井下工具方向教案螺杆钻具 108页.pptVIP

井下动力钻具在提高机械钻速、增加单只钻头进尺、减少每米钻井成本、实现井身轨迹定向控制和快速准确中靶以及确保井身质量和钻井安全性等方面，与传统的转盘钻井相比，具有极大的优越性。 目前，国内外开发和利用的井下动力钻具主要有三种，一是容积式螺杆钻具，二是叶片式涡轮钻具，三是电动钻具。 一、螺杆钻具 1、概述 1）螺杆钻具 螺杆钻具又称定排量马达， 使一种容积式井下动力钻具（如图）， 是目前最广泛使用的一种井下动力 钻具，主要用于定向井、水平井 的造斜及扭方位施工，一部分也 用于直井反扣或侧钻作业中。 美国50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年 用于生产，主要生产的有迪纳钻具(Smith公司)、 纳维钻具( Christensen公司)和波斯钻具，其基本原 理都是基于容积式马达，只是内部结构和技术参数 略有不同。 我国的螺杆钻具生产在80年代中后期才形成一定规模，目前，常规螺杆钻具已规格化系列化，各主要厂家如大港、北京、德州、潍坊的产品已覆盖国内绝大部分市场。 2）、涡轮钻具 涡轮钻具与电动钻具相比，输出性能柔和，转速稍低(约800r/min)，无特殊的绝缘和密封要求，制造精度容易保证，使用操作相对简单，因而受到油田井队的欢迎。特别是复式涡轮钻具的出现，以及后来的带独立支承节涡轮钻具定型产品的推广，使机械钻速和每米钻井成本等技术经济指标大大超过了电动钻具。 但是，随着密封牙轮钻头的发展和喷射钻井技术水平的提高，涡轮钻具暴露出了如下四大致命弱点： （1）、输出转速高，超过了牙轮钻头的最佳额定工作转速范围(100~270r/min)。 （2）、压力降消耗大(为6.0~8.0MPa)，降低了钻头的水马力，影响了井底清洗和钻头破岩效率，无法保证牙轮钻头喷射钻井所需的水力功率。 （3）、整机尺寸过长，单式涡轮钻具的力矩太小，不能产生足够的钻井动力， （4）、单位长度产生的能量与钻具直径成5次幂关系，随着井眼直径的减小，小尺寸涡轮钻具发出的功率急剧降低。 （5）、复式涡轮钻具的装配和调整麻烦，辅助工作时间长。 近年来石油大学、江汉石油学院在涡轮钻具的研究和试验方面作了大量工作,研制了几种新型涡轮钻具，使涡轮钻具的结构性能、使用寿命有了较大提高，我国研制的涡轮钻具技术的特点是： ① 系统研究了涡轮钻具叶片优化设计，基本形成了以低压降、大扭矩为特点的涡轮钻具的设计体系； ② 采用无橡胶件的TC扶正轴承，以适应涡轮钻具在高温井底条件下的钻井； ③ 改善了轴承受力条件并提高轴承寿命，现有轴承寿命超过100h； ④ 设计了带齿轮减速器的涡轮钻具，消除了常规涡轮钻具的低扭矩、高转速等不利因素。 3）、电动钻具 在我国的油气钻井中，使用电动钻具尚属空白。国外以独联体国家使用电动钻具较多。 井下电动钻具是1937~1940年发展起来的，结构形式由交流电驱动+行星减速器改进为直流电驱动，1956年其平均寿命仅为25~30h，由于结构可靠性的提高，1986~1999年其平均寿命达90h，导线接头损坏的次数提高到每1000m少于1次(寿命可达240h)。 优点：直流电动钻具具调速范围宽，过载能力强，功率利用率高，井下信息的通讯容量大，井眼轨迹控制精度高，可适应在重钻井液条件下工作。 缺点：电动钻具的输出转速在1200r/min以上，多级减速器结构复杂，可靠性差，井下电动机的绝缘和密封性能要求高。电枢绕组失效后，修复困难。 4）、螺杆钻具的发展概况及趋势 螺杆钻具的诞生和发展的历史要迟于涡轮钻具。 在50年代中期以前，前苏联80%以上的油井是用涡轮钻进的。美、英等西方国家在螺杆钻具问世前，绝大部分的油井是用钻盘钻成的。 20世纪30年代，法国工程师根据阿基米德螺旋泵的研究成果设计了单螺杆泵。1955年，美国戴纳公司在单螺杆泵的基础上研制开发单螺杆钻具，于1968年起开始出售产品。 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。多头螺杆钻具逐步取代单头螺杆钻具成为主导产品。更多的国外钻井设备公司，特别是斯伦贝谢、贝克和克里斯坦森等公司，都开始制造自己的多头螺杆钻具。 我国是在20世纪70年代末期开始开始研制多头螺杆