螺杆的结构与工作原理

螺杆的结构与工作原理

一、工作原理:螺杆钻具是一种容积式马达，高压钻井液经钻具进入

螺杆马达后，液体压力迫使转子旋转，将钻井液的水力能转化为机械能，通过传动轴把扭矩传递到钻头上。

二、结构：从上到下依次是

旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成、导向总成（弯螺杆）。新型螺杆具有防掉装置。

三、工作特性

（1）螺杆钻具的转速只与排量和结构有关而与工况（钻压、扭矩）无关。

（2）工作扭矩与压降和结构有关与转速无关。

（3）转速和力矩是各自独立的两个参数。

（4）具有硬转速特性和良好的过载能力。

（5）泵压表可以作为井底工况的监视器，由△P变化来判断和显示井下工况（钻压和扭矩）

（6）转速随排量的变化而线性变化。

（7）工作扭矩和转速均与结构有关。增大马达的每转排量可获得低速大扭矩的特性。

（8）由于密封漏失和摩擦阻力，存在机械效率和水力效率。

四、影响螺杆钻具使用因素（使用要求）

1钻井液：满足井下需要的前提下，比重和粘度尽可能的低，比重不大于1，5；固相含量小于5%；PH值在4--10之间，过高或过低都会

对螺杆钻具零件产生破坏作用；钻进液中含有芳香烃类物质或其它对定子橡胶有害的化学处理剂，会损伤定子橡胶，减少使用寿命。

2排量：每种规格的螺杆都有最适应的排量范围，要符合推荐的使用范围；排量太大会使转速过高，降低使用时间，甚至损坏马达；排量太低会降低转速，功率低，甚至打不开旁通阀进而刺坏。

3钻压：施工中通过逐渐增加钻压，使螺杆钻具的马达压降尽量达到规定值的中上限，以保证螺杆钻具的马达最大限度地输出功率；同时，把钻压控制在推荐的最大钻压以内，过大的钻压会损坏传动轴推力轴承，还会使马达压降过高而发生之滞动现象，如果制动时间过长会使马达严重损坏。

4钻头:钻头水眼压降最大值不超过螺杆额定值。水眼过大使轴承得不到良好润滑及降低螺杆承受钻压的能力；过小，泵压达到额定值时排量小，不能发挥螺杆最大功率，系统压力高会影响推力轴承寿命。

5温度：根据井底温度选择常温（120）或高温（150）螺杆。为能在较高温度下工作，可采取分段循环或中空螺杆加大流量降温。

6钻压平衡：螺杆工作时存在以下几种力

F---转子、万向轴、传动轴、及钻头重量的和，方向向下。

F△MP---马达压力降产生的轴向力,向下。

F△PB---钻头水眼压力降产生的轴向力,向下。

W---钻压，方向向上。

上述各力的合力由推力轴承来承受，合力为0是理想状态。