螺杆钻具结构及功能 PPT
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螺杆钻具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。
由于它一方面对洗井液的要求比较高,另一方面我们在现场施工时,由于操作不当很容易造成螺杆钻具的损坏,这样既影响施工进度,又增加作业费用。
为了提高螺杆钻具的使用率,就其原理、操作方法及故障分析做一简单阐述。
一、螺杆钻具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(1)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。
(2)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(1)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。
(2)作用:以泥浆泵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、螺杆钻具的工作原理螺杆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,阀球被推动下移,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,并与之有一偏差心距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。
螺杆钻具的结构和工作原理
螺杆钻具是一种以钻井液为动力,将液体压力能转换为机械能的容积式井下动力钻具。
其主要结构包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成等部分。
其中,马达总成是核心部件,由转子和定子两个部件组成。
工作原理是:当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达时,在马达的进、出口形成一定的压力差,这个压力差推动转子绕定子的轴线旋转。
通过万向轴和传动轴,将转速和扭矩传递给钻头,从而实现钻井作业。
在钻进过程中,高压钻井液流进螺杆钻具,经过定子(橡胶衬套)与转子(螺杆)之间的螺旋通道向下揉捏,在定子与转子间构成高压腔室和低压腔室。
转子在压差效果下发生位移,即产生偏心扭矩,迫使转子发生新的位移,持续下行,又发生新的高压和低压腔室,在压差效果下,迫使转子发生新的位移。