谢竹庄与国产螺杆钻具
谢竹庄先生，祖籍浙江宁波，1932年6月出生于天津市，大学文化，生前是北京石油勘探开发研究院机械所正高工，硕士生导师。
一、美国技术引起了他的兴趣
1980年,我国处于改革开放的初期,与国际先进国家的技术交流日益频繁，其中美国克里斯坦森石油工具公司来京讲授，介绍他们的产品，简称纳维螺杆钻具，主要用于定向井钻井技术, 它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，造斜扭方位，使钻头沿着预定方向钻达井下预定目标的先进钻井工艺技术。
同时定向井还具备三大优点：（一）节约土地.（二）节省套管.（三）节省搬家。
螺杆钻具是一种以钻井泥浆为动力液，用高压泵输入到螺杆定子与转子配合的型腔中，沿螺旋通道将液压能转换成机械能的容积式井下动力钻具。它主要由旁通阀、螺杆马达（定子和转子）、万向轴、传动轴几部分组成。其核心是螺杆马达与传动轴。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进出口形成一定的压力差，推动转系绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。
美国专家在介绍螺杆钻具时，提到设计是根据莫诺泵原理进行的，那么螺杆马达部分（定子和转子）的线型设计就是他们的技术核心。谢老对此产生了浓厚的兴趣，在此之前，他曾经成功地设计制造油气混输地面螺杆泵，螺杆钻具不就是螺杆泵原理的逆应用吗？再加上他自1952年燕京大学毕业后，一直在清华大学和北京石油学院讲授材料力学，理论力学，他本人尤其擅长高等数学，对曲线，摆线均有过较深入的研究，早在1974年2月谢老就在国内石油机械杂志上发表过关于”单螺杆泵的基本原理”的论文.于是在课堂上谢老就开始计算，推导了一个公式给老师提问，当时老外没有回答他，说带回去研究。过了几天，美国专家再来北京授课时，干脆就回避了线型设计这个核心技术问题，人家担心提防我国的技术人员尤其是有可能搞懂其中奥妙的人。同时也激起了谢老自主创新，为国争光，为中国人争口气的雄心壮志。
讲座结束后，谢老把他的想法向石油机械所的领导做了详细的汇报，得到了组织上的大力支持。
二、研制出国内第一套用于定向钻井的螺杆钻具
从1980年到1985年，谢老作为课题组长，负责螺杆钻具的攻关，他和他的团队做了大量艰苦细致的工作，他们不是把国外产品拿来解剖分析，测绘，而是根据基本原理重新设计，探索材料，测试性能，推敲结构，自主创新，螺杆钻具从组成来说，在当时哪个部分都是难题。首先，螺杆马达，它由定子和转子组成，国内根本没有螺杆加工机床，谢老就在卧式50*8米的普通车床进行改装，设计加工可以铣削定子芯轴的专用铣头，设计铣螺旋槽的专用铣刀，然后又设计螺杆转子的专用铣头及扶正装置。工件在操作者的外怀，进行多头转子铣削加工，在加工螺杆的运行过程中，不是简单的轴向旋转运动，而是要有一定的偏心和螺距的有规则的运动，偏心的控制与调整就是一个很大的难题，谢老凭借着在北京石油机械厂二十多年的摸爬滚打，精雕细刻，车、钳、铣、刨、磨无所不能，甚至锻工、铸工热处理工的工艺，无所不通，机床已有的螺距他利用，没有的他重新配置齿轮，达到螺杆钻具所需要的螺距，实践证明，后来国外进口的螺杆铣数控机床，在加工多头转子的方法与谢老自行设计的基本类似，当然控制部分人家要先进多了，刀的数量，刀盘直径也比我们的大多了。
谢老及其团队，从设计到图纸，从图纸再到工艺，从产品到工艺装备，不仅仅是从理论到理论，而是从理论到实践，从现有设备改造成专用设备，他们又搞了拆装架，螺杆钻具试验台，当时的青年技术人员徐长安、吕刚、李志华、宋立、林凡夫等骨干兢兢业业，吃苦耐劳为了螺杆钻具的配套工作，试验装置可以说出了大力，使得机械所当时具有了核心部件的加工能力，整机的检测手段，要是没有谢老这样一位基础扎实、学识渊博、锲而不舍、踏实肯干的科学带头人，同样要是没有像程粉荣，刘忠信等同志的各方面配合，黄志潜、贾延珊、马家骥所长的支持也是不可能集合这么多的骨干力量，也不可能投入这么大的财力物力的，是不可能取得成功的。
1985年经过四年多的上下努力，取得了阶段性成果。谢老设计的5LZ165型螺杆钻具，运到辽河油田钻井一公司，首次试验。经过测试、排量、扭矩、转速均达到钻井的要求，并在现场连续钻进10多小时，完成一口井的造斜和定向任务。以后陆续现场试验了更多的定向井和不同区块.
通过几年的实践，大家逐步认识到螺杆钻具是一种难度较大的，具有特殊功能，对各种部件性能要求较严格的高新技术产品，要想让其在定向井中发挥作用，必须要把螺杆钻具当做一个系统工程，提高每个部件的可靠性，才能保证整体的质量，进而保证进尺的延深。
三、螺杆钻具被列国家七五项目和八五项目
1985年，石油部科技司在辽河油田召开了5LZ165型螺杆钻具的技术鉴定会，对前段工作给予了充分的肯定，同时也要求课题组再接再厉，克服现有缺陷，改善性能，研制出更好的钻具。同年螺杆钻具被列为国家七五重点科技项目,名称为<丛式钻井>的子项目----<螺杆钻具>.谢竹庄继续担任课题组长.
然而，成熟一项技术，搞好一个产品太难了，它不是以我们的主观愿望来发展，而是依据当时当地的技术发展水平以及人们对事物的系统认识来决定的。在1987年6月谢老发表了关于“螺杆钻具马达短幅内摆线等距线形分析”，还有“螺杆钻具和多头单螺杆马达的基本原理”等专业文章，对螺杆钻具的认识和推广起到了很大的作用，可以说我们很多人是读着谢老的文章走过来的，他培养了一代人。
尽管谢老对于钻具像对待孩子那样精心细致，一个部件一个部件地去研究，一个零件一个零件地去把关，但是螺杆钻具定子必须外协，当时以中国的技术状况，达不到橡胶与金属粘结的性能要求，经常出现掉块，脱胶等问题，而定子出现脱胶和掉块，就使得螺杆马达不能正常运转，更无法检测出传动轴、万向节、径向轴承的性能，因此它是螺杆钻具的关键部分。
1985年-1989年又成了螺杆定子衬胶技术攻关的艰难岁月，谢老对橡胶原本不是内行，
但是它钻研学习，请教，实践,与油田橡胶厂的同志紧密配合，严格工艺，探讨最佳技术方案，寻求较好的技术路线。
首先是螺杆定子的加工成型工艺，螺杆钻具一般直径165-244（6?-95/8）定子长度3-4米，，橡胶壁厚最薄处只有6毫米，也就是定子模芯必须与定子壳体保持精确的通心度，还要让橡胶均匀地填满整根定子的环形空间，还要考虑橡胶硫化后，定子型腔的收缩率。模具的结构形式、注射成型方式，橡胶的流动性能，芯轴的扶正装置，注射设备的选择，都是考验你是否具备定子生产能力的必要条件。
其次，橡胶与金属的粘结技术，它包括两个工艺，1.橡胶配方加工工艺，2.粘结工艺。两者缺一不可。仅就正常使用螺杆钻具而论，整体寿命应该可以达到200小时以上，钻井方向上，不仅能打斜井，还可以打直井。这样应该说更能得到用户的欢迎。然而谁也不能脱离当年的历史背景和技术条件去奢谈优越的性能和较长的寿命。
功夫不负有心人，在谢老及其团队的帮助下，大港油田橡胶配件厂在定子制造方面，取得长足的进步，新的工艺技术、配方，用于新设计的短幅内摆线型的5LZ197型螺杆钻具，基本克服脱胶、掉块的缺陷，使得73/4钻具得到了用户的好评。1989年8月在潍坊召开了规模较大的技术鉴定会。
在89年潍坊鉴定会上，参加人有中油总公司、科技司、主管院局的领导，还有油田的用户、国内各行业的相关专家，对谢老及团队的螺杆钻具项目予以很高的评价，充分肯定了他们所取得的成果。
在鉴定会晚宴上，他举杯向大家致意：“谢谢这么多年支持我的同志们，朋友们。是你们给了我信心和勇气，是大家的努力，我们才构筑了今日的辉煌，成功靠大家。”发自内心肺腑的声音，二十多年的右派生涯，使得他习惯了有成绩应该记在党和同志们的头上。面对着来之不易的鲜花和掌声，谢老很淡然。他曾经深情地对我说：“一个人一辈子能搞好一个产品，就很不容易了。”他还说：“我赞成这样三句话：做人要知足，做事要知不足，做学问要不知足。”多么富有哲理。一晃我们也是奔“六”的人了，时间愈久，他的话愈加值得品味。
会后，他很快又投入到螺杆钻具随钻测试控制装置的研究，也就是平常我们说的：“MWD”随钻测试技术。
四、为螺杆钻具产业化奠定坚实基础
在学术上，谢老是个很聪明的人，他能够把设计的每个部分如数家珍，有时我们翻出多年以前的图纸，他依然能够准确的说出尺寸与公差，叫人不由得发自内心的佩服。
尤其是螺杆马达的设计、计算与加工，他对其中的内涵认识是全方位的。
他在设计每个部件的同时就考虑了材料、设备、工艺、刀具、测量、检验以及可能出现的问题、故障，解决问题的措施和办法。产品的图纸和所实施的工艺与操作者所用的机床紧密吻合，连操作位置尺寸控制值都能预测在先，谢老对机械技术的炉火纯青，对工艺的了如指掌，为钻具的产业化奠定了坚实的基础。
由于改革开放的深入开展，潍坊生建机械厂承担了螺杆钻具的批量生产制造任务。该厂的郭洪志厂长非常欣赏谢老的才华，组成强有力的班子投入大量人力、物力、财力实施谢老及其团队的全部技术方案，在89-95年期间，成为国产螺杆钻具行业的领跑者。
1994年谢老正式办理了退休手续，但是他并没有放弃对定向井的研究，他将其中的螺杆钻具部分用计算机语言编辑了几套设计软件，非常实用可靠方便,可以直接生成线型并作出模拟运行，转子、定子的横截面尺寸，控制可以达到20-50个点的精确值。为便于加工还专门有定子芯轴的设计专篇，刀具的专篇，为以后的螺杆数控机床自动化加工与控制留下了宝贵的财富。
2002年4月谢老不幸患病，经过数个月的精心治疗，终未能挽回他的生命，于9月离开了我们，为她送行那天，从四面八方来自北京，上海、天津、山东专程赶来大约有200多人向
这位一生坎坷、坚韧不拔的卓有成就的科技工作者告别。
作者简介：李恩贵天津市人, 工程师
国家科技项目<螺杆钻具定子衬胶技术>完成者之一
石油行业标准
本文在《石油与装备》2011年第四期发表，因为某些原因有删节，清明即到，谨在此发表全部原文以纪念德高望重的良师益友，为了我们国家做出了重大贡献的自然科学家——谢竹庄先生。
钻井公司规模逐年扩大后，原有的螺杆、钻具、打捞工具的使用与管理已不能很好地适应井队生产，前不久，管具服务站有针对性地提出一系列合理化建议，加强了维修和使用管理，此举不仅方便了井队生产，而且有效降低了成本。
经过对钻井公司近两年来的螺杆钻具、打捞工具等使用情况的调查和分析，管具服务站发现了很多管理与使用方面的问题，对井队、公司的资产使用、资金流动以井队日常生产都产生了诸多不利的影响。在他们的建议下，公司及时出台了《螺杆钻具、打捞工具使用管理暂行办法》，规定：公司所有螺杆钻具、打捞工具归口管具服务站统一管理。管具服务站协同公司其他相关部门，对所有钻具根据新旧程度按比例折算冲减井队成本；将各井队螺杆钻具进行登记、资产移交后，闲置的全部回收管具站，由管具站统一进行检修、管理；新购置螺杆钻具的支出全部进入管具服务站成本，井队需要使用时需按计划租赁，螺杆钻具的租赁费用安按井深尺寸计算；公司每月核算井队螺杆钻具消耗实际费用，半年考核一次，节约部分按比例兑现给井队；同时，管具服务站因螺杆钻具和打捞工具而耽误井队生产时，由公司研究对其进行相应处罚。
该办法的出台和试运行，得到了井队的普遍认同和支持，同时也盘活了井队的闲置资产，解决了少数井队囤积螺杆钻具和打捞工具的问题，提高了螺杆钻具的使用效率，更好地促进了井队的运行生产。
滕耀辉站长说：“螺杆钻具租赁办法的试行，是一次大胆的改革与尝试，其成效已经开始显现，这也为将来钻头、钻铤等钻具的统一管理与使用打下了基础”。（孙涛）
DT螺杆钻具使用说明书 A螺杆钻具标识说明 □□×□□--□□□□□ 钻具型式-钻具规格(外径mm)×钻头压降-改进次数— D:单弯钻具 T:同向双弯钻具 S:异向双弯钻具 P:大偏移同向双弯钻具 J:绞接钻具无:直型钻具K:可调角度钻具无:固定弯角钻具W:带稳定器钻具无:不带稳定器钻具F:中空分流钻具无:不分流钻具G:允许最高工作温度(150o) 无: 允许最高工作温度(120o) 常规螺杆钻具主要由以下部件组成: 1)旁通阀总成2)马达总成3)万向轴总成4)传动轴总成 在常规螺杆钻具的基础上还可提供以下特殊用途部件以组成满足各种钻井需要的导向螺杆钻具: 1)定向接头;2)弯接头;3) 特殊马达(中空分流`耐高温`大功率马达);4) 万向轴弯壳体 (0-3.5o间的固定角度,单弯螺杆钻具用);5) 可调角度弯壳体(可调螺杆钻具用);6) 传动轴上轴承壳稳定器(直棱`螺旋或对称`非对称及垫块等形式);7)可换稳定器(部 分型号有);8) 壳体防掉装置(根据需要有)。 Ｂ螺杆钻具工作原理 螺杆钻具是一种容积式井底马达（ＰＤＭ）。高压钻井液由钻杆进入螺杆钻具后，液体的压力迫使转子旋转，从而把扭矩传递到钻头上，达到钻井的目的。 Ｃ螺杆钻具结构及其作用 2)螺杆钻具主要部件如下：旁通阀总成；马达总成；万向轴总成（有花瓣式和挠轴 式两种结构供选择)；传动轴总成；导向总成（花瓣式｀挠轴花瓣式｀可调式三种 结构供选择)。 c-1旁通阀总成 旁通阀总成安装在螺杆钻具的最上部，其作用是：a）下钻时使钻井液进入钻柱内从而减少下钻阻力；b）起钻时使钻柱内的钻井液流入环空从而避免钻井液溢于井台。 当泥浆泵启动后，高压泥浆流经旁通阀总成，推动阀芯向下运动，压缩弹簧，关闭旁通孔,使所有泥浆都流经马达。 当泥浆泵关闭后，阀芯在弹簧的作用下向上运动，开启旁通孔,允许钻井液通过旁通孔进入钻柱内或由钻柱流入环空。 c-2马达总成 马达总成是螺杆钻具的核心，它的作用是把高压液体能转换为旋转的机械能。 马达总成由定子和转子两部分组成。 定子是内衬橡胶的金属钢管，其内孔呈螺旋状，与转子相啮合形成密封腔。 转子是由合金钢加工而成的具有特殊曲面的螺旋杆，它的表面有特殊的涂层以起到耐磨和防腐作用。 每种规格的螺杆钻具都具有一定范围的额定流量，流量过大或过小均不能使螺杆钻具处于最佳工作状态。 ｃ－３万向轴总成 万向轴总成的作用是把转子的行星运动转换为传动轴总成的定轴转动。它把马达和传动轴联成一体并把马达提供的转速和扭矩传递给传动轴和钻头。
螺杆钻具 使 用 说 明 书 江苏长城石油装备制造有限公司 https://www.doczj.com/doc/ec9566664.html, 手机：137 **** ****
螺杆钻具使用说明 一、结构及原理： 螺杆钻具主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成四部分组成。钻具通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能，当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，旁通阀关闭，从而进入转子与定子形成的各个密封腔，液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动，转子在沿自身轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与一偏心距的定子中心线公转，这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理，由于转子和定子都采用反向螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动带动钻头旋转。钻具的输出扭距与高压液体流经马达的压力降成正比；输出转速与输出排量成正比。 1.1旁通阀总成： 旁通阀由阀体、阀芯、阀套、弹簧及“O”圈组成，其作用是在起下钻时沟通钻柱内外工作液通道，当无循环时，弹簧使阀芯处于原始位置，此时旁通孔道开启，当泥浆排量达到一定值时液压力克服弹簧力，使阀芯移动，此时旁通孔封闭，泥浆流进马达，如果停泵，弹簧再将阀芯顶回到原来位置旁通孔道又被开启，使钻柱内与环空中的工作液连通。 1.2马达总成： 马达为多级容积式马达，由定子和转子组成。定子是优质合金钢外壳和内衬橡胶组成，橡胶内腔为左螺旋面型腔，具有耐油、耐磨、耐高温（定子安全工作温度－29~120℃、－29~150℃）；转子经热处理无应力的合金钢制成，表面镀了一层硬铬，以防钻井液体的
磨损及腐蚀。转子与定子型腔组成许多连续的互不相通的密封腔，当工作液进入马达时，工作液的液能转变为机械能，在转子的螺旋曲面上形成动力距，迫使转子在定子内作行星运动。 1.3万向轴总成： 万向轴部件由万向轴壳体和万向轴组成，壳体的上下端分别与马达定子与传动轴壳体相连接，万向轴上下端分别与马达转子、传动轴相连接，主要作用是将马达产生的扭距和转速传递给轴承总成的传动轴及钻头，它将转子的行星运动转变为传动轴的定轴转动，万向轴经特殊加工而成，使驱动更圆滑，恒速而摩擦更小，振动更小，这一结构形式有效地完成了能量、运动的转换、能量的传递这三个重要环节。 1.4传动轴总成： 螺杆钻具主要部件之一。外壳体上端和万向轴壳体相连，传动轴导流水帽与万向轴相连，下端接钻头。多列推力球轴承承受钻压引起的轴向载荷。用硬质合金烧结而成的径向轴承，分别装在传动轴体的上下两端，用来承受钻具偏斜力距造成的径向载荷。 由马达排出的大部分泥浆通过传动轴内孔经钻头水眼喷出，以利冷却清洗钻头而另一部分泥浆通过上下径向轴承和多列推力球轴承组从传动轴外侧流出，冷却和润滑轴承系统。 二.规格及技术参数： 2.1系列钻井钻具规格及参数： 表一
螺杆钻具排量的计算： 在井下动力钻具中 ，钻井液总是子上而下刘静马达的，而钻头的工作旋向有总是顺时针旋转，因此，单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转r=h N N z )1(+2π，密封线下移z ，由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H ： H z r π2= 可求的 H=N(N+1)h （1-27） 或 H=NT s =（N+1）T r （1-28） 若以A s 表示定子线性包容的面积，A r 表示转子线型所包容的面积。择流过的面积A G 为 A G = A s -A r (1-29) 螺杆马达的每转排量q （即当钻头旋转一周，流过马达的液体量）为 q=A H （1-30） 将式子（1-28）（1-29）带入（1-30）可得到： q= A G NT s =（ A s -A r ）NT s 可见每转排量去、纯粹是一个几何量，它与马达的线型、头数和定子导程有关，式子（1-30）是一个通式。对单头马达，令N=1，结合图1-7.图图1-19、图2-22中的有关参数，可写出 A r = πR 2 A s = πR 2+4eD r =πR 2 A G = A s -A r =8eR= 4eD r T s =2h 可得出q=16eRh 螺杆马达理论扭矩和转速的计算： 若设钻头的输出转矩为M ，马达入口与出口的钻井液压力差为p ?，忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦，那么，由马达吸收的水马力与其输出功率相等，既 ??p q=M ·2 π 则 M=s r s NT A A p )(2-?π 由此同时很容易有每转排量q 和输入体积流量Q 求的无水利损失下的转速，即理论转速 q Q n t 60= 螺杆钻具轴向力的计算： 多线单螺杆钻具螺杆上作用的轴向力，是由于液压降所产生的轴向力和啮合力的轴 向分量之和，数值是很大的。精确的计算螺杆工作时所承受的轴向力以正确的选择支承， 是提高单螺杆钻具的使用寿命、工作可靠性及能量指标的重要条件之一。 图 1.3 中给出单螺杆钻具和螺杆上作用轴向力的简图(略去螺杆本身重量的影响)。
螺 杆 钻 具 使 用 规 程 一、螺杆钻具的选择 （1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸（见表1）。 （2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 （3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R ≤φ/2（Φ为钻头直径mm ），就不会导致井眼扩大。R 的计算如下： 2/)]}cos /(sin [sin{arctan 1212d L L L L R ++=γγ 式中 R ：弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径 mm L 1：钻头到弯曲点的长度 m L 2：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m γ：弯壳体的弯曲度数 ° d ：弯壳体外壳直径 mm （4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）。 (5)相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。马达转子头数多少决定了该型
号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。 表1 不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号 二、螺杆钻具对钻头的要求
直井、定向井施工管理规程 一、现场工程技术服务管理规程 一）高边的测量规程： 1、高边的测量钻台上必须有三个以上人各自测量计算，相互核对无误后（正 负没有异议、数值没有异议）方可输入计算机；输入计算机后两个以上 的人进行第二次核对确认，没有异议后把测量的计算结果和原始记录写 到工作笔记上，并写在当日日报表上，两个工程师签字确认（带队工程 师量取高边时必须亲自测量） 2、MWD的内角差和外角差，量内角差的时候，仪器每个扣必须打紧方可测 量，必须两个以上的工程师把关。 3、内角差必须归零：操作规程：海蓝仪器探管一定要预热半个小时以上（特 别是冬天施工）：在测量内角差时，探管一定要远离野营房等强磁的地方。 4、时刻牢记并重视：高边可以从磁性到重力，也可以从重力到磁性。井斜 不同的情况下可以互相转换。 5、定向两根单根后值班工程师要及时对工具面和实际钻出井眼进行核对， 不能确认时可再钻进4-5m，再次测量确认。 6、MWD短节以下的钻具丝扣，用液压大钳5Mpa，紧扣两次，如果用PDC 钻头，必须在用双钳5道锚头绳进行第三次紧扣，最好是用钢丝绳紧扣。 7、上井螺杆的高边，在螺杆上井后两个工程师要进行目测（以防厂家出厂 刻度槽出错）。 8、量高边时：千万要分清高边（槽）和标记号（槽）的区别，切不可错量！！！ 9、小井眼高边测量时，由于钻具外径小，容易粘扣，钻具要按规程的上扣 扭矩紧扣，绝不能超过标准，为保证高边的准确性：要求把大钳在三个 不同的方向上按规定的扭矩紧扣两次（合计六次）从而确保高边的准确 和不会发生偏移。 10、每次起出钻具和下钻前都必须复合高边的角差，且钻具入井后人才 能离开钻台；并一定要检查非螺旋扶正器螺杆钻具扶正块是否发生偏移。 11、带队工程师量取高边时，必须在钻台上，只相信自己测量取得的数据， 而不能听从别人。
编号：SY-AQ-08560 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 螺杆钻具使用技术措施 Technical measures of screw drill
螺杆钻具使用技术措施 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1、螺杆到井后记录其型号、厂家、扣型；丈量其长度及外径；检查其水眼及丝扣，确保丝扣完好。螺杆上钻台要用双绞车抬上钻台，在起吊过程中，防止碰伤其丝扣。上扣时丝扣油涂好，扣要上紧，达到额定扭矩值。 2、下钻前螺杆在井口接方钻杆开泵检查旁通阀及传动轴，传动轴运转正常，旁通孔畅通，各连接螺纹完好；井口试运转，开泵后容易启动，旁通阀立即关闭，连接处无渗漏，停泵后旁通阀开启，传动轴逐渐停止转动，记录好泵压，检查完毕后开始下钻。 3、下钻时慢慢让螺杆通过井口、防溢管、防喷器、四通。下钻过程中控制好速度。离井底有一个单根时，提前挂好方钻杆开泵，井底循环好。确认钻头接触井底后，用10-20KN钻压磨合30分钟。磨合时间一定要充分，这对钻头的使用寿命很大的影响。 4、下钻遇阻时，应慢慢转动几个方向上提下放活动，不要轻易开泵，
不能用螺杆钻具长井段划眼。 5、磨合完毕井下正常后慢慢加压，加到80KN打完一根单根后，下一根单根将钻压加到180KN左右进行正常钻进，并视地层具体情况随时进行调整。 这里填写您的公司名字 Fill In Your Business Name Here
1、螺杆钻具结构 螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,由旁通阀、马达、TC轴承、推力轴承、万向轴、传动轴和防掉装置等组成(如图1所示)。 当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达），马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点： 1．增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。 2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。 3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。 4．广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。 1.1旁通阀总成 旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成(如图2所示)。
在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态：在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和，旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；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，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置--处于旁通状态。 1.2马达总成 马达由定子、转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成，其内孔是具有一定几何参数的螺旋；转子 是一根有硬层的螺杆 (如图3所示) 。
转子与定子相互啮合，用两者的导程差而形成螺旋密封腔，以完成能量转换。 马达转子的螺旋线有单头和多头之分。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小；头数越多，转速越低，扭矩 越大。仅以转子与定子啮合头数为5：6和9：10的截面参考。(如图4、图5所示)。 马达中一个定子导程组成一个密封腔（一级）。每级额定工作压降约0.8MPa～1.1MPa。压降超过最大压降值，马达就会产生泄漏，转速很快下降，对马达也会造成损坏。 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。 在选择钻具时应按不同井况选用不同型号马达。 现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内，否则将影响马达效率，甚至加快马达磨损。 马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，负载的增加，钻具的转速有所降低。 1.2.1中空转子马达 中空转子可增加钻头液压动力和泥浆上返速度，马达的总流量等于流经马达及转子喷嘴的总和，流经该马达 的液体流量过大，马达将停止转动。因此选择中空转子马达时，应确保马达密封腔流量在正常工况。 1.2.2喷嘴直径选取 在泥浆密度、喷嘴尺寸和马达流量一定时，起钻时马达负载近似为零，流经转子喷嘴流量最小，而流经马达
流量： 1加仑/分（gpm）=0.063升/秒（l/s） 1升/秒（l/s）=15.873加仑/分（gpm） 压降： 1磅/平方英尺（PSI)=0.00689Mpa（兆帕） 1兆帕（Mpa）=145.14磅/平方英寸（PSI） 1Mpa=106 N/m21磅=453.59克 扭矩： 1牛.米（N.M）=0.7380磅.英尺（b.ft） 1磅.英尺(b.ft)=1.355牛.米（n.m） 功率 1英制马力（HP）=0.7457千瓦（KW） 1千瓦（KW）=1.341英制马力（HP） (1HP=550英尺.磅/秒) 1KW=102Kg.m/s 1英制马力（HP）=1.0139米制马力（已废除） 钻压：（lbf） 1磅力（lbf）=453.59X10-6吨（t） 1吨（t）=2.205X103磅力（lbf） 长度： 1英尺ft=0.3048米（m） 1米（m）=3.28英尺（ft） 重量 1磅（bm）=0.45359千克（Kg） 1千克（Kg）=2.205磅（bm） 密度 1磅/立方英尺（pcf）=0.016克/厘米3（g/cm3） 1克/厘米3（g/cm3）=62.5磅/立方英尺（pcf） 温度： 5（t°-50）=9（t℃-10） 1华式=9/5摄氏+32 1摄氏=（5华式-160）/9 冲数与排量的转换 已知：冲数N次/分 求排量= N X 3 X π/4 D2X H X 10-3 X 90% 60 单位为: l/s 其中：D为缸套直径（cm）H为缸套长度（cm）90%为功率系数（经验值）公式为三缸单作用泵的排量 材质的硬度单位：肖氏HS 布氏HB 洛氏HRC 维氏HV 里氏HL HRC=HB/10-3 HS=HB/10+12
中成－钻具 使用手册 大港油田集团中成机械制造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年全套引进美国史密斯公司—Smith DYNA-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-DRILL D500、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、使用要求及注意事项，为用户更好地使用我厂钻具，提供了依据。
第二章操作计划和考虑 一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，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
使用螺杆钻具操作规程 DHM MANUAL 1入井前检查。 1 CHECKING BEFORE TRIPPING IN 1.1检查规格型号，记录系列号等相关数据。 1.1 CHECK TYPE AND SPECIFICATION, RECORD SERIEL NUMBER AND RELATING DATA 1.2 检查丝扣、外观等有无损坏。 1.2 CHECKING THREAD AND OUTLOOK 1.3 检查旁通阀是否工作正常。 1.3 CHECK BYPASS V ALVE 1.4 如果是弯螺杆需检查其弯度及弯向是否与其标记方向一致。 1.4 CHECK THE MOTOR BENT WHICH IS WHAT YOU WANT 1.5 丈量长度和内外径并做好记录。 1.5 MEASURE LENGTH AND RECORD OD &ID 2 入井使用。 2 DHM IN HOLE MANUAL 2.1 螺杆钻具入井前要在井口进行试运转，并记录压降。正常压降为300psi(145psi=1M)左右，如果压降不正常不得入井。试螺杆时不得带钻头。 2.1 CHECKING MOTOR BEFORE PUTTING IN HOLE RECORD PRESURE DROP ,ORDINARY, IT SHOULD BE 300 PSI. IF
PRESSURE DROP IS ADNORMAL, THE DHM CAN NOT BE PUT IN HOLE. WITHOUT BIT WHILE TESTING MOTOR. 2.2 下钻时控制下放速度，遇阻时应开泵循环划眼时视井下情况，间断转动钻具防止划出新井眼。 2.2 CONTROL SPEED WHILE PUTTING DOWN ,WHEN BLOCK, WE SHOULD PUMP ON AND FLUSH ACCORDINGLY, BUT TRY ALL THE BEST NOT TO DRILL A NEW HOLE 2.3 下钻到底开泵正常后记录排量、泵压。 2.3 AFTER GET THE BOTTOM, PUMP ON AND RECORD FLOW RATE AND PUMP PRESSURE. 2.4 钻头接触井底逐步加压，调整到螺杆最佳工作压降，记录泵压，钻压。 2.4 AFTER DRILL BIT REACHED BOTTOM, ADD DOWNFEED GREDUALLY, ADJUST MOTOR TO BEST WORKING CONDITION,RECORD PUMP PRESSURE AND WOB. 2.5 如果在钻进时泵压突然升高，就立即停泵，上提钻具，核对循环压力，如正常可恢复钻进。 2.5 WHILE DRILLING, THE PUMP PRESSURE SUDDENLY GETTING HIGH , WE SHOULD PUMP OFF IMMEDIATELY, PULL BACK BHA ,CHECK FLUSH PRESSURE, IF OK , KEEP GOING. 2.6 使用螺杆钻具应控制钻井液含砂量小于0.3%。 2.6 CONTROL MUD SAND CONTANT LESS THAN 0.3%
一、作业前选择 1、马达的选择 根据井眼直径和排量，选择匹配的马达。 2、旁通阀 考虑旁通阀潜在堵塞的问题，是否选择带不带旁通阀。 3、定-转子的配置 定转子的配置影响给定排量下的钻头的转速。 4、转子喷嘴 如果预计为大排量，则应使用中控转子，并确定好喷嘴大小。 5、弯外壳的设定 根据预测造斜率选择合理的弯度，因为旋转钻柱复合钻进会影响轴承或外壳的使用寿命。 6、稳定器的尺寸 稳定器标准尺寸小于井眼标准尺寸的值建议为1/4或1/8英寸（3~6mm)。 二、螺杆入井前的地面检查及井口测试： 1、所有马达入井前都应作系统的地面检查。 ①检查马达是否有运输损坏，记录马达定子编号。 ②检查螺杆两端丝扣是否完好，密封面是否有创伤； ③用手电照射旁通阀内孔是否存在异物； ④检查中间各连接部位是否有退扣迹象； ⑤用管钳盘传动轴是否能转动能转动如果能转动，则轴、或万向节断裂或是高温螺杆 （小型号螺杆）； 2、螺杆入井前进行井口测试，检查中发现螺杆有问题时禁止入井。 ①在平台检查串轴承轴向间隙并记录； ②开泵检查旁通阀是否能够完全关闭； ③观察传动轴是否转动，螺杆马达抖动是否正常； ④传动轴总成为泥浆润滑，有（4%-10%）的泥浆流经传动轴与径向轴承间隙是正常的。 ⑤起下钻后，记录好井口测试螺杆马达的压降； 三、使用注意事项 1、螺杆钻具使用技术参数不得超出所选螺杆标定的参数范围： ①滑动钻进时，钻压严格按照工程技术人员根据工况条件设定的钻压数值。 ②复合钻进时，牙轮钻头钻压和PDC钻头钻压要严格控制，转盘转速不超过1档（随 着弯度增大要降低转盘的转速）。 2、严禁在螺杆钻具使用后期，以提高钻压的方式提高钻速（极易导致传动轴报废或螺杆外壳断裂，引起不必要的井下事故）。 3、钻时变慢时，要引起注意，及时分析是什么原因。随时注意钻压造成的泵压变化，以便发现问题； 4、认真记录螺杆钻具单次使用情况，入井、起钻前要详细记录螺杆的工作压差及动力情况，以便为螺杆的继续使用提供数据。 5、对使用中出了问题的螺杆钻具，要详细记录螺杆的故障描述，以便于以后螺杆的维修。 6、使用螺杆钻具时，泥浆泵的出水滤子要保持完好，振动筛的筛网完好率和运转率均要达到最佳。 7、螺杆钻具下入井内需要注意：(螺杆钻具在出厂前，各部件之间的连接螺纹均已涂厌氧胶，并按规定力矩上紧，使用前不需要重新紧扣) (1)螺杆钻具下井时，严格控制下放速度，以防下放过快时马达倒转，使内部连接丝扣脱扣，
Q/SH1020 中国石化集团胜利石油管理局企业标准 Q/SH1020 XXXX-XXXX 代替Q/SL0323-89 螺杆钻具使用规程 （报批稿） XXXX-XX-XX发布 XXXX-XX-XX实施 中国石化集团胜利石油管理局发布 Q/SH1020 XXXX-XXXX 目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 2 螺杆钻具的型号说明 (1) 3 螺杆钻具的选选择 (1) 4 螺杆钻具对钻头的要求 (1) 5 螺杆钻具的使用条件 (2) 6 螺杆钻具下井前的检查 (2) 7 井口试运转 (3) 8 螺杆钻具的下钻 (3) 9 螺杆钻具的启动与钻进 (3) 10 故障分析与处理办法 (4) 11 螺杆钻具的取出 (5) 12 螺杆钻具的现场交接 (5) 13 附录Ａ (6)
Ⅰ Q/SH1020XXXX-XXXX 前言 本标准规定了螺杆钻具的技术参数、选择、下井前的检查、下钻、钻进、起出及现场交接使用规程，本标准适合于国内各螺杆厂家所生产的不同型号的螺杆。 本标准与Q/SL0323-89相比，主要变化如下： ——螺杆钻具的技术参数有了很大的变化； ——增加了对复合钻进的说明； ——对在使用过程中可能出现的问题进行了补充； ——对单弯螺杆在复合钻进中是否会导致井径扩大作了说明； 本标准由胜利石油管理局钻井专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：胜利石油管理局钻井工程技术公司。 本标准自发布之日起有效期三年，到期复审。 本标准主要起草人：秦利民李生宏。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ——Q/SL 0323-89。
Ⅲ Q/SH1020 XXXX-XXXX 螺杆钻具使用规程 1范围 本标准规定了螺杆钻具的技术参数、选择、下井前的检查、下钻、钻进、起出及现场交接的使用规程。 本标准适合于国内各厂家生产的不同型号的螺杆钻具。 2螺杆钻具的技术参数和型号说明 2.1螺杆钻具的技术参数见附录A 钻头最大水眼压降(MPa) 钻具规格(外径尺寸mm) 螺杆钻具标志（“螺钻”的第一个汉语拼音字母） 马达转子头数(单头省 略) 特殊钻具标志（D-短钻具 P-水平井钻具 J-铰接肘链式钻具）3螺杆钻具的选择 3.1根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸(参见附录A)。 3.2根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 3.3 用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的
1、前言 上海奥森油田服务有限公司为渤海石油有限公司（天津）钻井部提供螺杆钻具设备服务，与此同时联同各油田、科研院所，在消化国内外先进技术，结合我国国情的基础上，开发和制造出多种型号的螺杆钻具，能为油田提供满意服务。 本手册主要介绍螺杆钻具的性能和使用要求以及注意事项，便于用户更好地了解我公司的钻具，结合钻井的需要，选好、用好、维护好钻具，发挥其应有的技术性能，提高钻井经济效益。 2．螺杆钻具工作原理 螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下动力钻具。泥浆泵泵出的泥浆液流经旁通阀进入马达，在马达进出口处形成一定压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轴传递给钻头。螺杆钻具的性能主要取决于螺杆马达的性能参数。 3．螺杆钻具的组成 螺杆钻具由旁通阀、马达、万向轴和传动轴四大总成组成（如图1）
表 1 Table 1 5LZ165X7.0Y BH 5LZ165X14.0 BH q = 8.5 5LZ197X7.0Y BH 5LZ197X14.0 BH q= 14.0 5LZ120X7.0Y BH q = 5.0 5LZ95X7.0Y BH q = 2.6 按以上推荐计算公式，用户可以根据使用需要随时更换不同直径的喷咀，从而达到理想的效果。 Based on the above recommended equation, the customers can timely change different diameter nozzles according to the actual demand, so as to reach ideal effect.
螺杆钻具使用规程 一、螺杆钻具的选择 （1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸（见表1）。 （2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 （3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R≤φ/2（Φ为钻头直径mm），就不会导致井眼扩大。R的计算如下： 式中 R：弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径 mm L ：钻头到弯曲点的长度 m 1 L ：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m 2 γ：弯壳体的弯曲度数° d：弯壳体外壳直径 mm （4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）。 (5)相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。马达转子头数多少决定了该型号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。 表1 不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号
二、螺杆钻具对钻头的要求 （1）采用螺杆钻具钻进时间不长的作业，如定向造斜、侧钻、纠斜等，选用适合于高速旋转的牙轮钻头。 （2）采用螺杆钻具钻进时间较长的作业，如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业，选用适合于定向造斜用的PDC钻头。 （3）合理选择钻头水眼,保持一定的钻头压降。 三、螺杆钻具的使用条件 （1）螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的范围选择。 （2）螺杆钻具适用于各种类型,不同密度的钻井液,包括淡水、盐水、油基钻井液,乳化钻井液,高粘度钻井液,但要求钻井液含砂量小于0.5%, 润滑性好。 四、螺杆钻具下井前的检查 （1）测量好螺杆钻具的每一部分尺寸并做好记录（见图1、表2），用肉眼检查是否有损坏的地方，特别是两端螺纹和台阶，然后用探伤仪器再作进一步检查。 图1 螺杆钻具尺寸量取示意图
螺 杆 钻 具 使 用 规 程 一、螺杆钻具的选择 （1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸（见表1）。 （2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 （3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R ≤φ/2（Φ为钻头直径mm ），就不会导致井眼扩大。R 的计算如下： 2/)]}cos /(sin [sin{arctan 1212d L L L L R ++=γγ 式中 R ：弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径 mm L 1：钻头到弯曲点的长度 m L 2：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m γ：弯壳体的弯曲度数 ° d ：弯壳体外壳直径 mm （4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）。 (5)相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。马达转子头数多少决定了该型号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。
表1 不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号 二、螺杆钻具对钻头的要求 （1）采用螺杆钻具钻进时间不长的作业，如定向造斜、侧钻、纠斜等，选用适合于高速旋转的牙轮钻头。 （2）采用螺杆钻具钻进时间较长的作业，如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业，选用适合于定向造斜用的PDC钻头。 （3）合理选择钻头水眼,保持一定的钻头压降。 三、螺杆钻具的使用条件 （1）螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的范围选择。 （2）螺杆钻具适用于各种类型,不同密度的钻井液,包括淡水、盐水、油基钻井液,乳化钻井液,高粘度钻井液,但要求钻井液含砂量小于0.5%, 润滑性好。 四、螺杆钻具下井前的检查 （1）测量好螺杆钻具的每一部分尺寸并做好记录（见图1、表2），用肉眼检查是否有损坏的地方，特别是两端螺纹和台阶，然后用探伤仪器再作进一步检查。
定向井螺杆钻具的使用手册 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、钻具类型、规格、地层结构和水力计算等细节。 1、地面检查 钻具下井前，应在钻台上按下述方法进行试验： a、用提升短节将钻具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，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，下放钻具使旁通阀 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，观察钻具运 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能阀阀口顺利流出。 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 钻具接上（大钳只可咬在旋转传动轴驱动接头上），（注：应 保证传动轴驱动接头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健必须和工具面对
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，以及会降低轴承寿命或损坏传动轴。 2、钻具下井： a、下放钻具以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钻具遇阻时应周期性地转动钻具组合，慢慢通过，以防止划出新井眼。 b、对于深井和高温井，下放钻具建议周期性地进行中途循环， 这样可防止钻具堵塞，或因高温造成的钻具定子损坏。 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，注意不可顿钻或将钻具直接坐入井底。 3、启动 a、钻具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。
正确使用螺杆钻具 一、螺杆钻具标识说明 □□×□□--□□□□□ 钻具型式-钻具规格(外径mm)×钻头压降-改进次数— D:单弯钻具 T:同向双弯钻具 S:异向双弯钻具 P:大偏移同向双弯钻具 J:绞接钻具无:直型钻具K:可调角度钻具无:固定弯角钻具W:带稳定器钻具无:不带稳定器钻具F:中空分流钻具无:不分流钻具G:允许最高工作温度(150o) 无: 允许最高工作温度(120o) 常规螺杆钻具主要由以下部件组成: 1)旁通阀总成2)马达总成3)万向轴总成4)传动轴总成 在常规螺杆钻具的基础上还可提供以下特殊用途部件以组成满足各种钻井需要的导向螺杆钻具: 1)定向接头;2)弯接头;3) 特殊马达(中空分流`耐高温`大功率马达);4) 万向轴弯壳体 (0-3.5o间的固定角度,单弯螺杆钻具用);5) 可调角度弯壳体(可调螺杆钻具用);6) 传动轴上轴承壳稳定器(直棱`螺旋或对称`非对称及垫块等形式);7)可换稳定器(部 分型号有);8) 壳体防掉装置(根据需要有)。 二、螺杆钻具工作原理 螺杆钻具是一种容积式井底马达（ＰＤＭ）。高压钻井液由钻杆进入螺杆钻具后，液体的压力迫使转子旋转，从而把扭矩传递到钻头上，达到钻井的目的。 三、螺杆钻具结构及其作用 2)螺杆钻具主要部件如下：旁通阀总成；马达总成；万向轴总成（有花瓣式和挠轴 式两种结构供选择)；传动轴总成；导向总成（花瓣式｀挠轴花瓣式｀可调式三种 结构供选择)。 c-1旁通阀总成 旁通阀总成安装在螺杆钻具的最上部，其作用是：a）下钻时使钻井液进入钻柱内从而减少下钻阻力；b）起钻时使钻柱内的钻井液流入环空从而避免钻井液溢于井台。 当泥浆泵启动后，高压泥浆流经旁通阀总成，推动阀芯向下运动，压缩弹簧，关闭旁通孔,使所有泥浆都流经马达。 当泥浆泵关闭后，阀芯在弹簧的作用下向上运动，开启旁通孔,允许钻井液通过旁通孔进入钻柱内或由钻柱流入环空。 c-2马达总成 马达总成是螺杆钻具的核心，它的作用是把高压液体能转换为旋转的机械能。 马达总成由定子和转子两部分组成。 定子是内衬橡胶的金属钢管，其内孔呈螺旋状，与转子相啮合形成密封腔。 转子是由合金钢加工而成的具有特殊曲面的螺旋杆，它的表面有特殊的涂层以起到耐磨和防腐作用。 每种规格的螺杆钻具都具有一定范围的额定流量，流量过大或过小均不能使螺杆钻具处于最佳工作状态。 ｃ－３万向轴总成 万向轴总成的作用是把转子的行星运动转换为传动轴总成的定轴转动。它把马达和传
螺杆钻具使用规程 1范围 螺杆钻具的技术参数、下井前的检查、下钻、钻进、起出及现场交接的使用规程。 2螺杆钻具的技术参数和型号说明及螺杆组成示意图 2.1螺杆钻具的技术参数根据每次国民油井公司所发钻具参数为准。 2.2螺杆钻具的型号说明: 2.3螺杆组成示意图 螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下工具，其由传动轴总成、马达总成、万向轴总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成 . 泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀进入马达.在马达进出口形成一定压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轴传递给钻头。螺杆钻具的性能主要取决于马达总成。
旁通阀总成： 它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。 它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不经过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。 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，此时泥浆流经马达，使其转变成机械能。 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。
马达总成： 它由定子和转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成。橡胶内孔是具有一定几何参数的螺旋。转子是一根有镀铬硬层的螺杆。 转子与定子相互啮合，是用两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动，不断的生成与消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。 马达定子一个导程组成一个密封腔，也称为一级。每级额定工作压降为 0.8Mpa,最大压降为额定工作压力的1.3倍，如四级马达，额定压降应为3.2Mpa,最大压降为4.2Mpa。压降超过此值马达就会产生泄漏，转速很快下降，严重时会完全停止转动，甚至造成马达损坏，应特别注意。现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内,否则将影响马达效率，甚至马达磨损加快。 马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，随着负载的增加，钻具的转速有所降低，因此在地面只要根据压力表控制压力，根据流量计控制泵的流量，就可以控制井下钻具的扭矩和转速。 马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子的螺旋线头数比转子多1）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小; 头数越多，转速越低，扭矩越大。 3螺杆钻具的选择 3.1根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸。 3.2根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：直螺杆、 单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。 3.4对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温 指标为120°）。
在井下动力钻具中 ，钻井液总是子上而下刘静马达的，而钻头的工作旋向有总是顺时针旋转，因此，单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转r=h N N z )1(+2π，密封线下移z ，由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H ： H z r π2= 可求的 H=N(N+1)h （1-27） 或 H=NT s =（N+1）T r （1-28） 若以A s 表示定子线性包容的面积，A r 表示转子线型所包容的面积。择流过的面积A G 为 A G = A s -A r (1-29) 螺杆马达的每转排量q （即当钻头旋转一周，流过马达的液体量）为 q=A H （1-30） 将式子（1-28）（1-29）带入（1-30）可得到： q= A G NT s =（ A s -A r ）NT s 可见每转排量去、纯粹是一个几何量，它与马达的线型、头数和定子导程有关，式子（1-30）是一个通式。对单头马达，令N=1，结合图1-7.图图1-19、图2-22中的有关参数，可写出 A r = πR 2 A s = πR 2+4eD r =πR 2 A G = A s -A r =8eR= 4eD r T s =2h 可得出q=16eRh 螺杆马达理论扭矩和转速的计算： 若设钻头的输出转矩为M ，马达入口与出口的钻井液压力差为p ?，忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦，那么，由马达吸收的水马力与其输出功率相等，既 ??p q=M ·2 π 则 M=s r s NT A A p )(2-?π 由此同时很容易有每转排量q 和输入体积流量Q 求的无水利损失下的转速，即理论转速 q Q n t 60=