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定向井必备—螺杆钻具

发布时间:2020年01月14日
来源:一点石油公众号(2020-01-13)

螺杆钻具(PDM drill),是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。

组成部分

螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。螺杆马达是钻具的主要部件,很多实践和理论分析结果表明,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,否则马达就有漏失。转速很快降低,严重时则完全停止转动,马达损坏。

马达的一个导程为一级,现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内,否则将影响马达效率,甚至加大磨损。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,输出转数与输入泥浆流量成正比,随着负荷的增加钻具转数降低,所以只要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。

旁通阀部分

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。

马达

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。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。

万向轴

万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动,将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头,万向轴多采用挠轴式。

传动轴

传动轴的作用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。因此,传动轴需要高的硬度、耐磨性和使用寿命。这个时候,淬火热处理可以大大提高传动轴的使用寿命。

[责任编辑:dc]

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