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一、前言：
本說明書主要介紹了螺桿鉆具的工作原理、結(jié)構(gòu)、機械性能和正確使用及維護(hù)保養(yǎng)，便于用戶更好地根據(jù)鉆井、修井的需要進(jìn)行選用，使其發(fā)揮應(yīng)有的機械及技術(shù)性能，提高鉆井、修井的工作效率。
二、螺桿鉆具的工作原理：
螺桿鉆具是一種以鉆井液為動力，把液壓能量轉(zhuǎn)為機械能的一種容積式井下動力鉆具。當(dāng)泥漿泵泵出的壓力泥漿流經(jīng)旁通閥，流壓使旁通閥關(guān)閉，進(jìn)而流進(jìn)馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)出口形成一定的壓力差，推動轉(zhuǎn)子繞定子軸線公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，從而實現(xiàn)鉆井、修井作業(yè)。
三、螺桿鉆具的組成：
螺桿鉆具主要由：旁通閥、液力馬達(dá)、萬向軸和傳動軸等四大總成組成。在馬達(dá)上部和傳動軸下部還裝有防掉裝置等輔助設(shè)施。
萬向軸總成 防掉總成
傳動軸總成 馬達(dá)總成
3.1旁通閥總成：
它是由：閥體、閥套、閥芯、彈簧、Ｏ形密封圈、擋圈等零件組成。它的作用是起下鉆時，使鉆柱和環(huán)空聯(lián)通，泥漿不污染井臺，當(dāng)泥漿流量和壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時，閥芯下移，關(guān)閉旁通閥孔，此時泥漿流量經(jīng)馬達(dá)，把壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。當(dāng)泥漿流量壓力過小或停泵時，所產(chǎn)生液體壓力小于彈簧的彈力時，彈簧將閥芯頂起，旁通閥孔處于開啟位置，鉆柱與環(huán)空聯(lián)通。
3.2液力馬達(dá)總成：
它是由單螺桿轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子是一根經(jīng)過機械加工，表面鍍有抗腐耐磨鍍層的Ｘ頭螺桿。定子外殼是合金鋼內(nèi)腔壁壓注粘牢的Ｘ＋１頭的內(nèi)螺旋橡膠襯套組成的。轉(zhuǎn)子和定子的形狀和尺寸應(yīng)保證嚙合關(guān)系，這些嚙合點沿軸向?qū)С绦纬神R達(dá)的密封空腔，隨著轉(zhuǎn)子在定子中螺旋轉(zhuǎn)動。當(dāng)具有一定能量的鉆井液通過時，空腔沿著軸向下移，
上部入口不斷產(chǎn)生、下部出口逐步消失，完成其能量轉(zhuǎn)換，從而推動轉(zhuǎn)子沿定子螺旋內(nèi)壁作偏心公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，完成馬達(dá)的作用。這就是螺桿馬達(dá)的基本工作原理。馬達(dá)轉(zhuǎn)子的螺旋線有單頭和多頭之分（定子螺旋頭數(shù)比轉(zhuǎn)子多１個）。轉(zhuǎn)子的頭數(shù)越少，轉(zhuǎn)速越高，扭矩越??；頭數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。
螺桿馬達(dá)是鉆具的重要部件，很多實踐和理論分析，在現(xiàn)有條件下，如欲使馬達(dá)正常有效地工作，每級馬達(dá)所能承受的壓降以不超過0.8Mpa為宜，（馬達(dá)的一個導(dǎo)程為一級）最大壓降為額定工作壓力的1.3倍，如壓降值超過此值則馬達(dá)就有漏失，轉(zhuǎn)速加快，磨損嚴(yán)重甚至發(fā)熱脹死，造成馬達(dá)損壞。用戶應(yīng)特別注意，現(xiàn)場使用的泥漿流量應(yīng)在推薦的使用范圍內(nèi)，否則會加大定子的磨損，將影響馬達(dá)的使用效率和壽命。
螺桿馬達(dá)的性能參數(shù)是螺桿鉆具的主要性能參數(shù)。馬達(dá)的理論輸出扭矩和馬達(dá)壓降成正比，輸出轉(zhuǎn)速與輸入泥漿流量成正比，隨著負(fù)荷的增加鉆具轉(zhuǎn)速降低，所以只有控制地面上的壓力表的讀數(shù)和泵的流量，就能控制井下鉆具的扭矩和轉(zhuǎn)速。
3.3萬向軸總成：
它是由花瓣套、中間接頭、鋼球等零件組成，上連接轉(zhuǎn)子，下接傳動軸。它的作用是將馬達(dá)的行星運動的機械性能傳遞給傳動軸的一種專用連接件。
鉆具使用后，應(yīng)立即拆卸，檢查萬向軸的磨損情況，如超過維修標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)更換相關(guān)零件，否則會因萬向軸的使用過度導(dǎo)致斷裂使鉆具無法正常工作。
3.4傳動軸總成：
傳動軸是將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動力傳遞給鉆頭，同時承受鉆壓所產(chǎn)生的軸向和徑向負(fù)荷而設(shè)置的部件，鉆具傳動軸總成有兩種：
3.4.1鉆頭水眼壓降為3.5Mpa，傳動軸總成兩端采用滾針軸承定向，中間推力球軸承承壓的結(jié)構(gòu)。
3.4.2鉆頭水眼壓降為7.0Mpa，傳動軸總成兩端采用硬質(zhì)合金的徑向軸承定向，中間采用連串軸承組承壓，提高了傳動軸總成的耐磨性及承載能力，延長其使用壽命。
3.5防掉裝置：
為避免由于異常因素導(dǎo)致的鉆具殼體斷裂或脫扣時防止部件落井，在鉆具螺桿上端旁通閥下部加裝防掉短節(jié)。短節(jié)殼體在螺桿馬達(dá)上部不易損壞，短節(jié)中間有圓形大螺母和與螺桿相聯(lián)的吊桿。正常工作時防掉裝置不起作用（有點攪拌損失），一旦防掉短節(jié)以下殼體斷、脫，帶螺桿、吊桿下移，則短節(jié)中間大螺母落在短節(jié)殼體縮徑上，即吊住螺桿等部件，又堵住泥漿通道，引起泥漿泵壓升高，使地面及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，避免擴(kuò)大損失。
四、螺桿鉆具的型號說明：
例：5LZ165×7.0表示為轉(zhuǎn)子頭數(shù)與定子頭數(shù)為5：6的，外徑為Φ165mm的螺桿鉆具，鉆頭水眼壓降為7.0Mpa。
五、螺桿鉆具的主要性能參數(shù)：
鉆具型號 | 外徑尺寸mm in | 鉆頭尺寸 Mm In | 兩端連接螺紋 上端 下端 | 頭數(shù)
|
級數(shù) | 排量 Ipm gpm | 轉(zhuǎn)速 rpm | 工作壓力降 MPa Psi | 輸出扭矩 N.m Ib-ft | 最大壓力降 MPa Psi | 最大扭矩 N.m Ib-ft | 工作鉆壓 KN Ib | 最大鉆壓 KN Ib | 輸出功率 Kw hp |
5LZ165×7.0-4
|
165 61/2
| 213-251 83/8-97/8 |
41/2REG 41/2REG
| 5:6 | 4 |
862-1724 228-456
|
87-174
|
3.2 466
|
3673 2709
|
4.52 655
|
4878 3597
|
80 17600
|
160 35200
| 88 119 |
六、使用須知：
6.1井場修井、鉆井技術(shù)人員和司鉆必須了解鉆具的結(jié)構(gòu)原理和使用參數(shù)。按使用說明書的要求合理使用鉆具。
6.2對鉆井液要求：螺桿鉆具的馬達(dá)為容積式，決定鉆具性能的因數(shù)是馬達(dá)的輸入流量和作用于兩端的壓力降，而不是鉆井液的類型。鉆井液的物理化學(xué)性能除個別有損鉆具的壽命外，一般不影響鉆具的性能。但鉆井液所含的各種硬顆粒必須予以限制，因為它會加速軸承、定子馬達(dá)的磨損，而降低鉆具的使用壽命。因此泥漿中含砂量必須控制在0.5%以下。
泥漿粘度和比重對鉆具的影響很小，但對整個系統(tǒng)的壓力有直接影響，如果推薦排量下的壓力大于額定泵壓值，就得減少泥漿排量，或者有必要降低通過鉆具和鉆頭的壓力降。每種型號的鉆具都有自身的輸入流量范圍，只有在此范圍內(nèi)鉆具才能有較高的效率，一般應(yīng)取輸入流量范圍的中間值為輸入流量值。
6.3泥漿壓力要求：
鉆具懸空時，排量不變，則通過鉆具的泥漿壓力降也不變，隨著鉆頭接觸井底鉆壓增加時，泥漿循環(huán)壓力增加，泵壓也增加，司鉆可用以下公式來控制操作：
打鉆泵壓＝循環(huán)泵壓＋鉆具負(fù)載壓降
循環(huán)泵壓就是鉆具沒有接觸井底時泵壓，也叫離底泵壓，鉆具加大扭矩，泵壓就要上升，這時壓力表的讀數(shù)就叫打鉆泵壓。離底泵壓不是一個常數(shù)，它隨井深和泥漿的特性變化而變化，但實際操作中，無必要隨時測取循環(huán)泵壓的精度值，一般取每次接觸后的離底泵壓為近似值，這樣做完全可以滿足公式的精度要求。
鉆具在工作中，打鉆泵壓達(dá)到最大推薦壓力時，鉆具產(chǎn)生扭矩。繼續(xù)增加鉆壓，當(dāng)超過最大設(shè)計壓力時，馬達(dá)可能會制動，此時應(yīng)立即降低鉆壓，以防鉆具內(nèi)部損壞。
6.4扭矩：
鉆具的扭矩與泥漿流經(jīng)馬達(dá)產(chǎn)生的壓力降成正比，轉(zhuǎn)速與輸入排量成正比。排量一定時，扭矩增加而轉(zhuǎn)速基本保持不變，鉆具從空載到滿載速度降低一般不超過10%左右。
