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螺桿鉆具簡(jiǎn)介

人氣:87894 發(fā)表時(shí)間:2019-12-28

      螺桿鉆具(PDM drill),是一種以鉆井液為動(dòng)力,把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動(dòng)力鉆具。當泥漿泵泵出的泥漿流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達,在馬達的進(jìn)、出口形成一定的壓力差,推動(dòng)轉子繞定子的軸線(xiàn)旋轉,并將轉速和扭矩通過(guò)萬(wàn)向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭,從而實(shí)現鉆井作業(yè)。

一種漸進(jìn)空腔型容積式孔底動(dòng)力機,簡(jiǎn)稱(chēng)螺桿鉆。以泥漿、清水為動(dòng)力介質(zhì),通過(guò)鉆桿中心孔輸送到孔底的螺桿鉆,實(shí)質(zhì)上是把液體壓力能轉換為機械能的一種能量轉換裝置。鉆探時(shí),螺桿鉆直接帶動(dòng)連接在其孔底傳動(dòng)軸上的巖心管和鉆頭回轉,整個(gè)鉆桿柱僅作為輸送高壓工作介質(zhì)的通道和支撐鉆頭反扭矩的桿件,不作回轉運動(dòng)。采用螺桿鉆鉆探與常規鉆探相比有許多優(yōu)點(diǎn),如鉆桿磨損大幅度下降,鉆速高。它是打定向孔的主要器具,在鉆探領(lǐng)域已發(fā)揮作用。

       螺桿鉆具最早是用來(lái)打垂直孔,主要用來(lái)打各種定向孔和特種工程孔(如礦井凍結孔)。最大鉆孔深度達9023米。目前世界上螺桿鉆最小直徑為44.5毫米,最大直徑為304.8毫米。利用螺桿鉆進(jìn)行巖心鉆探時(shí),應在驅動(dòng)軸與鉆頭間加上巖心管采取巖心。


       螺桿鉆具由旁通閥、螺桿馬達(轉子和定子)、萬(wàn)向節、軸承和驅動(dòng)軸幾部分組成,其核心是螺桿馬達。在螺桿馬達轉子、定子傳動(dòng)副中,定子齒數Z1比轉子齒數Z2多一個(gè):即Z1= Z2+1。它們的齒數比通常稱(chēng)為傳動(dòng)比,設計時(shí),可任意選擇(1:2,2:3,...,9:10)。設計高轉速的螺桿鉆應采用小齒數比螺桿馬達,而設計低速大扭矩的螺桿鉆應采用大齒數比螺桿馬達。隨著(zhù)轉子定子齒數比的增大,其效率逐漸趨于下降;螺桿鉆的輸出扭矩取決于通過(guò)馬達的工作壓力降,輸出轉速取決于通過(guò)螺桿馬達工作介質(zhì)的流量。


       鉆探時(shí),仍然需要鉆探機、泥漿泵、鉆桿和鉆塔等常規鉆探裝備。施工定向鉆孔時(shí),要借助定向儀給造斜工具定向。與螺桿鉆配套使用的造斜工具有彎接頭、彎外管和偏心塊等。采用螺桿鉆施工定向孔能提高鉆孔質(zhì)量,提供精確地質(zhì)資料,節約進(jìn)尺,降低成本,解決許多無(wú)法施工的工程難題,因此,它是鉆探工程的一種特種工具。


       螺桿鉆具的使用壽命一般為150~200小時(shí),其薄弱環(huán)節是定子橡膠耐高溫程度低,軸承易損壞。加緊研制與開(kāi)發(fā)用于制造定子的抗磨損耐高溫的彈性材料與可靠的軸承系統,從而使螺桿鉆的工作壽命得到顯著(zhù)提高。并研制低速大扭矩螺桿以適用于鉆深孔和超深孔。


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