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螺桿鉆具結構及功能 2013 8 培訓提綱 培訓內容 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具結構及功能 其他組件及功能 培訓提綱 培訓內容 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具結構及功能 其他組件及功能 螺桿鉆具產品簡介 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具 PDC鉆頭 螺桿鉆具 牙輪鉆頭進行鉆井提速在全國各油田全面展開螺桿鉆具對ROP提速效果普遍在30 以上 甚至超過100 最普遍使用的導向工具 螺桿鉆具產品簡介 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具 又稱定排量馬達 是一種以鉆井液為動力液的井下動力鉆具 為容積式馬達 泥漿泵泵出的鉆井液從鉆柱進入螺桿鉆具的馬達 在馬達的兩端形成一定壓力差 推動馬達的轉子旋轉 并將扭矩和轉速通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭 工作原理 螺桿鉆具產品簡介 直螺桿鉆具主要用于直井鉆井提速 導向螺桿鉆具主要用于定向井 水平井的造斜 穩(wěn)斜或復合鉆提速等 螺桿鉆具可分為常規(guī)直鉆具和導向螺桿鉆具兩大類 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具產品簡介 導向螺桿鉆具 導向螺桿鉆具 為了鉆出一定斜度和方位的井眼 控制井眼的軌跡 螺桿鉆具帶有一定的彎度 螺桿鉆具的萬向軸殼體設計為彎殼體 一般為0 3 的彎度 來達到一定的造斜率要求 單彎導向螺桿鉆具 萬向軸彎殼體 單彎螺桿鉆具 彎殼體的角度是固定的 即每一根螺桿鉆具具有一定的結構彎角 通常完成一定曲率半徑的某一井段的鉆井作業(yè) 而不同井段曲率半徑變化較大時 需更換螺桿鉆具 達到不同的造斜率要求 螺桿鉆具產品簡介 可調彎螺桿鉆具 可以在鉆井平臺上隨意調整 從而獲得滿意的造斜 糾偏及直井鉆進的能力 減少工具的儲備量 提高螺桿鉆具的使用率 縮短鉆井周期 降低作業(yè)成本 可調彎導向螺桿鉆具 目前可調彎殼體的調整角度一般為0 3 可以滿足鉆井造斜率要求 導向螺桿鉆具 北京國際石油展上展出的螺桿鉆具 螺桿鉆具產品簡介 培訓提綱 培訓內容 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具結構及功能 其他組件及功能 旁通閥 流向變化 馬達 輸出動力 萬向軸 改變方向 傳動軸 傳遞載荷 螺桿鉆具 螺桿鉆具基本結構 防掉總成 0 旁通閥總成 螺桿鉆具的主要結構 旁通閥 是螺桿鉆具最上部的部件 是與外部的溝通與轉換的部件 旁通閥 旁通閥總成 主要由閥體 閥芯 閥套 彈簧 閥口 密封件 孔用擋圈組成 閥芯 閥套 閥體 閥口 密封件 彈簧 孔用擋圈 旁通閥總成 彈簧彈簧精密計算 反復試驗確保閥的動作靈敏可靠 旁通閥總成 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 此時泥漿流經馬達 使其轉變成機械能 泥漿 泥漿 泥漿 泥漿 泥漿 當泥漿流量值過小或停泵時 所產生的壓力不足以克服彈簧力和靜摩擦力時 彈簧把閥芯頂起 旁通閥孔又處于開啟位置 旁通閥總成 功能 有旁通和關閉兩個位置 在起下鉆作業(yè)過程中處于旁通位置 使鉆柱中泥漿循環(huán)繞過馬達進入環(huán)空 這樣起下鉆時泥漿不溢于井臺上 正常鉆進時 旁通閥會自動關閉 此時泥漿流經馬達 把壓力能轉換為機械能 閥體 閥芯 閥口 彈簧 閥套 旁通閥總成結構 閥關閉 閥旁通 馬達總成 螺桿鉆具的主要結構 馬達總成決定一臺螺桿鉆具能輸出怎樣的扭矩和轉速 馬達總成 定子是在鋼管內壁上壓注并粘結牢固的橡膠襯套 橡膠內孔具有螺旋曲面的形狀 轉子是一根經過機械加工并經高硬度表面處理的螺桿 其上端是自由端 下端與萬向軸相連 轉子軸線和定子軸線間有一距離 稱為偏心距 一般以e表示 定子殼體 橡膠 轉子 馬達總成 根據鉆井泥漿液要求 對轉子表面鍍鉻處理 適用于水基泥漿和油基泥漿 對轉子表面噴涂碳化鎢 適用于飽和鹽水泥漿 根據井溫要求 定子橡膠分普通定子和高溫定子兩種 適應排量要求 轉子分實心轉子和中空轉子兩種 定子 轉子 馬達總成 定子橡膠工藝控制步驟如下圖所示 全檢 泥漿浸泡試驗 返煉 快檢 預熱 粘接 噴砂 密煉 成分檢驗 注膠 清洗 硫化 冷卻 拆模 馬達總成 馬達轉子的螺旋線有單頭和多頭之分 定子的螺旋線頭數比轉子多1 轉子的頭數越少 轉速越高 扭矩越小 頭數越多 轉速越低 扭矩越大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 可根據用戶需求 制造轉子頭數與定子頭數比為1 2 3 4 5 6 7 8 9 10的馬達 下圖是幾種典型馬達配合的截面輪廊 馬達總成 根據馬達線型理論研究結論可知 轉子線型和定子線型是一對擺線類共軛曲線副 常用的馬達轉子若為N頭擺線線型 則定子為N 1擺線線型 轉子和定子曲面的螺距相同 導程之比為N N 1 馬達總成 馬達中轉子與定子相互嚙合 用兩者的導程差而形成螺旋密封腔 以完成能量轉換 為了確保密封效果 轉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 馬達總成 轉子 帶噴嘴的中空轉子 馬達的總流量應等于流經馬達密封腔流量和流經轉子噴嘴流量的總和 流量過大 轉子會超速運轉 定子和轉子會出現(xiàn)提前損壞 流量過小 馬達將停止轉動 選擇轉子噴嘴尺寸時 應確保馬達密封腔流量始終保持或高于最小推薦流量值 這樣才能使馬達正常運轉 中空轉子 中空轉子馬達 增加鉆頭的水馬力和泥漿的上返速度 馬達總成 功能 當具有一定能量的壓力液進入轉 定子形成的密封腔時 轉子在壓力泥漿的驅動下 繞定子軸線旋轉 完成液體壓力能向機械能的轉化 為鉆頭提供動力 液壓能 機械能 萬向軸總成 螺桿鉆具的主要結構 萬向軸總成是螺桿鉆具實現(xiàn)造斜導向的關鍵部件 撓軸式 萬向軸總成 殼體 軸體 萬向軸總成由兩個元件組成 殼體和萬向軸軸體 殼體通過上 下螺紋分別和馬達定子殼體下端及傳動軸殼體上端連接 普通直螺桿鉆具的萬向軸殼體無結構彎角 而彎殼體螺桿鉆具的萬向軸殼體則是一個帶有結構彎角的彎殼體 可被彎殼體或可調彎殼體代替 萬向軸總成 活瓣式萬向軸 活瓣 外球座 內球座 連接桿 活瓣式萬向軸主要由活瓣 外球座 內球座 連接桿組成 活瓣式萬向軸作為一種常見的型式 其工作壽命主要受活瓣瓣齒切割形態(tài)及表面處理工藝的影響 萬向軸總成 采用數控火焰切割機床精確控制瓣齒齒形 活瓣式萬向軸 通過理化分析 晶向分析 產品試驗 提高瓣齒熱處理層質量 厚度及硬度 萬向軸總成 球鉸式萬向軸 球鉸式萬向軸與活瓣式萬向軸工作時均屬于研磨磨損 球鉸式的特點是將研磨件保護在油密封中 避免泥漿中固相物質的附加磨蝕 球鉸式萬向軸采用優(yōu)質鋼球 球窩表面處理工藝提高其耐磨性 優(yōu)質橡膠提供良好的密封油套 萬向軸總成 鈦金屬具有與優(yōu)質合金結構鋼相當的機械性能 同時具有較低的彈性模量 因此可在較小的尺度實現(xiàn)撓動 鈦合金萬向軸 采用進口優(yōu)質鈦合金制造的鈦合金撓軸 在完美實現(xiàn)動力傳遞的同時 完全不存在磨損問題 具有極長的使用壽命 萬向軸總成 功能 將做行星運動的轉子和做定軸轉動的傳動軸連接起來 把馬達轉子的平面行星運動轉化為傳動軸的定軸轉動 同時把馬達的輸出扭矩及轉速通過傳動軸傳遞到鉆頭 傳動軸總成 螺桿鉆具的主要結構 傳動軸總成是螺桿鉆具主要承載部件 傳動軸總成 傳動軸總成一般由殼體 水帽 傳動軸 推力軸承 徑向軸承及其他輔助零件組成 推力軸承用來承受鉆具在各種工況下產生的軸向力 徑向軸承組則用于對傳動軸進行扶正 保證其正常工作位置 水帽 徑向軸承 推力軸承組 傳動軸 傳動軸殼體 傳動軸總成 傳動軸總成的組成 殼體 下TC動圈 下TC靜圈 下鎖緊機構 上TC靜圈 上TC動圈 推力軸承組 軸墊 水帽 傳動軸 傳動軸總成 傳動軸總成的組裝 傳動軸總成 傳動軸是螺桿鉆具的關鍵部件之一 靜載荷較大 交變載荷頻繁 工況惡劣傳動軸不僅采用高強度合金結構鋼 而且通過理論計算 有限元分析 減少危險截面數 降低危險截面應力分布 提高軸的安全系數 有效保證了傳動軸的作業(yè)安全 防掉總成 定子過渡接頭 防掉總成的組成及組裝 卡盤 承拉接頭 鎖母 防掉總成 過渡接頭 鎖母和卡盤 承拉接頭 泥漿 泥漿 作用 由于異常原因造成殼體斷裂 脫扣時 起到防掉的作用 同時使泵壓升高 使地面及時發(fā)現(xiàn)問題避免造成事故 防掉總成 BPM螺桿鉆具擁有可靠的3層防掉結構 為客戶提供堅固的安全底線 第一層 轉子上端 保護轉子以下各殼體安全 第二層 水帽部位 保護水帽以上各軸體安全 第三層 傳動軸處 保護傳動軸危險截面安全 防掉總成 BPM防掉結構 反饋靈敏 一旦發(fā)生井下事故 立管壓力急劇上升 警示操作者 甚至切斷泥漿泵安全銷 避免落井事故 培訓提綱 培訓內容 螺桿鉆具簡介 螺桿鉆具結構及功能 其他組件及功能 代用接頭 水平井段及泥漿凈化不好的情況下推薦使用代用接頭 避免泥漿雜質堵卡旁通閥造成不必要的螺桿失效 過渡接頭 浮閥 代用接頭 替代旁通閥 其他組件及功能 萬向軸彎殼體 單彎殼體 彎點的位置可以按用戶要求設置在彎殼體的上部或者下部 對于同樣的角度 下部彎點的偏移距小 造斜率高 萬向軸彎殼體 單彎殼體 同向雙彎 異向雙彎 其他組件及功能 萬向軸彎殼體 上彎 萬向軸彎殼體 下彎 萬向軸彎殼體 萬向軸彎殼體 單彎殼體 同向雙彎 異向雙彎 同向雙彎 萬向軸殼體上具有兩個方向相同的共面彎角 異向雙彎 萬向軸殼體具有方向相反的兩個共面角度 通常下部彎角的度數是上部彎角度數的兩倍 這種結構具有彎角大而偏移距小的特點 造斜率高 其他組件及功能 可調彎殼體 BPM可調彎殼體有螺紋聯(lián)接和齒式連接兩種形式 可調彎角可以根據鉆井工藝調整 但小規(guī)格螺桿可調范圍大 大規(guī)格螺桿可調范圍小 其他組件及功能 可調彎殼體 其他組件及功能 可調彎殼體主要由上接頭 滑套 內部彎頭 下接頭組成 可調彎殼體內部結構 上接頭 滑套 內部彎頭 下接頭 一般可調彎殼體出廠時角度調為0 用戶可根據需要現(xiàn)場調節(jié) 可調彎殼體滑套上的角度分級為0 25 一級 實際可在0 3 之間選定任意角度 可調彎殼體 可調彎殼體動畫演示 角度標記 工具面 標記槽 上接頭 滑套 下接頭 可調彎殼體的角度調整范圍為0 3 其他組件及功能 可換穩(wěn)定器 為了滿足鉆井使用要求 有些規(guī)格的產品可以配備可換穩(wěn)定器 顧客可以在井場根據鉆井情況隨時更換適宜的穩(wěn)定器 穩(wěn)定器的形式和外徑尺寸對造斜或穩(wěn)斜的效果影響較大 用戶在選用導向螺桿鉆具時 應對此予以重視 直條穩(wěn)定器 三翼片穩(wěn)定器 三翼片 五翼片螺旋穩(wěn)定器 其他組件及功能 可換穩(wěn)定器 可換穩(wěn)定器通過螺紋連接在傳動軸殼體上 可在鉆井現(xiàn)場直接拆卸 更換 可換穩(wěn)定器 可換穩(wěn)定器套筒 其他組件及功能 謝謝 Thanks