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定向井必備—螺桿鉆具

發布時間:2020年01月14日
來源:一點石油公眾號(2020-01-13)

螺桿鉆具(PDM drill),是一種以鉆井液為動力,把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動力鉆具。當泥漿泵泵出的泥漿流經旁通閥進入馬達,在馬達的進、出口形成一定的壓力差,推動轉子繞定子的軸線旋轉,并將轉速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭,從而實現鉆井作業。

組成部分

螺桿鉆具主要由旁通閥、液馬達、萬向軸和傳動軸等四大總成組成。螺桿馬達是鉆具的主要部件,很多實踐和理論分析結果表明,如欲使馬達正常有效地工作,每級馬達所能承受的壓降以不超過0.8Mpa為宜,否則馬達就有漏失。轉速很快降低,嚴重時則完全停止轉動,馬達損壞。

馬達的一個導程為一級,現場使用的泥漿流量應在推薦的使用范圍內,否則將影響馬達效率,甚至加大磨損。螺桿馬達的性能參數是螺桿鉆具的主要性能參數。馬達的理論輸出扭矩和馬達壓降成正比,輸出轉數與輸入泥漿流量成正比,隨著負荷的增加鉆具轉數降低,所以只要控制地面上的壓力表的讀數和泵的流量,就能控制井下鉆具的扭矩和轉速。

旁通閥部分

旁通閥由閥體、閥套、閥芯及彈簧等部件組成,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:在起、下鉆作業過程中,閥套與閥體通孔未閉和,旁通閥處于旁通狀態,使鉆柱中泥漿繞過馬達進入環空;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,此時泥漿流經馬達,把壓力能轉變成機械能。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。

馬達

馬達由定子、轉子組成。定子是在鋼管內壁上壓注橡膠襯套而成,其內孔是具有一定幾何參數的螺旋,轉子是一根有硬層的螺桿。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。馬達轉子的螺旋線有單頭和多頭之分。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。

萬向軸

萬向軸的作用是將馬達的行星運動轉變為傳動軸的定軸轉動,將馬達產生的扭矩及轉速傳遞給傳動軸至鉆頭,萬向軸多采用撓軸式。

傳動軸

傳動軸的作用是將馬達的旋轉動力傳遞給鉆頭,同時承受鉆壓所產生的軸向和徑向負荷。因此,傳動軸需要高的硬度、耐磨性和使用壽命。這個時候,淬火熱處理可以大大提高傳動軸的使用壽命。

[責任編輯:dc]

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