1、自学知识7自学知识7 2011年05月05 日一井下马达 井下动力钻具是常用的造斜工具之一，它分为涡轮钻具、容积式马达和电动钻具三大类。目前在我国海洋定向井的井下马达使用方面，电动钻具已不存在，涡轮钻具也很少使用，通常使用容积式马达（PDM型）、容积式马达可分为迪那、纳维和螺杆钻具。容积式马达具有下列优点：一是动力钻具所钻井眼尺寸与原井眼完全相同，不必再次下钻扩眼；二是井内有桥塞时，这类钻具可以钻过，并能在开始造斜前将井底循环干净；三是空转转速与工作转速相差的幅度较小（与涡轮相比），有利于 钻头 选型。 在各种井下马达中，将重点介绍广泛使用的螺杆钻具。 1迪那（Dyna）钻具 （l）结构和类型
2、 迪那钻具主要由旁通阀总成、定子、转子、万向节总成和传动轴总成组成。主要分为五种规格：即200500、500、500 4、1000和1000低速。迪那钻具的装配扭矩见表92，其万向节总成见图918。 （2）迪那钻具规范和操作参数（见表93） （3）迪那钻具的反扭角经验数据表（见表94） 直井中的反扭角（2都看作直井） 造斜点深度（米） 0152 152305 305457 4571524 1524 反扭角 20 25 35 50 1030米 （4）迪那钻具使用注意事项： 根据钻井条件选用合适的钻具类型和合理的钻井参数，以提高迪那钻具的工作效率； 下井前应认真检查两端连接螺纹和台肩及外壳体有无变
3、形，旁通阀是否灵敏完好，并测量轴承间隙。 下井前应进行试转，确定迪那钻具工作正常后方可下井。 迪那钻具下井时应控制下放速度，下钻遇阻不得硬砸硬压； 钻进时应保持均匀送钻，防止溜钻、顿钻。钻进中应密切注意泵压表的压力变化。当发现泵压突然上升时，应及时提起钻具，重新加压钻进； 保持钻井液含砂量不大于l，以提高迪那钻具的使用寿命； 起出迪那钻具应认真检查旁通阀总成并把钻具内的钻井液排净，测量轴承间隙，加油保养旁通阀。 2纳维（NAVI）钻具 （l）纳维钻具种类 Mach l型多头螺杆马达 Mach 2型单头螺杆马达 Mach 3型单头螺杆马达 （2）结构 纳维钻具由旁通阀、定子、转子、万向轴、轴承总
4、成和传动轴组成。 （3）特点 Mach l型。其主要特点是长度短、转速低、扭矩大。适用于定向钻井、深井、 牙轮钻头 钻井和取心钻井。 Mach 2型。扭矩中等，适用于大段直井钻井，可以提高直井钻井机械钻速。 Mach 3型。长度短、凯马配件反扭矩小，适用于定向钻井、定向造斜和扭方位。 （4）纳维钻具技术性能和技术参数（见表96、96、97）。 3螺杆钻具 （l）主要结构与工作原理。 螺杆钻具由旁通阀、马达（转子、定子）、万向轴（节）和传动轴四部分组成（见图919）。 螺杆钻具的工作动力来自循环钻井液，在一定压力下，钻井液泵入钻具，进入马达的螺旋形空腔使转子转动，而后动力经万向轴传递到传动轴和
5、钻头 上。 所设计的旁通阀是为了在起下钻时使循环液绕过不工作的马达，沟通钻柱与环空的钻井液通道（结构见图920）。 当无钻井液循环或低泵冲循环时，在弹簧的作用下，阀心处于上部位置，此时旁通孔开启，钻井液可灌入钻柱或自钻柱泄出。阀心的移动由流量大小决定，当钻井液泵量达到一定数值时，水力推力克服弹簧力，使阀心下移，关闭旁通孔，所有钻井液流经马达所作的功转换为机械能。 （2）使用要求 钻井液的要求 螺杆钻具对于各种钻井液都能有效地工作，包括油基、水基和乳化的钻井液。钻井液粘度和密度对钻具的影响很小，但对整个系统的压力有直接影响，如果推荐排量下的压力大于额定泵压值，就得减少钻井液排量，或者有必要降低通
6、过钻具或 钻头 的压力降。钻井液中的砂粒等杂质会影响钻具性能，加速轴承和马达定子的磨损。因此，钻井液中的含砂量必须控制在l以内，每种型号的钻具都有各自的流量范围，只有在此范围内，钻具才能有较高的效率，一般情况下，流量范围的中间值是钻具最佳输入流量值。 流经螺杆钻具的压力降要求 钻具悬空时排量不变，则通过螺杆钻具的钻井液压力降也不变，随着 钻头 接触井底钻压增加时，钻井液循环压力增加，泵压也增加，司钻可以用以下公式来控制操作：打钻泵压循环泵压十螺杆钻具的负载压降。 循环泵压，就是 钻头 没有接触井底时的泵压，也叫离底泵压。 钻头 接触井底，扭矩增大，泵压就要上升。这时压力表的读数就叫作打钻泵压。
7、 离底泵压不是一个常数，它随井深和钻井液的特性变化而变化，但实际操作中，没必要随时测取循环泵压的精确值，一般取每次接单根后的离底泵压为近似值，这样做完全可以满足公式的精度要求。如果忘记测量，则必须将钻具提离井底进行补测。 钻具工作中，打钻泵压达到最大推荐压力时，钻具产生最佳扭矩，继续增加钻压将增加泵压，当超过最大设计压力时，马达可能会停止转动，此时应立即降低钻压，以防螺杆钻具内部损坏。 扭矩 螺杆钻具的扭矩与钻井液流经马达产生的压力降成正比，转速与输入排量成正比，排量一定时，扭矩增加而转速基本保持不变，螺杆钻具从空载到满载，速度降低一般不超过10左右。 （3）使用方法 下井前的地面检查： A用
8、提升短节将钻具提起，坐入转盘卡瓦内，使旁通阀位于转盘之上，装上安全卡瓦，卸去提升短节； B用木棒压下旁通阀的阀心至下死点，然后松开阀心，检查弹簧复位力（旧马达有时因弹簧锈死，可能压不下）； C用木棒压下旁通阀心，向阀体内注水检查密封性，如密封性好，则小孔无水流出，然后松开阀心，则有水从小孔流出； D将螺杆钻具接上方钻杆，下放螺杆钻具使旁通阀处于转盘下方易观察的部位，慢慢开泵，当排量不足以使旁通阀关闭时，应有钻井液从旁通孔流出，然后加大排量至马达启动，看驱动接头是否旋转，此时应记下泵的排量，停泵前，应再下放螺杆钻具让旁通阀阀口位于转盘以下，检查停泵时钻井液是否经旁通阀阀口顺利流出； E检查轴承间
9、隙，参阅后面起钻检查部分。 螺杆钻具下井： A地面检查结束后，用吊钳卡住驱动接头，用 钻头 盒把 钻头 和螺杆钻具接上，大钳只可咬在旋转传动轴驱动接头上； B使用弯接头时，定向装置的定位镜必须和工具面对正，指南者配件如果要用浮阀，则可直接装在旁通阀上方，千万不要加在马达下边，否则，浮阀就不起作用了，原因是钻井液可从旁通阀流入。如果在驱动接头和 钻头 之间还要加转换接头，则对其长度应加以有限制，不宜超过250毫米； C下放螺杆钻具时，依次把弯接头、测量工具、非磁钻具、钻铤、震击器、加重钻杆下入； D螺杆钻具下井时应控制下放速度，以免下放过快而使马达倒转，从而造成内部连接螺纹脱扣。此外，控制下放速
10、度，能够防止螺杆钻具在通过防喷器、砂桥、套管鞋等处撞坏钻具； E当下放深井段或遇到高温井段时，应分段循环钻井液冷却钻具，保护定子内衬橡胶。用MWD时，在下钻过程中，每 500米应打通一次； F下钻接立柱时，必须用旋扣钳，不能用转盘； G下钻时钻井液返出过多，可能是钻井液过稠或旁通阀被堵，造成钻井液不流入钻具，此时应定时向钻杆内输入钻井液，带单流阀时更是如此； H螺杆钻具接近井底时要放慢下钻速度，提前循环后再继续下钻。循环先用小排量，待井口近出钻井液后再加大排量； I不能顿钻或将螺杆钻具坐在井底开泵。 用螺杆钻具钻进： A钻进前应充分循环，清除井底岩屑、井底岩屑清除不彻底对定向钻井有较大的影响。
11、具体方法是以正常的钻井液循环转动钻具（每次转动3045度），依次把沉积在井底的岩屑和沉砂清除，清理干净后上提螺杆钻具0.30.6米，循环并记录、校对压力值； B开始钻进时，如果井底还未清洗干净，则应缓慢加压，钻进速度不能太快，否则 钻头 容易产生泥包，把螺杆钻具和 钻头 卡死； C施加钻压不要过猛，钻压不是监视螺杆钻具工作的指标，只是作为参考指标，判断螺杆钻具工作的情况的主要依据是泵压； E钻进时，随时调整工具面到预定的数值； F连接每个单根调好工具面后必须稳定钻压，均匀送钻，保证斜井段的曲线光滑和定向精度。 起钻检查螺杆钻具： A等井底的井斜、方位等参数达到要求后就可起钻，不要循环； B起钻
12、之前，在钻柱内注入一段加重钻井液，使钻杆内的钻井液顺利流出； C将螺杆钻具提到井口，坐好卡瓦和安全卡瓦，用清水从旁通阀顶部进行冲洗； D用内钳咬住螺杆钻具一边用链钳顺时针转动驱动接头，一边从旁通阀上部注入清水（如果反时针转动驱动接头，钻井液将从旁通阀阀口流出），然后注人少量的矿物油，不可注入柴油； E把螺杆钻具提出转盘，并卸下 钻头 ，上好护丝，平稳放下钻台； F起钻过程中也应注意起钻速度，以防卡钻损坏钻具，并且必须用旋扣钳卸扣。不可用转盘卸扣； G每次从井里起出螺杆钻具，都必须检查轴承间隙（如图921），如果轴承间隙超过最大允许值，必须更换新轴承（见表98）。 （4）螺杆钻具故障分析（见表9
13、9）。 （5）国产螺杆钻具性能表。 目前，国产螺杆钻具的质量提高较快，性能参数与进口马达无明显差异，加上价格合理，维修方便，因此，国产螺杆钻具广泛用于海上定向井。国产螺杆钻具的主要生产厂家及性能参数见表910表912。为满足大排量的水力要求，国产螺杆钻具具有中空分流的特性（见表913）。 （6）反扭矩分析计算 由于螺杆钻具右旋（顺时针），故驱动接头上方的组合将产生反扭矩，定向对应考虑提前装置角，以消除这种反扭矩的影响。 查表法确定反扭矩（表914）： A下述反作用扭矩是近似的，准确的反扭矩图可来自测量结果或随钻测斜仪的读数； B全力扭方位时的装置角为95，估计的反扭角参见表915。 公式法计算
14、反扭角： 在计算jm时，先计算出临界长度Lo 米，然后与当时的井深L比较。若LLo，则将L代入式中计算jm，若LLo，则将Lo代入式中计算jm。 用经验数据法确定反扭角。某种动力钻具在一定的井下条件下，经过一段时间的使用，积累一定的资料，可以摸清反扭角的变化规律。在以后的使用中，只要了解井下条件，就可以借用过去的资料来确定反扭角。 （7）注意事项： 弯接头下井之前，必须测量弯曲度是否准确，高边工具标线是否准确。 用SST及单点陀螺进行定向时，必须检查定位键是否与弯接头高边标线一致，并确认高边标线的方向； 用MWD时，检查 钻头 到MWD脉冲器的距离（PTB），磁偏角及偏移（offest）是否打
15、入计算机，偏移测量是否正确； 尽量少用钻铤，满足钻压需要即可，否则会影响造斜效果； 钻头 与马达如需要配合接头，则该接头应尽量短，其长度不应大于250毫米，否则将影响 钻头 与马达轴承的寿命，而且会在马达传动轴上增加横向力，影响造斜效果； 若需用浮阀，必须将它装在螺杆钻具的上端，不可将它装在 钻头 与驱动接头之间； 调节弯接头指向时、转盘应按右旋定向，调整完毕，钻柱需慢慢地提升和下放数次（上提高度应超过6米），消除井眼中钻杆蹩劲，使其处于自由状态。 下入扭方位工具时，有可能遇阻，此时应将方钻杆接上，将泵开到关闭旁通阀的泵冲数再加上10冲，低钻压快划到底； 造斜开始时，不要频繁左右调节工具面，尽
16、可能在一个方向调节。 二弯接头 弯接头能使造斜钻具产生侧向力，是定向钻井中定向造斜、扭方位的一种专用井下工具。目前，弯接头内通常安装循环套，壳体上划有弯曲方向的标线，用作单点或有线随钻侧斜仪确定工具面的方向。 弯接头分为固定角度和可调角度两种。通常使用固定角度型（图922），弯角一般为12.5，弯角超过3时，下井较困难，一般不用。不同弯角接头造斜能力见表616。 可调角度弯接头是一种较为先进的井眼轨迹控制工具。根据调节方式和工作原理的不同可分为电动式、机械式、液压式等几种类型。它们的共同特点是不起钻，通过地面控制把弯接头调到需要的角度（包括零度）。可连续进行定向、增斜、降斜、稳斜和扭方位。 可调角度弯接头的主要优点是。提高井眼轨迹控制的精度、减少起钻次数、加快钻井速度、降低钻井成本。 外资对我国企业兼并控制情况资料二 ：http:/ 5720114545425489
