螺杆钻具详细介绍课件

1、2022/10/15一、螺杆钻具的结构与工作原理2022/10/11一、螺杆钻具的结构与工作原理（1）提高钻速，缩短周期，降低成本。（2）减少钻杆磨损和动力传递损耗。（3）准确造斜、定向、纠偏，提高工程质量。（4）用于水平井、丛式井，提高钻井的经济效益。（5）复合直井钻进，减少起下钻次数。（6）缩短钻井周期，抑制对油气层的污染。1、使用螺杆钻具的优点：（1）提高钻速，缩短周期，降低成本。1、使用螺杆钻具的优点：2、螺杆钻具的工作原理及组成： 莫锘原理的容积式井下动力钻具。将泥浆液体压力能转化成机械能。高压泥浆流经旁通阀进入马达，驱动转子绕定子轴线旋转，马达产生的扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递

2、给钻头，从而实现钻井作业。2、螺杆钻具的工作原理及组成： 莫锘原理的容积式井下动力钻具(1)旁通阀总成：作用：旁通阀的闭合与开启控制马达的 启动与停止。(1)旁通阀总成：旁通阀总成装配旁通阀总成装配(2)马达总成：作用:转子在压力泥浆的驱动下，绕定子轴线旋转，完成液体压力能向机械能的转化，为钻头提供动力。(2)马达总成：马达总成装配马达总成装配(3)万向轴总成：作用:将转子的偏心运 动转化成传动轴 的定轴运动。(3)万向轴总成：万向轴总成装配万向轴总成装配(4)传动轴总成： 作用：将马达产生的 扭矩与转速传 递给钻头。径向轴承径向轴承离井底推力轴承坐井底推力轴承(4)传动轴总成：径向轴承径向轴

3、承离井底坐井底传动轴总成装配传动轴总成装配螺杆钻具详细介绍课件螺杆钻具整机(1)、常规螺杆钻具螺杆钻具整机(1)、常规螺杆钻具(2)、中空防掉、可调螺杆钻具(2)、中空防掉、可调螺杆钻具(3)、中空防掉、可调、可换扶正器螺杆钻具(3)、中空防掉、可调、可换扶正器螺杆钻具2022/10/15二、螺杆钻具的选择及 使用中应注意的问题2022/10/11二、螺杆钻具的选择及 使用中应(一)、螺杆钻具型号的选择1、常规井眼选择范围( 表示最佳选择)(一)、螺杆钻具型号的选择2、选择的原则(1)、安全性的原则：在同一井眼其他条件不变的情况下，以钻具刚性强度最大为优选条件，即做到大马拉小车的原则，以确保安

4、全性。如121/4井眼中，可供选择的钻具有LZ197、LZ203、LZ210、LZ244、其中LZ197为最差选择。(2) 、输出扭矩最大的原则：在同一井眼其他条件不变的情况下，钻具的输出扭矩越大为优选条件，以确保提供足够的滑动钻进的扭矩。如81/2井眼中，同为5LZ165钻具应选择多级大扭矩钻具。(3) 、排量合适的原则：螺杆钻具为容积式马达，其输出转速与排量成正比，在同一排量下，应选择排量合适的钻具，以确保所要求的转速，将马达发挥至最佳状态。 2、选择的原则如121/4井眼中，排量为42L/S时，钻具相应的转速情况以及钻具所处的状态：如121/4井眼中，排量为42L/S时，钻具相应的转速情

5、况(4)、考虑适合钻井施工工艺的原则：1以追求最大造效率为目的，以小钻具为优选。如51/2套管中为追求最大造斜率，以确保钻具顺利下入套管中，以小尺寸为优选条件。2以入井安全性和井中环空以及适应合适打捞工具的原则。(5)、提高钻具使用寿命的原则：即钻具在使用过程中，应始终处于本身的最佳使用状态的工程中，而不能超负荷运转，(4)、考虑适合钻井施工工艺的原则：比如在钻头需要180rpm的情况下，下列在同一外径规格、不同马达头数的钻具的寿命情况：比如在钻头需要180rpm的情况下，下列在同一外径规格、不同对系统压力有直接影响泥浆比重和粘度 (二)、对泥浆的要求： 对常规螺杆 性能影响不大对中空螺杆性能

6、有直接影响推荐泥浆最大塑性粘度不超过50厘泊泥浆中有芳香烃泥浆中 含砂量对定子橡胶产生气蚀影响螺杆的使用寿命推荐含烃低于2苯胺点高于75推荐含砂小于1对系统压力泥浆比 (二)、对泥浆的要求： 对常规螺杆 钻头的水眼 (三)、合理配用钻头及水眼：配用的钻头PDC钻头与7Y型螺杆钻具完全匹配， 尤其是在周期较长的直井钻进中牙轮钻头也可使用，此时牙轮钻头齿部硬度可比用一般传统转盘钻选硬一个等级过大：螺杆承受钻压的能力下降 轴承得不到良好的润滑与冷却过小：达到额定泵压时，排量可能过小， 马达不易发挥出最大效能。 达到额定排量时，系统压力增高， 影响轴承寿命注意：在井口测试螺杆时,如果没有接钻头,测试时

7、间以不超过一分钟为宜,以免轴承得不到良好润滑而提前损坏。钻头 (三)、合理配用钻头及水眼：配用PDC钻头与7(四)、均匀混合堵漏材料（LCM）： 当发生井下事故必须使用堵漏材料时，应尽量混合均匀以避免产生如下不良影响：l旁通阀阀孔被堵塞，降低旁通阀总成工作可靠性。l减少流经TC轴承的液体流量，使轴承得不到良好的润滑和冷却。l混合不好或颗粒太大导致TC轴承被完全堵塞。注意：对于包装材料如编织袋、塑料严禁进入泥浆池或井口，以避免堵塞旁通阀阀孔造成旁通阀失效或堵塞 TC轴承。 (四)、均匀混合堵漏材料（LCM）：(五)、确定井底温度： 温度过高对螺杆马达效能十分不利，使所有不利因素加剧作用。针对这种

8、情况，中成螺杆钻具提供以下两种规格的定子：注意：高温马达用于常规井很难获得好的效果(五)、确定井底温度： (六)、控制泥浆排量和输出转速： 螺杆输出转速与输入泥浆流量成正比。每种规格的 马达都有其推荐的最大和最小流量值。当实际需要的泥浆流量超出推荐流量时，用户应单独提出，中成-螺杆钻具会提供适合给定流量范围的中空马达。当使用中空马达时，可用过渡接头替代旁通阀总成，避免因旁通阀频繁关启时从阀孔高速喷出的钻井液对井壁造成伤害。 输入泥浆流量超过最大流量值：转子可能超速旋转， 定子和转子会提前损坏。小于最小流量值：马达压力差达到最大 值时，马达会进入失控状态。 (六)、控制泥浆排量和输出转速：输入泥

9、超过最大流量(七)、平衡水力推力与钻压： 螺杆钻具工作时轴向存在如下各力： 负载状态分析： 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 F：转子、万向轴、传动轴及钻头重量 设向下作用力：C F FPm FPb 则推力轴承负载：LbCW CW 离井底推力轴承受载 C=W 轴承不受载（平衡点） 轴承不受载时传动轴总成寿命最长。 (七)、平衡水力推力与钻压： (八)、优选泵压和钻压： 每种规格的螺杆钻具都给出其所承受的马达负载压力降（马达负载压力降=工作打钻泵压-离井底泵压）与钻压的范围，在钻进过程中，应根据进尺来优选泵压和钻压，从而获得满意的机械钻速。

10、同时，在定向钻进作业中，考虑到对方向的控制，钻压值较小。因此，实际钻井中，所选用的钻压往往不是给定的受载平衡点的钻压值。 (八)、优选泵压和钻压：(九)、下钻时注意： 高温井或压力上升井段，要低速泵入泥浆灌满钻柱并间断进行循环以防止钻头喷嘴堵塞或防止高温造成定子的损坏。 当钻头下放至预定深度开始延伸钻进前，先上提钻杆或缓慢转动以防止损坏套管或划眼。(九)、下钻时注意：(十)、导向钻进应注意：当采用导向钻进时，转盘（或顶驱）的转速不得超过75RPM。 当采用导向钻进时，转盘（或顶驱）产生的扭矩应小于马达输出的扭矩，以获得正的叠加效果。 当螺杆钻具弯壳体角度在130以上时，严禁转盘（或顶驱）转动。

11、(十)、导向钻进应注意：(十一)、使用时还应该注意的几个问题：避免顿钻或将螺杆直接座入井底。施加钻压不要太猛。严禁异物进入马达。泥浆排量应控制在给定的范围内。尽可能避免马达发生制动。(十一)、使用时还应该注意的几个问题：三、中成-螺杆钻具新产品介绍三、中成-螺杆钻具新产品介绍 1、可调弯壳体螺杆钻具：分无级调整和有级调整两种结构 可调弯壳体螺杆钻具的优势：壳体弯角可在钻井平台井口调整既可作直螺杆使用又可作弯螺杆使用 1、可调弯壳体螺杆钻具：可调弯壳体的调整1、用背钳卡住上壳体，并用外钳卡住调整滑套，施加扭矩松开联接，松扣最多一圈。可调弯壳体的调整2、使用两个链钳分别抱住调整滑与下壳体，逆时针转

12、动下壳体至要求位置，使所需求角度的刻度线与调整滑套上的刻度线对正。2、使用两个链钳分别抱住调整滑与下壳体，逆时针转动下壳体至要3、用背钳卡住调整滑套，并用外钳卡住上壳体，小心的以相对转盘右转的方向转动上壳体至两台肩相碰，以附表所给的联接扭矩上紧。3、用背钳卡住调整滑套，并用外钳卡住上壳体，小心的以相对转盘4、将背钳从滑套移至下壳体上，并施加100的额定扭矩上紧，调整完毕。4、将背钳从滑套移至下壳体上，并施加100的额定扭矩上紧，附表:螺杆钻具可调弯壳体紧扣扭矩附表:螺杆钻具可调弯壳体紧扣扭矩THANK YOUSUCCESS2022/10/1539可编辑THANK YOUSUCCESS2022/

13、10/112、多级大扭矩马达螺杆钻具 ： 目前已推广的多级大扭矩马达螺杆钻具适用于：深井硬地层井直井快速钻进 可以为钻井提供良好的动力。2、多级大扭矩马达螺杆钻具 ： 3、新型传动轴总成： 串轴承传动轴总成是在总结原有各传动轴总成的基础上开发研制出来的，其主要优点是: 串轴承结构和精密加工及热处理工艺，大大提高了传动轴的强度和耐磨性。 独特的防掉锁紧装置，当此装置以上部分出现脱扣、断裂等事故时可以防止钻具掉井，提高了钻具使用的安全性。专利号为：01260278.7 3、新型传动轴总成： 反扣锁紧装置可以很好的调整轴承间隙，使得轴承磨损后重新调整轴承间隙非常方便，并具有防松的功能。反扣锁紧装置示

14、意图 反扣锁紧装置可以很好的调整轴承间隙，使得轴承磨损后重新 该型串轴承传动轴总成既可以满足螺杆钻具+PDC钻头低钻压（以165、172为例3-6吨）的要求，又能满足螺杆钻具+牙轮钻头大钻压（以165、172为例10-15吨）的要求，而且结构简单，便于维修装卸。 该型串轴承传动轴总成既可以满足螺杆钻具+PDC钻 4、油密封式传动轴总成 特点： 改善轴承工作环境，减少了各轴承的磨损，大大提高了传动轴总成寿命。 为空气钻具的开发奠定了基础。 专利号为：01268291.8。 密封 4、油密封式传动轴总成密封5、中成-螺杆钻具在改进原花瓣式万向轴总成的同时，又研制出挠性轴、密封球铰接式万轴总成、密封

15、销连接式万向轴总成，从而满足高转速、大扭矩、长寿命螺杆钻具的要求。 5、中成-螺杆钻具在改进原花瓣式万向轴总成的同时，又研制出挠6、针对超短半径水平井市场的需要，近年来我们成功地开发5LZ957YJ铰接式马达螺杆钻具，该型螺杆钻具的最大造斜率可达4/m。铰接头6、针对超短半径水平井市场的需要，近年来我们成功地开发5LZ7、开发了各种不同规格大功率、长寿命、高转速的螺杆钻具，主要有：(1)、210钻具： (2)、172钻具：7、开发了各种不同规格大功率、长寿命、高转速的螺杆钻具，主要 (3)、165钻具： (4)、120 钻具： (5)、95钻具： (3)、165钻具： (4)、18、5LZ20

16、3X7Y螺杆钻具： 2001年，长庆油田开发气田时对螺杆钻具提出新的要求，在9 7/8井眼中使用螺杆钻具，原有的197螺杆钻具输出扭矩小，很难获得满意的机械钻速；而210螺杆钻具由于直径大，影响了泥浆的上返速度，并增加了井下事故隐患。针对这种情况，我们及时开发5LZ203X7Y螺杆钻具，该型螺杆直径较小环空较大，泥浆的上返速度达到了钻井作业的要求，同时为了增加螺杆的输出扭矩，我们将其马达直接设计为6级，输出扭矩可达9300Nm，满足了长庆油田的特殊需要。 2001年9月，长庆油田钻井三公司32681井队承钻的靖边气井使用了我公司5LZ203X7Y螺杆钻具，该螺杆连续下井工作193小时，受到了井

17、队的好评。 8、5LZ203X7Y螺杆钻具： 9、正在开发研制适用于空气与泡沫介质的新型螺杆钻具。9、正在开发研制适用于空气与泡沫介质的新型螺杆钻具。四、中成-螺杆钻具的使用情况四、中成-螺杆钻具的使用情况 目前，我公司螺杆钻具产品已销往国内各油田及美国、印度、菲律宾、伊朗、卡塔尔、委内瑞拉、沙特阿拉伯、哈萨克斯坦、印度尼西亚、苏丹等国家和地区，国内市场覆盖率98%左右，市场占有率达48%。十多年来共向国内输送钻具3500多套，向国外出口钻具200多套。 目前，我公司螺杆钻具产品已销往国内各油田及美年产销量分布图年产销量分布图1、耐高温螺杆钻具的使用：菲律宾8口定向井项目地层最高温度达220实

18、测循环温度150地层可钻性差10根244钻具最低工作时间为150h其中7根马达的寿命超过200h6根197高温钻具寿命均100h以上1、耐高温螺杆钻具的使用： 97年胜利油田钻井工程技术公司在新疆油田承钻JF128井，该口井是一口超深水平井，地质结构复杂，目的是穿越奥陶系灰油层的裂缝。在施工中经常出现复杂的井漏情况，井底静温度达170左右，井下工况极其恶劣。经慎重研究，胜利油田钻井工程技术公司选用中成公司197和120耐高温螺杆钻具，最终圆满的完成了施工任务。 2000年大港油田定向井公司在千10-20井的215mm井径内使用中成公司165耐高温螺杆钻具在43404466米导向钻进获得成功，该

19、井段井温为147152。 97年胜利油田钻井工程技术公司在新疆油田承钻JF122、多级大扭矩马达螺杆钻具在辽河油田的使用： 辽河油田勘探局钻井一、二公司在双南208块、杜84块、洼38块、欢103块、小22块、青龙台区块、沈北区块的丛式井、大修侧钻井、探井、深井及海南区块35口大位移井施工中，使用中成105、120、165及197等规格的多级大扭矩马达螺杆钻具，并取得成功。实践表明，使用多级大扭矩马达螺杆钻具，在取得较高的机械钻速的同时，很大程度上缩短了钻井周期、建井周期，提高了企业的经济效益。 2、多级大扭矩马达螺杆钻具在辽河油田的使用：3、螺杆钻具在胜利定向井公司卡塔尔项目中的使用： 胜利

20、定向井公司在卡塔尔项目中使用了中成-螺杆钻具，项目之初120螺杆能使用70h，89螺杆仅能使用30h。胜利定向井公司将使用的有关情况通知我们，并提出改进意见，按照这些意见，我们立即组织技术人员攻关，使得中成-螺杆钻具更加适应卡塔尔的地层。同时，在卡塔尔施工的工程技术人员深入了解了螺杆钻具的内部结构和工作原理，积累了丰富的使用经验，总结了一套行之有效的操作方法。通过胜利定向井公司和中成公司的共同努力，120螺杆平均使用寿命超过220h并部分超过300h，其中120螺杆的最长使用寿命为338h，期间下了4趟钻，更换了4只美国生产的MF15钻头；89螺杆也能使用近90h。3、螺杆钻具在胜利定向井公司

21、卡塔尔项目中的使用：4、可调弯壳体螺杆钻具的使用： 1999年6月大港定向井公司使用中成公司5LZ165X7Y-K可调弯角度螺杆钻具在枣园地区枣新1287-2井进行定向作业，其可调弯壳体弯角先在井口调至115从800m处定向钻进至1066.8m,起钻更换钻头，考虑到螺杆的造斜率偏高，将可调弯壳体弯角降至1继续钻至1455m完成定向作业，累计进尺655m，纯钻95h。现场使用表明：该型钻具具备了在钻井平台井口调整角度的能力，井下工作可靠，现场使用方便。 4、可调弯壳体螺杆钻具的使用： 2000年，南阳油田订购5套5LZ1727Y-K可调弯壳体螺杆钻具用于钻井作业，每套使用寿命均在150h以上，现

22、场使用方便，深受井队欢迎，因此，2001年南阳油田增订3套5LZ1727Y-K可调弯壳体螺杆钻具。 2001年在渤海油田和南海油田先后订购价值300万元的5LZ172X7Y-K、5LZ2447Y-K等可调弯壳体螺杆钻具；目前已使用的5LZ172X7Y-K在钻井作业中取得了满意的效果,获得了甲方的认可。附马达运行报告。 中油测井委内瑞拉项目订购4LZ120X7Y、7LZ120X7Y、4LZ172X7Y、7LZ172X7Y、4LZ197X7Y、7LZ197X7Y等可调弯壳体螺杆钻具共24套，使得我公司的国外市场得到进一步巩固。 2000年，南阳油田订购5套5LZ1727Y-K可 2002年2月中海

23、定向井湛江公司在琼东南盆地使用中成公司5LZ172X7Y可调螺杆钻具，连续五次入井，累计井下运行时间共242h，累计工作时间176.65h，马达工作正常，仍能使用。 2002年2月中海定5、5LZ203X7Y-IV螺杆钻具使用情况： 2002年4月长庆油田50578井队在G35-5井使用大港中成公司5LZ203X7Y-IV螺杆钻具+PDC钻头复合钻进，纯钻时间224.5小时。使用井段507.13-2851.02m，机械钻速10.49m/h，螺杆钻具完好。PDC钻头新度60%。5、5LZ203X7Y-IV螺杆钻具使用情况： 2002年4月长庆油田70517A井队在G42-6井使用大港中成公司5L

24、Z203X7Y-IV螺杆钻具+PDC钻头复合钻进，纯钻时间181:20。使用井段500.5-2733.27m，机械钻速12.32m/h，螺杆钻具完好。 2002年4月长庆油田70517A井队在G4五、螺杆钻具+PDC直井钻进五、螺杆钻具+PDC直井钻进大幅度提高机械钻速，节约成本，减少钻柱和套管的磨损、断裂。有效传递钻压，便于钻进过程控制。快速通过复杂地层，提高钻井质量。有效控制井斜，减少单点测斜次数。减小污染，延长油井寿命23年。1、螺杆PDC直井钻进的优势： 大幅度提高机械钻速，节约成本，1、螺杆PDC直井钻进的优势2、螺杆钻具PDC钻头直井钻进的实践 九九年大港油田千米桥古潜山板深6井获

25、得高产油气显示，可是建井周期太长，尤其是沙1以后的地层，机械钻速很低，并且井深为4500m左右，起下钻难度十分大，制约了开发速度。大港油田集团公司借鉴海洋快速钻井的经验决定对此进行攻关，其中中成公司负责研究适合于直井钻进的螺杆钻具和PDC钻头，经过近三年的攻关和实践，取得了良好的经济效益。2、螺杆钻具PDC钻头直井钻进的实践 九九年大港油井号：QHD30-1-29（渤海石油钻井公司承钻）钻头：12.2”PDC井段：652.24-2241.6m排量: 3700-3800l/min机械钻速：48.6m/h纯钻时间：32.73m(1)、5LZ244X7Y-IV中空6级马达螺杆钻具使 用情况： 井号：

26、QHD30-1-29（渤海石油钻井公司承钻）(1)、5在千1218井板深703井12.2”井筒使用244钻具a、千1218井，4586队地层：沙1 ，沙岩（1994m2540.47m）机械钻速 15.97m/h转盘转速：83rpmb、板深703井，6064队地层：沙1，沙泥岩（1939m2655m）机械钻速：11.97m/h转盘转速：79rpm两口井钻具累计运行时间：135.25h(2)、5LZ244X7Y 6级马达螺杆钻具使用情况在千1218井板深703井12.2”井筒使用244钻具(2(3)、5LZ244X7Y 4级马达螺杆钻具使用情况12.2”井筒在千1624井和板深702井使用244四级马达螺杆钻具a、千1624井、4544队地层：沙1 ，沙岩（1884m2523m）机械钻速：13.68m/h转盘转速：65rpm钻具使用时间：97.05hb、板深702井、45129队地层：沙1，沙泥岩（1897.79m2805m）机械钻速：15.12m/h转盘转速：6570rpm钻具纯钻时间：60h(3)、5LZ244X7Y 4级马达螺杆钻具使用情况12.2(4)、5LZ197X7Y螺杆钻具使用情况在库6井8.5”井筒使用197钻具情况井名、井队：库6井，4546队地层：沙1 ，沙岩（1834m2590m）机械钻速：19.2