致螺杆钻具的非正常工作，容易造成破坏。在钻井过程中，尤其是大井眼水平井中，为了携带岩屑需要，要在钻井过程中，尤其是大井眼水平井中，为了携带岩屑需要，要求有较高的钻井液返速，即要求有较大的工作排量。而这一排量求有较高的钻井液返速，即要求有较大的工作排量。而这一排量会成倍高于螺杆钻具的额定排量或最高排量。在这种情况下，应会成倍高于螺杆钻具的额定排量或最高排量。在这种情况下，应该选择带有中空转子马达的螺杆钻具。该选择带有中空转子马达的螺杆钻具。中空转子就是马达转子的中心钻有通孔，通孔上端装有一个固定中空转子就是马达转子的中心钻有通

30、孔，通孔上端装有一个固定喷嘴。流入马达的钻井液排量喷嘴。流入马达的钻井液排量QQ将分成两部分，将分成两部分，Q1Q1进入转子中孔进入转子中孔旁路，旁路，Q2Q2进入转子与定子间使钻具马达产生旋转。进入转子与定子间使钻具马达产生旋转。5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（3 3）现场使用注意事项）现场使用注意事项 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 根据井眼尺寸和地层硬度合理选择螺杆动力钻具。根据井眼尺寸和地层硬度合理选择螺杆动力钻具。 考虑反扭角时，要注意上部钻具的刚性及装置角与高边的关考虑反扭角时，要注意上部钻具的刚性及装置角与高边的关系。系。 使用刚性小的钻杆，如铝合金钻杆使

31、用刚性小的钻杆，如铝合金钻杆 ，反扭角就大些；，反扭角就大些； 使用刚性强的钻具，如钻铤数量多或者使用了加重钻杆等，反使用刚性强的钻具，如钻铤数量多或者使用了加重钻杆等，反扭角就会小些。扭角就会小些。 钻进排量要符合生产厂家推荐的数值范围，以免造成螺杆钻钻进排量要符合生产厂家推荐的数值范围，以免造成螺杆钻具的先期损坏。具的先期损坏。5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（3 3）现场使用注意事项）现场使用注意事项 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具控制好钻井液的含砂量。钻井液的含砂量高，会大大加控制好钻井液的含砂量。钻井液的含砂量高，会大大加速动力钻具的定子、转子、轴承及万向轴节的

32、磨损，造速动力钻具的定子、转子、轴承及万向轴节的磨损，造成钻具的提前大修或报废。成钻具的提前大修或报废。加钻压时要考虑井斜产生的摩阻力的影响。加钻压时要考虑井斜产生的摩阻力的影响。可以通过上下活动钻具求出摩擦阻力的大小可以通过上下活动钻具求出摩擦阻力的大小指重表指重表显示钻压减去摩擦阻力就是实际钻压。显示钻压减去摩擦阻力就是实际钻压。可以通过控制动力钻具压差（压力降）的形式进行钻进。可以通过控制动力钻具压差（压力降）的形式进行钻进。5、现场应用几个问题的探讨、现场应用几个问题的探讨（3 3）现场使用注意事项）现场使用注意事项 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具注意钻井液中不要有铁屑。注意钻井液

33、中不要有铁屑。考虑井下温度不要超过动力钻具允许使用的温度极考虑井下温度不要超过动力钻具允许使用的温度极限。限。普通定子（额定温度为普通定子（额定温度为95-12095-120）；）；耐高温定子（额定温度耐高温定子（额定温度135-150135-150）。）。 钻头压降要求控制在钻具性能规范的范围以内，以钻头压降要求控制在钻具性能规范的范围以内，以免造成钻具的轴承严重磨损或烧毁。免造成钻具的轴承严重磨损或烧毁。6、现场使用、现场使用（1 1）下钻）下钻 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具 检查旁通阀活塞是否上下活动灵活。检查旁通阀活塞是否上下活动灵活。 检查轴向间隙是否超过标准。检查轴向间隙是否

34、超过标准。 接方钻杆试运转。接方钻杆试运转。 下钻过程中严禁猛冲猛砸，在通过防喷器、套管鞋和裸眼井段时，下钻过程中严禁猛冲猛砸，在通过防喷器、套管鞋和裸眼井段时，注意下钻速度防止突然迂阻而损坏钻具。注意下钻速度防止突然迂阻而损坏钻具。 下钻至到底下钻至到底1 12m2m时，开泵记录钻具空转泵压。时，开泵记录钻具空转泵压。 上下大幅度上下大幅度(7(79m)9m)活动钻具数次，消除钻具扭矩，确保定向准活动钻具数次，消除钻具扭矩，确保定向准确。确。如何检查螺杆钻具的轴向间隙？如何检查螺杆钻具的轴向间隙？6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具u检查步骤：检查步骤：先将动力钻具立在转盘面上先将动力钻具立在转

35、盘面上( (方钻杆接在上面方钻杆接在上面) )，测量驱动短节和轴承壳体的间隙测量驱动短节和轴承壳体的间隙D2D2；然后提起动力钻具再测量驱动短节和轴承壳体然后提起动力钻具再测量驱动短节和轴承壳体的间隙的间隙D1D1；D1-D2D1-D2要小于厂家推荐最大轴承间隙值。要小于厂家推荐最大轴承间隙值。6、现场使用、现场使用（2 2）钻进）钻进 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具离井底离井底1 12m2m时，开泵启动螺杆钻具。当排量达到正常排量时，时，开泵启动螺杆钻具。当排量达到正常排量时，纪录立管钻压。纪录立管钻压。慢慢加压钻进，这时立管压力不断升高，立管压力升高值不能慢慢加压钻进，这时立管压力不断

36、升高，立管压力升高值不能大于螺杆钻具推荐最大压差。如果压力升高太大应提起钻具，大于螺杆钻具推荐最大压差。如果压力升高太大应提起钻具，待压力恢复后再慢慢加压钻进。钻进过程中注意选择进尺较快待压力恢复后再慢慢加压钻进。钻进过程中注意选择进尺较快的钻压。的钻压。螺杆钻具在钻进过程中的故障判断及处理方法见下表。螺杆钻具在钻进过程中的故障判断及处理方法见下表。螺杆钻具在钻进过程中的故障判断及处理方法螺杆钻具在钻进过程中的故障判断及处理方法 6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具故障类型发生原因解决方法泵压突然升高泵压突然升高马达压死马达压死上提钻具，重新启动（重新开泵）并降低钻压上提钻具，重新启动（重新开泵）

37、并降低钻压马达轴承卡死马达轴承卡死提起钻具重新启动。提起钻具重新启动。若启动无效，可采用转盘启动（加压若启动无效，可采用转盘启动（加压303050kN50kN，慢慢转，慢慢转动转盘，使卡死轴承活动开）。动转盘，使卡死轴承活动开）。若上述办法均无效，则起钻更换马达。若上述办法均无效，则起钻更换马达。马达堵塞马达堵塞起钻更换马达起钻更换马达泵压慢慢增加泵压慢慢增加钻头磨损钻头磨损小心钻进，如果机械钻速太慢，起钻更换钻头小心钻进，如果机械钻速太慢，起钻更换钻头地层变硬地层变硬改变钻进参数钻进改变钻进参数钻进泵压慢慢降低泵压慢慢降低循环漏失循环漏失检查钻井液总量检查钻井液总量钻柱刺坏钻柱刺坏起钻检查钻

38、具起钻检查钻具旁通阀损坏旁通阀损坏起钻更换起钻更换无进尺无进尺钻头严重磨损钻头严重磨损起钻更换钻头起钻更换钻头地层变化地层变化改变钻进参数。改变钻进参数。若无效则起钻，改变钻头型号，以适宜地层情况。若无效则起钻，改变钻头型号，以适宜地层情况。钻具卡死钻具卡死处理办法同上处理办法同上无压差无压差马达严重磨损或万向节短，起钻更换马达严重磨损或万向节短，起钻更换6、现场使用、现场使用（3 3）起钻）起钻 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具在决定起钻后，不能和涡轮钻具一样压死循环泥浆。在决定起钻后，不能和涡轮钻具一样压死循环泥浆。起钻过程中严禁转盘卸扣。起钻过程中严禁转盘卸扣。再一次测量再一次测量D1

39、D1和和D2D2，决定该钻具是否能够继续使用。，决定该钻具是否能够继续使用。使用转盘排出钻具内钻井液，旁通阀注入润滑油。使用转盘排出钻具内钻井液，旁通阀注入润滑油。7、新型螺杆钻具及其应用、新型螺杆钻具及其应用（1 1）串联多级马达（）串联多级马达（DPSDPSPDMPDM） ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具动力段总成增加了一节动力段，中间用一钛挠性轴相连，使动力段总成增加了一节动力段，中间用一钛挠性轴相连，使马达输出的扭矩和功率增加，但其需要的驱动排量、转速与马达输出的扭矩和功率增加，但其需要的驱动排量、转速与单一动力段马达是一样的。单一动力段马达是一样的。设计与制造材料方面的改进，使串联

40、马达具有极好的耐用性，设计与制造材料方面的改进，使串联马达具有极好的耐用性，在南得克萨斯、北海加拿大和阿拉斯加很快得到推广。在南得克萨斯、北海加拿大和阿拉斯加很快得到推广。在加拿大的一口水平井中，用在加拿大的一口水平井中，用 126 h126 h钻进了钻进了 618 m618 m的井段，平的井段，平均钻速均钻速 4.9 m4.9 mh h，是单一动力段马达的两倍。，是单一动力段马达的两倍。7、新型螺杆钻具及其应用、新型螺杆钻具及其应用（2 2）加长马达：）加长马达：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具把动力段加长，使马达的输出扭矩增加。加长马达装备有改把动力段加长，使马达的输出扭矩增加。加长马达装

41、备有改进的加强的轴承组合，设计时用有限元分析法评估了各部件进的加强的轴承组合，设计时用有限元分析法评估了各部件的性能，从而能满足输出大扭矩、高负载的需要。的性能，从而能满足输出大扭矩、高负载的需要。贝克贝克休斯公司：在奥斯汀白云岩的一口双分支水平井中，休斯公司：在奥斯汀白云岩的一口双分支水平井中，使用使用120.65 mm WP120.65 mm WP XLXL马达累计马达累计 383383个循环小时，钻速个循环小时，钻速达达9.9 m9.9 mh h，与常规马达相比，工作寿命和机械钻速都有大，与常规马达相比，工作寿命和机械钻速都有大幅提高。幅提高。 7、新型螺杆钻具及其应用、新型螺杆钻具及其

42、应用（3 3）中空转子马达）中空转子马达 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具大斜度井和水平井需要大排量洗井以利于清砂，实心转子马达大斜度井和水平井需要大排量洗井以利于清砂，实心转子马达额定排量小，中空转子的额定排量可以提高额定排量小，中空转子的额定排量可以提高2020以上。以上。北京石油勘探开发研究院研制出一种带稳流阀的中空螺杆，这北京石油勘探开发研究院研制出一种带稳流阀的中空螺杆，这一特别设计的稳流阀改善了普通中空螺杆钻具过载时严重丢转一特别设计的稳流阀改善了普通中空螺杆钻具过载时严重丢转的间题，提高了钻具的抗过载能力和水功率利用率。现场试验的间题，提高了钻具的抗过载能力和水功率利用率。现场试验证实，这种产品的机械钻速比普通中空螺杆提高了证实，这种产品的机械钻速比普通中空螺杆提高了4040。7、新型螺杆钻具及其应用、新型螺杆钻具及其应用（4 4）铰接式螺杆钻具）铰接式螺杆钻具 ：6-2 6-2 螺杆钻具螺杆钻具主要用于老井侧钻或钻短半径水平井，它能在主要用于老井侧钻或钻短半径水平井，它能在 30 m30 m长度内将长度内将井眼由垂直变为水平，造斜率达井眼由垂直变为水平，造斜率达