螺杆钻具结构及功能 PPT
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螺杆钻
螺杆钻具是油水井修井中常用的一种钻铣工具，它是以液体压力为动力，驱动井下钻具旋转的工具，可以用来进行钻进、磨铣、侧钻等作业。
由于它一方面对洗井液的要求比较高，另一方面我们在现场施工时，由于操作不当很容易造成螺杆钻具的损坏，这样既影响施工进度，又增加作业费用。
为了提高螺杆钻具的使用率，就其原理、操作方法及故障分析做一简单阐述。
一、螺杆钻具的结构螺杆钻主要由上接头、旁通阀、定子、转子、过水接头、轴承总成及下接头组成。
1、旁通阀的结构与作用（1）结构：旁通阀主要由本体、阀套、阀芯、弹簧、弹簧挡圈、丝堵、筛板等组成。
（2）作用：a、防止下钻或接单根时因环形空间液体密度较大，液体倒流到钻具内，造成转子倒转及松扣现象。
b、防止含钻屑的洗井液进入定子腔内卡死钻具。
c、防止钻具内的意外井喷。
d、起钻时可泄出钻柱内的洗井液。
2、马达总成的结构与作用（1）结构：马达总成由定子和转子组成。
定子是经过精加工的钢筒内硫化一层具有双头或多头螺旋腔的刚体橡胶套。
转子是一根单头或多头螺旋钢轴，用合金钢加工成形后，表面镀一层有利于防腐和耐磨的硬铬，并通过镀铬来控制定子和转子的配合间隙。
（2）作用：以泥浆泵泵入的修井液的液压能驱动转子转动，为钻头破碎岩石提供旋转机械能。
马达总成是螺杆钻具的动力源。
3、传动轴总成传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命。
传动轴总成用于传递钻压、扭矩和修井液。
二、螺杆钻具的工作原理螺杆钻具通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能。
当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，阀球被推动下移，关闭旁通阀，从而进入转子与定子形成的各个密封腔。
液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动。
转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与之有一偏差心距e的定子中心线公转。
这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理。
由于转子和定子都采用螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动去带动钻具旋转。
螺杆钻具的结构和工作原理
螺杆钻具的结构和工作原理
螺杆钻具是一种以钻井液为动力，将液体压力能转换为机械能的容积式井下动力钻具。
其主要结构包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成等部分。
其中，马达总成是核心部件，由转子和定子两个部件组成。
工作原理是：当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达时，在马达的进、出口形成一定的压力差，这个压力差推动转子绕定子的轴线旋转。
通过万向轴和传动轴，将转速和扭矩传递给钻头，从而实现钻井作业。
在钻进过程中，高压钻井液流进螺杆钻具，经过定子（橡胶衬套）与转子（螺杆）之间的螺旋通道向下揉捏，在定子与转子间构成高压腔室和低压腔室。
转子在压差效果下发生位移，即产生偏心扭矩，迫使转子发生新的位移，持续下行，又发生新的高压和低压腔室，在压差效果下，迫使转子发生新的位移。
螺杆钻具PPT
为了确保马达的密封效果，转子与定子之间的配合尺寸与不同井深的温度有关,
因此在选择钻具时应尽可能准确地提供给厂家钻具应用场所的井温情况，以便推荐 使用松紧配合状态适合的马达。现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内,否则将影 响马达效率，甚至马达磨损加快。
马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，随着
中空转子马达 ：
流经马达密封腔的流 量为Qm，通过马达喷 嘴的流量Qz 即：总流量 Q=Qm+Qz 设定马达转速n 值计 算Qm 值
QM nq (L / s) 60
容积效率v 取 0.90 ∴ Qz = Q – Qm (L/s)
喷嘴直径
898 p Q2
d 4
z (mm)
P
Qm---马达密封腔流量 (L/s) Qz---转子喷嘴的流量 (L/s) Q----中空转子马达的总流量 (L/s) v ---容积效率 马达压降P = Pst + Pop ∆Pst——马达启动压降(MPa) ∆Pop——马达工作压降(MPa) ρ——泥浆比重(kg/L) 计算公式中q为中空转子马达的每 转排量 (L/r)其数值参见下表。
螺杆钻具
传动轴外壳带有不同直径和不同形状的稳定器（见下图），用户可根 据钻井工艺的需要选择使用。
直棱稳定器 五瓣、三瓣螺旋稳定器
三瓣偏心稳定器 五瓣、三瓣球型稳定器
螺杆钻具
螺杆钻具型号说明 ：
例：5LZ165×7.0LL 表示为转子头数与定子头数比为5﹕6的、外径为165mm螺杆
钻具，钻头水眼压降为7.0Mpa。LL(立林)。
在泥浆密度、 喷嘴尺寸和马达流量为定量时，流经转子喷嘴的流量和流 经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的。钻头离开井底，马达负载近 似为零，此时流经转子喷嘴流量最小，而流经马达密封腔的流量最大。钻头 钻进，使马达压差不断增加，使流经转子喷嘴流量增加，而此时流经马达密 封腔流量减少。
因此在选择钻具时应尽可能准确地提供给厂家钻具应用场所的井温情况，以便推荐 使用松紧配合状态适合的马达。现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内,否则将影 响马达效率，甚至马达磨损加快。
马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，随着
中空转子马达 ：
流经马达密封腔的流 量为Qm，通过马达喷 嘴的流量Qz 即：总流量 Q=Qm+Qz 设定马达转速n 值计 算Qm 值
QM nq (L / s) 60
容积效率v 取 0.90 ∴ Qz = Q – Qm (L/s)
喷嘴直径
898 p Q2
d 4
z (mm)
P
Qm---马达密封腔流量 (L/s) Qz---转子喷嘴的流量 (L/s) Q----中空转子马达的总流量 (L/s) v ---容积效率 马达压降P = Pst + Pop ∆Pst——马达启动压降(MPa) ∆Pop——马达工作压降(MPa) ρ——泥浆比重(kg/L) 计算公式中q为中空转子马达的每 转排量 (L/r)其数值参见下表。
螺杆钻具
传动轴外壳带有不同直径和不同形状的稳定器（见下图），用户可根 据钻井工艺的需要选择使用。
直棱稳定器 五瓣、三瓣螺旋稳定器
三瓣偏心稳定器 五瓣、三瓣球型稳定器
螺杆钻具
螺杆钻具型号说明 ：
例：5LZ165×7.0LL 表示为转子头数与定子头数比为5﹕6的、外径为165mm螺杆
钻具，钻头水眼压降为7.0Mpa。LL(立林)。
在泥浆密度、 喷嘴尺寸和马达流量为定量时，流经转子喷嘴的流量和流 经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的。钻头离开井底，马达负载近 似为零，此时流经转子喷嘴流量最小，而流经马达密封腔的流量最大。钻头 钻进，使马达压差不断增加，使流经转子喷嘴流量增加，而此时流经马达密 封腔流量减少。
螺杆钻具和钻头介绍
钢制钻头
适用于钻硬度较低的岩 层，价格相对较低，但 耐磨性较差。
PDC钻头
适用于钻硬度高、研磨 性强的岩层，切削效率 高，但价格较高。
复合钻头
由硬质合金和钢制刀片 组成，适用于各种岩层， 切削效率较高。
钻头的工作原理
切削原理
钻头通过切削作用将岩石破碎， 切削刃的形状和角度对切削效果
有很大影响。
冲击原理
螺杆钻具和钻头介绍
目录
• 螺杆钻具介绍 • 钻头介绍 • 螺杆钻具与钻头的配合使用 • 螺杆钻具和钻头的维护保养 • 螺杆钻具和钻头的发展趋势
螺杆钻具介绍
01
螺杆钻具的种类
01
单螺杆钻具
由单根螺杆构成，主要用于旋转切削和钻孔作业。
02
双螺杆钻具
由两根反向旋转的螺杆组成，主要用于深孔和高强度材 料的钻孔作业。
使用寿命。
调整与校准
03
在维护保养过程中，需要根据需要进行调整和校准，以确保其
正常运转和提高钻孔质量。
05 螺杆钻具和钻头的发展趋势
螺杆钻具的发展趋势
1 2
高效能
随着钻井技术的不断进步，对螺杆钻具的效率要 求也越来越高，研发高效能的螺杆钻具成为行业 趋势。
耐高温
随着钻井深度的增加，井底温度逐渐升高，对螺 杆钻具的耐高温性能提出了更高的要求。
谢谢聆听
螺杆钻具的应用场景
建筑行业
用于混凝土、岩石等材料 的钻孔作业，如建筑物的 墙体、地面和桥梁的钻孔。
采矿业
用于对矿体进行钻孔作业， 如矿山的开采、勘探和地 下工程的施工。
制造业
用于机械零件、模具和设 备的钻孔作业，如金属板 材、管道和容器的打孔。
02
油田用螺杆钻具
螺 杆钻具
中空转子马达 ：
5LZ244X7.0 LL 5LZ216X7.0 LL 5LZ197X7.0 LL 5LZ172X7.0 LL 5LZ165X7.0 LL 5LZ120X7.0 LL 5LZ95 X7.0 LL 9LZ95 X7.0 LL 5LZ89 X7.0 LL 5LZ73 X7.0 LL
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
代用接头：
水平井段及泥浆净 化不好的情况下推荐使 用代用接头，避免泥浆 杂质堵卡旁通阀造成不 必要的螺杆失效。
旁通阀
代用接头
旁通阀+ 提升短节
提升短节
旁通阀与提升 短节组合在一起， 可缩短井口拆装螺 杆时间。
旁通阀
提升+旁通 阀组合接头
螺杆钻具
旁通阀总成：
它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。
直棱稳定器
三瓣偏心稳定器
三瓣、五瓣螺旋稳定器
三瓣、五瓣球型稳定器
螺杆钻具
可换套式的稳定器：
可换稳定器套筒
壳体本体
螺杆钻具型号说明
例：5LZ172/5×7-DM 表示：转子与定子头数比为5﹕6、外径为172mm、马达级数为5级、
钻头水眼压降为0～7MPa的大漠螺杆钻具。
3.使用螺杆钻具注意事项：
为了确保马达的密封效果，转子与定子之间的配合尺寸与不同井深的温度有关, 因此在选择钻具时应尽可能准确地提供给厂家钻具应用场所的井温情况，以便推荐 使用松紧配合状态适合的马达。现场使用的泥浆流量应在推荐的范围之内,否则将影 响马达效率，甚至马达磨损加快。
马达的输出扭矩与马达的压降成正比，输出转速与输入泥浆量成正比，随着 负载的增加，钻具的转速有所降低，因此在地面只要根据压力表控制压力，根据流 量计控制泵的流量，就可以控制井下钻具的扭矩和转速。
螺杆钻具技术演示
（一）、先进的设计技术:
1、中成马达线型设计软件
（一）、先进的设计技术:
2、定转子模拟设计软件
（一）、先进的设计技术:
3、定转子模拟加工软件
（一）、先进的设计技术:
4、可逆向转子测量软件
（一）、先进的设计技术:
5、螺杆钻具动力学和现代CAE研究 开展螺杆钻具等井下钻具的结构安全性评价和最优 使用参数评价是预防井下安全事故的重要技术手段。 特别是在深井、超深井和大位移井中，螺杆钻具的 综合评价对井下安全作业尤为重要。 立足三维井眼全井钻柱系统动力学，结合不同井型 （直井、水平井、大位移井、开窗侧钻井等），开展了 钻井参数、井身结构、钻具组合等对螺杆钻具输出性能 及相关钻井技术指标的影响研究。
控制泥浆性能的稳定，保持适当粘切，增强泥浆携砂能力。 避免使用粗劣的堵漏材料，防止堵塞或破坏螺杆钻具。
4、控制输入泥浆排量和输出转速：
螺杆输出转速与输入泥浆排量成正比。每种规格的马达都
有其推荐的最大和最小排量值。 螺杆的最佳使用排量是其最大允许使用排量的70%左右，既
能获得足够的扭矩和转速，也可以获得较长的使用寿命。
经轴承的泥浆大小取决于钻头水眼压降。因此，为了保证
轴承的寿命，钻头水眼压降应控制在给定的范围内。 合理匹配钻头水眼，形成充分的井底不对称流场，增强泥 浆对井底及钻头的清洁、冲洗作用，有利于提高机械钻速。
7、下钻时注意事项：
在高温井或压力上升井段下钻时，要低速泵入泥 浆灌满钻柱并间断进行循环以防止钻头喷嘴堵塞 或防止高温造成定子的损坏。 当钻头下放至预定深度开始延伸钻进前，先上提 钻杆或缓慢转动以防止损坏套管或划出新眼。
径向轴承为滑动轴承，上、下各有一组，主
要用来承受转子作行星运动引起的弯曲载荷和钻 头的侧向力。
螺杆钻具
稳平效果好，可配合旋转方式钻进，控制轨迹方便。
技术关键：各弯点的选择及弯角加工精度的控制
4、工作特性（外特性）
(1)理论工作特性：
M T 、 N T —马达理论扭矩、功率；
包括理论工作 特性和实际工 作特性
MT T p Q nT 60Q / q
MT 1 p q 2
现有产品分为3.5MP a（Δ500psi）、7.0MPa
（Δ1000psi）和14.0MPa（Δ2000psi）等三种。该值 越大，说明传动轴的承力承压性能越好，成本就越高。
(4)根据排量需求选择转子类型
由干螺杆钻具的转速与工作排量成正比，增大排量必然增大转子、万 向轴、传动轴的转速和万向轴的载荷循环频率，故排量的大幅度增长 必将会导致螺杆钻具的非正常工作，容易造成破坏。 在钻井过程中，尤其是大井眼水平井中，为了携带岩屑需要，要求有 较高的钻井液返速，即要求有较大的工作排量。而这一排量会成倍高 于螺杆钻具的额定排量或最高排量。在这种情况下，应该选择带有中 空转子马达的螺杆钻具。 中空转子就是马达转子的中心钻有通孔，通孔上端装有一个固定喷嘴。 流入马达的钻井液排量Q将分成两部分，Q1进入转子中孔旁路，Q2
N 0 p Q
(2)实际工作特性
由于马达定子橡胶衬套在压降 p 作用下产生变形和漏失，导致 实际转速 n 随压降 p 的增大而降低； 转矩 M 仍随压降 p 的增大 而线性增加，表明螺杆钻具实际上仍有良好的过载能力。
(2)实际工作特性
L 曲线—负荷效率曲线
p 2 L p
D、传动轴总成
作用：传动轴的作用是将马达的旋转动力传递
给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。
结构及工作原理：
常用钻具基础知识ppt课件
57.1
167.6
71.4
165.1
71.4
181.6
71.4
200
备注
可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用
20 精选课件ppt
三、方钻杆
❖ 钻铤代号，例如LT1等 ❖
（三）方钻杆 ❖ 1.方钻杆位于钻柱的最上部 ，主要作用是传递扭矩，承受钻柱的全部
重量。 ❖ 方钻杆根据外形分为以下两种形式： ❖ 四方方钻杆：管体横截面内为圆形，外为正四方形的方钻杆，代号为
钻杆是钻柱的基本组成部分，它主要用于传递扭矩， 输送钻井液。在钻井过程中不断连接钻杆，则不断增长 钻柱，从而达到不断加深井眼的目的。
3 精选课件ppt
一、钻杆
2、 钻杆的结构 钻杆由管体及钻杆接头（内螺纹接头、外螺纹接头）
两部分组成。现用钻杆的管体与接头是采用对焊方法连 接在一起。为了增大接头连接处的强度，管体两端对焊 部分是加厚的，
按小尺寸钻铤使用.钻铤只允许减小一次尺寸。 ❖ 5、钻铤全长测量应不包括外螺纹长度,全长短于8米的钻铤报废。 ❖ 6、螺纹应清洗至露出金属光泽。 ❖ 7、螺纹台肩面在完好情况下有小于0.8毫米凹陷或泥浆刺痕,应进
行磨台肩,否则修扣 。 ❖ 8、判定螺纹的修理按标准进行。 ❖ 9、探伤后要标出有伤部位，进行相应处理。
∮127钻杆全长允许直线度≤6mm，两端3米允许直线度≤3mm。 ❖ 2、水眼必须畅通、无污物堵塞。 ❖ 3、管体检验从钻杆一端加厚处旋转检查至另一端加厚处,表面不
得有硬伤,挤扁,电焊修补,泥浆刺漏痕迹。 ❖ 4、接头外径磨损不得超过规定数值,内螺纹接头体长度Ø114.3
毫米钻杆以下不短于160毫米, Ø114.3毫米以上不短于180毫米, 外螺纹接头体长度不短于150毫米。 ❖ 5、内螺纹接头耐磨带经磨损后厚度不小于1 毫米。 ❖ 6、吊卡台肩面应平整无凹凸现象,吊卡台肩宽度应符合标准。 ❖ 7、接头密封台肩面在丝扣完好情况下有小于0.8毫米的凹陷或泥 浆刺痕,应进行磨台肩,否则修扣。 ❖ 8、判定螺纹的修理按标准进行。 ❖ 9、修理符号的标记要准确，位置要合适。
第五节 螺杆钻具
壳体
2.马达的结构及工作原理
①马达的组成及结构 马达是螺杆钻具的动力部 件，马达总成实际上是由转子 和定子两个基本部分组成的单 螺杆容积式动力机械。转子是 一根表面镀有耐磨材料的钢制 螺杆，其上端是自由端，下端 与万向轴相连。定子包括钢制 外筒和硫化在外筒内壁的橡胶 衬套，橡胶衬套内孔为一个螺 旋曲面的型腔。 图4.5.5 马达的组成
扭矩 转速 功率
螺杆压降
图4.5.9 螺杆钻具的理论工作曲线
分析公式可看出：
①螺杆钻具的转速只与排量和结构有关，而与工况(钻压、扭矩等)无 关；工作扭矩与压降和结构有关，而与转速无关，转速和力矩是各自独立的 两个参数； ②螺杆钻具具有硬转速特性：压降增加可使工作转矩M变大，不因负载 增大而降低转速,具有良好的过载能力； ③工作扭矩变化，螺杆压降变化，因此可由泵压变化来判断井下螺杆钻 具的工况； ④转速随排量Q的变化而线性变化，可通过调节排量Q调节螺杆马达的转 速。 ⑤工作扭矩与转速均与结构参数有关，增大马达的每转排量，可得到低 速大扭矩特性。螺杆钻具的头数越多，每转排量越大，马达的转速越低扭矩 越大（如图4.5.10）。
2.弯角与造斜率的关系(图4.5.20) 弯角越大，造斜率越高，但在旋转钻井时转速受到限制。因此复合钻井 时应在满足造斜率的前提下采用弯角较小的螺杆。
弯 角 角 度
转 速 造斜率
图4.5.20 弯角与造斜率的关系
定子 转子
转子线型和定子线型是一对摆线类共轭曲线副（图4.5.6），常用的 马达转子若为N头摆线线型，则定子必为N+1头摆线线型；转子和定子曲面 的螺距相同。转子和定子的端面曲线即线型有一定要求外，还要求转子与 定子的长度须大于螺距。 转子轴线和定子轴线间有一距离，称为偏心距，一般以e 表示。
螺杆结构PPT幻灯片
L
L
M
K
t
L E
eE
h E
螺杆直径 60 mm 螺杆长 1200mm 长径比 L : D 20 : 1 各段长度
齿深
压缩比
齿间距
= 60 m
Symbol
L g
e
s
= 符120号0
mm
加料段长度Einzug 压K缩om 段p长re度ssion Meterin计g量段长度
L鋘geder Zone L LE 10D E
5. 还要注意螺杆与料筒的同心度！ 6. 添加剂的影响: 阻燃剂在加工过程中会分解腐蚀性气体,由于在喂料段
温度较低,易积聚气体,故易腐蚀. 螺杆磨损的表现 加料段磨损主要表现在：进料慢加料困难，预塑时间过长。 压缩段磨损主要表现在：预塑时间过长。 均化段磨损主要表现在：料往回流, 螺杆正转, 背压不稳，预塑时间过长。
8
3. 螺杆的材料及加工
1. 料筒：
2.
（1）普通料筒： 氮化钢(硬度:HV850 –950)；氮化层深度0.5 – 0.7 mm
3.
（2）双金属料筒: ( a ) 镍基合金表面硬化，
4. HRC55- 62。
( b ) 表面离心铸造 40%碳化钨衬里, 深度大于2mm, 硬度
5.
使用寿命是普通料筒的4 － 5倍。
螺杆介绍 Screw Introduction
1
注射螺杆和料筒的结构:
喷嘴 法兰盘
料筒
下料口
螺杆头
止回阀环 止回阀座 螺杆
2
DH
MH 3
MH 2
MH 1
MZ
EZ = 加料区 KZ = 压缩区 MZ= 计量区
KZ
LL/D/D20:1
螺杆钻具工作原理及结构
第三节螺杆钻具工作原理及结构螺杆钻具的工作原理螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。
当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中滚动，马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。
螺杆钻具作为井底动力钻具，有许多突出的优点：1．增加了钻头扭矩和功率，因而提高了进尺率。
2．减少了钻杆和套管的磨损和损坏。
3．可准确地进行定向、造斜、纠偏。
4．在水平井、丛式井及修井作业中，可显著提高钻井经济效益。
5．由于结构的先进，提高了钻具的寿命，可用于延深钻井或直井钻进。
螺杆钻具的结构及其作用DT螺杆钻具主要由以下几部分组成：※旁通阀总成※马达总成※万向轴总成※传动轴总成※导向总成（导向钻具专有部件）1．旁通阀总成（见图1）旁通阀设置在马达的上部，它由阀体、阀芯、阀座、弹簧、滤套等组成，其功用如下：a．下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力。
b．起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀侧孔流入环空，不致使钻井液溢于井台。
c．钻具工作时，高压钻井液流经旁通阀，推动阀芯，压缩弹簧，关闭旁通阀侧孔，所有钻井液流经马达，把压力能转换为机械能。
正常情况下，旁通阀的开关由钻井液流量及压力大小来控制。
2．马达总成（见图2、图3）马达是由转子和定子两部分组成的，图3为钻具马达截面轮廓。
转子是一根经过特殊加工和处理，具有抗腐蚀、耐磨损的左旋螺杆。
定子是一根内衬橡胶的钢管，定子内孔也呈螺旋形，转子与定子组装好后沿着它们的接触点形成一系列连续的、共轭的、啮合密封腔，在具有压力能的液体作用下，随着密封腔的形成、变化和消失，迫使转子在定子中作连续运动。
每套螺杆钻具的马达为多级，马达中的一个定子导程组成的密封腔为一级，每一级的许用压降一般不超过0.8MPa，否则，马达就要产生漏损，降低转速。
为保证马达密封腔的密封，以承受一定的压降，转、定子都需经过选配测试以确保为轻微过盈配合，同时，由于井温对定子橡胶的影响，用户可根据实际的井温向厂家反映，以达到合适的马达配合要求，从而使马达发挥最大的功率和效率。
螺杆钻具结构及功能
定子壳体
橡胶
转子
马达总成
根据井温要求：定子橡胶分普通定子和高温定子两种。 适应排量要求：转子分实心转子和中空转子两种。 根据钻井泥浆液要求：对转子表面镀铬处理，适用于水基 泥浆和油基泥浆；对转子表面喷涂碳化钨，适用于饱和盐 水泥浆。
定子
转子
马达总成
定子橡胶工艺控制步骤如下图所示
拆模 成分检验
可换稳定器
可调弯壳体
BPM可调弯壳体有螺纹联接和齿式 连接两种形式。 其他组件及功能 代用接头 万向轴弯壳体 可调弯壳体 可调弯角可以根据钻井工艺调整， 但小规格螺杆可调范围大，大规格 螺杆可调范围小。 BPM可调弯壳体规格
95mm(3 3/4inch)
120mm(4 3/4inch) 165mm(6 1/2inch) 197mm(7 3/4inch) 216mm(8 1/2inch)
万向轴 弯壳体
钻具具有一定的结构弯角，通常完成一定曲率半径的某一
井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时，需更
换螺杆钻具，达到不同的造斜率要求。
单弯导向螺杆钻具
螺杆钻具产品简介
可调弯螺杆钻具---可以在钻井平台上随意
调整，从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进 的能力。减少工具的储备量、提高螺杆钻具的 使用率、缩短钻井周期、降低作业成本。
目前可调弯壳体的调整角度一般为0~3°，
可以满足钻井造斜率要求。
可调弯导向螺杆钻具
螺杆钻具产品简介
北京国际石油展上展出的螺杆钻具
培训提纲
螺杆钻具简介
螺杆钻具结构及功能
培训 内容
其他组件及功能
螺杆钻具基本结构
0
旁通阀总成
旁通阀*是螺杆钻具最上部的部件，是与外部的沟通与转换的部件
相关主题
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1:2
3:4
5:6
7:8
9:10
马达总成
根据马达线型理论研究结论可知，转子线型和定子线型是 一对摆线类共轭曲线副，常用的马达转子若为N头摆线线型， 则定子为N+1摆线线型；转子和定子曲面的螺距相同，导程之 比为N/（N+1）。
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马达总成
马达中转子与定子相互啮合，用两者的导程差而形成 螺旋密封腔，以完成能量转换。为了确保密封效果，转子 与定子之间的配合尺寸与不同井深、井温有关，在选择钻 具时应按不同井况选用不同型号马达。
螺杆钻具结构及功能
培训提纲
培训 内容
螺杆钻具简介 螺杆钻具结构及功能 其他组件及功能
培训提纲
培训 内容
螺杆钻具简介 螺杆钻具结构及功能 其他组件及功能
螺杆钻具产品简介
螺杆钻具简介
螺杆钻具+PDC钻头、螺杆钻具+ 牙轮钻头进行钻井提速在全国 各油田全面展开
螺杆钻具对ROP提速效果普遍在 30%以上，甚至超过100%
马达总成
中空转子马达--增加钻头的水马力和泥浆的上返速度
转子---带喷嘴的中空转子； 马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和；
流量过大，转子会超速运转，定子和转子会出现提前损坏，流量过小， 马达将停止转动； 选择转子喷嘴尺寸时，应确保马达密封腔流量始终保持或高于最小推荐
螺杆钻具产品简介
北京国际石油展上展出的螺杆钻具
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螺杆钻具简介 螺杆钻具结构及功能 其他组件及功能
螺杆钻具基本结构
螺杆钻具
旁通阀
流向 变化
马达
输出 动力
万向轴
改变 方向
传动轴
传递 载荷
0
防掉总成
旁通阀总成
螺杆钻具的主要结构
旁通阀*是螺杆钻具最上部的部件，是与外部的沟通与转换的部件
向轴壳体设计为弯壳体，一般为0~3°的弯度，来达到一定
的造斜率要求。
单弯螺杆钻具-----弯壳体的角度是固定的，即每一根螺杆 钻具具有一定的结构弯角，通常完成一定曲率半径的某一 井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时，需更 换螺杆钻具，达到不同的造斜率要求。
单弯导向螺杆钻具
螺杆钻具产品简介
导向螺杆钻具
使钻柱中泥浆循环绕过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。 正常钻进时，旁通阀会自动关闭。此时泥浆流经马达，把压力能转
换为机械能。
阀体 阀芯
阀口 弹簧 阀套
阀关闭
阀旁通
旁通阀总成结构
马达总成
螺杆钻具的主要结构
马达总成决定一台螺杆钻具能输出怎样的扭矩和转速。
马达总成 螺杆钻具心脏 决定动力性能
可调弯螺杆钻具---可以在钻井平台上随意
调整，从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进 的能力。减少工具的储备量、提高螺杆钻具的 使用率、缩短钻井周期、降低作业成本。
目前可调弯壳体的调整角度一般为0~3°， 可以满足钻井造斜率要求。
可调弯导向螺杆钻具
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
球铰式
活瓣式
万向轴总成
万向轴总成由两个元件组成：壳体和万向 轴轴体。壳体通过上、下螺纹分别和马达定子
壳体下端及传动轴壳体上端连接。
普通直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角， 而弯壳体螺杆钻具的万向轴壳体则是一个带有结
构弯角的弯壳体。
壳体
可被弯壳体 或可调弯壳 体代替
轴体
万向轴总成
活瓣式万向轴
活瓣式万向轴主要由活瓣、外球座、内球座、连接杆组成。
定子
转子
马达总成
定子橡胶工艺控制步骤如下图所示
拆模
成分检验
冷却
密炼
硫化 注胶
全检 泥浆浸泡试验
预热
粘接
喷砂
清洗
返炼 快检
马达总成
马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子的螺旋线头数
比转子多1）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小；头数
越多，转速越低，扭矩越大。
可根据用户需求，制造转子头数与定子头数比为 1:2、3:4、 5:6、7:8、9:10 的马达，下图是几种典型马达配合的截面 轮廊：
流量值，这样才能使马达正常运转。 中空转子
马达总成
液压能
功能：当具有一定能量的压力液
进入转、定子形成的密封腔时，转子 在压力泥浆的驱动下，绕定子轴线旋 转，完成液体压力能向机械能的转化， 为钻头提供动力。
机械能
万向轴总成
螺杆钻具的主要结构
万向轴总成是螺杆钻具实现造斜导向的关键部件。
挠轴式
万向轴总成 运动转换 控制造斜定向
最普遍使用的导向工具
螺杆钻具产品简介
螺杆钻具简介
螺杆钻具，又称定排量马达，是一种以钻井 液为动力液的井下动力钻具，为容积式马达。
工作原理
泥浆泵泵出的钻井液从钻柱进入螺杆钻具的 马达，在马达的两端形成一定压力差，推动马达 的转子旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动 轴传递给钻头。
螺杆钻具产品简介
马达总成
定子是在钢管内壁上压注并粘结牢固的橡胶衬套。橡胶内孔具 有螺旋曲面的形状。 转子是一根经过机械加工并经高硬度表面处理的螺杆，其上端 是自由端，下端与万向轴相连。 转子轴线和定子轴线间有一距离，称为偏心距，一般以e 表示。
定子壳体
橡胶
转子
马达总成
根据井温要求：定子橡胶分普通定子和高温定子两种。 适应排量要求：转子分实心转子和中空转子两种。 根据钻井泥浆液要求：对转子表面镀铬处理，适用于水基 泥浆和油基泥浆；对转子表面喷涂碳化钨，适用于饱和盐 水泥浆。
旁通阀* 螺杆对外接口 钻井液流向改变
旁通阀
旁通阀总成
主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、阀口、密封件、孔用挡圈组成。
弹 簧
孔用 挡圈
密封件
阀
口
阀
阀
阀
体
套
芯
旁通阀总成
弹簧
弹簧精密计算，反复试验 确保阀的动作灵敏可靠
d
p
D1 D2 D
H0
H1 H2
F3
F
F max
F1 U
O
1
2
max
3
H3
旁通阀总成
螺杆钻具简介
螺杆钻具可分为常规直钻具和 导向螺杆钻具两大类。
直螺杆钻具主要用于直井钻井 提速，导向螺杆钻具主要用于定 向井、水平井的造斜、稳斜或复 合钻提速等。
螺杆钻具产品简介
导向螺杆钻具
导向螺杆钻具----为了钻出一定斜度和方位的井眼，控
万向轴 弯壳体
制井眼的轨迹，螺Βιβλιοθήκη 钻具带有一定的弯度，螺杆钻具的万当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔， 此时泥浆流经马达，使其转变成机械能。 当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和 静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
泥浆
旁通阀总成
功能：有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，