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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 mL 2：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度mγ：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。
螺杆钻具参数本文介绍了螺杆钻具技术参数，包括钻具型号、外径、流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹等信息。
钻具型号包括“C 5 LZ 172 * 7.0 II - D K W F G”，其中“C”表示马达形式，“5”表示转子头数，“LZ”表示螺杆钻具产品代号，“172”表示螺杆钻具规格，“7.0”表示允许使用的转子水眼压降，“II”表示产品改进次数，“D”表示弯钻具弯角形式，“K”表示可调弯壳体钻具结构形式，“W”表示稳定器，分流则表示转子中空，“G”表示钻具耐温特性。
这些钻具型号都有不同的外径、流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹等参数。
例如，“5LZ60*7.0”的外径为23/8英寸，流量为60，马达压降为2.5MPa，工作扭矩为160N.m，最大扭矩为280N.m，推荐钻压为5kN，最大钻压为10kN，最大功率为6.03kW，长度为3.3m，连接螺纹为1.9TBG。
总之，螺杆钻具技术参数是钻井作业中非常重要的指标，不同的型号和参数适用于不同的作业需求，选用合适的螺杆钻具可以提高钻井效率和质量。
螺杆钻具技术参数(单头)以下是不同型号的螺杆钻具技术参数，包括外径、流量/中空流量、钻头钻速、马达压降、工作扭矩、最大扭矩、推荐钻压、最大钻压、最大功率、长度和连接螺纹。
LZ127*3.5钻具型号：LZ127*3.5外径：5英寸（127毫米）流量/中空流量：9.5～18.5钻头钻速：355转/分马达压降：2.5 MPa工作扭矩：576 N.m最大扭矩：1152 N.m推荐钻压：20 kN最大钻压：40 kN最大功率：33.78 kW长度：5.8米连接螺纹（API正规）：31/2英寸LZ165*3.5钻具型号：LZ165*3.5外径：6.5英寸（165毫米）流量/中空流量：12.6～22钻头钻速：275～480转/分马达压降：2.5935 MPa工作扭矩：1870 N.m最大扭矩：N/A推荐钻压：N/A最大钻压：N/A最大功率：33.78 kW长度：N/A连接螺纹（API正规）：31/2英寸C5LZ172*7.0-Ⅱ63/4钻具型号：C5LZ172*7.0-Ⅱ63/4 外径：6.75英寸（172毫米）流量/中空流量：18.93～37.85 钻头钻速：150～300转/分马达压降：7.0 MPa工作扭矩：3660 N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：170 kN最大钻压：340 kN最大功率：198.55 kW长度：9.18米连接螺纹（API正规）：41/2英寸C5LZ172*7.0 63/4钻具型号：C5LZ172*7.0 63/4外径：6.75英寸（172毫米）流量/中空流量：18.93～37.85钻头钻速：100～200转/分马达压降：4.5 MPa工作扭矩：6320 N.m最大扭矩：8240 N.m推荐钻压：150 kN最大钻压：300 kN最大功率：1.7.8 kW长度：7.76米连接螺纹（API正规）：41/2英寸5LZ197*7.0 73/4钻具型号：5LZ197*7.0 73/4外径：7.75英寸（197毫米）流量/中空流量：22～36钻头钻速：95～150转/分马达压降：3.2 MPa工作扭矩：6870 N.m最大扭矩：8750 N.m推荐钻压：120 kN最大钻压：240 kN最大功率：78.54 kW长度：6.9米连接螺纹（API正规）：51/2英寸C5LZ197*7.0 73/4钻具型号：C5LZ197*7.0 73/4 外径：7.75英寸（197毫米）流量/中空流量：22～36钻头钻速：100～160转/分马达压降：5.2 MPa工作扭矩：5000 N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：145 kN最大钻压：290 kN最大功率：8.7 kW长度：7.76米连接螺纹（API正规）：51/2英寸C3LZ216*7.0 81/2钻具型号：C3LZ216*7.0 81/2外径：8.5英寸（216毫米）流量/中空流量：28～56.78钻头钻速：145～290转/分马达压降：5.0 MPa工作扭矩：8890 N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：200 kN最大钻压：XXX kN最大功率：240.8 kW长度：8.285米连接螺纹（API正规）：65/8英寸C5LZ216*7.0 81/2钻具型号：C5LZ216*7.0 81/2外径：8.5英寸（216毫米）流量/中空流量：28～56.78钻头钻速：105～210转/分马达压降：5.0 MPa工作扭矩： N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：200 kN最大钻压：XXX kN最大功率：235.3 kW长度：8.285米连接螺纹（API正规）：65/8英寸3LZ244*7.0 95/8钻具型号：3LZ244*7.0 95/8外径：9.625英寸（244毫米）流量/中空流量：18.93～56.78 钻头钻速：96～290转/分马达压降：5.0 MPa工作扭矩：7040 N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：210 kN最大钻压：400 kN最大功率：213.8 kW长度：7.56米连接螺纹（API正规）：65/8英寸5LZ244*7.0 95/8钻具型号：5LZ244*7.0 95/8外径：9.625英寸（244毫米）流量/中空流量：50.7～75.7钻头钻速：90～140转/分马达压降：2.5 MPa工作扭矩：9300 N.m最大扭矩： N.m推荐钻压：210 kN最大钻压：400 kN最大功率：136.3 kW长度：7.8米连接螺纹（API正规）：65/8英寸。
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。
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。
螺杆钻具的使用方法与故障分析
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。
三、螺杆钻具的使用方法
1、钻具配合
在套管内钻塞时自上而下钻具配合为：钻塞工具+螺杆钻具+提升短节+缓冲短节+井下过滤器+提升短节+油管钻柱
2、井眼及钻具的准备
（1）井眼畅通，保证螺杆钻具顺利下入井底。
（2）处理好洗井液。
洗井液要求用清水或无固相（低固相）液体。
机械杂质含量不大于0.5﹪，颗粒直径不大于0.3mm。
（3）用油管通井规对所用油管进形通径，防止钻具水眼中的杂物堵塞螺杆钻具或钻头水眼；
3、入井检查
（1）检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活；
（2）开泵。
先小排量，然后逐渐增大到正常排量检查旁通阀是否关闭，芯轴转动是否灵活。
（3）上提钻具检查旁通阀关闭情况，一切正常后，方可下钻。
（4）下钻过程中要平稳操作，要控制下放速度，一般10m/min为宜，以防止倒抽赃物堵死钻头和螺杆钻具。
下钻途中可适当开泵顶通水眼，但时间不宜过长，或每下500米向钻柱内灌注清洁洗井液一次。
4、钻进操作
（1）下钻至水泥塞面5m开泵，记录循环正常之后的泵压，随后逐渐加压钻进。
使用100型螺杆钻具时，钻压应以5-15KN为宜，洗井排量以500-600L/min为宜，最大不得超过1200L/min,待循环正常，转子启动后，缓慢下放钻具至塞面，进行正常钻进。
（2）排量必须保持设计值。
（3）钻进允许最大泵压等于悬空循环泵压与马达压降之和。
（4）在排量一定的条件下，工作压差和钻头扭矩随钻压增大而增加。
所以，在钻进过程中可以通过立管压力的变化判断马达和钻头的工作情况。
（5）钻进中要认真掌握钻压和泵压的变化，防止钻压过大而压死钻具。
若压死钻具应立即上提钻具，然后减压钻进。
（6）严禁压死循环，以防缩短工具寿命。
（7）每钻完一个单根后，要上提下放划眼两次并循环洗井一周。
4、使用过程中因注意的问题
（1）不得长时间悬空循环，不得压死循环。
（2）钻头遇卡时不得转动管柱，防止螺杆水帽倒扣，芯轴落井。
（3）井口应安装自封封井器，防止小件物品落井。
（4）上水池和回水沉淀池要分开使用，返出的洗井液应沉淀后方可使用。
（5）接单根前及完钻后应充分洗井，使井内无钻屑。
（6）钻进中泵压下降，排除地面因素之外，可能是钻具刺漏、旁通阀孔刺坏或螺杆壳体倒扣，应立即起钻。
（7）钻进中泵压突然升高，可能马达、传动轴卡死或钻头水眼堵，此时不能反洗井，应立即起钻。
四、螺杆钻具使用中的故障与排除方法
异常现象可能愿因处理方法
压力表压力突然升高
马达失速
上提钻具0.3-0.6m，核对循环压力，逐步加钻压，压力随之逐步升高，其它参数均正常，可确认是失速问题。
马达、传动轴卡死，钻头水眼堵钻头提离井底，若压力表读数仍很高，只能提出钻具检查
或更换。
压力表压力慢慢升高
钻头水眼被堵
钻头提离井底，检查压力，若压力仍燃高与正常循环压力，可试着改变循环流量或上下移动钻具，若无效，起出修理或更换。
钻头磨损可继续钻进，细心观察，若仍无进尺，则起出更换。
地层变化
钻具稍稍提起，如果压力与循环压力相同，则起出检查
压力表压力缓慢降低循环压力损失变化检查液体流量
管柱损坏稍提钻具，若压力表读数低于循环压力，则起出检查
没有进尺
地层变化适当改变钻压和循环率
马达失速压力表读书增高，钻具提离井底，检查循环压力，小幅增加钻压
旁通阀处于“开”位压力表读数偏低，稍提钻具，启、停泵车两次仍无效时，则需起出检查旁通阀
钻头损坏起出换新钻头。
