螺杆钻具

一、前言：

本说明书主要介绍了螺杆钻具的工作原理、结构、机械性能和正确使用及维护保养，便于用户更好地根据钻井、修井的需要进行选用，使其发挥应有的机械及技术性能，提高钻井、修井的工作效率。

二、螺杆钻具的工作原理：

螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液压能量转为机械能的一种容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的压力泥浆流经旁通阀，流压使旁通阀关闭，进而流进马达，在马达的进出口形成一定的压力差，推动转子绕定子轴线公转和自转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井、修井作业。

三、螺杆钻具的组成：

螺杆钻具主要由：旁通阀、液力马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。在马达上部和传动轴下部还装有防掉装置等辅助设施。

万向轴总成　防掉总成　传动轴总成　马达总成　　　　　　　　

3.1旁通阀总成：

它是由：阀体、阀套、阀芯、弹簧、Ｏ形密封圈、挡圈等零件组成。它的作用是起下钻时，使钻柱和环空联通，泥浆不污染井台，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，此时泥浆流量经马达，把压力能转变为机械能。当泥浆流量压力过小或停泵时，所产生液体压力小于弹簧的弹力时，弹簧将阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置，钻柱与环空联通。

3.2液力马达总成：

它是由单螺杆转子和定子组成。转子是一根经过机械加工，表面镀有抗腐耐磨镀层的Ｘ头螺杆。定子外壳是合金钢内腔壁压注粘牢的Ｘ＋１头的内螺旋橡胶衬套组成的。转子和定子的形状和尺寸应保证啮合关系，这些啮合点沿轴向导程形成马达的密封空腔，随着转子在定子中螺旋转动。当具有一定能量的钻井液通过时，空腔沿着轴向下移，

    上部入口不断产生、下部出口逐步消失，完成其能量转换，从而推动转子沿定子螺旋内壁作偏心公转和自转，完成马达的作用。这就是螺杆马达的基本工作原理。马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子螺旋头数比转子多１个）。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。

螺杆马达是钻具的重要部件，很多实践和理论分析，在现有条件下，如欲使马达正常有效地工作，每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜，（马达的一个导程为一级）最大压降为额定工作压力的1.3倍，如压降值超过此值则马达就有漏失，转速加快，磨损严重甚至发热胀死，造成马达损坏。用户应特别注意，现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内，否则会加大定子的磨损，将影响马达的使用效率和寿命。

螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。马达的理论输出扭矩和马达压降成正比，输出转速与输入泥浆流量成正比，随着负荷的增加钻具转速降低，所以只有控制地面上的压力表的读数和泵的流量，就能控制井下钻具的扭矩和转速。

3.3万向轴总成：

它是由花瓣套、中间接头、钢球等零件组成，上连接转子，下接传动轴。它的作用是将马达的行星运动的机械性能传递给传动轴的一种专用连接件。

钻具使用后，应立即拆卸，检查万向轴的磨损情况，如超过维修标准要求，则应更换相关零件，否则会因万向轴的使用过度导致断裂使钻具无法正常工作。

3.4传动轴总成：

传动轴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而设置的部件，钻具传动轴总成有两种：

3.4.1钻头水眼压降为3.5Mpa，传动轴总成两端采用滚针轴承定向，中间推力球轴承承压的结构。

3.4.2钻头水眼压降为7.0Mpa，传动轴总成两端采用硬质合金的径向轴承定向，中间采用连串轴承组承压，提高了传动轴总成的耐磨性及承载能力，延长其使用寿命。

3.5防掉装置：

为避免由于异常因素导致的钻具壳体断裂或脱扣时防止部件落井，在钻具螺杆上端旁通阀下部加装防掉短节。短节壳体在螺杆马达上部不易损坏，短节中间有圆形大螺母和与螺杆相联的吊杆。正常工作时防掉装置不起作用（有点搅拌损失），一旦防掉短节以下壳体断、脱，带螺杆、吊杆下移，则短节中间大螺母落在短节壳体缩径上，即吊住螺杆等部件，又堵住泥浆通道，引起泥浆泵压升高，使地面及时发现问题，采取措施，避免扩大损失。

四、螺杆钻具的型号说明：

例：5LZ165×7.0表示为转子头数与定子头数为5：6的，外径为Φ165mm的螺杆钻具，钻头水眼压降为7.0Mpa。