螺杆钻具在侧钻井钻进过程中相关问题的探讨

套管内侧钻是低成本开发剩余油气的有效途径。由于螺杆钻具本身具有良好的动力特性,在套管内侧钻中得到广泛应用。螺杆钻具主轴轴承总成是螺杆钻具的薄弱环节,对整个螺杆钻具的使用寿命起决定性作用。主轴轴承的结构形式又决定了螺杆钻具的使用条件。通过对螺杆钻具主轴轴承的轴向力分析,指出螺杆钻具在套管内侧钻井钻进中应注意的问题。     

螺杆钻具的前沿技术

为了延长螺杆钻具的使用寿命、提高其输出性能、满足特殊钻井工艺及特定区块的特殊需求,对螺杆钻具的前沿技术进行了调研,分析了当前的研究热点,主要涵盖2个方面:①改进马达定子,包括等壁厚定子、定子橡胶新工艺新配方的研究;②传动轴总成的改进,包括推力轴承、径向轴承等新工艺新技术的研究。基于此,展望了螺杆钻具的未来发展趋势。     

螺杆钻具推力轴承的载荷研究

离井底循环钻井液时,螺杆钻具传动轴向下的作用力由上轴承承受。一般随着钻压的增加上轴承的载荷有所减小。下轴承不受力。钻井工艺希望的钻头水眼压降对上轴承会造成很大的栽荷,故螺杆钻具都需说明钻头水眼压降的许用的最大值。设计时选用小限流直径、大导程,使用时用大钻压、大水眼、小钻头等措施均能减轻轴承栽荷。工作时万向轴壳体受拉而不受压,因此铰接螺杆钻具所装的铰链能提高钻具的通过性而无确定的造斜能力。     

螺杆钻具串接动力段设计探讨

螺杆钻具在延伸井、水平井钻井中已广泛应用，采用串接动力段的方法，可提高钻具的输出功率。本文讨论了串接螺杆钻具动力段的几个结构设计问题，介绍了串接螺杆马达的现场应用情况，同时，将串接螺杆钻具钻井和普通螺杆钻具钻井进行了性能比较。     

螺杆钻具推力轴承工作力学分析及结构改进

针对螺杆钻具向心推力球轴承寿命短的问题,分析了其载荷特性和服役情况,依据Hertz接触理论,利用有限元数值模拟技术建立了球轴承接触模型,计算了球轴承的应力情况。对承受轴向载荷的圆柱滚子轴承进行了有限元分析,结果表明,在同等条件下圆柱滚子轴承比球轴承的工作应力大幅降低。为此,建议组合使用球轴承和圆柱滚子轴承,以延长螺杆钻具推力轴承的使用寿命;建议螺杆钻具配套使用减振工具或优化BHA及钻井参数,通过减少轴向负载的波动量,延长轴承的疲劳寿命。     

螺杆钻具失效原因分析与技术对策探讨

近年来螺杆钻具在定向井和水平井钻井施工中应用的数量逐渐增多,由于受到多种因素的影响,经常出现螺杆钻具失效的情况,严重影响了石油钻井的施工效率。本文对近几年螺杆钻具的失效情况进行了统计,从中分析螺杆钻具失效的原因,并制定相应的技术对策,减少了螺杆钻具的失效频率,对提高石油钻井生产效率具有积极作用。     

基于螺杆钻具载荷特点的盘刹控制系统

推力轴承是螺杆钻具的薄弱环节,由于其载荷特点,其受力状况对使用寿命起着决定性的作用,在斜井或水平井中的表现尤为明显。通过分析与螺杆钻具推力轴承受力状况相适应的控制方式,给出了盘刹自动送钻模式下的控制原理及实现方式,以提高钻井综合时效。     

使用螺杆钻具条件下钻井水力参数优化设计方法

螺杆钻具虽然应用广泛,但使用螺杆钻具条件下的钻井水力参数优化设计方法还不完善。为了指导钻井现场应用,以螺杆钻具的推荐工作参数为约束条件,应用数学规划方法建立了钻井液排量和钻头压降优选模型,给出了实用的钻井水力参数优化设计方法。研究表明,使用螺杆钻具时,应在螺杆钻具推荐工作参数内,以钻头水功率与螺杆钻具水功率之和最大为指标优选钻井水力参数;为了获得最优水力参数,螺杆钻具工作压降尽可能采用推荐工作压降,钻头压降尽可能接近螺杆钻具传动轴限定的最大钻头压降。      

螺杆钻具在物探钻井中的应用探讨

本文介绍了螺杆钻具的基本结构,阐述了螺杆钻具的工作原理,分析了泥浆螺杆钻具在国内外物探钻井的施工应用,探讨了其在物探钻井中的适应地层和技术优势。另外还对空气螺杆钻具在物探钻井中的需求和可行性进行了简单探讨。     

钻具稳定器结构对复合钻井导向力的影响

单弯螺杆钻具+PDC钻头复合钻井已广泛在钻井提速和井眼轨迹控制作业中应用,对该类钻具组合导向力分析也有成熟的方法,但常常忽略螺杆稳定器结构的影响。为此,基于油气田现场作业应用的直棱和螺旋棱稳定器结构,讨论了螺杆稳定器外径和支点位置变化对钻具导向力的影响,建立了稳定器实际偏心距计算模型,提出了考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法。通过对单弯螺杆单稳定器钻具组合、单弯螺杆双稳定器钻具组合复合钻井导向力的分析,结果发现：①忽略螺杆稳定器结构的复合钻井导向力分析方法计算结果与钻具导向合力差别较大;②直棱稳定器由于棱槽包角的存在,等效外径周期性变化使得钻具组合导向力发生周期性增加或降低,变化幅度最高达50%,影响钻具导向稳定性能和疲劳寿命。进而提出建议：①计算复合钻井导向力时应采用考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法;②现场复合钻井时选用带棱槽包角为零的螺旋式稳定器或选用带棱槽包角小的直棱稳定器的螺杆钻具     

螺杆压降的计算分析

螺杆钻具,又称定排量马达（Positive Displacement Motor,简称PDM）,是油气钻井中应用最广泛的一种井下动力钻具。在深井和超深井钻井中采用螺杆钻具配PDC钻头的复合钻井技术是提高机械钻速的一项有效技术措施。但是,在实际应用中,螺杆的输出性能与理论输出性能有较大的差别,因此研究螺杆的实际工作特性具有很重要的实践意义。     

螺杆钻具马达砂卡原因分析及预防措施

在钻井施工作业中，螺杆钻具常因砂卡导致螺杆马达工作失效，导致螺杆钻具报废，严重影响了正常钻井作业，现文结合螺杆钻具结构原理及钻井作业过程，分析了砂卡原因。提出了预防砂卡的措施。     

复合钻井防斜打快机理探讨

油气井的防斜打快问题是钻井工程中一直未能很好解决的经典性难题之一。分析了钻井参数与钻速的关系，揭示了复合钻井通过提高钻头转速，从而增加钻头破岩能量来提高机械钻速的机理；在分析井斜原因和钟摆钻具防斜打直原理的基础上，分析了直螺杆钻具和弯外壳螺杆钻具组合的防斜机理以及两者的联系与区别，指出在地层倾角较小时采用直螺杆钻具组合，地层倾角较大时采用弯外壳螺杆钻具组合，以达到防斜打快的目的。在LS001井的应用实例表明，复合钻井有较好防斜作用，机械钻速与常规转盘钻井相比有较大幅度的提高。     

PDC轴承长寿命螺杆钻具传动轴总成设计

在深井、超深井中使用螺杆钻具,对螺杆钻具的使用寿命要求越来越高.制约螺杆钻具的效率和使用寿命的关键部件是传动轴总成.对几种螺杆钻具传动轴总成的结构进行对比分析,选用高耐磨的聚晶金刚石复合片(PDC)制造滑动止推轴承,设计出具有长寿命的PDC轴承传动轴总成.分析了PDC轴承及PDC轴承传动轴总成的结构及关键设计参数.井下...     

气体螺杆钻具输出性能研究

气体螺杆钻具作为气体钻定向井和水平井的新型井下动力钻具,在使用过程中常常遇到启动难、扭矩不足等问题。输出性能的分析对其结构参数和钻井参数的选择有着重要的作用,应该考虑井下压力对气体螺杆钻具输出性能的影响。文中将气体螺杆简化为一个环形圆筒的等效模型,求出其当量直径,并结合一维可压缩流体的流动特性,求得井下螺杆的压降,进一步得到螺杆转速、扭矩等输出特性。研究结果为提高气体钻井中螺杆钻具的工作效率提供了理论依据。     

螺杆钻具工作特性和结构参数的分析研究

为了提高现代螺杆钻具的设计和使用水平,分析研究了螺杆钻具在空转工况、最优工况、稳定工作区边界工况和制动工况下的工作特性,以及螺杆钻具主轴转矩、工作容积、压力降、螺杆 衬套副的效率和直径过盈值等结构参数。提出了以螺杆钻具 钻头 油井系统的综合负载特性曲线作为螺杆钻具正确选择和使用的依据。为提高定向井和水平井用螺杆钻具的主轴转矩,推荐在减小工作容积的同时,增加其导程数以及减小其直径过盈值。最后建议开发设计多功能螺杆钻具,以扩大螺杆钻具在钻井和修井中的适应性以及缩减其零配件的种类和数量。     

空气螺杆钻具在气体钻井中的应用分析

空气螺杆钻具是用气体钻井或欠平衡钻井技术钻定向井及各类特殊工艺井的必需工具。阐述了空气螺杆钻具的结构特点,指出空气螺杆钻具在应用中应注意空气流量、增加浮阀、采取额外的防护措施、正确操作以及爆炸性解压等问题。介绍了空气螺杆钻具的应用情况,对国内空气螺杆钻具存在的主要问题进行分析,并提出了相应的解决措施。     

螺杆钻具轴承组优化设计

针对螺杆钻具轴承组容易出现磨损、断裂和卡死等现象,进行轴承组优化设计。分析推力轴承受力状况和轴向力计算,在轴向轴承的表面焊接PDC复合片,以取代滚珠,提高耐磨性;在轴承之间均匀布置碟形弹簧,以缓冲轴承受到的冲击力。采取这两个技术方案,可以进一步延长螺杆钻具的使用寿命。     

关于采用氟化橡胶定子及镀铬转子提高井下螺杆动力钻具工作副寿命可能性的探讨

井下螺杆动力钻具的工作寿命是决定油气井钻井经济技术指标的重要因素之一。对井下动力钻具的分析表明，在1987年里，根据钻井地区的不同，采用清水钻进时，д1－195型螺杆钻具定子的平均工作寿命为132～181h，而采用钻井泥浆钻进时，为80h（苏尔古特油气田）。限定螺杆钻具工作寿命的关键部件是其工作副。例如，在被检修的89只螺杆钻具中，有66只工作副磨损（占67％），7只定子橡胶筒脱落（占7％），3只橡胶遭撕裂（占3％）。也就是说，在抽逃的螺杆钻具中，工作副损坏者占77％。全俄钻井研究院别尔姆分院的科技工作者完成了提高螺杆钻具工作副耐用性的试验研究工作，采用橡胶表面外理和金属表面强化的方法，来改善定子及转子的制造工艺。     

我国螺杆钻具应用现状及失效特征

根据长庆油田现场螺杆钻具修理情况，对国内主要厂家螺杆钻具的应用现状、失效特征等方面进行了分析。通过分析，建议生产厂家应注意改进结构、完善加工工艺，进一步提高我国螺杆钻具技术水平。同时要求用户合理使用钻具，达到快速的、经济的钻井作业，提高钻具的使用水平。