中空转子螺杆钻具外特性分析

对中空转子螺杆钻具外特性的理论分析表明，随马达压降的增加，马达理论转速和理论效率下降，理论扭矩增大；而马达的理论输出功率先随压降增加而增大，压降达到某一临界值时，理论输出功率达到最大，随后逐渐减小，直至马达停转。中空转子螺杆钻具马达的最大输出扭矩与泵排量密切相关，还受泄漏量的影响，即泄漏量增大最大输出扭矩就减小。中空转子螺杆钻具的临界排量随马达压降的增加而增大，是衡量其性能的一个重要指标。     

中空转子螺杆钻具转速软特性的改善

介绍了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量，从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方法；在分析稳流阀稳流特性的基础上，结合马达压降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系。带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转子螺杆钻具的转速－钻压特性对比，说明带稳流阀的中空转子螺杆钻具具有较硬的转速特性，改善了普通中空转子螺杆钻具在大负载下严重失速的特性；采用带稳流阀的中空转子螺杆钻具要比普通中空转子螺杆钻具有更高的效率，大负载下机械钻速可提高４０％。     

螺杆钻具输出特性分析

分析影响螺杆钻具压降和输出特性的主要因素及造成螺杆钻具实际输出扭矩和转速低于理论值的原因。从螺杆钻具的结构参数入手，考虑钻井液性能和钻压等外部因素的影响，建立螺杆钻具容积效率和机械效率的计算模型，从而求出在施加不同钻压情况下螺杆钻具的输出特性。从螺杆钻具工作效率、输出扭矩和输出转速与钻压的关系图，可以得出螺杆钻具输出特性的变化规律：在一定排量下，随钻压的增大，螺杆钻具的实际输出扭矩增大，实际输出转速降低。这主要是由漏失引起的。该研究成果为现场螺杆钻具选型提供了理论依据。     

中空螺杆钻具的外特性及其改进

分析了中空螺杆钻具的外特性,探讨了中空螺杆钻具的输出转速、扭矩、功率以及效率与马达压降的关系,从而指出中空螺杆钻具存在着严重的转速软特性和抗载能力差等问题;并在此基础上研制了一种稳流阀,用于改善中空螺杆钻具转速软特性。实验和分析表明,带稳流阀的新型中空螺杆钻具显着改善常规中空螺杆钻具的转速软特性,并且效率也明显提高。文中还提出的中空螺杆钻具的临界排量的概念,可作为评价中空螺杆钻具性能的一个重要指标。     

连续油管作业用小螺杆钻具的研究

针对连续油管作业的技术特点和对小螺杆钻具的功能需求,在现有螺杆钻具制造经验的基础上,吸收部分国外产品的优点,设计开发了直径为60～80mm的小螺杆钻具。对小螺杆钻具的马达、万向轴、传动轴等主要的总成结构进行了改进,制造出小螺杆钻具的样机,并进行了试验。结果表明,在输入流量为8L/s时,随着工作压降增加,输出扭矩基本呈线性增加,转速略有下降;在达到设计满载压降3.2MPa时,工作扭矩达到700N.m,输出转速219r/min,总效率达到44%,样机性能达到了设计要求。     

连续油管钻磨工艺螺杆马达特性分析及现场应用

针对连续油管钻磨过程中合理控制地面泵压和钻压难的问题,研究了连续油管钻磨工艺,结合容积式马达的工作特性建立了螺杆马达的理论和实际工作特性模型,比较了二者之间的差异,分析了螺杆马达结构、转速、扭矩、工作压差之间的关系。结果表明,螺杆马达具有良好的硬转速特性和过载能力,其转速和扭矩是两个相 互独立的参数,扭矩将随工作压差的增大而增大,转速不因负载的增大而降低;工作压差应作为井底工况的监视器和主要指标,钻压只能作为参考指标;螺杆马达工作时应合理施加钻压,尽量避免憋泵,憋泵时应先停泵,待泵压下降且稳定后再上提连续油管。现场应用表明,合理的回压控制和充分的工作液循环,是确保钻磨作业顺利进行,保证油气井高效开采的关键。     

大扭矩螺杆钻具试验台的研制及应用

针对螺杆钻具性能试验的需要,研制了20kN.m螺杆钻具试验台。该试验台由台架主机、加载系统、循环系统和测试系统4大部分组成。加载系统由2台10kN.m的磁粉制动器串联构成,可对φ95～260mm规格的螺杆钻具进行全工况性能试验。试验台采用计算机系统自动实现扭矩加载,调节循环流量,采集扭矩、转速、压差、流量、温度等数据,输出螺杆钻具的性能参数表格和特性曲线。实际应用表明,20kN.m螺杆钻具试验台设计合理,测试数据全面、准确,测试过程自动化程度高,完全能满足生产厂家及油田现场对螺杆钻具性能检测的需要。     

螺杆钻具逆向检测方法的研究

为了确保螺杆钻具的效率和使用寿命 ,研究了采用液马达驱动的螺杆钻具逆向检测试验法。此法只是类比试验 ,因此报表中的压力、转速、扭矩、功率和效率或特性曲线并不准确反映钻具的特性 ,但经过一定的经验积累 ,用户根据这些参数 ,可以方便而准确地判断出螺杆钻具性能的好坏 ,甚至可以判断低性能钻具的问题所在。鉴于螺杆钻具在出厂前的检测试验目的并不在于得到钻具准确的性能指标 ,而是评价钻具是否合格 ,故此法完全满足检测要求 ,所得结果可以用于产品检验 ,生成的报表直观、实用、易被现场人员接受     

等壁厚螺杆钻具的研制与现场应用

为提高螺杆钻具的使用寿命,研制了等壁厚螺杆钻具。通过研究等壁厚螺杆钻具关键参数,确定了172mm等壁厚螺杆定子衬套厚度为10mm,定/转子头数比为5:6;室内等壁厚螺杆钻具与普通螺杆钻具的性能对比试验表明:同等条件下等壁厚螺杆钻具容积效率、转速、输出扭矩、总效率和输出转矩均优于常规螺杆钻具。在现场应用中,等壁厚螺杆钻具比常规螺杆钻具纯钻时间提高48.79%,机械钻速提高30%,进尺增加465.05m,取得了良好效果。     

中空转子螺杆钻具工作特性分析

介绍了中空转子螺杆钻具的结构、原理，导出了转矩、转速、功率、效率与马达两端压降的关系式，分析了其工作特性。为了改善该类螺杆钻具转速软特性，对中空转子分流嘴结构提出了改进建议。     

可旋转钻柱定向钻进工具设计及测试

针对滑动定向钻进时摩阻高、机械钻速低的技术难题,设计了一种滑动定向钻进时可旋转钻柱的降阻工具RSD,建立了底部钻具组合扭转动力学模型,分析了RSD扭矩及RSD安放位置对于螺杆钻具工具面角的影响规律。利用可模拟螺杆反扭矩振动的试验装置,进行了RSD原理样机室内测试,并利用测试井进行了RSD原理样机现场测试。理论分析及测试结果表明,RSD工作原理可行、结构设计合理,在钻柱旋转时可以稳定和调节螺杆钻具的工具面角。研究认为,利用RSD既可以实现螺杆钻具滑动定向钻进,又可以旋转RSD以上的钻柱,降低摩阻。      

中空转子螺杆钻具外特性存在问题的讨论

讨论了中空转子螺杆钻具转速软特性和中空分流功率损失的外特性问题，指出速度刚度与过载失速是评价中空转子螺杆钻具转速软特性的两个重要参数，同时分析了造成中空转子螺杆钻具转速特性变软的原因。通过计算某型中空转子螺杆钻具的额定失速、过载失速和额定功率损失，从量上分析了中空转子螺杆钻具转速特性软的程度及螺杆钻具高启动压降所带来的不利影响，进而说明中空转子螺杆钻具的转速特性有待于改进。     

降低螺杆钻具失效的现场技术措施

随着螺杆钻具的广泛使用,螺杆钻具失效时有发生.通过对近几年华北油田螺杆钻具使用情况的跟踪、对失效情况的统计以及对失效螺杆的解剖分析得出了传动轴折断、旁通阀刺漏、定子脱胶、传动轴卡死、丝扣脱扣等几种常见失效形式,总结出了利用各种钻井参数的变化来判断螺杆在井下的工作状态,通过进一步推广判断和预防措施促进了螺杆钻具的正确使用,减少了螺杆钻具失效的发生,螺杆钻具的使用寿命逐年延长.     

双头单螺杆泵定转子啮合转动仿真研究

为了提高双头单螺杆泵的工作效率和使用寿命,研究了结构参数对其工作效率及使用寿命的影响。基于橡胶Mooney-Rivlin双参数模型理论,考虑橡胶衬套材料具有非线性变形特性、内压及转子惯性对橡胶衬套的作用,建立了双头单螺杆泵一个导程的定转子三维啮合模型,分析了过盈量、偏心距对螺杆泵定子衬套应力和摩擦阻力矩的影响。数值模拟结果显示,偏心距选择7.5 mm时,过盈量由0.2 mm增加到0.6 mm,螺杆泵摩擦阻力矩从88.52 N·m增大到466.51 N·m,衬套应力峰值由1.4 MPa增加到1.8 MPa;而过盈量取0.4 mm时,偏心距由7.3 mm增大到7.5 mm,摩擦阻力矩从240.00 N·m仅增加到264.77 N·m,衬套应力峰值由1.28 MPa增加到1.62 MPa。这表明,合理搭配过盈量和偏心距可以提高螺杆泵的工作效率和使用寿命,为螺杆泵设计及结构参数优化提供了理论依据。      

倒棱机工进系统的伦茨伺服控制

针对螺旋焊管倒棱时出现的质量不稳定、生产效率低、坡口钝边角度不够等问题,设计了伺服驱动控制加滚珠丝杠传动技术.它主要包括伺服电机、伺服控制器、减速机和滚珠丝杠装置等.通过对倒棱机工进系统的机械结构和电气控制的设计,结合伺服控制器输出扭矩大、运行速度准确稳定、能够快速定位等特点,有效克服了工进系统的误差,从而保证了工进的稳定性,提高了坡口切割的质量和效率.同时着重介绍了伦茨控制器现场调试和使用的要点.     

螺杆钻具定子电解加工阴极计算机辅助设计

以等壁厚螺杆钻具定子为研究对象,在分析螺杆钻具定子曲线的基础上,介绍了有限元数值解法在求解电解加工间隙电势分布的拉普拉斯(Laplace)方程几何反问题上的应用,并用ANSYS有限元软件分析了加工间隙电场强度分布,完成了螺杆钻具定子电解加工的阴极设计。     

艾哈代布油田大位移水平井ADMa-1H井钻井技术

ADMa-1H井是伊拉克艾哈代布油田第1口大位移水平井,也是艾哈代布油田目前为止水平段最长、垂深最深的水平井。该井用常规随钻测量仪器(MWD)和螺杆动力钻具组合完成1 500 m的152.4 mm小井眼水平段的施工记录。针对大位移水平井轨迹控制难度大、水平段摩阻扭矩大、易发生井漏、卡钻等施工难点,通过优化井身结构设计、优选钻具组合和钻井参数、水平井轨迹控制技术研究,最终实现了全井井眼轨迹质量优质、无各类井下复杂事故发生。该井的成功为艾哈代布油田进行大位移水平井钻探作业提供了宝贵经验。