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1、旋转导向钻进系统 Rotary steering system,主讲人：离蒙遁,交流内容,1.定向钻进简介 2.定向钻进系统组成 3.涡轮钻具原理及结构 4.螺杆钻具原理及结构 5.定向钻进系统应用 6.煤矿瓦斯抽放治理,1.定向钻进简介,定义：,定向钻进技术是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具，使钻孔按照设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。,定向钻进应用,科学钻探钻井取心,油气探采,瓦斯治理,市政建设,定向钻进是集测量、控制、钻井、机械、地质等学科于一体的科学钻进技术，可大幅提高传统钻进的质量与效益。,2.定向钻进系统组成,钻掘系统,掘进任务,钻杆,动力头,钻掘执行机构,随钻测
2、量仪,钻杆拆缷装置,轨迹控制器,钻头,测斜器,井底动力,造斜器,井上设备,井底钻具,信息流、能量流,孔内钻具,钻杆,孔底马达,中程增矩,钻杆,井上可移动回转动力头,液压系统,水力,电力,液压,浅底钻进,深孔钻进,水平定向钻,井底动力钻进,能量流传动方式,液力能传递方式,空心钻杆 高压钻井液通道,钻杆与井壁间隙 钻井液回流通道,冲洗井底 带走岩屑,液力能传递方式,井底钻具组成,井底钻具组成 1-钻头；2-传动总成；3-井底马达；4-旋转导向装置；5-液动冲击锤；6-钻铤柱； 7-钻杆；8-稳定器；9-高强度螺纹接头；10-旋转接头；11-方钻杆；12-高压钻井液管,钻井效率决定因素,Drilli
3、ng process efficiency-钻井过程效率,钻遇地层特征 Formations-地层 Temperature-温度 Drilling problems-井下复杂,使用钻头类型 Rock-牙轮钻头 PDC-PDC钻头 Impregnated-孕镶钻头,Power of pumping facility-泵功率 RPM-转速 Operating load-作业负荷,钻头,牙轮钻头,牙轮钻头单锥牙轮在井底破岩面上作纯滚动 将钻杆的主旋转运动转为牙轮齿的冲击岩石运动。,三牙轮钻头上的各排齿相互啮合，能有效而不重复地全面破碎井底岩石并防止齿槽泥包。,PDC钻头,钻头,1）剪切破岩，破岩耗能
4、低； 2）PDC复合片具有超高的硬 度、耐磨性和自锐性； 3）PDC钻头为无活动部件，工作可靠。,剪切破岩机理,金刚石微粉硬质合金基体复合晶片,孕鑲PDC钻头 （impregnated）,钻头,扭力自平衡式钻头,岩土对钻头的反作用力在钻头上自平衡，省去锚固装置并改善钻杆的受力。,钻头钻进部分为多节，分别为一到两段的切削节、推进节和钻尖破碎节组成，相邻两节转动方向相反，图中的方案为三节顺时针两节逆时针（往钻进方向看），由于结合冲击破岩、切削破岩和水力破岩，钻头的破岩效率和破岩速度将有较大提高。,钻杆及稳定器,为了减小钻杆受孔壁摩擦阻力，一般将钻杆制成比钻孔直径小些，钻杆表面不与孔壁直接接触，而是
5、通过直径与孔径接近大小的稳定器支承在钻出的孔内，以防止垂直于孔轴线的侧向力使钻杆过度弯曲。钻杆稳定器对两段较长距离钻杆起隔离作用，改善各自的受力条件,钻杆稳定器,钻杆弯曲,为多点脉动式驱动器的受力情况，蠕动式脉动单点驱动器利用摩擦副自锁原理，驱动器前方向的钻杆向驱动器施加扭矩和推力时，驱动器与孔壁的螺旋摩擦副不自锁，螺副摩擦副发生相对滑动，驱动器克服阻力向前相对蠕动，而驱动器后方的钻杆向驱动器施加推力时，螺旋摩擦副自锁，使后面钻杆的压力转移到孔壁上，从而阻隔了每段钻杆压力的相互影响。,钻杆弯曲,涡轮钻具,Stator-定子,Rotor-转子,Mud-泥浆,涡轮钻具,Reduction turb
6、odrill design-减速涡轮钻具设计,Turbine section-动力端,Reduction-减速器,Spindle-传动轴,Angle regulator-可调弯壳体,涡轮钻具,螺杆钻具,螺杆钻具结构 传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成 .,旁通阀总成,马达总成,万向轴总成,传动轴总成,防掉总成,旁通阀总成：,旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，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。 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
7、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,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。,阀芯,阀套,筛板,阀体,隔板,隔板,密封件,弹簧,挡圈,挡圈,螺杆钻具,螺杆钻具,防掉接头,防掉锁母,防掉连杆,防掉总成：,泥浆,泥浆,作用：由于异常原因造成壳体断裂、脱扣时，起到防掉的作用；同时使泵压升高，使地面及时发现问题避免造成事故。,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。我公司可根据用户需求，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：,1:2,3:4,5:6,7:8,9:10,螺杆钻具,
