等壁厚螺杆钻具的结构及现场应用效果分析
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程度 的提 高 。
（ ２ ） 万向轴总成。 万向轴在螺杆钻具中的主要作 用就是将马达运行所形成 的扭矩和转速传输至传动 等壁厚螺杆钻具（ 如图 １ ） 主要是 由旁通 阀总成 、 并吸收掉转子振动过程 中形成的下推力 。由于万 传动轴 总成 、万向轴总成、马达总成等几个部分组 轴 ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ １ — ０ ９ 作者简介 ： 尚 鑫（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 辽宁阜新人 ， 助理工程 师 ， 本科 ， 目前从事 壁厚 螺杆钻具技术研究工作 ； 贾建超（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 天津人 ， 助理工程师 ， 本科 ， 目前从事壁 厚螺杆钻具技术研 究工作 。
关键词 ： 等壁厚 螺杆钻具 ； 钻井施工 ； 现 场应用 中图分类号： Ｔ Ｅ ９ ２ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ４） ０ ４ － ０ １ ７ ９ — ０ ３
螺杆钻具是我 国在上个世 纪八 十年代从 国外引 进 的一种动力工具 ，主要被用于石油钻井和修井等 方面 ， 并在广泛的应用的过程 中得到了快速发展 。近 年来 ， 受石油钻井施工环境 的影 响 ， 复杂的分支井和 水 平井 的钻 井施 工 给螺 杆 钻 具 带来 了 巨大 的 挑 战【 ｎ 。
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Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ４， ２ ０ １ ４
瓣形万 向轴改为球形万 向轴 ， 并采用绞 、 杆、 球等连 接方式进行扭矩的传输 ，球形 的万向轴可以有效地 减少滚动摩擦力 ， 从而降低万向轴 的磨损速度。 此外 ， 球形的万 向轴可以扩大接触受力的部位 ， 在 冲击力 和承受力方面有 了很大程度的提高。通过 些特殊的处理技术大大提高了球形万 向轴表 面的 抗高百度文库能力 、 硬度以及耐磨能力 ， 从而延长 了万 向轴 的使用寿命。球形的万 向轴是通过橡胶油封对钢球 进行密封 ， 使钢球处于润滑油脂保护下 ， 以避免 与钻 井液 的直接接触而造成腐蚀现象 。如果球形万向轴 在运动的过程中轴头出现失效 的情况 ，万 向轴 只会 处于密封套 中， 不会出现整体断裂的情况嘲 。 （ ３ ） 马达总成 。 等壁厚螺杆钻具 中的马达定子外 壳是使用合金钢制作而成 ，定子橡胶所采用的是丁 腈橡胶 ，这种橡胶具有耐磨能力强 以及强度高等特 点。马达定子的内部采用方法是机械加工 ， 并根据转 子线性设计出了相应的螺旋槽 ， 最后进行注胶 。与普 通的螺杆钻具相 比，等壁厚螺杆钻具 中的橡胶和定 子 内部的粘连面积扩大了近一倍 ，这样可以提高橡 胶的牢 固程度 ， 从而避免老化和掉胶的情况发生。 此外 ，在定子 内部 的加工过程 中所形成 的螺旋 槽 ，可以有效地提高定子外壳的抗变形能力和抗冲 击能力 ， 从而在很大程度上提高了马达的工作效率 和使 用 时间 。 ． １ ． ３ 传 统螺 杆钻 具在 使用 过程 中存 在 的 问题 由于传统 螺杆钻具所 使用 的是花 瓣 型的万 向 轴， 在实际使用过程中如果遇到较大轴向力时 ， 就会 造成万 向轴的接触点减少 ，钢球位置 的应力无法集 中， 从而无 法 承受 使用过 程 中形成 的巨大 推力 。花瓣 型的万 向轴在工作过程 中的摩擦形 式为滑 动摩擦 ， 这会加快万 向轴的磨损速度 ，从而大大降低万向轴 的使用寿命［ ４ 】 。 此外 ，由于传统螺杆钻具所使用的润滑剂为钻 井液 ， 而钻 井 液 是 由多 种强 氧化 性 物质 组 成 ， 因此 ，
型， 使螺杆钻具定子橡胶等壁厚 ， 极大的改进 了螺杆 下硬质合金径 向轴承和锁母组成 ，并使用螺纹 的连 钻具的性能 ， 提高了使用寿命 。 接方式 ， 这样可以大大提高防掉性能。与普通 的螺杆
１ 等 壁厚螺杆钻具概述
１ ． １等壁厚螺杆钻具的整体结构
钻具传动轴相 比，由于等壁厚螺杆钻具的传动轴是 使用锻件加工 的方式 ， 因此 ， 在工作性能上有了很大
图 １ 等 壁 厚 螺 杆 钻 具
由于传 统螺杆钻 具的 马达定子 衬套是 螺旋 状 的设 径 向轴承是通过限位结构进行固定 ，这样可 以有效 计， 马达的长度 和尺寸较大 ， 且厚度不够均匀 ， 如果 地 防 止不 断运 行 过程 中 出现 的轴 头损 害 和断 裂 的情
长时间进行水 平井和分支井 等复杂 的钻井施 工 ， 就 况 ， 并且可 以在传动轴断裂时起到防掉的作用。等壁 会出现承压能力 降低 、 变形 、 磨 损 以及折断等 现象 ， 厚螺杆钻具 的下硬质合金径 向轴承动套是通过过盈 因此 ，不但 影响了钻井效率 ，还大大增加 了钻井成 配合 的方式与传 动轴进行连接 ，下硬质合金径向轴 本 。等壁厚螺杆钻具作为一种新型的动力钻具 ， 具有 承静套通 过螺 纹连接 的方 式与传 动轴壳体 进行连 抗高 温、 转速低 、 长度 尺寸小 以及 功率大等特点 ， 可 接 ，这样就可以防止施工过程 中因产生 的振动和摩 以在复杂的分支井和水平井钻井施工过程 中长期使 擦力 较 大而 出现 松 动 的情况 脚 。
用， 并 取得 了 良好 的应 用效果 。
此外 ，等壁厚 螺杆钻具在传 动轴 的设计上摒弃 等壁 厚定 子技术是 螺杆 钻具 技术 的革 命 性突 了以往的 台肩定位 ， 改用大 的圆弧进行过渡 的方式 ，
破 ，该技术 的核心结构改变现有常规螺杆钻具定子 并 除去上面的螺纹 ， 从而实现轴体应力的平均分布 ， 钢管结构 ，采用预成型技术加工出定子螺旋啮合线 避免裂纹的产生 。等壁厚螺杆钻具的防掉系统是 由
成， 其核心部件是 马达总成。 １ ． ２ 等壁厚螺杆钻具的结构特点 向轴要 同时承受 弯曲力 、 扭转力和压力 ， 并 长期与钻
井液接触 ， 从 而造成万 向轴极易受到损坏 ， 最终影响 （ １ ） 传动轴总成 。 等壁厚螺杆钻具的上硬质合金 螺杆钻具 的使用效率 。等壁厚螺杆钻具将传统的花
《 装备制造技术｝ ２ ０ １ ４ 年第 ４ 期
等壁厚螺杆钻具 的结构及 现场应用效 果分 析
尚 鑫。 贾建超
（ 渤海石油装备（ 天津 ） 中成机械制造公司 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ８ ０ ）
摘 要： 螺杆钻具作为一种 以钻 井液 为动力 的工具 。 目前被 广泛地 应 用于石油钻 井施 工过程 中。与普通 的螺杆钻具相 比， 等壁厚 螺杆 钻具作为一种新 型的钻 具 ， 其 在性 能、 技 术以及使 用效 率上 具有一定 的优 势 ， 并得 到 了广泛的推广 。阐 述 了等壁厚螺杆钻具的结构特点及其优势 ， 并分析 了等壁厚螺杆钻 具在 现场 中的 实际运 用效果 。
（ ２ ） 万向轴总成。 万向轴在螺杆钻具中的主要作 用就是将马达运行所形成 的扭矩和转速传输至传动 等壁厚螺杆钻具（ 如图 １ ） 主要是 由旁通 阀总成 、 并吸收掉转子振动过程 中形成的下推力 。由于万 传动轴 总成 、万向轴总成、马达总成等几个部分组 轴 ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ １ — ０ ９ 作者简介 ： 尚 鑫（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 辽宁阜新人 ， 助理工程 师 ， 本科 ， 目前从事 壁厚 螺杆钻具技术研究工作 ； 贾建超（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 天津人 ， 助理工程师 ， 本科 ， 目前从事壁 厚螺杆钻具技术研 究工作 。
关键词 ： 等壁厚 螺杆钻具 ； 钻井施工 ； 现 场应用 中图分类号： Ｔ Ｅ ９ ２ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ４） ０ ４ － ０ １ ７ ９ — ０ ３
螺杆钻具是我 国在上个世 纪八 十年代从 国外引 进 的一种动力工具 ，主要被用于石油钻井和修井等 方面 ， 并在广泛的应用的过程 中得到了快速发展 。近 年来 ， 受石油钻井施工环境 的影 响 ， 复杂的分支井和 水 平井 的钻 井施 工 给螺 杆 钻 具 带来 了 巨大 的 挑 战【 ｎ 。
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Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ４， ２ ０ １ ４
瓣形万 向轴改为球形万 向轴 ， 并采用绞 、 杆、 球等连 接方式进行扭矩的传输 ，球形 的万向轴可以有效地 减少滚动摩擦力 ， 从而降低万向轴 的磨损速度。 此外 ， 球形的万 向轴可以扩大接触受力的部位 ， 在 冲击力 和承受力方面有 了很大程度的提高。通过 些特殊的处理技术大大提高了球形万 向轴表 面的 抗高百度文库能力 、 硬度以及耐磨能力 ， 从而延长 了万 向轴 的使用寿命。球形的万 向轴是通过橡胶油封对钢球 进行密封 ， 使钢球处于润滑油脂保护下 ， 以避免 与钻 井液 的直接接触而造成腐蚀现象 。如果球形万向轴 在运动的过程中轴头出现失效 的情况 ，万 向轴 只会 处于密封套 中， 不会出现整体断裂的情况嘲 。 （ ３ ） 马达总成 。 等壁厚螺杆钻具 中的马达定子外 壳是使用合金钢制作而成 ，定子橡胶所采用的是丁 腈橡胶 ，这种橡胶具有耐磨能力强 以及强度高等特 点。马达定子的内部采用方法是机械加工 ， 并根据转 子线性设计出了相应的螺旋槽 ， 最后进行注胶 。与普 通的螺杆钻具相 比，等壁厚螺杆钻具 中的橡胶和定 子 内部的粘连面积扩大了近一倍 ，这样可以提高橡 胶的牢 固程度 ， 从而避免老化和掉胶的情况发生。 此外 ，在定子 内部 的加工过程 中所形成 的螺旋 槽 ，可以有效地提高定子外壳的抗变形能力和抗冲 击能力 ， 从而在很大程度上提高了马达的工作效率 和使 用 时间 。 ． １ ． ３ 传 统螺 杆钻 具在 使用 过程 中存 在 的 问题 由于传统 螺杆钻具所 使用 的是花 瓣 型的万 向 轴， 在实际使用过程中如果遇到较大轴向力时 ， 就会 造成万 向轴的接触点减少 ，钢球位置 的应力无法集 中， 从而无 法 承受 使用过 程 中形成 的巨大 推力 。花瓣 型的万 向轴在工作过程 中的摩擦形 式为滑 动摩擦 ， 这会加快万 向轴的磨损速度 ，从而大大降低万向轴 的使用寿命［ ４ 】 。 此外 ，由于传统螺杆钻具所使用的润滑剂为钻 井液 ， 而钻 井 液 是 由多 种强 氧化 性 物质 组 成 ， 因此 ，
型， 使螺杆钻具定子橡胶等壁厚 ， 极大的改进 了螺杆 下硬质合金径 向轴承和锁母组成 ，并使用螺纹 的连 钻具的性能 ， 提高了使用寿命 。 接方式 ， 这样可以大大提高防掉性能。与普通 的螺杆
１ 等 壁厚螺杆钻具概述
１ ． １等壁厚螺杆钻具的整体结构
钻具传动轴相 比，由于等壁厚螺杆钻具的传动轴是 使用锻件加工 的方式 ， 因此 ， 在工作性能上有了很大
图 １ 等 壁 厚 螺 杆 钻 具
由于传 统螺杆钻 具的 马达定子 衬套是 螺旋 状 的设 径 向轴承是通过限位结构进行固定 ，这样可 以有效 计， 马达的长度 和尺寸较大 ， 且厚度不够均匀 ， 如果 地 防 止不 断运 行 过程 中 出现 的轴 头损 害 和断 裂 的情
长时间进行水 平井和分支井 等复杂 的钻井施 工 ， 就 况 ， 并且可 以在传动轴断裂时起到防掉的作用。等壁 会出现承压能力 降低 、 变形 、 磨 损 以及折断等 现象 ， 厚螺杆钻具 的下硬质合金径 向轴承动套是通过过盈 因此 ，不但 影响了钻井效率 ，还大大增加 了钻井成 配合 的方式与传 动轴进行连接 ，下硬质合金径向轴 本 。等壁厚螺杆钻具作为一种新型的动力钻具 ， 具有 承静套通 过螺 纹连接 的方 式与传 动轴壳体 进行连 抗高 温、 转速低 、 长度 尺寸小 以及 功率大等特点 ， 可 接 ，这样就可以防止施工过程 中因产生 的振动和摩 以在复杂的分支井和水平井钻井施工过程 中长期使 擦力 较 大而 出现 松 动 的情况 脚 。
用， 并 取得 了 良好 的应 用效果 。
此外 ，等壁厚 螺杆钻具在传 动轴 的设计上摒弃 等壁 厚定 子技术是 螺杆 钻具 技术 的革 命 性突 了以往的 台肩定位 ， 改用大 的圆弧进行过渡 的方式 ，
破 ，该技术 的核心结构改变现有常规螺杆钻具定子 并 除去上面的螺纹 ， 从而实现轴体应力的平均分布 ， 钢管结构 ，采用预成型技术加工出定子螺旋啮合线 避免裂纹的产生 。等壁厚螺杆钻具的防掉系统是 由
成， 其核心部件是 马达总成。 １ ． ２ 等壁厚螺杆钻具的结构特点 向轴要 同时承受 弯曲力 、 扭转力和压力 ， 并 长期与钻
井液接触 ， 从 而造成万 向轴极易受到损坏 ， 最终影响 （ １ ） 传动轴总成 。 等壁厚螺杆钻具的上硬质合金 螺杆钻具 的使用效率 。等壁厚螺杆钻具将传统的花
《 装备制造技术｝ ２ ０ １ ４ 年第 ４ 期
等壁厚螺杆钻具 的结构及 现场应用效 果分 析
尚 鑫。 贾建超
（ 渤海石油装备（ 天津 ） 中成机械制造公司 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ８ ０ ）
摘 要： 螺杆钻具作为一种 以钻 井液 为动力 的工具 。 目前被 广泛地 应 用于石油钻 井施 工过程 中。与普通 的螺杆钻具相 比， 等壁厚 螺杆 钻具作为一种新 型的钻 具 ， 其 在性 能、 技 术以及使 用效 率上 具有一定 的优 势 ， 并得 到 了广泛的推广 。阐 述 了等壁厚螺杆钻具的结构特点及其优势 ， 并分析 了等壁厚螺杆钻 具在 现场 中的 实际运 用效果 。