螺桿鉆具產(chǎn)品介紹

螺桿鉆具產(chǎn)品介紹

一、螺桿鉆具的介紹

螺旋鉆具是一種漸進空腔型容積式孔底動力機，簡稱螺桿鉆。以泥漿、清水為動力介質，通過鉆桿中心孔輸送到孔底的螺桿鉆，實質上是把液體壓力能轉換為機械能的一種能量轉換裝置。鉆探時，螺桿鉆直接帶動連接在其孔底傳動軸上的巖心管和鉆頭回轉，整個鉆桿柱僅作為輸送高壓工作介質的通道和支撐鉆頭反扭矩的桿件，不作回轉運動。 采用螺桿鉆鉆探與常規(guī)鉆探相比有許多優(yōu)點，如鉆桿磨損大幅度下降，鉆速高。它是打定向孔的主要器具，在鉆探領域已發(fā)揮作用。

1955年，美國克利斯坦森礦山鉆探制品公司根據(jù)莫因諾原理開始研究,于1964年首先取得成功,定名為“戴納鉆”;蘇聯(lián)于70年代初研究成功“凸”型螺桿鉆;中國地礦部勘探技術研究所于80年代初研制螺桿鉆成功。至今生產(chǎn)螺桿鉆的國家有美國、俄羅斯、中國、德國等。

螺桿鉆最早是用來打垂直孔，現(xiàn)在主要用來打各種定向孔和特種工程孔（如礦井凍結孔）。最大鉆孔深度達9023米。目前世界上螺桿鉆最小直徑為44.5毫米，最大直徑為304.8毫米。利用螺桿鉆進行巖心鉆探時,應在驅動軸與鉆頭間加上巖心管采取巖心。

螺桿鉆由旁通閥、螺桿馬達（轉子和定子）、萬向節(jié)、軸承和驅動軸幾部分組成，其核心是螺桿馬達。在螺桿馬達轉子、定子傳動副中,定子齒數(shù)Z1比轉子齒數(shù)Z2多一個:即Z1= Z2+1。它們的齒數(shù)比通常稱為傳動比,設計時,可任意選擇(1:2,2:3,...,9:10)。設計高轉速的螺桿鉆應采用小齒數(shù)比螺桿馬達，而設計低速大扭矩的螺桿鉆應采用大齒數(shù)比螺桿馬達。隨著轉子定子齒數(shù)比的增大,其效率逐漸趨于下降；螺桿鉆的輸出扭矩取決于通過馬達的工作壓力降，輸出轉速取決于通過螺桿馬達工作介質的流量。

鉆探時，仍然需要鉆探機、泥漿泵、鉆桿和鉆塔等常規(guī)鉆探裝備。施工定向鉆孔時，要借助定向儀給造斜工具定向。與螺桿鉆配套使用的造斜工具有彎接頭、彎外管和偏心塊等。采用螺桿鉆施工定向孔能提高鉆孔質量，提供精確地質資料，節(jié)約進尺，降低成本，解決許多無法施工的工程難題，因此，它是鉆探工程的一種特種工具。

螺桿鉆的使用壽命一般為150～200小時，其薄弱環(huán)節(jié)是定子橡膠耐高溫程度低，軸承易損壞。目前正加緊研制與開發(fā)用于制造定子的抗磨損耐高溫的彈性材料與可靠的軸承系統(tǒng)，從而使螺桿鉆的工作壽命得到顯著提高。并研制低速大扭矩螺桿以適用于鉆深孔和超深孔。

二、螺桿鉆具的組成

螺桿鉆具主要由旁通閥、液馬達、萬向軸和傳動軸等四大總成組成。

螺桿馬達是鉆具的主要部件，很多實踐和理論分析結果表明，如欲使馬達正常有效地工作，每級馬達所能承受的壓降以不超過0.8Mpa為宜,否則馬達就有漏失。轉速很快降低，嚴重時則完全停止轉動，馬達損壞。 （馬達的一個導程為一級）

現(xiàn)場使用的泥漿流量應在推薦的使用范圍內，否則將影響馬達效率，甚至加大磨損。

螺桿馬達的性能參數(shù)是螺桿鉆具的主要性能參數(shù)。馬達的理論輸出扭矩和馬達壓降成正比，輸出轉數(shù)與輸入泥漿流量成正比，隨著負荷的增加鉆具轉數(shù)降低，所以只要控制地面上的壓力表的讀數(shù)和泵的流量，就能控制井下鉆具的扭矩和轉速。

三、螺桿鉆具的工作原理

螺桿鉆具是一種以鉆井液為動力，把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動力鉆具。

當泥漿泵泵出的泥漿流經(jīng)旁通閥進入馬達，在馬達的進出口形成一定的壓力差，推動轉子繞定子的軸線旋轉，并將轉速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，從而實現(xiàn)鉆井作業(yè)。

四、螺桿鉆具的使用

螺桿鉆具在出廠前，各部件之間的連接螺紋均已涂厭氧膠，并按規(guī)定力矩上緊，使用前不需要重新緊扣。

（一）、下井前地面檢查

用提升短節(jié)將鉆具提起，入轉盤卡瓦內，使旁通閥位于轉盤之上，裝上安全卡瓦，卸去提升短節(jié)，檢查旁通閥的靈活性，方法是用木棒壓下閥芯，然后松開，閥芯在彈簧力的作用下，恢復正常，反復壓下3-5次，閥芯無卡阻，運動靈活，接著將鉆具旁通孔部位下到鉆盤以下開泵，旁通孔封閉，馬達啟動，驅動接頭旋轉，停泵后，閥芯復位，泥漿從旁通孔瀉出，鉆具正常。

（二）、鉆具下入井內

1. 鉆具下井時，嚴格控制下放速度，以防過快時馬達倒轉，使內部連接絲扣脫扣，同時防止在通過砂橋、套管鞋等處撞壞鉆具。
2. 當下入深井段或遇到高溫井段時，以及經(jīng)過流砂層井段時，應定期循環(huán)泥漿冷卻鉆具，保護定子橡膠，防止砂堵。
3. 鉆具接近井底時要放慢速度，提前循環(huán)后再繼續(xù)下鉆，循環(huán)先小排量，待井口返出泥漿后，再加大排量。
4. 不允許頓鉆或將鉆具座在井底。

 （三）、鉆具鉆進

1. 鉆具鉆進前應充分清洗井底，并測循環(huán)泵壓。
2. 開始鉆進時應緩慢加鉆壓，待正常鉆進時，司鉆可用下列公式控制操作： 打鉆泵壓=循環(huán)泵壓+鉆具負載壓降
3. 開始鉆進，鉆進速度不宜太快，此時鉆具和鉆頭都很緊，井底尚未 清洗，易產(chǎn)生鉆頭泥包。
4. 鉆具產(chǎn)生的扭矩與馬達的壓力降成正比，因此增大鉆壓就能增大扭矩。
5. 均勻送鉆能保證井段的曲線光滑和定向精度。

 （四）、從井眼中起出并檢查鉆具

1. 用清水沖洗旁通閥，用木棒上、下活動閥芯，使其能關閉靈活為止。
2. 用管鉗咬住鉆具，用鏈鉗順時針轉動驅動接頭，從旁通閥上部注入清水清洗鉆具內部，最后向馬達內注入少量礦物油。
3. 起鉆應注意起鉆速度，以防卡鉆損壞鉆具。
4. 測量鉆具的軸承間隙,如軸承間隙超過最大允差，應對鉆 具進行維修，更換新軸承(對于修井鉆則應調整軸承的軸向間隙)。

 五、螺桿鉆具的優(yōu)缺點

（一）、優(yōu)點

1. 沖擊和剪切雙重作用破巖，既有牙齒的沖擊又有滑動引起的剪切，破巖效率高。
2. 適應地層范圍廣，適合在所有地層中鉆進。
3. 鉆頭自洗效果好，不容易泥包。
4. 鉆頭成本較低。

（二）、缺點：

1. 由于軸承的壽命和牙齒耐磨性的限制，鉆頭壽命相對較低；
2. 由于存在薄弱環(huán)節(jié)（如軸承密封與鎖緊部位），經(jīng)常會造成牙輪脫落，造成鉆井事故；
3. 由于軸承在高轉速下壽命較低，因此牙輪鉆頭不適合高轉速，一般適合在200轉/分以下。
4. 在高溫條件下，鉆頭密封和潤滑系統(tǒng)容易損壞，因而不適合高溫地層。
5. 在小井眼中由于牙輪尺寸受到限制，壽命很低，因此不適合小井眼鉆井。
6. 所需鉆壓相對較高，不適合在易斜地層使用。