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1、 螺 杆 钻 具 螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下工具，其由传动轴总成、螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下工具，其由传动轴总成、马达马达 总成、万向轴总成、防掉总成和旁通阀总成总成、万向轴总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成五大部分组成 . .泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀进入马达泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀进入马达. .在马达进出口形成一定压在马达进出口形成一定压 差推动马达的转子旋转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 。螺杆钻具的性能主要取决于马达总成。螺杆钻具的性能主要取决于马达总成。 旁通阀总成旁通阀总成马达总成
2、马达总成万向轴总成万向轴总成传动轴总成传动轴总成防掉总成防掉总成螺 杆 钻 具 旁通阀总成：旁通阀总成：它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。阀阀 芯芯阀阀 套套筛筛 板板阀阀 体体隔隔 板板隔隔 板板O O型圈型圈 大大 小小弹弹 簧簧卡卡 簧簧 小小卡卡 簧簧 大大螺 杆 钻 具 旁通阀总成：旁通阀总成：它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，使钻柱中泥它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，使钻柱中泥 浆循环绕过不经过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。浆循环绕过不经过
3、马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆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。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，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。弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。防掉接头防掉接头螺 杆 钻 具 防掉总成的组成防掉总成的组成： 防掉锁母防掉锁母防掉连杆防掉连杆防掉接头防掉
4、接头防掉锁母防掉锁母防掉连杆防掉连杆螺 杆 钻 具 防掉总成防掉总成： 泥浆泥浆泥浆泥浆它的作用是由于异常原因造成壳体断裂或脱扣时防止落井并同时使泵它的作用是由于异常原因造成壳体断裂或脱扣时防止落井并同时使泵 压升高使地面及时发现问题避免造成事故。压升高使地面及时发现问题避免造成事故。螺 杆 钻 具 马达总成：马达总成： 它由定子和转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成。它由定子和转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成。 橡胶内孔是具有一定几何参数的螺旋。转子是一根有镀铬硬层的螺杆橡胶内孔是具有一定几何参数的螺旋。转子是一根有镀铬硬层的螺杆 。 定子定子转子转子橡胶橡胶 衬套衬套定
5、子定子 壳体壳体螺 杆 钻 具 马达总成：马达总成： 定子定子转子转子转子与定子相互啮合，是用两者的导程差而形成的螺旋密封线，转子与定子相互啮合，是用两者的导程差而形成的螺旋密封线， 同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动，同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动， 不断的生成与消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原不断的生成与消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原 理。理。密封舱密封舱螺 杆 钻 具 马达定子一个导程组成一个密封腔，也称为一级。每级额定工作压降为马达定子一个导程组成一个密封腔，也称为一级。每级额定工作压降为0.8Mpa
6、,0.8Mpa, 最大压降为额定工作压力的最大压降为额定工作压力的1.31.3倍，如四级马达，额定压降应为倍，如四级马达，额定压降应为3.2Mpa,3.2Mpa,最大压降为最大压降为 4.2Mpa4.2Mpa。压降超过此值马达就会产生泄漏，转速很快下降，严重时会完全停止转动压降超过此值马达就会产生泄漏，转速很快下降，严重时会完全停止转动 ，甚至造成马达损坏，用户应特别注意。，甚至造成马达损坏，用户应特别注意。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
7、应用场所的井温情况，以便推荐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, ,否则将影否则将影 响马达效率，甚至马达磨损加快。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
8、控制泵的流量，就可以控制井下钻具的扭矩和转速。计控制泵的流量，就可以控制井下钻具的扭矩和转速。定子定子转子转子密封舱密封舱螺 杆 钻 具 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 子多子多1 1）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小; ; 头数越多，转速头数越多，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 数比为数比为 1 1：2 2、3 3：4 4、5 5：6 6、7 7：8 8、9 9：10 10 的马达，
9、下图是几种典型马的马达，下图是几种典型马 达配合的截面轮廊：达配合的截面轮廊： 1:21:23:43:45:65:67:87:89:109:10螺 杆 钻 具 此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此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 ，每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。如果流量过大，转子会，每种规格的马达都有其推荐的最大和最小流量值。如果流量过大，转子会 超速运转，定子和转子会出现提前损坏，如果流量过小，马达将停止转动。超速运转，定子和转子会出现提前损坏，如果流量过小，马达将停止转动。 因此在选择转子喷嘴尺寸时，应确保马达密封腔流量
10、始终保持或高于最小推因此在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 荐流量值，这样才能使马达正常运转。荐流量值，这样才能使马达正常运转。在泥浆密度、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
11、，而此时流经马达密钻进，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。封腔流量减少。中空中空 转子转子中空转子马达中空转子马达 ：为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转子加工成为带喷嘴的为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转子加工成为带喷嘴的 中空转子。中空转子。 螺 杆 钻 具 中空喷嘴的计算中空喷嘴的计算 ：流经马达密封腔的流流经马达密封腔的流量为量为QmQm，通过马达喷，通过马达喷 嘴的流量嘴的流量QzQz即：总流量即：总流量 Q=Q=Qm+QzQm+Qz设定马达转速设定马达转速n n 值计值计 算算QmQm 值值容积效率容积效率 v v 取取 0.
12、900.90 QzQz = Q = Q QmQm (L/s)(L/s)喷嘴直径喷嘴直径QmQm-马达密封腔流量马达密封腔流量 (L/s)(L/s) QzQz-转子喷嘴的流量转子喷嘴的流量 (L/s)(L/s) Q-Q-中空转子马达的总流量中空转子马达的总流量 (L/s)(L/s) v -v -容积效率容积效率 马达压降马达压降 P = P = PstPst + + PopPop PstPst马达启动压降马达启动压降(MPa)(MPa) PopPop马达工作压降马达工作压降(MPa)(MPa) 泥浆比重泥浆比重(kg/L)(kg/L)计算公式中计算公式中q q为中空转子马达的每为中空转子马达的每
13、 转排量转排量 (L/r)(L/r)其数值参见下表。其数值参见下表。螺螺 杆杆 钻钻 具具 5LZ244X7.0 LL q=20.3 5LZ216X7.0 LL q=17.1 5LZ197X7.0 LL5LZ197X14.0 LL q=14.0 5LZ172X7.0 LL q=10.25LZ165X7.0 LL5LZ165X14.0 LL q = 8.5 5LZ120X7.0 LL5LZ120X14.0 LL q = 5.0 5LZ95 X7.0 LL q = 2.69LZ95 X7.0 LL q = 3.35LZ89 X7.0 LL q = 2.4 5LZ73 X7.0 LL q = 1.3
14、按以上推荐计算公式，用户可以根据使用需要随时更换不同直径的 喷嘴，从而达到理想的效果。 中空转子马达中空转子马达 ：螺 杆 钻 具 万向轴总成万向轴总成 ：万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达 产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴大多采用瓣形，也有采用产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴大多采用瓣形，也有采用 挠轴形式的。挠轴形式的。立林钻具的瓣型万向轴采用数控切割技术制成，切口平行度高，粗糙立林钻具的瓣型万向轴采用数控切割技术制成，切口平行度高，粗糙 度可达度可达 6.36.3且不破坏金属化学成分
15、，因此使用寿命高、机械损失小。且不破坏金属化学成分，因此使用寿命高、机械损失小。球传动万向轴采用球、杆、绞连接方式传递扭矩，用高温润滑脂润滑球传动万向轴采用球、杆、绞连接方式传递扭矩，用高温润滑脂润滑 摩擦副，橡胶套密封钢球运动部分，隔离含磨砺性钻井液，球传动万向轴摩擦副，橡胶套密封钢球运动部分，隔离含磨砺性钻井液，球传动万向轴 工作面均进行特殊表面处理，使其表面硬度、抗高温性相对提高；因此耐工作面均进行特殊表面处理，使其表面硬度、抗高温性相对提高；因此耐 磨性、可靠性得到进一步提高，工作寿命相应延长。磨性、可靠性得到进一步提高，工作寿命相应延长。 花瓣型万向轴花瓣型万向轴球传动万向轴球传动万向轴螺 杆 钻 具 球传动万向轴的组成：球传动万向轴的组成：钢钢 球球 小小钢钢 球球 大大球球 座座压压 圈圈连连 杆杆活活 绞绞橡橡 胶胶 套套螺 杆 钻 具可调弯壳体的组成可调弯壳体的组成: :上壳体上壳体下壳体下壳体定位套定位套弯接头弯接头O O型圈型圈螺 杆 钻 具可调弯壳体可调弯壳体: :我公司现生产的可调弯壳体可调角度范围有我公司现生产的可调弯壳体可调角度范围有 0-20-2、0-3 0-3 、0-4.0-4.
