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涡轮钻具的结构、工作原理及使用

报告人：夏孝杰中国石油大学（华东）2015年10月

涡轮钻具的工作原理CONTENTS涡轮钻具发展涡轮钻具的使用涡轮钻具的结构

涡轮钻具的发展工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构1873年，CGCrass在美国第一次提出了涡轮钻具的概念，后经德国人MaxBlumerreich及MCBaker的改良，涡轮钻井技术从此开启；1923年，俄国工程师取得单级减速器涡轮钻具的专利，并在俄国巴库地区用它钻了第一口井；1924年，第一家美国公司Scharpenberg利用单级减速器涡轮钻具在美国钻出第一口井，同年获得多级减速器涡轮钻具专利；1934年，前苏联工程师PPShumilow，RALoannesyan着力于工业用多级减速器涡轮钻具的研究并取得突破；50年代，中国引进前苏联涡轮钻具，并在中国内陆地区从事钻井应用；1956年，法国Nerypic公司正式将涡轮钻井技术引进西方，并获得长足发展；1982年，美国Neyrfor公司发明涡轮导向钻具；1986-1990年（“七五”期间），我国的涡轮钻具及其钻井技术得到长足的发展；1992年，美国Neyrfor公司发明弯壳涡轮导向钻具；21世纪至今，涡轮钻具仍处于不断研究发展阶段。

涡轮钻具的结构工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构涡轮钻具的组成部分：涡轮马达总成弯接头总成支撑节总成对于减速器涡轮还有减速节总成。图1-1减速器涡轮钻具示意图

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构涡轮钻具各部分的作用：涡轮马达总成：涡轮马达总成主要有壳体、转子叶片、定子叶片和涡轮轴构成，其作用是将高压流体的水力能转换成驱动钻头的机械能。弯接头总成：弯接头主要由壳体和弹性轴组成，其作用类似于万向轴，使马达形成造斜用弯角。支撑节总成：支撑节主要有止推轴承、径向扶正轴承、传动轴、壳体和传动接头组成。其作用主要是承受轴向力，并将马达动力平稳的传递到钻头。减速节总成：对于减速器涡轮的减速器主要由行星齿轮、止推轴承、齿轮密封系统等组成,其作用是降低马达的转速、增加扭矩，与钻头匹配。

工作原理工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构涡轮钻具由一系列的转子和定子构成，转子和定子叶片形状相同但弯曲方向相反。定子起到导流作用，将高压流体导向转子推动转子旋转，转子与涡轮轴相连，将旋转力传递到涡轮轴。涡轮马达由上百级单级涡轮组成。同时在涡轮轴上安装一系列轴承，平衡涡轮轴上各方向的力，使涡轮工作趋于平稳。涡轮钻具工作原理：图1-2单级涡轮钻具工作示意图1-3多级涡轮钻具工作示意

涡轮钻具的使用工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构以上数据说明涡轮钻井技术较常规钻井技术有巨大的优势

工作原理涡轮钻具的使用涡轮钻具的发展涡轮钻具的结构涡轮钻具的特点：强动力输出所有都是金属件不同涡轮叶片类型模块式工具（轴承/马达/稳定器）内可调式中间稳定器末端公扣式驱动轴-顶端母扣式钻头不同地层需选择相应的钻头,不需要选择不同的马达极低的振动性涡轮钻具优点：最大机械钻速不受温度约束强适应性现场容易调整预先定向高质量井眼/定向井划眼转速的高稳定性保护钻头、井下工具串、随钻测量等

深井、超深井井段提高深井转速定向钻井特点决定应用导向涡轮钻具配合一体式的PDC等钻头在某些地层防斜快打确保井眼质量，提高轨迹控制能力先进的欠平衡钻井的配合配合高效钻头降低钻井周期，节约钻井成本

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