螺杆钻具演示
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螺杆钻具1. 简介螺杆钻具是一种用于钻探地下岩层的工具,常用于石油勘探和地质探测。
它由钻井机械和螺杆钻杆组成,通过旋转钻杆和钻头的方式,将钻头推进地下并取出地层样品。
螺杆钻具操作简单、效率高,被广泛应用于石油和矿山行业。
2. 螺杆钻杆螺杆钻杆是螺杆钻具中的重要组成部分,它负责传递旋转运动以驱动钻头进入地层。
螺杆钻杆通常由高强度合金钢制成,具有良好的承载能力和耐磨性。
常见的螺杆钻杆有圆型和方型两种,其选择取决于具体的钻探需求。
螺杆钻杆通常由多节组成,每段的长度一般为3-9米,可以根据需要随时增加或减少钻杆的长度。
钻杆之间通过螺纹连接,以确保其刚性和密封性。
螺杆钻杆上还可以安装附属设备,如钻铤、钻铤导向器等,以提高钻探的效率和准确度。
3. 钻头钻头是螺杆钻具中的工作部件,负责切削地层并带出样品。
钻头通常由硬质合金制成,具有良好的耐磨性和切削性能。
常见的钻头类型有三角形PDC钻头、马鞍形PDC钻头和钻石钻头等。
钻头的选择根据具体的地质条件和钻探要求进行,不同的地层和岩石需要不同类型的钻头来进行切削。
此外,钻头的尺寸也是根据钻杆尺寸和孔径要求进行选择的。
4. 工作原理螺杆钻具通过旋转钻杆和钻头的方式进行钻探。
工作时,钻杆被插入地下并固定,钻机开始旋转。
旋转的钻杆通过螺杆钻杆传递给钻头,钻头开始切削地层。
同时,钻机向钻杆注入清洁液,清洗钻头和带出的地层样品。
清洁液还起到冷却和润滑钻头的作用,防止钻头过热和损坏。
当需要更换钻杆时,钻机停止旋转,钻杆插入或取出并进行连接。
然后,钻机继续旋转,钻杆重新传递给钻头,钻进作业继续进行。
5. 应用领域螺杆钻具广泛应用于石油和矿山行业的勘探和钻探工作中。
在石油勘探中,螺杆钻具可以用于开采石油井、天然气井和水井等。
在矿山行业中,螺杆钻具可以用于钻探煤矿、金矿、铁矿等。
此外,螺杆钻具还可以用于地下水调查、地质灾害勘察、建筑工程和科学研究等领域。
由于其操作简单、效率高,螺杆钻具成为现代勘探工作的重要工具。
第二节第节螺杆钻具(中国石油大学谭春飞主讲)目录一、概述1.井下动力钻具简介2.井下动力钻具发展概述3.井下动力钻具分类3井下动力钻具分类二、螺杆钻具简介、结构及分类1.螺杆钻具简介1螺杆钻具简介2.螺杆钻具结构3螺杆钻具分类3.螺杆钻具分类三、螺杆钻具各部分的工作原理1.旁通阀总成1旁通阀总成2.螺杆钻具马达部分万向轴总成3.万向轴总成4.传动轴总成一、概述1.井下动力钻具简介将动力发动机置于井底直接与钻头相联驱动钻头破碎岩石进行钻井的井下动力装置,称为井下动力钻具。
这种钻井方式称为井下动力钻具钻井。
特点:1)井下动力钻具钻井时,钻杆不转,只承受钻头的反扭矩,这样可1)井下动力钻具钻井时钻杆不转只承受钻头的反扭矩这样可改善钻柱的受力状况,减少钻柱与套管之间的磨损;2)井下动力钻具与转盘钻井相比,转速快,有利于提高机械钻速;3)可实现井身轨迹的定向控制。
4)可与转盘复合,实现复合钻井。
不仅可以实现旋转或滑动钻井,还可提高钻头转速,提高钻井速度。
还可提高钻头转速提高钻井速度2.井下动力钻具发展概况井下动力钻具发展概况世界上第个井下动力钻具的专利于1873年注册于美国,比转盘钻世界上第一个比转盘钻井的提出还早11年;但其真正应用是在20世纪20、30年代的前苏联。
前苏联作为全球主要应用涡轮钻具钻井的国家,在20世纪50年代中期以前,作为全球主应涡轮钻钻井的家在纪年代中期前前苏联80%以上的油井是用涡轮钻具钻成的。
20世纪30年代,法国工程师根据对阿基米德螺旋泵的研究成果设计了单螺杆泵。
1955年,美国戴纳公司(Dyna)在单螺杆泵的基础上研制开发单螺杆钻具,于1958年起开始出售商品,一时占领世界市场。
1966年,前苏联的苏井科学技研究院开始研制多头螺具全苏钻井科学技术研究院VNIIBT开始研制多头螺杆钻具。
井下动力钻具发展概况2.井下动力钻具发展概况随着定向井数目的增加,20世纪70年代,人们对螺杆钻具的兴趣与日俱增。
螺杆钻具6大结构全方位剖析螺杆钻具试验台由螺杆钻具基础部件和操作控制部分组成螺杆钻具试验台结构总领螺杆钻具试验台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。
螺杆钻具试验台作为井底动力装置,具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点:1.螺杆钻具试验台钻具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.螺杆钻具试验台钻具可准确地进行定向、造斜、纠偏。
4.广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。
螺杆钻具试验台首先从旁通阀开始介绍旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成,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。
如图所示:其次是螺杆钻具试验台钻具的马达部分。
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。
如图所示:马达是螺杆钻具试验台中的重要部分,针对螺杆钻具试验台的马达做详细介绍: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。
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。
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。
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。