定向井必备—螺杆钻具

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螺杆钻具是一种利用钻井液压力能驱动的动力钻具，由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴组成，主要用于定向井钻探。液马达将压力能转换为机械能，马达性能参数是钻具关键，其输出扭矩与压降成正比，转速与泥浆流量成正比。万向轴传递扭矩和转速，传动轴需承受钻压负荷，通过淬火热处理提高耐用性。控制地面压力和泵流量可有效控制钻具性能，确保高效钻井。螺杆钻具在定向井钻探中发挥着重要作用，是石油勘探开发的重要工具。

定向井必备—螺杆钻具

     螺杆钻具(PDM drill)，是一种以钻井液为动力，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。

组成部分

    螺杆钻具主要由旁通阀、液马达、万向轴和传动轴等四大总成组成。螺杆马达是钻具的主要部件，很多实践和理论分析结果表明，如欲使马达正常有效地工作，每级马达所能承受的压降以不超过0.8Mpa为宜,否则马达就有漏失。转速很快降低，严重时则完全停止转动，马达损坏。

      马达的一个导程为一级，现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内，否则将影响马达效率，甚至加大磨损。螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。马达的理论输出扭矩和马达压降成正比，输出转数与输入泥浆流量成正比，随着负荷的增加钻具转数降低，所以只要控制地面上的压力表的读数和泵的流量，就能控制井下钻具的扭矩和转速。

旁通阀部分

   旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成，在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态：在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和，旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置--处于旁通状态。

马达

   马达由定子、转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成，其内孔是具有一定几何参数的螺旋，转子是一根有硬层的螺杆。转子与定子相互啮合，用两者的导程差而形成螺旋密封腔，以完成能量转换。马达转子的螺旋线有单头和多头之分。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小；头数越多，转速越低，扭矩越大。

万向轴

   万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头，万向轴多采用挠轴式。

传动轴

   传动轴的作用是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。因此，传动轴需要高的硬度、耐磨性和使用寿命。这个时候，淬火热处理可以大大提高传动轴的使用寿命。