油田钻修井系列螺杆钻具.docx
《油田钻修井系列螺杆钻具.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油田钻修井系列螺杆钻具.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
油田钻修井系列螺杆钻具
油田钻、修井系列螺杆钻具
使
用
说
明
书
盐城市友泰石油机械有限公司
一、前言：
本说明书主要介绍了螺杆钻具的工作原理、结构、机械性能和正确使用及维护保养，便于用户更好地根据钻井、修井的需要进行选用，使其发挥应有的机械及技术性能，提高钻井、修井的工作效率。
二、螺杆钻具的工作原理：
螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液压能量转为机械能的一种容积式井下动力钻具。
当泥浆泵泵出的压力泥浆流经旁通阀，流压使旁通阀关闭，进而流进马达，在马达的进出口形成一定的压力差，推动转子绕定子轴线公转和自转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井、修井作业。
三、螺杆钻具的组成：
螺杆钻具主要由：
旁通阀、液力马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。
在马达上部和传动轴下部还装有防掉装置等辅助设施。
万向轴总成 防掉总成
旁通阀总成
传动轴总成 马达总成
3.1旁通阀总成：
它是由：
阀体、阀套、阀芯、弹簧、Ｏ形密封圈、挡圈等零件组成。
它的作用是起下钻时，使钻柱和环空联通，泥浆不污染井台，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，此时泥浆流量经马达，把压力能转变为机械能。
当泥浆流量压力过小或停泵时，所产生液体压力小于弹簧的弹力时，弹簧将阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置，钻柱与环空联通。
3.2液力马达总成：
它是由单螺杆转子和定子组成。
转子是一根经过机械加工，表面镀有抗腐耐磨镀层的Ｘ头螺杆。
定子外壳是合金钢内腔壁压注粘牢的Ｘ＋１头的内螺旋橡胶衬套组成的。
转子和定子的形状和尺寸应保证啮合关系，这些啮合点沿轴向导程形成马达的密封空腔，随着转子在定子中螺旋转动。
当具有一定能量的钻井液通过时，空腔沿着轴向下移，
上部入口不断产生、下部出口逐步消失，完成其能量转换，从而推动转子沿定子螺旋内壁作偏心公转和自转，完成马达的作用。
这就是螺杆马达的基本工作原理。
马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子螺旋头数比转子多１个）。
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。
螺杆马达是钻具的重要部件，很多实践和理论分析，在现有条件下，如欲使马达正常有效地工作，每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜，（马达的一个导程为一级）最大压降为额定工作压力的1.3倍，如压降值超过此值则马达就有漏失，转速加快，磨损严重甚至发热胀死，造成马达损坏。
用户应特别注意，现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内，否则会加大定子的磨损，将影响马达的使用效率和寿命。
螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。
马达的理论输出扭矩和马达压降成正比，输出转速与输入泥浆流量成正比，随着负荷的增加钻具转速降低，所以只有控制地面上的压力表的读数和泵的流量，就能控制井下钻具的扭矩和转速。
3.3万向轴总成：
它是由花瓣套、中间接头、钢球等零件组成，上连接转子，下接传动轴。
它的作用是将马达的行星运动的机械性能传递给传动轴的一种专用连接件。
钻具使用后，应立即拆卸，检查万向轴的磨损情况，如超过维修标准要求，则应更换相关零件，否则会因万向轴的使用过度导致断裂使钻具无法正常工作。
3.4传动轴总成：
传动轴是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷而设置的部件，钻具传动轴总成有两种：
3.4.1钻头水眼压降为3.5Mpa，传动轴总成两端采用滚针轴承定向，中间推力球轴承承压的结构。
3.4.2钻头水眼压降为7.0Mpa，传动轴总成两端采用硬质合金的径向轴承定向，中间采用连串轴承组承压，提高了传动轴总成的耐磨性及承载能力，延长其使用寿命。
3.5防掉装置：
为避免由于异常因素导致的钻具壳体断裂或脱扣时防止部件落井，在钻具螺杆上端旁通阀下部加装防掉短节。
短节壳体在螺杆马达上部不易损坏，短节中间有圆形大螺母和与螺杆相联的吊杆。
正常工作时防掉装置不起作用（有点搅拌损失），一旦防掉短节以下壳体断、脱，带螺杆、吊杆下移，则短节中间大螺母落在短节壳体缩径上，即吊住螺杆等部件，又堵住泥浆通道，引起泥浆泵压升高，使地面及时发现问题，采取措施，避免扩大损失。
四、螺杆钻具的型号说明：
例：
5LZ165×7.0表示为转子头数与定子头数为5：
6的，外径为Φ165mm的螺杆钻具，钻头水眼压降为7.0Mpa。
五、螺杆钻具的主要性能参数：
钻具型号
外径
尺寸
ToolOD
Mmin
钻头
尺寸
BitSize
Mm In
两端连接螺纹
ConnectedThread
上端下端
updown
头数
Lobe
级数
Stage
排量
FlowRate
Ipmgpm
转速
Rotory
Speed
rpm
工作
压力降
Working
PressureLoss
MPaPsi
输出
扭矩
Output
Torque
N.mIb-ft
最大
压力降
Max
PressureLoss
MPaPsi
最大
扭矩
Max
Torque
N.mIb-ft
工作
钻压
Working
Pressure
KNIb
最大
钻压
Max
Pressure
KNIb
输出
功率
Output
Power
Kwhp
5LZ43×7.0-4
43111/16
48-76 17/8-3
NC12NC12
5:
6
4
48-9613-26
435-870
3.2466
5642
4.52655
7958
3 660
61320
6.59
5LZ45×7.0-3
4513/4
48-76 17/8-3
NC12NC12
5:
6
3
57-17015-45
228-680
2.4350
8562
3.39495
12590
3 660
61320
811
5LZ54×7.0-3
5421/8
60-89 23/8-31/2
11/2REG11/2REG
5:
6
3
106-24028-64
282-638
2.4350
13096
3.39495
182135
4 880
81760
1115
5LZ60×7.0-3
6023/8
79-111 31/8-43/8
11/2REG11/2REG
5:
6
3
140-28038-75
298-595
2.4350
156115
3.39495
218160
5 1100
102200
1216
5LZ73×7.0-3
7327/8
95-181 33/4-43/4
23/8REG23/8REG
5:
6
3
162-57843-153
121-432
2.4350
460339
3.39495
650479
12 2640
255500
2736
7LZ79×7.0-4
7931/8
95-121 33/4-43/4
23/8REG23/8REG
7:
8
4
140-47937-126
138-413
3.2466
465342
4.52655
617455
12 2640
255500
2432
5LZ89×7.0-3
8931/2
114-149 41/2-57/8
23/8REG23/8REG
5:
6
3
255-76667-202
108-325
2.4350
810598
3.39495
1145845
22 4400
357700
3547
5LZ95×7.0-3
9533/4
118-149 45/8-57/8
27/8REG27/8REG
5:
6
3
320-80085-211
124-300
2.4350
833615
3.39495
1177868
30 6600
5512100
3243
9LZ95×7.0-4
9533/4
118-149 45/8-57/8
27/8REG27/8REG
9:
10
4
460-928120-245
139-280
3.2466
14261052
4.52655
18951320
30 6600
5512100
4864
5LZ100×7.0-4
100315/16
118-149 45/8-57/8
27/8REG27/8REG
5:
6
4
337-84289-222
124-300
3.2466
1169862
4.52655
16521218
30 6600
5512100
4560
9LZ100×7.0-4
100315/16
118-149 45/8-57/8
27/8REG27/8REG
9:
10
4
484-977126-258
139-280
3.2466
15011107
4.52655
19951852
30 6600
5512100
5067
9LZ105×7.0-4
10541/8
121-152 43/4-6
27/8REG27/8REG
9:
10
4
498-997131-263
132-265
3.2466
16301200
4.52655
21651597
30 6600
5512100
5168
5LZ120×7.0-3
12043/4
149-200 57/8-77/8
31/2REG31/2REG
5:
6
3
694-1388184-367
140-278
2.4350
16201195
3.39495
22881688
49 10803
10022000
5776
5LZ120×7.0-4
12043/4
149-200 57/8-77/8
31/2REG31/2REG
5:
6
4
694-1388184-367
140-278
3.2466
21601593
4.52655
28692116
49 10803
10022000
7195
7LZ120×7.0-4
12043/4
149-200 57/8-77/8
31/2REG31/2REG
7:
8
4
745-1487196-393
130-261
3.2466
24681819
4.52655
32772417
49 10803
10022000
75102
5LZ140×7.0-4
14051/2
171-222 63/4-83/4
41/2REG41/2REG
5:
6
4
718-1436190-379
111-202
3.2466
26131927
4.52655
34712560
49 10803
10022000
7398
5LZ165×7.0-4
16561/2
213-251 83/8-97/8
41/2REG41/2REG
5:
6
4
862-1724228-456
87-174
3.2466
36732709
4.52655
48783597
80 17600
16035200
88119
5LZ165×7.0-5
16561/2
213-251 83/8-97/8
41/2REG41/2REG
5:
6
5
862-1724228-456
87-174
4585
45903377
5.65824
64844783
80 17600
16035200
100135
5LZ165×7.0-6
16561/2
213-251 83/8-97/8
41/2REG41/2REG
5:
6
6
862-1724228-456
88-176
4.8700
55094063
6.78988
77815739
80 17600
16035200
121162
9LZ165×7.0-4
16561/2
213-251 83/8-97/8
41/2REG41/2REG
9:
10
4
990-1979262-523
93-187
3.2466
45793377
4.52655
60824485
80 17600
16035200
98132
5LZ172×7.0-4
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
5:
6
4
947-1894250-500
78-154
3.2466
41603068
4.52655
55254075
10022000
17037400
126170
5LZ172×7.0-5
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
5:
6
5
947-1894250-500
78-154
4585
52003835
5.65824
73455417
10022000
17037400
118159
5LZ172×7.0-6
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
5:
6
6
947-1894250-500
78-154
4.8700
62404600
6.78988
88146500
10022000
17037400
142190
7LZ172×7.0-5
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
7:
8
5
1183-2366312-625
84-168
4585
71765293
5.65824
101377476
10022000
17037400
150200
9LZ172×7.0-2
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
9:
10
2
1110-2220293-586
48-96
1.6233
30932320
2.26330
44663279
10022000
17037400
6182
9LZ172×7.0-4
17263/4
213-251 83/8-97/8
41/2REG 41/2REG
9:
10
4
1110-2220293-586
84-169
3.2466
53553949
4.52655
71125245
10022000
17037400
78105
5LZ185×7.0-5
18571/4
222-251 83/4-97/8
41/2REG 65/8REG
5:
6
5
985-1970260-520
91-182
4585
55484090
5.65824
78365779
10022000
17037400
134180
5LZ197×7.0-4
19773/4
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
5:
6
4
1113-2225295-588
79-158
3.2466
50223704
4.52655
67004920
15033000
20044000
99133
5LZ197×7.0-5
19773/4
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
5:
6
5
1113-2225295-588
79-158
4585
62774629
5.65824
88666540
15033000
20044000
130176
5LZ197×7.0-6
19773/4
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
5:
6
6
1113-2225295-588
79-158
4.8700
75335555
6.78988
106407847
15033000
20044000
157210
7LZ197×7.0-5
19773/4
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
7:
8
5
1230-2460324-588
75-150
4585
72205324
5.65824
101977520
15534100
25055000
130176
9LZ197×7.0-4
19773/4
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
9:
10
4
1510-3028400-800
67-135
3.2466
90356655
4.52655
1274393986132
15033000
20044000
162217
5LZ203×7.0-4
2038
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
5:
6
4
1113-2225295-588
79-158
3.2466
50223704
4.52655
67004920
15534100
25055000
99133
5LZ203×7.0-5
2038
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
5:
6
5
1113-2225295-588
79-158
4585
62774629
5.65824
88666540
15534100
25055000
130176
7LZ203×7.0-5
2038
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
7:
8
5
1230-2460324-588
75-150
4585
72205324
5.65824
101977520
15534100
25055000
143194
9LZ203×7.0-4
2038
251-311 97/8-121/4
51/2REG 65/8REG
9:
10
4
1267-2534335-670
72-145
3.2466
62604617
4.52655
83156132
15033000
20044000
113152
5LZ210×7.0-5
21081/4
251-37597/8-143/4
65/8REG 65/8REG
5:
6
5
1228-2455325-650
75-150
4585
74815517
5.65824
105677793
18039600
30066000
149200
六、使用须知：
6.1井场修井、钻井技术人员和司钻必须了解钻具的结构原理和使用参数。
按使用说明书的要求合理使用钻具。
6.2对钻井液要求：
螺杆钻具的马达为容积式，决定钻具性能的因数是马达的输入流量和作用于两端的压力降，而不是钻井液的类型。
钻井液的物理化学性能除个别有损钻具的寿命外，一般不影响钻具的性能。
但钻井液所含的各种硬颗粒必须予以限制，因为它会加速轴承、定子马达的磨损，而降低钻具的使用寿命。
因此泥浆中含砂量必须控制在0.5%以下。
泥浆粘度和比重对钻具的影响很小，但对整个系统的压力有直接影响，如果推荐排量下的压力大于额定泵压值，就得减少泥浆排量，或者有必要降低通过钻具和钻头的压力降。
每种型号的钻具都有自身的输入流量范围，只有在此范围内钻具才能有较高的效率，一般应取输入流量范围的中间值为最佳输入流量值。
6.3泥浆压力要求：
钻具悬空时，排量不变，则通过钻具的泥浆压力降也不变，随着钻头接触井底钻压增加时，泥浆循环压力增加，泵压也增加，司钻可用以下公式来控制操作：
打钻泵压＝循环泵压＋钻具负载压降
循环泵压就是钻具没有接触井底时泵压，也叫离底泵压，钻具加大扭矩，泵压就要上升，这时压力表的读数就叫打钻泵压。
离底泵压不是一个常数，它随井深和泥浆的特性变化而变化，但实际操作中，无必要随时测取循环泵压的精度值，一般取每次接触后的离底泵压为近似值，这样做完全可以满足公式的精度要求。
钻具在工作中，打钻泵压达到最大推荐压力时，钻具产生最佳扭矩。
继续增加钻压，当超过最大设计压力时，马达可能会制动，此时应立即降低钻压，以防钻具内部损坏。
6.4扭矩：
钻具的扭矩与泥浆流经马达产生的压力降成正比，转速与输入排量成正比。
排量一定时，扭矩增加而转速基本保持不变，钻具从空载到满载速度降低一般不超过10%左右。
七、使用方法：
在选择钻具及其组合方案时，应制定修井、钻井的作业计划，充分考虑井眼轨迹、钻头类型、规格、地层结构和水力计算等细节。
螺杆钻具在出厂前，各部件之间的螺纹均已涂厌氧胶，并按规定力矩上紧，使用前不需要重新紧扣。
7.1钻具下井前的地面检查：
7.1.1钻具除提升短节与旁通阀连接外，其它部分的壳体均涂以厌氧胶。
7.1.2用钻头装卸器把钻头装上，只允许用链钳转动钻具的传动轴头，而且只能逆时针旋转以防内部螺纹松扣。
7.1.3吊起提升短节，将钻具放入转盘卡瓦内，使旁通阀位于转盘之上，装上安全卡瓦，卸去提升短节。
7.1.4检查旁通阀的灵活性：
用木棒压下阀芯，然后松开，阀芯在弹簧力的作用下，恢复正常，反复压下3-5次，阀芯无卡阻，运动灵活，接着将钻具旁通孔部位下到转盘以下开泵，旁通孔封闭，马达启动，驱动接头旋转；停泵后阀芯复位，泥浆从旁通阀孔泻出，钻具正常。
7.2钻具下放入井内：
7.2.1钻具下井时，严格控制下放速度，以防过快时马达倒转，使内部连接丝扣脱扣，同时防止在通过砂桥、套管鞋等处撞坏钻具。
防止操作中移扣，装卸过程中应牢记：
钻头接头相对于壳体的旋向为逆时针方向。
违反此项规定，如反向转动转盘或用转盘旋紧马达以上的扣等，就会造成钻具内部零件的松扣或脱扣，请用户注意。
7.2.3当下入深井段或遇到高温井段时，以及经过砂层井段时，应定期循环泥浆冷却钻具，保护定子橡胶，防止砂堵。
7.2.4钻具接近井底时要放慢速度，提前循环后再继续下钻，循环先小排量，待井口返出泥浆后，再加大排量。
7.2.5不允许顿钻或将钻具坐在井底。
7.3钻具开动：
7.3.1如果处于井底必须提起0.3-0.6m，开动钻井泵。
此时应记下压力表读数，与计算的压力值对比一下，如果超过水力计算的压力数值也是正常的，这是钻头侧钻引起的。
7.3.2清理井底，井底必须足够的“干净”，因为井底堆积或沉淀的岩屑影响转速。
7.4钻具的钻进：
7.4.1钻具钻进前应充分清洗井底，并测循环泵压。
7.4.2开始钻进时应缓慢加钻压，待正常钻进时，司钻可用下列公式控制操作：
升级会员 