螺杆钻具整机性能试验研究

螺杆钻具整机试验台测试排量、压力、转速、扭矩参数,通过对螺杆钻具试验性能参数研究可以很好的掌握螺杆钻具的软特性.通过性能试验可以测定启动压力、每级压力;得到制动扭矩与排量关系;确定中空分流水眼尺寸与特性关系.完善试验大纲和检测标准,对判定螺杆钻具的性能非常重要.     

LST—10型自定心式螺杆钻具试验台

针对国内现有螺杆钻具试验台存在的问题 ,加以改进和提高 ,研制了LST— 10型自定心式螺杆钻具试验台。试验台由试验台主机、液压系统、流量自动调节系统、自动加载系统、计算机数据采集系统、仪器仪表系统和水路循环系统等 7部分组成 ,其中试验台主机包括测功制动系统、联接排水器、卡持推送装置及适偏夹持器。 2 0 0 1年以来的使用表明 ,试验台不仅能完全满足各种钻具试验要求 ,而且试验中能实现自动卡紧 ,自动对中 ,操作轻便 ,自动化程度高。     

不同流量下螺杆钻具特性分析及预测

螺杆钻具在不同流量下性能参数的预测在工程实际中倍受关注.在分析对比若干试验数据的基础上,总结出了螺杆钻具在不同流量下性能曲线的变化规律.指出输出扭矩、转速与压差的关系是决定螺杆钻具性能的关键;定子和转子之间的泄漏流量以及输出扭矩与有效压差(压差-启动压差)之间存在确定的对应关系,且该关系与入口流量无关;钻具启动压差随入口流量增加而增大.采用数值计算方法确定了这3种关系,并在此基础上给出了性能预测的数学模型.经对比,计算数据与实测结果基本相符,验证了该方法的正确性,为不同流量下螺杆钻具性能参数的预测提供了有效的方法.     

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。     

LMT—Ⅰ型螺杆钻具马达试验台

为了测试新购置和修复后的螺杆钻具马达密封压差,避免钻具盲目报废和盲目使用,以及为钻具能否使用提供科学依据,研制出LMT—Ⅰ型螺杆钻具马达试验台。试验台主要由主机、水路系统、液压系统、电气控制系统和微机系统构成。介绍了试验台主要部件的结构、技术参数及特点,并对测试过程作了论述。使用表明,试验台设计合理,能满足生产和使用要求,操作方便,性能可靠,能有效地提高钻井效益。     

螺杆钻具特性分析

螺杆钻具采用容积式单螺杆液马达作为动力机。无工作液漏失、无摩擦的理想马达是不存在的。马达工作液的漏失使得螺杆钻具总效率降低，并导致其实际工作特性偏离理论工作特性。在相同负载下，马达副的配合间隙对螺杆钻具的流量—转速特性影响很大，配合过盈量在０～０．３０ｍｍ范围内，螺杆钻具的功率及总效率较高；对漏失量超过２Ｌ／ｍｉｎ的液马达，建议不要继续使用。负载（转子输出扭矩）是影响流量—转速特性的另一重要因素，试验表明，螺杆钻具在最佳工况时的扭矩是制动扭矩的５０％～７０％。按螺杆钻具在不同流量下的扭矩—转速特性，为适应牙轮钻头钻井工况的要求，设计马达时应尽量降低转速，提高输出扭矩。     

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。     

管道非开挖技术用大扭矩组合螺杆钻具设计

目前主要采用螺杆钻具为管道非开挖技术中扩孔钻头提供扭矩,但现有螺杆钻具扭矩较小,须采用多次扩孔方能达到大口径管道穿越施工要求,因而施工进度慢、作业成本高、成孔质量差。为减少扩孔次数、满足单次大孔径扩孔钻进需求,设计了大扭矩组合螺杆钻具。该工具主要由公共分流接头、独立螺杆钻具、润滑系统、捆绑式扶正器、组合传动系统和油密封传动轴系统组成。各个螺杆钻具并联布设,通过四边形机构实现扭矩合成和运动传递。采用有限元方法对组合传动系统的曲轴强度进行了分析。分析结果表明:由两端支撑的单拐曲轴、连杆和主曲轴组成的传动系统结构完全满足扭矩传递要求。所得结论可为管道非开挖技术的现场应用提供参考。     

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。     

DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置

顶部驱动钻井装置是动力从钻具的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进的装置,具有较强的自动化工作能力和较高的作业效率,是欠平衡钻井、套管钻井、大斜度钻井、水平钻井等多种钻井工艺重要的支持装备。DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置设计理念先进,实现了顶驱产品的小型化,配套建立了试验的方法及实验设备,达到闭式液压传动与电液扭矩限定精确控制水平,液压系统及液力传动系统的散热效果较好。产品符合API及国内行业相关标准,经性能测试主要性能参数达到国际先进水平,经工业试验和生产应用,特别适合于中浅井钻机或修井机配套使用。装置设计钩载1350kN(150t),额定扭矩25kN.m,卸扣扭矩55kN.m(最大值),背钳夹持范围为φ73.025～φ127mm钻杆,转速为0～160r/min,IBOP工作压力为35 MPa,主体重量为5t。该装置是目前国内唯一定型生产的2000m顶驱装置。     

TQ508—70Y大管径高扭矩液压套管钳的研制

鉴于我国生产的各类套管动力钳已不能适应现在越来越多的大井眼和超深井作业需求的情况,研制开发出适用管径244.5～508mm、最大扭矩70kN.m的TQ508—70Y液压套管钳。该套管钳主要部件包括钳头、传动齿轮壳体、变速机构、液压系统、液压测矩装置等。试验与应用表明,该液压套管钳性能可靠,作业效率高,能满足下套管作业的要求;产品的各项性能指标均达到设计要求,并符合SY/T5074—2004行业标准。     

井下动力钻具性能微机测控系统

针对井下动力钻具性能检测的要求，采用微型计算机控制整个测试试验过程，可实现循环流量的给定及自动调节，自动施加扭矩载荷，自动采集各测试参数。经运算处理后可输出动力钻具的性能参数，并绘制特性曲线。该系统提高了动力钻具性能测试的自动化程度。大量试验证明，该测控系统具有较高的准确性及可靠性，使用效果良好。     

螺杆式旋冲工具凸轮机构性能测试装置设计及试验研究

螺杆式旋冲工具通过增加轴向冲击功能来提高破岩能量的方式,可以有效地提高研磨性强、可钻性差的复杂地层机械钻速。而针对目前螺杆式旋冲工具凸轮机构性能参数缺乏有效的室内测试装置及方法的问题,自主设计了可满足不同凸轮机构类型冲击力、冲击频率和损耗扭矩的测试装置,并开展了静压力、转速、螺旋面数量、冲程高度作用下滚轮—凸轮机构和双凸轮机构的冲击力、冲击频率和损耗扭矩等性能参数的试验研究,明确了冲击力、冲击频率和损耗扭矩参数的变化规律及主要影响因素,获取了冲击力和冲击频率的计算公式,掌握了滚轮—凸轮机构和双凸轮机构在损耗扭矩方面的差异性,为螺杆式旋冲工具的性能参数计算及凸轮机构类型优选提供了理论依据。     

T815通井机B型取力器的改进

针对T8 15型通井机取力器结构不合理、取力不足 ,以及取力方式是从离合器后压盘钢片取力而造成启动机及飞轮大齿圈损坏的问题 ,对这种取力器的结构和取力方式进行了改进。改进后的取力器是由离合器输出轴上取力 ,取力功率从原为主机功率的 6 0 %增至 90 %,使通井机滚筒输出扭矩从 6 6 0kN·m增至 10 10kN·m ,提高了设备的载荷能力。此外 ,通井机上井后 ,主机不用熄火就可随时挂合和摘开取力器 ,这不仅节省了时间 ,而且还避免了发动机带载荷启动工况 ,降低了设备故障率 ,经济效益显著。     

镦锻式螺杆泵防脱空心抽油杆的研制与应用

目前，我国螺杆泵采油系统大部分采用普通实心抽油杆或摩擦焊接式空心抽油杆来传递动力。由于扭转强度和刚度以及防脱扣性能达不到使用要求，这两种抽油杆在现场使用中经常发生断脱事故，影响了螺杆泵采油系统的推广应用。镦锻式螺杆防泵脱空心轴油杆的两端都有牙体和叉口，空心抽油杆接头靠互相插入的牙体传递扭矩，有效地解决了抽油杆接头脱扣的问题。经室内试验和现场试验表明，这种空心抽油杆具有良好的综合力学性能和防断脱性能，能够满足螺杆泵采油的要求。     

低速降压涡轮配合空心轴流量调节的试验研究

低速降压涡轮配以空心轴的流量调节装置，可以降低涡轮钻具的工作转速，更好地配合牙轮钻头在较低的转速下工作。介绍了其工作原理、试验装置、试验流程及所测各项参数；试验了环流系数为11时的低速降压涡轮配以分流喷嘴内径为0、20、30和35mm4种不同的工况。试验在每种工况下保持流量不变，为便于数据分析，保持4种工况下的制动转矩基本相同。试验表明，195型涡轮在分流喷嘴内径不大于30mm时，确实起到了降低涡轮工作转速和增大扭矩储备的作用。