螺杆马达部分..ppt

井下千米定向钻进装备与工艺螺杆马达部分 煤炭科学研究总院西安研究院研发中心* 培训提纲 螺杆马达组合结构示意图 3 螺杆马达结构原理 5 螺杆马达定向钻进试验 实际特性曲线示意图 可知：通过控制泥浆泵的排量Q和泵压P 可控制螺杆马达的输出转速n和扭矩M 3.4 螺杆马达特性分析 n 0 ⊿p N η η,M,n,N M 3.5 螺杆马达性能测试 测试试验机具连接布置示意图 3.5 螺杆马达性能测试 测试试验现场 进口73mm螺杆马达转速、泵压与扭矩变化趋势图 3.5 螺杆马达性能测试 两种类型螺杆马达性能对比 排量范围较小、转速较高、输出扭矩较低，较深钻孔时钻具性能可能会受限 启动泵量、泵压较低，工作性能稳定，便于操作掌控，适用于一般定向钻孔施工 进口73mm 螺杆马达 启动泵量、泵压较高，马达发热较为严重 低转速、大扭矩，适应于较深孔和相对复杂地层定向钻孔施工 国产73mm 螺杆马达 缺 点 优 点 类型 3.5 螺杆马达性能测试 4 螺杆马达定向成孔工艺 主孔成孔工艺 4.1 分支孔成孔工艺 4.2 4.1 主孔成孔工艺 主 孔 成 孔 工 艺 成孔工艺原理 定向方法 工艺流程 钻进工艺参数 定向成孔工艺原理： 用螺杆马达进行煤矿井下近水平定向钻进时，通过选用或调节0-3°不同的定向弯外管，可达到不同的定向效果。根据设计钻孔轨迹，在钻孔施工过程中，通过随钻测斜数据来调整弯外管的工具面向角，从而使钻孔的倾角和方位基本达到预定目标。 螺杆马达能够定向钻进基于三个缘由： 1）钻头回转碎岩而钻杆柱不回转； 2）可连接不同定向弯外管； 3）可随钻进行倾角和方位角测量。 定向方法： 1）人工定向：利用全液压坑道钻机卡盘、夹持器的联动功能进行人工定向 2）随钻测量系统定向：根据设计钻孔的轨迹状况，如用可调弯外管的螺杆马达，先在孔口调整弯外管度数，使其弯头朝上，规定为0°。当使用随钻测斜仪时，为避免磁场干扰，应在螺杆马达后面分别连接下无磁钻杆、测斜仪（其外管也为无磁钻杆）、上无磁钻杆。钻进过程中，根据钻孔轨迹与设计轨迹的偏斜状况，采用调整工具面向角进行控制，而不用起下钻变更钻具组合。 工具面向角对倾角的影响 工具面向角对钻孔轨迹的影响： 工具面向角对方位的影响 工具面向角对钻孔轨迹的影响： 工艺流程： Y 螺杆马达测试 安装螺杆马达 设计定向钻孔 定向钻进 是否偏离 设计轨迹 准备配套机具 调整工具面向角 终 孔 定向钻进 调整弯外管弯角 N 钻孔测量 螺杆马达定向钻进工艺流程 钻进工艺参数： 主要包括泵量和泵压。通过调节泵量可控制钻头的转速；泵压可作为孔底工况的监视器，来反映扭矩的大小，即钻压的相对大小。 4.2 分支孔成孔工艺 分支孔 重入技术 分支孔 侧钻开 分支孔技术 侧钻开分支孔技术： 根据开分支孔的发展过程可分为： 1）打水泥塞侧钻 2）可回收式裸眼封隔器/斜向器侧钻 3）悬空侧钻 打水泥塞侧钻： 施工工艺为：在钻每一个分支孔前，在主水平孔相应位置打一个一定长度（一般大于10m）的水泥塞，候凝48小时；修塞，将水泥塞顶面修至侧钻点；下入由带单弯外管螺杆组成的导向钻具进行定向钻进，直到开出新的分支孔；钻完一个分支后，将水泥塞钻掉；重复上述步骤，钻另一分支孔。 采用此技术，由于分支孔侧钻时需多次在主孔中进行打塞和钻塞施工作业，施工程序十分复杂，如今已有被逐渐取代的趋势。 可回收式裸眼封隔器/斜向器侧钻： 此种方法成功率较高，但施工程序较多，需要特殊的工具。根据煤矿钻孔施工特点，目前井下分支钻孔施工一般不采用此项技术。 悬空侧钻： 悬空侧钻施工工序最为简单，直接将由单弯螺杆钻具组合组成的导向钻具下至预开分支点以上3m处，根据要求调整好工具面向角，以滑动方式缓慢钻进，直到开出新的分支孔。采用此技术进行侧钻开各分支孔，施工工艺简单，易于实现，是目前最为常用的开分支孔方法。 分支孔重入技术： 目的：携带分支孔岩粉，提高瓦斯抽放量和抽放效率。 方法：利用侧钻点位置固定的特点，先下螺杆马达至欲下入的侧钻点处，调整好工具面向角，缓慢钻进并随钻测量，直至下入分支孔。 室内模拟试验 5.1 现场工业性试验 5.2 定向效果分析