【正文】 序 言在近幾十年中，螺桿鉆具作為一種井下動(dòng)力工具獲得了迅速發(fā)展，其優(yōu)勢(shì)在于：1．井底直接提供動(dòng)力，減少了井下鉆具的磨損和損壞。2．增加鉆頭的轉(zhuǎn)速和扭矩，提高了進(jìn)尺率。 3．可準(zhǔn)確地定向、造斜、糾偏。 4．可用于水平井、開(kāi)窗側(cè)鉆、擴(kuò)眼、取芯等作業(yè)，顯著提高鉆井的經(jīng)濟(jì)效益。5．與轉(zhuǎn)盤(pán)同時(shí)使用用于直井全面鉆進(jìn)，大幅提高機(jī)械鉆速。在這本手冊(cè)中主要介紹了中成牌螺桿鉆具的工作原理、性能、使用要求及注意事項(xiàng)，從而使用戶(hù)能夠安全、高效的使用我們的產(chǎn)品。操作人員必須具有一定的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并需要對(duì)本說(shuō)明書(shū)進(jìn)行仔細(xì)閱讀。但是，本手冊(cè)絕不能作為操作人員進(jìn)行作業(yè)的唯一依據(jù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們將不斷推出更多新產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，因此，請(qǐng)及時(shí)參考我們最新的參數(shù)手冊(cè)。如果在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)關(guān)于鉆具操作，生產(chǎn)安全以及本手冊(cè)提供信息的不明之處等問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們，我們會(huì)盡力幫你解決?！　“鏅?quán)所有：未經(jīng)許可，本出版物的任何部分都不得以任何的形式手段，如電子、機(jī)械、照相、錄制等進(jìn)行復(fù)制、資料檢索或播送。一、企 業(yè) 簡(jiǎn) 介渤海裝備中成機(jī)械制造有限公司螺桿鉆具制造廠(chǎng)是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司確認(rèn)的定點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)，螺桿鉆具產(chǎn)品采用從美國(guó)史密斯公司引進(jìn)的全套設(shè)計(jì)制造技術(shù)和專(zhuān)用設(shè)備而生　產(chǎn)，包括生產(chǎn)制造與整機(jī)裝配生產(chǎn)線(xiàn)、熱處理可控氣氛生產(chǎn)線(xiàn)以及定子橡膠生產(chǎn)線(xiàn)，具有當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。　　公司生產(chǎn)的螺桿鉆具，經(jīng)過(guò)十多年對(duì)國(guó)外技術(shù)的消化、吸收和改進(jìn)，已生產(chǎn)出直徑60~286mm，16種規(guī)格，、7Mpa、14Mpa三種水眼壓降系列，單頭與多頭，單彎、雙彎以及可調(diào)彎殼體，配合各種形式扶正器使用的400多個(gè)品種的螺桿鉆具，而且能夠獨(dú)立開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)適用于各種用途的各種規(guī)格系列的螺桿鉆具。近年來(lái)為適應(yīng)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)了一系列大扭矩、大功率、耐高溫、長(zhǎng)壽命螺桿鉆具，并研制出應(yīng)用于小井眼井、連續(xù)油管鉆井及修井作業(yè)的小直徑螺桿鉆具、應(yīng)用于空氣欠平衡鉆井的空氣泡沫螺桿鉆具及應(yīng)用在鉀酸鹽等特殊鉆井液中鉆井的螺桿鉆具，其中多項(xiàng)技術(shù)獲得國(guó)家專(zhuān)利證書(shū)。 　　2008年，我公司開(kāi)發(fā)出最新一代的具有專(zhuān)利技術(shù)的等壁厚（預(yù)輪廓）定子。這種馬達(dá)定子采用了一種新的制造工藝，保證了在長(zhǎng)度不變的情況下，具有兩倍于常規(guī)馬達(dá)的功率和扭矩，從而顯著提高了機(jī)械鉆速。同時(shí)，在不降低機(jī)械轉(zhuǎn)速的前提下可將馬達(dá)長(zhǎng)度縮短，提高鉆具定向能力，提高隨鉆測(cè)量?jī)x（MWD）/隨鉆測(cè)井儀（LWD）的測(cè)量精度，增加旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的機(jī)械鉆速。中成ERT預(yù)輪廓型螺桿鉆具是機(jī)械鉆速的革命。在質(zhì)量體系保障上，是國(guó)內(nèi)螺桿鉆具生產(chǎn)廠(chǎng)家最先通過(guò)IS0900l標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)，也是同行業(yè)中唯一通過(guò)中國(guó)計(jì)量局IS0l00l2計(jì)量檢測(cè)體系認(rèn)證的企業(yè)。2003年，螺桿鉆具產(chǎn)品通過(guò)API認(rèn)證。 　　我公司的螺桿鉆具產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到檢測(cè)均采用配套齊全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其主要零配件都是采用數(shù)控機(jī)床加工，從而保證了加工質(zhì)量和精度。 　　　目前，我公司螺桿鉆具產(chǎn)品已銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)20多個(gè)油田及美國(guó)、印度、泰國(guó)、菲律賓、伊朗、卡塔爾、委內(nèi)瑞拉等國(guó)家和地區(qū)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)覆蓋率98％左右，市場(chǎng)占有率名列前茅。地址：天津市，大港區(qū)，川港路聯(lián)系電話(huà)：02225964411, 25964693傳真：02225964693公司網(wǎng)站：二、產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格說(shuō)明本手冊(cè)列舉了我公司生產(chǎn)制造的所有規(guī)格的螺桿鉆具。用戶(hù)如有特殊要求，我公司可為用戶(hù)單獨(dú)設(shè)計(jì)您所需要的特殊用途的異型螺桿鉆具。本手冊(cè)提供的參數(shù)，是保證您正確使用好該工具的重要依據(jù)，請(qǐng)用戶(hù)在工作中認(rèn)真對(duì)待?！≈谐陕輻U鉆具標(biāo)牌說(shuō)明：□LZ□□□―□□―□ H: 可換扶正器 G: 高溫定子 T: 可調(diào)彎殼體 C: 長(zhǎng)壽命螺桿鉆具 M: 油密封傳動(dòng)軸總成 AD: 空氣/泡沫螺桿鉆具 ERT: 等壁厚（預(yù)輪廓）定子 　0: 中空轉(zhuǎn)子3: 單彎殼體4: 雙彎殼體或彎接頭5: 扶正器6: 扶正器加單彎接頭7: 扶正器加雙彎接頭或彎接頭Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ: 改進(jìn)型 C: 徑向軸承是船用橡膠軸承　 Y: 徑向軸承是硬質(zhì)合金軸承. J: 徑向軸承是CC合金軸承 鉆頭最大水眼壓降 (bar) 鉆具公稱(chēng)直徑 (mm) 螺桿鉆具標(biāo)志 馬達(dá)轉(zhuǎn)子頭數(shù)（單頭省略）　三、螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)與工作原理 螺桿鉆具是以油基泥漿、浮化泥漿及粘土泥漿等作動(dòng)力液，是一種把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的容積式井下動(dòng)力鉆具。當(dāng)泥漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)時(shí)，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動(dòng)下繞定子的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速通過(guò)萬(wàn)向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭，從而實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。 大港－鉆具主要由四部分組成： 旁通閥總成 馬達(dá)總成 萬(wàn)向軸總成 傳動(dòng)軸總成 它的部件主要由閥體、閥芯、閥套、彈簧、閥口總成組成，它的作用是在下鉆時(shí)，允許環(huán)空（鉆桿與井壁的環(huán)形空間）的泥漿由旁通閥閥體側(cè)面的閥口孔流向鉆桿內(nèi)孔，起鉆時(shí)使鉆桿內(nèi)孔的泥漿從閥體側(cè)面的閥口流入環(huán)空。使起、下鉆時(shí)不致使泥漿溢于井臺(tái)上，以及保護(hù)馬達(dá)的作用。 圖1 旁通閥總成的工作原理是在泥漿流量達(dá)到說(shuō)明書(shū)推　薦最小流量以前的某個(gè)流量時(shí)該流量經(jīng)閥芯內(nèi)孔，在孔兩端產(chǎn)生壓力差，上端壓力大于下端壓力，此壓力差克服彈簧力把閥芯壓下，旁通孔被關(guān)閉。此時(shí)泥漿流經(jīng)馬達(dá)，把壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。地面停泵或流值過(guò)小，壓力差不足以按住閥芯，彈簧把閥芯頂起，旁通孔導(dǎo)通（參考圖1）?？傊?，正常情況下旁通閥的啟閉完全由流量大小決定的。 它由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成（參考圖2）。轉(zhuǎn)子是一根經(jīng)過(guò)加工并有耐磨抗腐蝕鍍層的左旋螺桿。定子是在經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的鋼管上有用特制的壓膠芯軸壓鑄并粘牢的丁晴橡膠，它耐磨并抗碳?xì)浠衔铩６ㄗ拥念^數(shù)比轉(zhuǎn)子多一個(gè)，在轉(zhuǎn)子裝入定子后，任意截取一個(gè)垂直于軸線(xiàn)的截面，兩者均是共軛嚙合的。因此，繞軸線(xiàn)的左旋螺桿上有一系列嚙合點(diǎn)，這些嚙合點(diǎn)封閉起來(lái)的容腔組成一個(gè)密封腔，而且此容腔體積是一定的。隨著　螺桿在定子中的運(yùn)動(dòng)，密封腔逐步沿軸線(xiàn)移動(dòng)，把完成能量轉(zhuǎn)換的泥漿由低壓腔排出馬達(dá)。這就是螺桿馬達(dá)的基本工作原理?！D2 圖3根據(jù)設(shè)計(jì)，不同馬達(dá)的頭數(shù)有不同的配合?？偟膩?lái)說(shuō)，馬達(dá)的頭數(shù)越少，轉(zhuǎn)速越高，扭矩越??；馬達(dá)的頭數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越高。各種螺桿馬達(dá)頭　數(shù)配合的截面輪廓如圖3。螺桿鉆具以馬達(dá)中一個(gè)定子導(dǎo)程組成密封腔為一級(jí)，也就是說(shuō)，馬達(dá)如果是三級(jí)的，在軸向上存在三個(gè)連續(xù)而互不相通的密封腔，在工作中，如欲使馬達(dá)正常有效地工作，(8bar)為宜，如以三級(jí)馬達(dá)為例。否則，馬達(dá)就要漏損，轉(zhuǎn)數(shù)降低。嚴(yán)重時(shí)則完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，致使馬達(dá)損壞。這一點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)用戶(hù)應(yīng)非常注意。 為了保證馬達(dá)密封腔的密封，以確保能承受的壓降，所以定轉(zhuǎn)子間的配合尺寸都需經(jīng)過(guò)選配測(cè)試，使其不宜過(guò)緊或過(guò)松，讓馬達(dá)發(fā)揮最大的效率。另外，定子的容腔是由橡膠形成的，因此定子內(nèi)腔的尺寸是受到井底溫度影響的，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際的井溫情況要求廠(chǎng)家選配適合的馬達(dá)配合，如地層井溫較高，可選配較松的馬達(dá)；如地層較淺或使用的環(huán)境溫度較低，可選配較緊的馬達(dá)等。 現(xiàn)場(chǎng)使用的泥漿流量希望在推薦的范圍內(nèi)，否則將影響馬達(dá)效率，甚至使磨損加大。 螺桿馬達(dá)的性能參數(shù)是螺桿鉆具的主要性能參數(shù)，螺桿輸出扭矩與馬達(dá)壓降成正比；輸出轉(zhuǎn)數(shù)與輸入泥漿流量成正比，隨著負(fù)荷的增加，螺桿輸出轉(zhuǎn)數(shù)降低很少，地面　控制容易。所以，通過(guò)控制地面上的壓力表的讀數(shù)及泵的流量就控制住了井下螺桿的扭矩及轉(zhuǎn)速。 為了增加鉆頭的水馬力和泥漿的上返速度，將轉(zhuǎn)子加工成帶噴嘴的中空轉(zhuǎn)子。此時(shí)馬達(dá)的總流量應(yīng)等于流經(jīng)馬達(dá)密封容腔的流量和流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量的總和。每種規(guī)格的馬達(dá)都有其推薦的最大和最小流量值。如果超過(guò)最大流量值，轉(zhuǎn)子可能超速旋轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)提前損壞。如果輸入流量小于最小流量值，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩就會(huì)降低，從而影響其使用效果。因此，在選擇轉(zhuǎn)子噴嘴尺寸時(shí)，應(yīng)確保馬達(dá)密封容腔的流量始終保持或高于最小推薦流量值，這樣，才能使馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在泥漿密度、噴嘴尺寸和馬達(dá)總流量給定時(shí)，流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴的流量和流經(jīng)馬達(dá)密封腔的流量總是在變化中的。當(dāng)鉆頭離開(kāi)井底，螺桿馬達(dá)無(wú)負(fù)荷，此時(shí)流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量最小，而此時(shí)的流經(jīng)馬達(dá)密封腔的流量最大。鉆頭開(kāi)始進(jìn)尺工作，螺桿馬達(dá)部分的壓差不斷增加，使流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴　流量增加，而此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)密封容腔流量減少。流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴水眼所產(chǎn)生壓力差ΔP的計(jì)算公式：ΔP＝ΔP1＋ΔP2＝ 其中 ΔP：馬達(dá)兩端壓力差（PSI） ΔP1：轉(zhuǎn)子噴嘴所消耗的壓力降（PSI） ΔP2：轉(zhuǎn)子長(zhǎng)孔所消耗的壓力降（PSI） ρ：泥漿密度（lb/gal） Q。：流經(jīng)轉(zhuǎn)子水眼的流量（gal/min） D：轉(zhuǎn)子長(zhǎng)孔直徑（in） d：噴嘴直徑（in） Pν：泥漿粘度（cp）　 L：轉(zhuǎn)子長(zhǎng)孔長(zhǎng)度（ft）在上述計(jì)算公式中，ΔP、ΔPΔPρ、D、Pν、L在給定井況和螺桿鉆具規(guī)格后都是定值，因此，只要改變d,就可以得到一個(gè)相應(yīng)的Q。值。再根據(jù)相應(yīng)井況的總流量和螺桿鉆具馬達(dá)推薦的最大流量和最小流量值，最終確定Q。值和d 值。表1噴嘴直徑(in)泥漿密度(ppg)馬達(dá)兩端壓降(PSI)100200300400流經(jīng)轉(zhuǎn)子水眼流量(GPM)12/324056698036516373334758663143536218/329012715517982116142164751061291506998120138表2 中空轉(zhuǎn)子所配的噴嘴尺寸噴嘴號(hào)噴嘴直徑噴嘴號(hào)噴嘴直經(jīng)InMmInMm077/321616/32088/321818/32099/322020/32　1010/322222/321111/322424/321212/322828/321313/323030/321414/323232/321515/32 它位于轉(zhuǎn)子下端，其作用是把馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到傳動(dòng)軸上。它所起到的作用要求它具有較好的撓性功能，才能實(shí)現(xiàn)把轉(zhuǎn)子的偏心運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)軸的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，一般萬(wàn)向軸采用萬(wàn)向瓣形和柔性軸形式，如圖4。 　從整個(gè)螺桿鉆具壽命的角度上來(lái)看，萬(wàn)向軸總成部分壽命相對(duì)是最短的，在螺桿使用后，應(yīng)及時(shí)拆卸修理和檢查。　 圖4 運(yùn)動(dòng)原理 它的作用是將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給鉆頭，同時(shí)承受鉆壓所產(chǎn)生的軸向和徑向負(fù)荷。，分為泥漿潤(rùn)滑傳動(dòng)軸總成和油密封傳動(dòng)軸總成兩種：a、泥漿潤(rùn)滑傳動(dòng)軸總成：（圖5）該總成采用鉆井泥漿作為潤(rùn)滑液，對(duì)傳動(dòng)軸總成中的串軸承和徑向軸承進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。由于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其具有最短的彎點(diǎn)到鉆頭的距離。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)中的上徑向軸承又稱(chēng)限流器，對(duì)流經(jīng)軸承組件的泥漿流量進(jìn)行限制?！、油密封傳動(dòng)軸總成：該總成采用密封組件將串軸承和部分徑向軸承進(jìn)行密封并注入高溫潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。由于降低了軸承的磨損，大大延長(zhǎng)了軸承的壽命。，、7Y、14J三種：圖 5a、該結(jié)構(gòu)上、下軸承是推力球軸承，徑向軸承有兩組硬質(zhì)合金軸承或兩組橡膠軸承兩種。b、水眼壓降為7Mpa，該結(jié)構(gòu)上、下軸承有多組向心推力球軸承或多列推力球軸承兩種，徑向軸承是上、下各多組硬質(zhì)合金軸承。c、水眼壓降為14Mpa，該結(jié)構(gòu)上、下軸承有多組鑲嵌PDC復(fù)合片的平面推力摩擦軸承，徑向軸承是上、下各一組CC合金軸承。，分為串軸承和徑向軸承兩種： 圖9a、串軸承串軸承為多列向心推力球軸承，在鉆頭懸離井底空轉(zhuǎn)時(shí)，該軸承主要承受整個(gè)液柱的向下推力和轉(zhuǎn)子、萬(wàn)向軸、傳動(dòng)軸及鉆頭的重量；鉆頭座井底時(shí)承受工作狀態(tài)為所施加的鉆　壓。b、徑向軸承徑向軸承為滑動(dòng)軸承，上、下各有一組。主要用來(lái)承受轉(zhuǎn)子作行星運(yùn)動(dòng)引起的彎曲載荷和鉆頭的側(cè)向力。對(duì)于泥漿潤(rùn)滑的傳動(dòng)軸總成來(lái)說(shuō)，上徑向軸承又稱(chēng)限流器，它允許馬達(dá)流出的部分泥漿（在最大水眼壓降作用下，約5