随着国内外技术的发展，利用涡轮钻具来保持或提高油井产量已成为一种发展趋 势近几年来国内外涡轮钻具发展很快不论是涡轮钻具制造技术，还是涡轮钻具的 应用技术和应用水平都有了很大的发展和提高在油田生产中，有相当比例的油气井 靠涡轮钻具开采出来的，特别是在俄罗斯，涡轮钻具的技术已经得到广泛的应用这 都充分说明，涡轮钻具是提高深部地层以及复杂地质条件下的机械钻速、降低钻井成 本的最有效井下动力钻具涡轮钻具适用于陆地、海洋、沙漠地区石油钻井作业中的 深井、直井、定向井、丛式井的钻井涡轮钻具钻井深度主要是受其耐温等级多种因素的限制，下井深度越深，温度越 高，对涡轮钻具绝缘耐温等级要求越高，这样涡轮钻具钻井深度就受到一定的限制 涡轮钻具钻井工艺由许多因素影响，如涡轮钻具钻速，压降，液体密度，这对钻井效 率有很大的影响，无论是在什么地方这些因素总能影响钻井过程在提高机械钻速 的诸多途径中，由于提高钻头钻速尚有较大潜力而且效果明显，因此成为当前钻井方 式和破岩工具发展的一个主要方向考虑深部井段对钻具的强度要求和钻井的安全 性，针对国内主要地层岩性特点，不同钻头类型，装备条件等，对发挥涡轮钻具的长 处，研究破岩效率高，使用寿命长，钻井成本低的井下动力钻具，提高井下钻具钻速, 对提高钻井技术的整体水平和竞争能力，有着深远的现实意义。
在造斜过程中，涡轮钻具弯接头成一定小角度来进行造斜，钻进角度和钻进长度 成一定比例，来达到定向钻井的目的，涡轮钻具虽然是一种很有效的钻井工具，但也 存在着某些缺点如钻井时间不能较长，经过一段时间就必须更换钻头，或其它零部件, 钻井人员必须充分考虑到这些不利因素，利用有利因素，在较短时间内创造最有利的 价值，这就需要在以后的发展中不断改进和创新目录刖a 1目录 21涡轮钻具应用与发展 41.1国内外新型涡轮钻具 41.1.1国外新型涡轮钻具 41.1.2国内新型涡轮钻具 41.2涡轮钻具技术发展及其发展趋势 61.2.1涡轮钻具配合金刚石钻头钻井技术 61.2.2中速大扭矩涡轮钻具配合新型高速牙轮钻头钻井技术 71.2.3涡轮钻具在定向井、水平井和大斜度井中的应用 81.2.4涡轮钻具的发展趋势 82涡轮钻具的结构、类型及其工作原理 132.1涡轮钻具的工作原理 132.2涡轮钻具的结构 132.3液体在涡轮内的运动规律 152.4齿轮减速涡轮钻具的原理与发展 162. 4. 1减速涡轮钻具的结构 162. 4. 2齿轮减速涡轮钻具特点 162. 4. 3齿轮减速涡轮钻具的现场测试 162. 4. 4齿轮减速涡轮钻具的结构及其特征 17钻头在同样的条件下超出120-150米。
这就是为什么它们使用齿轮减速涡轮钻具 只考虑到每米的钻头价格而不考虑机械钻速增加（30-50%）或行程数目减少，国 外钻头都会盈利（高于国内3-4倍） 182.4.5齿轮减速涡轮钻具的设计改进，开发新一代齿轮减速涡轮钻具 182. 4. 6不同结构的涡轮钻具 223动态模拟方法与技术研究 233.1动态模拟方法 233. 1. 1 VRML 与 Java 编程技术 233. 1.2 Visual C++面向对象程序控制 243. 1.3 MATLAB 图形图象处理 253. 1.4 3D Studio MAX 实体造型 263.2国内外动态模拟的研究状况 263. 2. 1国外动态模拟的研究状况 263. 2. 2国内动态模拟的研究状况 273.3各类计算机动态仿真方法的比较 273.4发展方向 283.5多介质、多相流状态下的动态模拟技术研究 293.5.1 DNS 简介 303.5.2多相流动的DNS进展 313. 5. 3 Font-Mrack i ng 法 333.5.4其余方法 354动态仿真系统模型的建立 374.1系统仿真类型介绍 “仿真” 一词译自英语单词“Simulation"，有时也译作“模拟”，是“模放仿真实世界”的意思。
在工程技术界，系统仿真是通过对系统 模型实验，去研究一个存在或设计中的系统表13所列是系统仿真的仿真类型、 模型类型、计算机类型和经济性 374.2动态模拟系统的用途 384.2.1工艺过程、操作程序的确认和设计检验 384. 2. 2控制系统设计检验和测试 394. 2. 3生产操作人员培训 394.3 3DS MAX7.0 简介 394. 3. 1工具条 394. 3. 2状态条 404. 3. 3 3DS MAX7. 0 的建模方法 414.3.4组合对象操作 414.4简单介绍涡轮钻具井下工作状况的动态模拟过程 424.5动态仿真系统的软件开发 444. 5. 1 Mi crosoft Vi sua I Bas i c 6. 0 简介 444. 5. 2 打开程序 444.5.3工作界面简介（1）标题栏2）菜单栏3）工具栏 444.5.4 控件属性的使用 464. 5. 5 生成可执行的EXE文件 474.6涡轮钻具动态仿真软件界面的制作 474. 6. 1 界面设计原则 474. 6. 2界面的制作步骤 494.7涡轮钻具动态仿真软件介绍及操作说明书 524. 7. 1软件简介 524. 7.2 特点 524. 7. 3系统要求 524. 7.4操作说明 525总结 53参考文献 531涡轮钻具应用与发展1.1国内外新型涡轮钻具1.1.1国外新型涡轮钻具目前国外的高速牙轮钻头的转速能达到200〜280r/min,工作寿命可达80~120h 针对高速牙轮钻头的快速发展，俄罗斯近年来重点开发和研究了适用于不同转速牙轮 钻头的减速涡轮钻具，在西伯利亚配合中高速牙轮钻头钻井取得了良好的效果。
钻头 的机械钻速在中硬地层达到7.78m/h，钻头的转速为150r/min，纯钻时间100h,钻头 平均进尺达到770m减速器涡轮钻具在其它地区配合高速牙轮钻头也取得了平均机 械钻速超过12m/h,进尺超过1000m,钻头平均寿命达到80h[1]o俄罗斯、埃及、加 拿大等国家采用涡轮钻具带减速器的新型涡轮钻具在深井及超深井中应用，其工作寿 命已超过400ho具有耐热功能(250~300°C)的减速器涡轮钻具在KoLa超深井中创 造了钻至12260m的记录TRM - 195涡轮钻具成功地在国外科学陆地钻井网中的超 深井得到运用⑵1.1.2国内新型涡轮钻具1998年从国外引进了新型涡轮钻头，并在西部油田、大庆油田、中原油田等地 进行了试验研究，并将之扩展到国外的油田开发中例如，2001年12月在中原石油 勘探局桥29 - 52井进行的现场试验试验结果如表1所示，表1中钻头直径均为 215.9mm表1 172减速器涡轮钻具试验结果与邻井对比分析井号钻井方式钻头井段"m进尺F/m钻时t/h钻速Vm/(m- h-1)桥 29 - 52复合G5452192〜268047339.2514. 17桥 29 _ 9转盘G5452409〜3100691117.95.86桥 29 - 47转盘H5172201〜2650449119. 73. 75桥29 -52井试验地层：Sl、2,钻头转速240〜S300r/min,钻井液排量26〜28L/s,钻井液密度1.15~1.41g/cm3o钻具组合：215.9mmG545PDC钻头+ 172mm减速器涡轮钻具+521X4A10接头+ 158.75mm无磁钻铤 XI根+ 214mm扶正器+ 158.75mm钻铤XII根+ 127mm加重钻杆X9根+ 127mm钻杆。
减速器涡轮钻具下井工作50h,循环llh,纯钻39.25h,进尺473m,平均机械钻 速为 14.17m/ho在涡轮钻具入井后的150m左右，机械钻速很快，但是在S2发生了两起由于短 起钻引起的泥包，表明钻头水马力不足除了地层变化的因素，一个重要的原因是钻 头的清洗能力不足，岩屑不能完全从井底排出而导致钻头泥包的现象，最终影响了机 械钻速如果采用“139.7mm”大尺寸的钻杆，不仅能够解放水马力，而且为大功率、 高性能的涡轮钻具和减速器涡轮钻具的使用创造了有利的条件此后，在卫360- 5井进行了第2次试验，采用与桥29-52相同的钻具组合， 钻井液排量28L/S,密度1.15g/cm3,其余钻井参数和措施基本相同减速器涡轮钻具 从2506m钻至3152m,地层从S2到S3,纯钻时间29.4h,机械钻速达到21.94m/h 与邻井相比，机械钻速提高了 2.6倍在整个钻进区间，系统的钻时曲线非常光滑1998年11月在西部油田丘东10井的试验与邻井相比，机械钻速也提高了 1.5〜 5.35倍⑶,2002年12月在哈萨克斯坦的扎纳诺尔油田采用的172mm减速器涡轮钻具 进行复合钻井试验，与邻井相同井段转盘钻井相比，机械钻速提高了 61%〜130%囹。
试验与应用结果表明：(1) 改进后的新型涡轮钻具能够满足现代钻头驱动要求，使提高机械钻速逐渐变 成可能2) 相对于螺杆钻具来说，减速器涡轮钻具具有更多的优越性，这是由于液力涡 轮在工作过程中，涡轮轴向轴承和扶正轴承在润滑油里工作，通过轴向轴承皎接在一 起的涡轮减速器和扶正轴承不承受载荷，其特性不变化；去掉了橡胶件，减速器涡轮 钻具具有高耐热性、启动快的特征3) 由于减速器涡轮钻具只有1个涡轮节，减速齿轮和轴承采用密封油润滑，所 以具有长度短、压降低、寿命长的特点，同时其工作扭矩达到或超过同尺寸的螺杆钻 具的扭矩，减少了起下钻的次数，降低钻井成本，因此具有广阔的应用前景1.2涡轮钻具技术发展及其发展趋势1.2.1涡轮钻具配合金刚石钻头钻井技术1.2.1.1高速涡轮钻具配合表镶金刚石钻头在深井中特别是在硬塑性难钻地层中采用涡轮钻具配合金刚石钻头高转速强化 钻井大大提高了深井机械钻速⑸在美国加利福尼亚一口 7445m的深井中机械钻速达 到0.762〜1.067m/h，比牙轮钻头及金刚石钻头用转盘钻井时的钻速分别提高5~6倍 和1.3-2.5倍欧洲采用涡轮钻具配合金刚石钻头在高密度钻井液条件下机械钻速达 到3m/h以上，如表2所示。
表2欧洲涡轮钻具配合金刚石钻头钻井钻头型号井深5进 尺 F/m钻时 t/h钻速K/(m- A-1)钻压W/kN转盘转速n/ (r ・ min-1)泥浆排量QI（L.s'）81/2M320L354244577. 705. 770026. 6881/2M320L392012036. 003. 390030. 0081/2M320L412910835. 503.0110020. 8281/2M320L579829073. 503.9405022. 5081/2M320L4787434120.003.6606021. 3381/2M320L523713948.002.9906022. 501.2.1.2中高转速涡轮钻具配合PDC钻头使用局钻压钻头的机械钻速比牙轮钻头的机械钻速提局2~3倍，综合涡轮钻具 配合PDC钻头在各国钻井中，使得钻井成本降低30%〜50%如表3所示⑸在美国 墨西哥成效显著oPDC钻头以剪切方式破碎地层，在大段、湾地区采用抗回旋。