文档介绍：大港中成螺杆钻具技术介绍
2008年5月28日
1
大港中成螺杆钻具技术─为钻井工业提供强劲动力
报 告 提 纲
螺杆钻具结构与工作原理
螺杆钻具防掉设计特点
螺杆钻具技术研发特点
螺杆钻具选型与注意事项
螺杆钻具下一步发展方防掉：
1）通过半环或销钉防掉
原理:如果传动轴上部水帽螺纹连接处脱扣或断裂时
一种结构是防掉半环下移挂在下短节内部台阶上，防止传动轴落井。
另一种结构是下短节上安排有销钉孔，由四个防掉销钉挂在传动轴凹槽里，防止传动轴脱落。
25
2、传动轴防掉：
2）反扣锁紧套锁紧
原理:采用反扣螺纹防止传动轴下短节脱扣，同时增加锁紧套，反向锁紧。这样有效防止下短节脱落造成的传动轴内部零件脱落；另外水帽尺寸大于传动轴壳体内径尺寸也起到双重作用。
26
2、传动轴防掉：
3）传动轴下端轴头处优化设计
改进了传动轴下端结构，增加了强度，消除了应力集中，防止传动轴下端轴头断裂落井。
27
新传动轴结构的特点：
1、去掉偏心套，改成光轴，减少应力集中。
2、加大传动轴轴径，提高抗剪切强度。
3、改用圆柱销防止下TC动套打转，避免传动轴磨损。
1
2
3
传动轴新结构
传动轴原结构
28
3、加强螺杆钻具两端API扣型加工质量管理，确保互换性、连接稳固有效。
29
三、中成-螺杆钻具的技术研发特点
30
（一）、先进的设计技术:
1、中成马达线型设计软件
31
（一）、先进的设计技术:
2、定转子模拟设计软件
32
（一）、先进的设计技术:
3、定转子模拟加工软件
33
（一）、先进的设计技术:
4、可逆向转子测量软件
34
（一）、先进的设计技术:
5、螺杆钻具动力学和现代CAE研究
开展螺杆钻具等井下钻具的结构安全性评价和最优使用参数评价是预防井下安全事故的重要技术手段。
特别是在深井、超深井和大位移井中，螺杆钻具的综合评价对井下安全作业尤为重要。
立足三维井眼全井钻柱系统动力学，结合不同井型（直井、水平井、大位移井、开窗侧钻井等），开展了钻井参数、井身结构、钻具组合等对螺杆钻具输出性能及相关钻井技术指标的影响研究。
35
钻柱动力学的部分模型和输出图例
36
应用多项先进的ANSYS软件技术，如静力有限元分析、振动分析、流体动力学分析、疲劳寿命预测等技术，开展了螺杆钻具的零部件力学分析和结构优化，形成了较为完整的螺杆钻具设计与分析体系，为新型螺杆钻具开发提供了强有力的理论支撑。
（一）、先进的设计技术:
37
有限元分析的部分输出图例
38
（二）、先进的加工设备:
奥地利数控转子铣床
39
奥地利数控转子抛光机
40
德国DESMA注胶机
41
美国SWF电加热硫化罐
42
美国15U数控车床
43
美国15VC数控铣床
44
（三）、可靠的质量保证:
1、定子橡胶加工检测
橡胶DIN磨耗机
橡胶ASTM—D2632垂直弹性试验机
1L双转子实验室密炼机
炭黑分散仪
45
2、定子橡胶内窥镜
3、金属探伤仪
46
4、马达、整机试验台架
47
四、中成-螺杆钻具的选型与注意事项
48
1、螺杆钻具规格型号选择原则：
作业安全原则：在满足井眼环空要求的前提下尽量选用大规格螺杆钻具，以增加其强度和提供足够大的扭矩。
排量合适原则：每种马达都有一个合适的工作排量范围，应根据实际的泥浆排量来优选螺杆马达，使马达发挥最佳状态。如果排量超过推荐范围，应采用中空马达分流。
49
2、对井底温度的要求：
对于深井和超深井，井底温度较高，会对常温马达总成产生不利影响。首先高温会使定子常温橡胶膨胀，导致定/转子过盈量增大，定子磨损加快；其次高温会导致定子常温橡胶强度下降，马达承受压降降低、输出扭矩减小。
中成公司提供的最高工作温度为150℃的高温定子，同时通过设计特殊配合的马达来满足高温井钻井作业的要求。
常温井应使用常温马达,使用高温马达的效果并不是很好。
50
3、对使用泥浆的要求：
中成－螺杆钻具在油基泥浆和水基泥浆中均可有效使用．
由于油有引起定子橡胶溶胀的趋势，因此，油基泥浆的苯胺点和井底的循环温度必须考虑。低等级的柴油基泥浆应该避免。推荐使用低芳香烃、低毒的油基泥浆。
泥浆中氯化物的含量应当控制，以减少其对转子及钻具配件的腐蚀。
严格四级净化，控制泥浆中的含沙量，%。
控制泥浆性能的稳定，保持适当粘切，增强泥浆携砂能力。
避免使用粗劣的堵漏材料，防止堵塞或破坏螺杆钻具。
51
4、控制输入泥浆排量和输出转速：
螺杆输出转速与输入泥浆排量成正比。每种规格的马达都有其推荐的最大和最小排量值。
螺杆的最佳使用排量是其