螺杆钻结构原理及使用方法

螺杆钻原理螺杆钻是一种常用的钻井工具，它的原理是利用旋转的螺杆将钻头送入地下，同时利用泥浆的循环来冲刷孔洞并将岩屑带出地表。

螺杆钻的原理可以分为三个部分，动力传动系统、旋转系统和泥浆循环系统。

动力传动系统是螺杆钻的核心部分，它由发动机、变速器和液压系统组成。

发动机提供动力，通过变速器将动力传递给螺杆，使其旋转。

液压系统则通过控制阀门来调节泥浆的流量和压力，从而实现对钻进速度和钻头压力的控制。

旋转系统是指螺杆钻的钻柱和钻头。

钻柱是一根空心的钢管，通过螺纹连接起来，形成一根长长的钻杆。

钻头则是连接在钻柱底部的部件，它可以根据需要更换不同类型的钻头，以适应不同的地层情况。

泥浆循环系统是螺杆钻中非常重要的一个部分，它通过泵将泥浆从地表送入钻杆内，然后经过钻头冲刷孔洞，最后将岩屑带出地表。

泥浆的主要作用是冷却钻头、润滑钻杆、稳定孔壁和带出岩屑，同时还可以平衡地下压力，防止井漏和喷失。

总的来说，螺杆钻的原理就是通过动力传动系统提供动力，使钻柱和钻头旋转，同时通过泥浆循环系统来冲刷孔洞并带出岩屑。

这种原理简单而有效，使螺杆钻成为了目前钻井工程中不可或缺的工具之一。

螺杆钻的应用范围非常广泛，不仅可以用于石油、天然气和地热能的勘探开发，还可以用于地下水、地质勘探和矿产资源的开采。

在实际应用中，螺杆钻不仅能够提高钻进效率，降低成本，还能够减少环境污染，保护地下水资源。

总的来说，螺杆钻的原理简单而有效，通过动力传动系统、旋转系统和泥浆循环系统的协同作用，实现了对地下资源的勘探和开发。

随着科技的不断进步，螺杆钻的技术也在不断创新和完善，相信它在未来会发挥更加重要的作用。

提高螺杆钻钻磨效率的有效对策与应用近年来油田作业公司组织进行大型压裂改造地层措施，为了配合大型压裂，预防临井因压串而导致井喷，因此对施工井附近的井进行了注水泥塞封层作业。

压裂过后各井为要恢复生产，就必须钻磨水泥塞。

螺杆钻，是一种比较理想的钻磨工具，但在现场应用中容易出现进尺慢或无进尺、卡钻，影响螺杆钻钻磨效率的因素有多种，本文就影响螺杆钻钻磨效率的几个因素进行分析。

标签：螺杆钻;钻磨;效率;方法螺杆钻钻磨水泥塞现场施工过程中常见的问题有进尺慢或无进尺、卡钻，影响螺杆钻工作的效率有多种，本文就影响螺杆钻钻磨效率的几个因素进行了分析，探索出提高螺杆钻钻磨效率的方法，并在现场应用中取得了较好的效果。

1.螺杆钻的结构及工作原理螺杆钻具由上接头、旁通阀、定子、转子、联轴节、过水接头、轴承总成及下接头组成。

螺杆钻具通过转子和定子将液压能转变成机械能，当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，凡尔球被推动下移，关闭旁通阀，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，转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与有一偏心距e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去带动钻具旋转。

2影响螺杆钻钻磨效率的因素影响螺杆钻钻磨效率的因素有如下幾个方面：（1）修井液性能的影响：修井液的清洁与否关系到螺杆钻是否能够正常工作，现场施工中发现由于井筒内液体太脏，含有一些大颗粒的机械杂质，液体中的杂质就会在螺杆中沉淀，造成螺杆钻堵塞。

螺杆钻在施工的时候，就会出现水泥车压力过高，且出口无返出，所以在钻磨施工前必须对洗井把井筒循环干净，对装修井液的循环池彻底清洁，及时清除钻磨循环出来的碎屑，严格控制修井液机械杂质含量，机械杂质含量不大于0.5%，固相颗粒直接不大于0.3mm。

②修井液良好的携岩性将大大减少螺杆钻重复钻磨。

螺杆钻具导读：一、螺杆钻具的介绍；二、螺杆钻具的组成；三、螺杆钻具的工作原理；四、螺杆钻具的使用；五、螺杆钻具的优缺点；一、螺杆钻具的介绍螺旋钻具是一种渐进空腔型容积式孔底动力机，简称螺杆钻。

以泥浆、清水为动力介质，通过钻杆中心孔输送到孔底的螺杆钻，实质上是把液体压力能转换为机械能的一种能量转换装置。

钻探时，螺杆钻直接带动连接在其孔底传动轴上的岩心管和钻头回转，整个钻杆柱仅作为输送高压工作介质的通道和支撑钻头反扭矩的杆件，不作回转运动。

采用螺杆钻钻探与常规钻探相比有许多优点，如钻杆磨损大幅度下降，钻速高。

它是打定向孔的主要器具，在钻探领域已发挥作用。

1955年，美国克利斯坦森矿山钻探制品公司根据莫因诺原理开始研究,于1964年首先取得成功,定名为“戴纳钻”;苏联于70年代初研究成功“凸”型螺杆钻;中国地矿部勘探技术研究所于80年代初研制螺杆钻成功。

至今生产螺杆钻的国家有美国、俄罗斯、中国、德国等。

螺杆钻最早是用来打垂直孔，现在主要用来打各种定向孔和特种工程孔（如矿井冻结孔）。

最大钻孔深度达9023米。

目前世界上螺杆钻最小直径为44.5毫米，最大直径为304.8毫米。

利用螺杆钻进行岩心钻探时,应在驱动轴与钻头间加上岩心管采取岩心。

螺杆钻由旁通阀、螺杆马达（转子和定子）、万向节、轴承和驱动轴几部分组成，其核心是螺杆马达。

在螺杆马达转子、定子传动副中,定子齿数Z1比转子齿数Z2多一个:即Z1=Z2+1。

它们的齿数比通常称为传动比,设计时,可任意选择(1:2,2:3,...,9:10)。

设计高转速的螺杆钻应采用小齿数比螺杆马达，而设计低速大扭矩的螺杆钻应采用大齿数比螺杆马达。

随着转子定子齿数比的增大,其效率逐渐趋于下降；螺杆钻的输出扭矩取决于通过马达的工作压力降，输出转速取决于通过螺杆马达工作介质的流量。

钻探时，仍然需要钻探机、泥浆泵、钻杆和钻塔等常规钻探装备。

施工定向钻孔时，要借助定向仪给造斜工具定向。

螺杆钻具一、概述螺杆钻具是一种井下动力钻具，它是由高压泥浆驱动的容积式井下动力钻具。

具有结构简单、过载性能好、在小尺寸时能得到大的扭矩和功率的特性已广泛应用在定向井和直井中。

螺杆钻具根据需要可做成直壳体和弯壳体，弯壳体螺杆钻具具将在《定向井和水平井工具》一章中介绍。

直壳体螺杆钻具加上弯接头也常用于定向井和水平井的钻进。

本节介绍的是直壳体螺杆钻具。

二、型号表示方法三、结构、工作原理。

1、工作原理螺杆钻具是以钻井液为动力的一种井下动力钻具。

泥浆泵泵出的钻井液流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达的转子旋转，并将扭矩和转速通过方向轴和传动轴传递给钻头。

其性能主要取决于马达的性能参数。

2、螺杆钻具的结构螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。

（1）旁通阀它是为了使钻井液绕过马达，从而起下钻时可让钻井液不溢于井台上。

当无循环或低泵量循环时，弹簧使阀芯处于上部位置，此时旁通阀处于开启位(见图1)。

当流经活塞的钻井液流量达到一定值时，阀芯处于下部，旁通阀被关闭，此时钻井液流过马达。

（2）马达它是由具有螺旋形内腔的硫化橡胶定子和螺旋形的转子组成(见图2)。

转子和定子的形状和尺寸沿轴向形成螺旋密封线，构成马达的密封容腔。

随着转子在定子中的转动，容腔沿着轴向移动，不断生成和消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。

（3）中空转子马达为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度及保护马达的使用寿命，将转子加工成为带喷嘴的中空转子。

此时马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和。

为了达到理想的钻井参数，用户可以按以下计算方法选用中空转子的喷嘴：1)根据泥浆上返流速的要求，确定泥浆泵的输出流量Q。

2)流量Q进人马达时分两路，通过马达螺旋容腔的流量为Q m，通过中空转子喷嘴的流量Q P。

即 Q=Q m+Q p所以 Q m=Q-Q m设定马达转速n值计算Q m值Q m=nq／(60﹠) (L／S)或 n=60Qm﹠／q (r／min)容积效率小﹠取0.90。

螺杆钻具的工作原理螺杆钻具是一种常用于石油、天然气勘探和开采中的钻井工具。

它是由钻杆、钻头和旋转设备组成的。

螺杆钻具通过旋转提供动力，并利用钻头钻进地下，以从地层中开采矿藏。

螺杆钻具的工作原理主要包括以下几个方面：1.旋转机构：螺杆钻具的旋转机构通常由液压驱动的钻井机或钻机控制。

通过控制旋转机构的运行，可以提供持续且稳定的旋转力，使得钻头能够顺利地钻进地下。

旋转机构还会保持钻杆和钻头的轴向稳定，确保钻头能够垂直地钻入地下。

2. 钻杆：钻杆是螺杆钻具中连接钻头和旋转机构的部分。

一般由多节长的钢管组成，连接方式为螺纹连接，这样可以确保钻杆的稳定性和连接的强度。

在钻进地下时，旋转机构会将旋转力传递给钻杆，然后再传递给钻头，使其能够顺利地旋入地下。

3. 钻头：钻头是螺杆钻具的最重要的部分，其主要负责钻进地层并开采矿藏。

钻头通常由强度高、耐磨的材料制成，以应对高强度和高温环境下的工作条件。

钻头前端通常有一系列的切割牙，通过旋转和推进的方式将地层切割成小块，然后将其推出地面。

4. 钻井液系统：螺杆钻具在工作过程中需要使用钻井液，以保持钻杆和钻头的冷却，并将钻屑带回地面。

钻井液具有冷却、润滑、清洁和控制地层压力的功能。

同时，钻井液还能带走地层中可能存在的天然气或油，以确保钻井过程的安全。

5. 钻进过程：螺杆钻具的工作过程主要包括下钻和提钻两个步骤。

在下钻过程中，旋转机构提供旋转力，将钻头依次下放到井口。

钻头切削地层，生成钻屑后，钻井液会将钻屑带回到地面上。

当钻头穿过地层，继续下钻时，工人会在地面上添加新的钻杆，从而延长钻杆的长度。

在提钻过程中，旋转机构将钻杆缓慢提出地下，直到钻头完全退出井口。

总结起来，螺杆钻具的工作主要是通过旋转机构提供持续稳定的旋转力，使钻头能够旋入地下。

钻头通过切削地层，形成钻屑，并通过钻井液带回地面。

螺杆钻具是一种高效、可靠的钻井工具，在石油和天然气勘探开采中起着至关重要的作用。

螺杆钻具结构、工作原理1、螺杆钻具的结构螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。

(1)旁通阀它是为了使钻井液绕过马达，从而起下钻时可让钻井液不溢于井台上。

当无循环或低泵量循环时，弹簧使阀心处于上部位置，此时旁通阀处于开启位(见图3—11)。

当流经阀心的钻井液流量达到一定值时，阀心处于下部，旁通阀被关闭，此时钻井液流过马达。

(2)马达它由具有螺旋形内腔的硫化橡胶定子和螺旋形的转子组成(见图3—12)。

转子和定子的形状和尺寸沿轴向形成螺旋密封线，构成马达的密封容腔。

随着转子在定子中的转动，容腔沿着轴向移动，不断生成和消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。

图3—11旁通阀图3—13 万向轴图3—14传动轴（3）中空转子马达为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度及保护马达的使用寿命，将转子加工成为带喷嘴的中空转子。

此时马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和。

为了达到理想的钻井参数，可以按以下计算方法选用中空转子的喷嘴:D根据泥浆上返流速的要求，确定泥浆泵的输出流量Q。

2）流量Q进入马达时分两路，通过马达螺旋容腔的流量为Qe,通过中空转子喷嘴的流量QsQ=Qn+Qp所以Qp=Q-Qm设定马达转速n值计算Qm 值Q m =nq∕(60∏v)(1/S)或n=60QπηJq(r∕min)容积效率ηV取0.90。

q为中空转子马达螺旋容腔的每转排量(1∕r),按下表取值3—15：3)喷嘴直径d=^898.p.β^∕ΔP(mm)ΔP=ΔP V+ΔPΛP式中：&\一马达起动压降(MPa)△P叩一马达工作压降(MPa)P—泥浆比重(Kg∕1)按以上推荐计算公式，用户可以依据使用需要随时更换不同直径的喷嘴，达到理想的要求。

(4)万向轴它的作用是将马达转子的行星运动转化为传动轴的定轴转动，将马达输出的扭矩及转速传递给传动轴及钻头(见图3-13)0(5)传动轴它的作用是将马达的旋动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负载。

四．螺杆钻具使用方法1．地面检查(1) 螺杆上、下接头（旋转钻头短节）是否有松扣或松动现象，如有松扣现象进行紧扣。

(2) 下接头固定螺栓是否有松扣现象，若有进行紧扣。

(3) 旁通阀是否能关闭，若不能关闭，可采用机油浸泡活动，直到能关闭为止。

(4) 要注意观察弯螺杆上部弯方的标记与下部弯接头弯曲的方向是否一致。

(5) 螺杆钻具上、下钻台必须使用绷绳绷，防止碰撞损坏螺杆钻具。

(6) 用游车吊起螺杆钻具，测量轴承壳体与旋转短节间的轴向间隙，在下放游车让螺杆钻具触到转盘，再测量轴承壳体与旋转短节间的轴向间隙，两者间隙差6-1/2"螺杆不大于6mm，7-3/4"和9-5/8"螺杆不大于8mm，否则应更换螺杆。

(6) 让螺杆钻具与方钻杆相接，把扣上紧，将螺杆钻具的旁通阀下放到转盘面以下，开泵，小排量使钻井液流进马达，应能看见钻井液从旁通阀的旁通孔流出；随着排量加大，马达开始转动，旁通阀关闭；如一切正常，停泵卸方钻杆，接钻头下钻。

2．钻具下井(1) 下放钻具及其组合应小心地控制下放速度。

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间歇性地转动钻具，慢慢通过，以防止划出新眼。

(2) 对深井和高温井，下放钻具建议周期性地进行中途循环。

(3) 在井内，若钻井液不能迅速通过旁通阀阀口流进钻柱中，应减慢下放速度或不时停下来充罐泥浆。

3．启动(1) 钻具达到预先确定的位置，可以开泵循环。

，(2) 定向前充分清洗井底。

4．钻进(1) 下钻完，接方钻杆前把钻杆滤子放入钻杆；钻头离井底1米以上开泵，开泵正常后方能下放钻进，缓慢均匀加压。

(2) 钻进中要随时注意泵压变化情况（当排量给定的前提下）、钻时、岩性变化情况，防止意外事故发生。

(3) 对于弯螺杆要注意选择弯曲角的大小，以满足钻井工程设计的要求。

(4) 钻进中几种异常情况的处理：◆指重表摆动不停。

将钻头提离井底，循环几分钟，待指重表稳定后再钻进。

钻塞作业及案例分析在井下作业施工中，钻塞泛指钻灰塞、钻桥塞，目前根据钻塞设备的不同，分为顶驱钻塞和螺杆钻钻塞两大类。

主要介绍螺杆钻钻灰塞。

一、螺杆钻具螺杆钻具又称定排量马达，是油水井修井中常用的一种钻铣工具。

它是以液体压力为动力，驱动井下钻具旋转的工具，可以用来进行钻进、磨铣、侧钻等作业。

下面主要介绍螺杆钻结构、原理、钻水泥塞施工、及安全环保注意事项。

1、螺杆钻的结构螺杆钻主要由上接头、旁通阀、定子、转子、过水接头、轴承总成及下接头组成。

1、旁通阀的结构与作用结构：旁通阀主要由本体、阀套、阀芯、弹簧、弹簧挡圈、丝堵、筛板等组成。

作用：a、防止下钻或接单根时因环形空间液体密度较大，液体倒流到钻具内，造成转子倒转及松扣现象。

b、防止含钻屑的洗井液进入定子腔内卡死钻具。

c、防止钻具内的意外井喷。

d、起钻时可泄出钻柱内的洗井液。

2、马达总成的结构与作用结构：马达总成由定子和转子组成。

定子是经过精加工的钢筒内硫化一层具有双头或多头螺旋腔的刚体橡胶套。

转子是一根单头或多头螺旋钢轴，用合金钢加工成形后，表面镀一层有利于防腐和耐磨的硬铬，并通过镀铬来控制定子和转子的配合间隙。

作用：把泵入的修井液的液压能驱动转子转动，为钻头破碎岩石提供旋转机械能。

马达总成是螺杆钻具的动力源。

3、传动轴总成传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命。

传动轴总成用于传递钻压、扭矩和修井液。

二、螺杆钻钻水泥塞及顶驱钻水泥塞的优缺点三、作业准备1、管柱准备井场配备符合钻塞要求的入井管柱（通常配备Φ88.9加厚油管；Φ88.9平式油管；Φ73.02加厚油管及Φ73.02平式油管）。

入井前认真检查、丈量复核，丈量误差不大于0.2‰。

钻磨工具。

井场备有符合设计要求钻磨工具（其外径小于套管内径6～8mm）；钻磨工具入井前精确测量钻头外径、长度和接头螺纹类型尺寸等数据，并绘制示意图。

一般钻灰塞选用五刃磨鞋、平底磨鞋、刮刀钻头（包括鱼尾刮刀钻头、领眼刮刀钻头、三刮刀钻头）、三牙轮钻头、尖钻头（普通钻头、十字钻头、偏心钻头）等。

螺杆钻具使用说明书石油机械制造有限公司chenyinhai@地址：号电话：0 传真：01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。

螺杆钻具原理
螺杆钻具是一种在石油钻井中广泛应用的钻井工具，它以其高效、稳定的性能受到了广泛的认可。

螺杆钻具的原理是利用螺杆的
旋转和推进作用，通过钻头对地层进行钻进，实现地下资源的开采。

下面我们将详细介绍螺杆钻具的原理及其工作过程。

螺杆钻具主要由钻杆、钻头、钻柱、钻井液系统等部分组成。

在钻井作业中，螺杆钻具通过钻杆的旋转和推进，使钻头不断地对
地层进行冲击和切削，从而达到钻井的目的。

螺杆钻具在工作过程中，钻头受到的载荷主要包括旋转力矩、推进力和钻进压力等。

螺杆钻具的工作原理是利用钻柱的旋转带动钻头进行旋转，同
时通过钻柱的推进使钻头对地层进行冲击和切削。

在钻井液系统的
作用下，钻屑被冲出井口，从而保证了钻井的顺利进行。

螺杆钻具
的工作过程中，需要保证钻杆的旋转和推进的稳定性，同时要保证
钻头对地层的切削效果。

螺杆钻具的工作过程中，需要注意以下几点，首先，要保证钻
头的切削性能良好，从而保证钻井的进度和效率；其次，要保证钻
杆和钻头的稳定性，防止出现卡钻等意外情况；最后，要保证钻井
液系统的正常运行，保证钻屑能够被有效地冲出井口。

总的来说，螺杆钻具是一种高效、稳定的钻井工具，它的工作原理是利用钻柱的旋转和推进，通过钻头对地层进行冲击和切削，从而实现地下资源的开采。

在实际的钻井作业中，需要保证钻头的切削性能良好，同时要保证钻杆和钻头的稳定性，以及保证钻井液系统的正常运行。

只有这样，才能保证钻井作业的顺利进行，实现地下资源的有效开采。