螺桿鉆具結(jié)構(gòu)及功能第1頁，共50頁。培訓提綱培訓內(nèi)容螺桿鉆具簡介螺桿鉆具結(jié)構(gòu)及功能其他組件及功能第2頁，共50頁。培訓提綱培訓內(nèi)容螺桿鉆具簡介螺桿鉆具結(jié)構(gòu)及功能其他組件及功能第3頁，共50頁。螺桿鉆具產(chǎn)品簡介螺桿鉆具簡介螺桿鉆具+PDC鉆頭、螺桿鉆具+牙輪鉆頭進行鉆井提速在全國各油田全面展開螺桿鉆具對ROP提速效果普遍在30%以上，甚至超過100%最普遍使用的導向工具第4頁，共50頁。螺桿鉆具產(chǎn)品簡介螺桿鉆具簡介螺桿鉆具，又稱定排量馬達，是一種以鉆井液為動力液的井下動力鉆具，為容積式馬達。泥漿泵泵出的鉆井液從鉆柱進入螺桿鉆具的馬達，在馬達的兩端形成一定壓力差，推動馬達的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并將扭矩和轉(zhuǎn)速通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭。工作原理第5頁，共50頁。螺桿鉆具產(chǎn)品簡介直螺桿鉆具主要用于直井鉆井提速，導向螺桿鉆具主要用于定向井、水平井的造斜、穩(wěn)斜或復合鉆提速等。螺桿鉆具可分為常規(guī)直鉆具和導向螺桿鉆具兩大類。螺桿鉆具簡介第6頁，共50頁。螺桿鉆具產(chǎn)品簡介導向螺桿鉆具導向螺桿鉆具----為了鉆出一定斜度和方位的井眼，控制井眼的軌跡，螺桿鉆具帶有一定的彎度，螺桿鉆具的萬向軸殼體設(shè)計為彎殼體，一般為0~3°的彎度，來達到一定的造斜率要求。單彎導向螺桿鉆具萬向軸彎殼體單彎螺桿鉆具-----彎殼體的角度是固定的，即每一根螺桿鉆具具有一定的結(jié)構(gòu)彎角，通常完成一定曲率半徑的某一井段的鉆井作業(yè)。而不同井段曲率半徑變化較大時，需更換螺桿鉆具，達到不同的造斜率要求。第7頁，共50頁。螺桿鉆具產(chǎn)品簡介可調(diào)彎螺桿鉆具---可以在鉆井平臺上隨意調(diào)整，從而獲得滿意的造斜、糾偏及直井鉆進的能力。減少工具的儲備量、提高螺桿鉆具的使用率、縮短鉆井周期、降低作業(yè)成本?？烧{(diào)彎導向螺桿鉆具目前可調(diào)彎殼體的調(diào)整角度一般為0~3°，可以滿足鉆井造斜率要求。導向螺桿鉆具第8頁，共50頁。北京國際石油展上展出的螺桿鉆具螺桿鉆具產(chǎn)品簡介第9頁，共50頁。培訓提綱培訓內(nèi)容螺桿鉆具簡介螺桿鉆具結(jié)構(gòu)及功能其他組件及功能第10頁，共50頁。旁通閥流向變化馬達輸出動力萬向軸改變方向傳動軸傳遞載荷螺桿鉆具基本結(jié)構(gòu)防掉總成0第11頁，共50頁。旁通閥總成螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)旁通閥*螺桿對外接口鉆井液流向改變旁通閥*是螺桿鉆具最上部的部件，是與外部的溝通與轉(zhuǎn)換的部件旁通閥第12頁，共50頁。旁通閥總成

主要由閥體、閥芯、閥套、彈簧、閥口、密封件、孔用擋圈組成。閥芯閥套閥體閥口密封件彈簧孔用擋圈第13頁，共50頁。旁通閥總成

彈簧

彈簧精密計算，反復試驗確保閥的動作靈敏可靠第14頁，共50頁。旁通閥總成當泥漿流量和壓力達到標準設(shè)定值時，閥芯下移，關(guān)閉旁通閥孔，此時泥漿流經(jīng)馬達，使其轉(zhuǎn)變成機械能。泥漿泥漿泥漿泥漿泥漿當泥漿流量值過小或停泵時，所產(chǎn)生的壓力不足以克服彈簧力和靜摩擦力時，彈簧把閥芯頂起，旁通閥孔又處于開啟位置。第15頁，共50頁。旁通閥總成

功能：有旁通和關(guān)閉兩個位置，在起下鉆作業(yè)過程中處于旁通位置，使鉆柱中泥漿循環(huán)繞過馬達進入環(huán)空，這樣起下鉆時泥漿不溢于井臺上。正常鉆進時，旁通閥會自動關(guān)閉。此時泥漿流經(jīng)馬達，把壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。閥體閥芯閥口彈簧閥套旁通閥總成結(jié)構(gòu)閥關(guān)閉閥旁通第16頁，共50頁。馬達總成螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)馬達總成螺桿鉆具心臟決定動力性能馬達總成決定一臺螺桿鉆具能輸出怎樣的扭矩和轉(zhuǎn)速。馬達決定性能耐油耐溫耐腐蝕大扭矩大流量油基鉆井液高溫超高溫鹵水飽和鹽水可鉆性ROP需求攜砂要求動力需求第17頁，共50頁。馬達總成定子是在鋼管內(nèi)壁上壓注并粘結(jié)牢固的橡膠襯套。橡膠內(nèi)孔具有螺旋曲面的形狀。轉(zhuǎn)子是一根經(jīng)過機械加工并經(jīng)高硬度表面處理的螺桿，其上端是自由端，下端與萬向軸相連。轉(zhuǎn)子軸線和定子軸線間有一距離，稱為偏心距，一般以e表示。

定子殼體橡膠轉(zhuǎn)子第18頁，共50頁。馬達總成

根據(jù)鉆井泥漿液要求：對轉(zhuǎn)子表面鍍鉻處理，適用于水基泥漿和油基泥漿；對轉(zhuǎn)子表面噴涂碳化鎢，適用于飽和鹽水泥漿。根據(jù)井溫要求：定子橡膠分普通定子和高溫定子兩種。適應排量要求：轉(zhuǎn)子分實心轉(zhuǎn)子和中空轉(zhuǎn)子兩種。定子轉(zhuǎn)子第19頁，共50頁。馬達總成定子橡膠工藝控制步驟如下圖所示全檢泥漿浸泡試驗返煉快檢預熱粘接噴砂密煉成分檢驗注膠清洗硫化冷卻拆模第20頁，共50頁。馬達總成

馬達轉(zhuǎn)子的螺旋線有單頭和多頭之分（定子的螺旋線頭數(shù)比轉(zhuǎn)子多1）。轉(zhuǎn)子的頭數(shù)越少，轉(zhuǎn)速越高，扭矩越小；頭數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。

1:23:45:67:89:10可根據(jù)用戶需求，制造轉(zhuǎn)子頭數(shù)與定子頭數(shù)比為1:2、3:4、5:6、7:8、9:10的馬達，下圖是幾種典型馬達配合的截面輪廊：第21頁，共50頁。馬達總成根據(jù)馬達線型理論研究結(jié)論可知，轉(zhuǎn)子線型和定子線型是一對擺線類共軛曲線副，常用的馬達轉(zhuǎn)子若為N頭擺線線型，則定子為N+1擺線線型；轉(zhuǎn)子和定子曲面的螺距相同，導程之比為N/（N+1）。

12第22頁，共50頁。馬達總成馬達中轉(zhuǎn)子與定子相互嚙合，用兩者的導程差而形成螺旋密封腔，以完成能量轉(zhuǎn)換。為了確保密封效果，轉(zhuǎn)子與定子之間的配合尺寸與不同井深、井溫有關(guān)，在選擇鉆具時應按不同井況選用不同型號馬達。第23頁，共50頁。馬達總成

轉(zhuǎn)子---帶噴嘴的中空轉(zhuǎn)子；馬達的總流量應等于流經(jīng)馬達密封腔流量和流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量的總和；流量過大，轉(zhuǎn)子會超速運轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)提前損壞，流量過小，馬達將停止轉(zhuǎn)動；選擇轉(zhuǎn)子噴嘴尺寸時，應確保馬達密封腔流量始終保持或高于最小推薦流量值，這樣才能使馬達正常運轉(zhuǎn)。

中空轉(zhuǎn)子中空轉(zhuǎn)子馬達--增加鉆頭的水馬力和泥漿的上返速度第24頁，共50頁。馬達總成

功能：當具有一定能量的壓力液進入轉(zhuǎn)、定子形成的密封腔時，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動下，繞定子軸線旋轉(zhuǎn)，完成液體壓力能向機械能的轉(zhuǎn)化，為鉆頭提供動力。液壓能機械能第25頁，共50頁。萬向軸總成螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)萬向軸總成運動轉(zhuǎn)換控制造斜定向萬向軸總成是螺桿鉆具實現(xiàn)造斜導向的關(guān)鍵部件。球鉸式活瓣式撓軸式第26頁，共50頁。萬向軸總成殼體軸體

萬向軸總成由兩個元件組成：殼體和萬向軸軸體。殼體通過上、下螺紋分別和馬達定子殼體下端及傳動軸殼體上端連接。

普通直螺桿鉆具的萬向軸殼體無結(jié)構(gòu)彎角，而彎殼體螺桿鉆具的萬向軸殼體則是一個帶有結(jié)構(gòu)彎角的彎殼體。可被彎殼體或可調(diào)彎殼體代替第27頁，共50頁。萬向軸總成活瓣式萬向軸活瓣外球座內(nèi)球座連接桿活瓣式萬向軸主要由活瓣、外球座、內(nèi)球座、連接桿組成。活瓣式萬向軸作為一種常見的型式，其工作壽命主要受活瓣瓣齒切割形態(tài)及表面處理工藝的影響。第28頁，共50頁。萬向軸總成采用數(shù)控火焰切割機床精確控制瓣齒齒形；活瓣式萬向軸通過理化分析、晶向分析、產(chǎn)品試驗，提高瓣齒熱處理層質(zhì)量、厚度及硬度。第29頁，共50頁。萬向軸總成球鉸式萬向軸球鉸式萬向軸與活瓣式萬向軸工作時均屬于研磨磨損，球鉸式的特點是將研磨件保護在油密封中，避免泥漿中固相物質(zhì)的附加磨蝕。球鉸式萬向軸采用優(yōu)質(zhì)鋼球、球窩表面處理工藝提高其耐磨性；優(yōu)質(zhì)橡膠提供良好的密封油套。第30頁，共50頁。萬向軸總成鈦金屬具有與優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼相當?shù)臋C械性能，同時具有較低的彈性模量，因此可在較小的尺度實現(xiàn)撓動。鈦合金萬向軸采用進口優(yōu)質(zhì)鈦合金制造的鈦合金撓軸，在完美實現(xiàn)動力傳遞的同時，完全不存在磨損問題，具有極長的使用壽命。第31頁，共50頁。萬向軸總成

功能：將做行星運動的轉(zhuǎn)子和做定軸轉(zhuǎn)動的傳動軸連接起來，把馬達轉(zhuǎn)子的平面行星運動轉(zhuǎn)化為傳動軸的定軸轉(zhuǎn)動，同時把馬達的輸出扭矩及轉(zhuǎn)速通過傳動軸傳遞到鉆頭。第32頁，共50頁。傳動軸總成螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)傳動軸總成動力鉆壓載荷改變鉆井液流向傳動軸總成是螺桿鉆具主要承載部件。型式結(jié)構(gòu)泥漿潤滑傳動軸油密封傳動軸常規(guī)鉆井低重度泥漿高鉆頭壓降欠平衡鉆井高重度泥漿低鉆頭壓降第33頁，共50頁。傳動軸總成

傳動軸總成一般由殼體、水帽、傳動軸、推力軸承、徑向軸承及其他輔助零件組成。

推力軸承用來承受鉆具在各種工況下產(chǎn)生的軸向力。徑向軸承組則用于對傳動軸進行扶正，保證其正常工作位置。水帽徑向軸承推力軸承組傳動軸傳動軸殼體第34頁，共50頁。傳動軸總成傳動軸總成的組成

殼體下TC動圈下TC靜圈下鎖緊機構(gòu)上TC靜圈上TC動圈推力軸承組軸墊水帽傳動軸第35頁，共50頁。傳動軸總成傳動軸總成的組裝

第36頁，共50頁。傳動軸總成傳動軸是螺桿鉆具的關(guān)鍵部件之一，靜載荷較大，交變載荷頻繁，工況惡劣

傳動軸不僅采用高強度合金結(jié)構(gòu)鋼，而且通過理論計算、有限元分析，減少危險截面數(shù)，降低危險截面應力分布，提高軸的安全系數(shù)，有效保證了傳動軸的作業(yè)安全。第37頁，共50頁。防掉總成定子過渡接頭防掉總成的組成及組裝卡盤承拉接頭鎖母第38頁，共50頁。防掉總成過渡接頭鎖母和卡盤承拉接頭泥漿泥漿

作用：由于異常原因造成殼體斷裂、脫扣時，起到防掉的作用；同時使泵壓升高，使地面及時發(fā)現(xiàn)問題避免造成事故。第39頁，共50頁。防掉總成

BPM螺桿鉆具擁有可靠的3層防掉結(jié)構(gòu)，為客戶提供堅固的安全底線

第一層，轉(zhuǎn)子上端，保護轉(zhuǎn)子以下各殼體安全

第二層，水帽部位，保護水帽以上各軸體安全

第三層，傳動軸處，保護傳動軸危險截面安全第40頁，共50頁。防掉總成BPM防掉結(jié)構(gòu)，反饋靈敏，一旦發(fā)生井下事故，立管壓力急劇上升，警示操作者，甚至切斷泥漿泵安全銷，避免落井事故第41頁，共50頁。培訓提綱培訓內(nèi)容螺桿鉆具簡介螺桿鉆具結(jié)構(gòu)及功能其他組件及功能第42頁，共50頁。代用接頭

水平井段及泥漿凈化不好的情況下推薦使用代用接頭，避免泥漿雜質(zhì)堵卡旁通閥造成不必要的螺桿失效。過渡接頭浮閥代用接頭--替代旁通閥其他組件及功能代用接頭萬向軸彎殼體可調(diào)彎殼體可換穩(wěn)定器第43頁，共50頁。萬向軸彎殼體單彎殼體——彎點的位置可以按用戶要求設(shè)置在彎殼體的上部或者下部。對于同樣的角度，下部彎點的偏移距小，造斜率高。萬向軸彎殼體--單彎殼體、同向雙彎、異向雙彎其他組件及功能代用接頭萬向軸彎殼體可調(diào)彎殼體可換穩(wěn)定器萬向軸彎殼體（上彎）萬向軸彎殼體（下彎）第44頁，共50頁。萬向軸彎殼體萬向軸彎殼體--單彎殼體、同向雙彎、異向雙彎同向雙彎——萬向軸殼體上具有兩個方向相同的共面彎角。異向雙彎——萬向軸殼體具有方向相反的兩個共面角度，通常下部彎角的度數(shù)是上部彎角度數(shù)的兩倍。這種結(jié)構(gòu)具有彎角大而偏移距小的特點，造斜率高。其他組件及功能代用接頭萬向軸彎殼體可調(diào)彎殼體可換穩(wěn)定器第45頁，共50頁?？烧{(diào)彎殼體BPM可調(diào)彎殼體規(guī)格95mm(33/4inch)100mm(37/8inch)120mm(43/4inch)127mm(5inch)165mm(61/2inch)172mm(63/4inch)197mm(73/4inch)203mm(8inch)216mm(81/2inch)244mm(95/8inch)

BPM可調(diào)彎殼體有螺紋聯(lián)接和齒式連接兩種形式。

可調(diào)彎角可以根據(jù)鉆井工藝調(diào)整，但小規(guī)格螺桿可調(diào)范圍大，大規(guī)格螺桿可調(diào)范圍小。其他組件及功能代用接頭萬向軸彎殼體可調(diào)彎殼體可換穩(wěn)定器第46頁，共50頁?？烧{(diào)彎殼體其他組件及功能代用接頭萬向軸彎殼體可調(diào)彎殼體可換穩(wěn)定器可調(diào)彎殼體主要由上接頭、滑套、內(nèi)部彎頭、下接頭組成?？烧{(diào)彎殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)上接頭滑套內(nèi)部彎頭下接頭一般可調(diào)彎殼體出廠時角度調(diào)為0°，用戶可根據(jù)需要現(xiàn)場調(diào)節(jié)?？烧{(diào)彎殼體滑套上的角度分級為0.25°一級，實際可在0-3°之間選定任意角度。第47頁，共50頁?？烧{(diào)彎殼體可調(diào)