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前言前言涡轮钻具是一种重要的井下动力工具，它联接在下部钻具组合（一般直接与钻头联接）中，利用钻井泵泵出的高压钻井液作动力，实施石油钻井作业。
其主要特点是将能量集中在井底直接驱动钻头破岩，能量利用充分，机械钻速较高，井身质量好。
多年来，国内外许多制造厂商和科研院所都对涡轮钻具的设计，制造和使用做了大量的科研和开发工作，有力地促进了涡轮钻井技术的不断发展。
采用新型涡轮钻具钻井,是提高深地层机械钻速和复杂地质条件下的防斜打直所不可缺少的配套设备,也是提高我国石油钻井作业综合技术经济效益的最有效途径.因此,研制的新型涡轮钻具达到产业化规模,使此项新技术尽快推广应用,这对提高我国的钻井工艺水平,降低钻井成本有重大意义.毕业设计：195涡轮钻具涡轮节设计195涡轮钻具涡轮节设计1 国内外发展状况及发展趋势1.1 国外涡轮钻具发展概况[1]1873年，C．G．Cross在美国提出了第一个涡轮钻具，更精确地说是涡轮-钻头专利。
随后，德国柏林的Max Blumerreich设计出了比C．G．Cross的专利更可靠的涡轮-钻头。
1894年，M.C,Baker对C．G．Cross的专利做了大量的改进工作。
虽然，这些发明都因过分简单化失去了实际应用的价值，但它却翻开了涡轮钻井的新篇章。
1923年，俄国工程师M.A.Kapelyushnikov取得了单级减速器涡轮钻具的专利，并在俄国巴库地区用它钻了一口井。
接着，1924年，C.C.Scharenberg申请了多级涡轮专利，并在美国加福尼亚，波兰和德国均进行了试验。
但由于没有克服转速过高，减速器脆弱易破坏和单级涡轮产生的功率有限等三个方面的问题，试验没有达到预期的效果，未能缩小与转盘钻井在转速方面的差距。
1934年，前苏联的P.P.Shumilov,R.A.Loannesyan等开始从事工业用多级涡轮钻具的研制工作。
由于其出色的工作，开创了前苏联涡轮钻具钻井的新篇章。
但是，止推轴承的寿命较低仍是涡轮钻具的一个薄弱环节。
第三章 涡轮机械第一节 概 述涡轮钻具是一种结构比较特殊的井下动力钻具，它由钻井泵打出的高压钻井液来驱动。
涡轮钻具钻井与转盘钻井相比，主要优点是：将能量集中在井底驱动钻头旋转以破碎岩石，此机械钻速较高；钻井时钻杆不转动，减少了钻杆的磨损和断裂事故，延长了钻杆的使用寿命，特别适合于打定向井、丛式井以及进行修井、侧钻等特殊作业。
涡轮钻具在前苏联一直作为主要的钻井工具，钻井总进尺占80%以上。
长期以来，涡轮钻具主要是配用牙轮钻头打井，存在着涡轮钻具转速高，牙轮钻头寿命短、进尺少，及其像胶一金属推力轴承工作寿命不长等缺点；但随着高转速、低钻压聚晶金刚石复合片PDC 钻头的推广应用，随钻测量技术的普及，以及各种新型结构的出现，涡轮钻具在石油、天然气钻井工程中将会发挥越来越大的作用。
一、涡轮的工作原理涡轮钻具是接在钻杆的下端，随钻杆一起下到井底的一种井底动力钻具。
涡轮钻具中的涡轮，是把液体能（主要是动能及部分压能）变为涡轮轴上的机械能，从而带动钻头旋转破碎岩石。
涡轮钻具是一种特殊结构的水涡轮，它的作用原理和地面上的一般水涡轮相同，可用下面简单的例子说明，如图3-1所示。
漏斗A 可绕0102轴旋转，将液体从漏斗上部灌入，下部喷出，喷出的速度大小和方向与进口不同。
液流进出口动量矩的变化，使漏斗中的液体受一力矩。
该液体以大小相等方向相反的力矩作用在漏斗上，使漏斗沿箭头所示方向转动。
如把几个漏斗沿0102轴的圆周放置，成一整体就构成了涡轮，即可带动0102轴旋转作机械功。
可见要使漏轮轴作机械功，必须使液流在进入工作轮前具有一定的方向和速度，因此，液流在进入工作轮前应通过一个导向装置。
在涡轮的导向装置（或定子）中，只发生液体能形式的改变，把部分压能转换为动力能，并把液流引导一定方向。
而工作轮（或涡轮转子）中，发生液体能转换成机械能的过程，并带动涡轮轴旋转，对外作机械功。
钻井用的涡轮钻具，在工作条件和结构方面都与地面的水涡轮有很大区别。
