石油钻采机械概论-井下动力钻具(2003版本)课件

井下动力钻具机自（卓越）1101Content术语进尺：钻进获得以米为度量单位的长度数值。一个作业班(8小时)内的钻进长度，称为班进尺，此外有日进尺、月进尺、年进尺等；一个钻头所钻的总深度，称钻头进尺；进尺是钻探或钻井的工作量指标，是钻探计划、统计、核算、定额等的一个基本项目压力降：压力降指的是压差，一般指流体经过某容器或设备等所损失的压力。电动钻具电动钻具的输出转速在1200r/min以上多级减速器结构复杂，可靠性差，井下电动机的绝缘和密封性能要求高。电枢绕组失效后，修复困难。特别是三牙轮钻头的纵向振动厉害，电动钻具的工况恶劣，使用寿命仅有30~40小时应用40年代末，电动钻具随着涡轮钻具的发展而逐渐被淘汰。在西方国家，电动钻具现已基本绝迹。在独联体，仅有少数井队使用电动钻具钻水平井和大斜度延伸井，年钻井进尺不到涡轮钻具钻井进尺的1%。涡轮钻具液动马达，涡轮壳体里面装有多级成对的涡轮定转子工作时钻井液在泵的作用下首先进入涡轮定子，涡轮定子使钻井液具有一定的方向和速度进入涡轮转子，涡轮转子使钻井液的水力能量转变为涡轮钻具输出轴驱动井底钻头的转动机械能。涡轮钻具转速范围大，可使用牙轮钻头、PDC钻头和各类孕镶金刚石钻头优点优点：具有高速大扭矩的软特性，无横向振动，机械钻速高；全金属的涡轮钻具耐高温，适宜于深井和高温环境下作业；对油基钻井液不敏感，能适应在高密度的钻井液中工作。螺杆钻具SmithInternational公司根据Moineau泵原理设计[Moineau泵即单螺杆泵，1932年，法国工程师Moineau发明]钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业螺杆钻具结构特征1—旁通阀；2—多级马达；3—万向轴节；4—驱动轴优点在性能上，具有低速、大扭矩的特征，压力降在4MPa以下，单瓣（或称单头、单线）螺杆钻具的输出转速低于，多瓣螺杆钻具的输出转速为一适合与牙轮钻头配套钻井。在结构上，具有零件少、装配简单、维修工作量小的特点，小尺寸规格的钻具也容易制作。整机长度比较适合于钻定向井和丛式井的工艺要求缺点具有低速大扭矩的硬特性；过载能力强，操作方便；结构简单，钻具较短，维修方便。缺点是:需定排量工作，有横向振动；对油基钻井液敏感，不适应在高密度钻井液中工作；橡胶定子耐高温性差，不宜于深井作业在超深井和大位移斜井及水平井中，为减少井下事故的发生，提高螺杆钻具的安全可靠性是非常必要的，这也是螺杆钻具质量稳定性的重要体现导向涡轮钻具英国壳牌勘探开发公司运用涡轮钻具、螺杆钻具和转盘钻在Barque油田和Clipper油田二叠组进行了51井次对比试验，三者平均机械钻速分别为14.39m/h、5.49m/h、8.08m/h，这说明涡轮钻具在深井硬地层仍有其独特优势。法国Neyrfor公司和苏格兰Weir公司决定把螺杆钻具的优点引入涡轮钻具，两家联合制定了一个“导向涡轮钻具”的研制计划。导向涡轮钻具试验及其成果1990年，导向涡轮样机试制和台架试验；1991年，北海油田，样机试验据报道：样机试验获得了巨大成功导向涡轮钻具在油基钻井液中连续运转217小时，不仅机械钻速高，井下定位准确，而且降低了钻井成本。叶片钻具这种钻具具有单向离合器的功能，当压力中断时可以用转盘通过钻杆直接驱动钻头旋转实践表明，叶片钻具使用效果良好。井下定向控制方便，不仅可用于大斜度井和小曲率半径水平井，而且还适用于深井和高温井，在各种高压钻井液中均能有效地工作。目前，叶片钻具主要在北海油田与帝国石油工具公司合作的承包商的承包区内大量使用，尚未超过合同规定的对外保密年限发展1922年，世界上第一台涡轮钻具在巴库油田试验成功。（前苏联，涡轮钻具技术实力雄厚）1932年，法国工程师研制出螺杆钻具（并没有应用到实际生产）1966年，前苏联开始研制螺杆钻具早期的涡轮及螺杆钻具配备的都是牙轮钻具，最佳转速为100~270r/min；涡轮，螺杆转速较高，需要减速发展1977年，聚晶金刚石（PDC）钻头在北海油田问世，加速了井下动力钻具的发展。80年代，井下动力钻具、聚晶金刚石(PDC)钻头和随钻测量（MWD）系统这三大技术工具得到了高速发展和广泛应用，特别是这三者的有机组合体——井下动力钻具导向钻井系统的问世，极大地促进了丛式井、大斜度井和大中曲率半径水平井的开发，使西方国家的水平井钻井成本普遍降低60%一70%，被誉为钻井技术史上的重大变革发展1.国外井下动力钻具的发展具有品种类型趋于统一、性能参数基本一致的趋势。产品可分为低速大扭矩井下动力钻具、中高速大功率井下动力钻具和中高速短长度井下动力钻具三大类型。2.外径大于120mm的井下动力钻具的系列化尺寸主要有127m