螺桿鉆具結構原理(已修改)
2025-08-17 16:37 本頁面
【正文】 螺 桿 鉆 具螺桿鉆具結構螺桿鉆具是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,由旁通閥、馬達、TC軸承、推力軸承、萬向軸、傳動軸和防掉裝置等組成(如圖1所示)。當高壓液體進入鉆具時，迫使轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動（定子和轉(zhuǎn)子組成了馬達），馬達產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速通過萬向軸傳遞到傳動軸和鉆頭上，達到鉆井的目的。螺桿鉆具作為井底動力裝置，具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、大排量等許多優(yōu)點：1． 增加了鉆頭扭矩和功率，提高了進尺率。2． 減少了鉆桿和套管的磨損和損壞。3． 可準確地進行定向、造斜、糾偏。4． 廣泛應用于直井、水平井、叢式井和修井作業(yè)。旁通閥由閥體、閥套、閥芯及彈簧等部件組成(如圖2所示)。在壓力作用下閥芯在閥套中滑動，閥芯的運動改變了液體的流向，使得旁通閥有旁通和關閉兩個狀態(tài)：在起、下鉆作業(yè)過程中，閥套與閥體通孔未閉和，旁通閥處于旁通狀態(tài)，使鉆柱中泥漿繞過馬達進入環(huán)空；當泥漿流量和壓力達到標準設定值時，閥芯下移，關閉旁通閥孔，此時泥漿流經(jīng)馬達，把壓力能轉(zhuǎn)變成機械能。當泥漿流量值過小或停泵時，彈簧把閥芯頂起，旁通閥孔處于開啟位置處于旁通狀態(tài)。馬達由定子、轉(zhuǎn)子組成。定子是在鋼管內(nèi)壁上壓注橡膠襯套而成，其內(nèi)孔是具有一定幾何參數(shù)的螺旋；轉(zhuǎn)子是一根有硬層的螺桿 (如圖3所示) 。轉(zhuǎn)子與定子相互嚙合，用兩者的導程差而形成螺旋密封腔，以完成能量轉(zhuǎn)換。馬達轉(zhuǎn)子的螺旋線有單頭和多頭之分。轉(zhuǎn)子的頭數(shù)越少，轉(zhuǎn)速越高，扭矩越小；頭數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。僅以轉(zhuǎn)子與定子嚙合頭數(shù)為5：6和9：10的截面參考。(如圖圖5所示)。 馬達中一個定子導程組成一個密封腔（一級）。～。壓降超過最大壓降值，馬達就會產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)速很快下降，對馬達也會造成損壞。為了確保密封效果，轉(zhuǎn)子與定子之間的配合尺寸與不同井深、井溫有關。在選擇鉆具時應按不同井況選用不同型號馬達?，F(xiàn)場使用的泥漿流量應在推薦的范圍之內(nèi)，否則將影響馬達效率，甚至加快馬達磨損。馬達的輸出扭矩與馬達的壓降成正比，輸出轉(zhuǎn)速與輸入泥漿量成正比，負載的增加，鉆具的轉(zhuǎn)速有所降低。 中空轉(zhuǎn)子可增加鉆頭液壓動力和泥漿上返速度，馬達的總流量等于流經(jīng)馬達及轉(zhuǎn)子噴嘴的總和，流經(jīng)該馬達的液體流量過大，馬達將停止轉(zhuǎn)動。因此選擇中空轉(zhuǎn)子馬達時，應確保馬達密封腔流量在正常工況。在泥漿密度、噴嘴尺寸和馬達流量一定時，起鉆時馬達負載近似為零，流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量最小，而流經(jīng)馬達密封腔的流量最大。相反，鉆頭鉆進，馬達壓差不斷增加，流經(jīng)轉(zhuǎn)子噴嘴流量增加，同時，流經(jīng)馬達密封腔流量減少。流經(jīng)馬達密封腔的流量為Q1，通過馬達噴嘴的流量Q2，Q總=Q1+Q2。用戶可依據(jù)使用需要隨時更換不同直徑噴嘴，從而達到理想的效果。表1：噴嘴直徑（ in）泥漿密度馬達兩端壓力降(psi)100200300400流經(jīng)轉(zhuǎn)子水眼流量12/324056698036516373334758663143536218/329012715517982116142164751061291506998120138表2： 中空轉(zhuǎn)子所配噴嘴尺寸噴嘴號噴嘴直徑噴嘴號噴嘴直徑inmminmm077/321616/32088/321717/32099/321818/321010/321922/321111/322024/321212/322128/321313/322230/321414/322332/321515/3224 萬向軸總成 萬向軸的作用是將馬達的行星運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃虞S的定軸轉(zhuǎn)動，將馬達產(chǎn)生的扭矩及轉(zhuǎn)速傳遞給傳動軸至鉆頭。萬向軸多采用撓軸式(如圖6所示)。 傳動軸的作用是將馬達的旋轉(zhuǎn)動力傳遞給鉆頭，同時承受鉆壓所產(chǎn)生的軸向和徑向負荷。我公司制造的鉆具傳動軸結構(如圖7所示)已申請國家專利，具有壽命更長、承載能力更高等諸多優(yōu)點。我公司采用的防掉裝置已經(jīng)申請國家專利。當定子下部各個外殼螺紋松脫后，防掉裝置通過轉(zhuǎn)子防止下部殼體落入井眼中，并且φ120以上規(guī)格的鉆具都能夠防止傳動軸軸頭落入井中，具有極大的安全
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