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20世纪30年代,前苏联在石油钻探中最早采用涡轮钻具。到50年代,涡轮钻获得了迅速的发展。在前苏联 和罗马尼亚已成为基本的钻探方法,欧美国家涡轮钻探工作量已占总进尺的5~10%。中国从 50年代开始使用涡轮钻,80年代初,中国核工业部研制成功世界上最小直径(52毫米)的HD-52型涡轮钻具,并成功地用于固体矿产钻探工程 。
涡轮钻主要部件是涡轮,每一级涡轮由一个定子和一个转子组成 。涡轮一般由铸钢或尼龙制造,涡轮上具有很多弯曲的叶片,定子和转子的叶片形状基本一样,只是叶片的弯曲方向相反。由于一级涡轮所能输出的功率太小,因此涡轮钻具通常都是由成百级结构完全相同的涡轮串联组合而成。为了承受较大的轴向负荷,内部装有止推轴承。此外,在主轴的三分之一和三分之二处设置两个中间轴承,起扶正主轴的作用。用涡轮钻进行取心钻探时,在驱动轴和钻头间,要加接岩心管。标志涡轮钻性能特点的基本参数是扭矩、转速、输出功率、流量、压力降和效率。其中扭矩、转速、输出功率是体现涡轮钻具做功的能力和特点的最重要的参数。流量、压力降、输入功率是合理使用涡轮钻具,使其在高效率情况下工作,保证快速钻进的重要条件。涡轮钻钻探时,要充分利用泵的功率,采用大排量、高泵压;根据岩层的软硬,合理选择钻压,使用良好钻头,防止井斜,对工作介质做好净化工作 。
为了克服普通涡轮钻具存在的缺点,已研制出多节涡轮钻具,低速大扭矩涡轮钻具,带减速器的涡轮钻具和外壳旋转的涡轮钻具等多种新型涡轮钻具。改进密封轴承结构及研制超深孔钻探用的新型涡轮钻具,是今后一项重要课题。2100433B
涡轮钻 钻探是一种先进的钻探方法。用涡轮钻在孔底可以进行钻探取心。它的回转不象螺杆钻那样靠液体的压力而是由液体的流速来驱动。钻探时钻杆不转动,钻杆工作条件可以得到明显改善,也没有旋转钻杆柱所需功率的消耗。涡轮钻可以配合牙轮钻头、金刚石钻头钻垂直孔、定向孔和多底钻孔,缺点是转速高、扭矩小、轴承寿命短、易损件多、钻头寿命较短。
TRM涡轮钻具在方13井的试验研究
大庆外围地层硬度高、研磨性强,钻井速度慢,为了钻井提速,在宝一段地层采用俄罗斯钻井研究院生产的TRM减速涡轮钻具进行提速试验,本文简单介绍了TRM减速涡轮钻具及参数,并对试验结果进行了分析和效果对比。
独立悬挂复式涡轮钻具结构特点及强度分析
介绍了独立悬挂复式涡轮钻具的结构特点,提出了转子预紧改进方案和定/转子工作间隙的调节方法。通过分析涡轮钻具3种工况的载荷特点,认为涡轮节强度分析中除考虑额定工况和制动工况外,还应考虑涡轮节装配工况。定转子轴向工作间隙可通过定/转子系统轴向变形量进行控制,采用控制定/转子系调节套轴向长度增量的方法,比控制上扣扭矩的方法更能有效控制定/转子轴向压紧力;根据定/转子变形协调特点,分析了水力负荷对定/转子残余压紧力的影响规律。以D240型涡轮钻具为实例,经计算得出水力负荷对转子系统压紧力影响不大,对定子系统压紧力有明显的抵消作用。计算结果验证了涡轮钻具装配工况载荷大于工作载荷的观点,并对涡轮钻具强度分析提出建议。
1994年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
《石油名词》第一版。
接在钻杆下端,随钻杆一起下入井底的动力机。主要有涡轮钻具、螺杆钻具等。
①涡轮钻具靠高压液流通过涡轮,把液体能转变为中心轴上的机械能,带动钻头破碎岩石。由成百对串联地装在外壳内的涡轮定子和转子以及轴承、中心轴等组成。涡轮定子和转子的叶片呈反向弯曲,高压泥浆沿定子叶片的偏斜方向流动,有力地冲击转子叶片,使转子带动中心轴旋转,涡轮钻具是苏联采用的主要钻井工具,他们发展了各种性能的新型涡轮钻具,被广泛用于各种深度和地层的钻井工作中(包括已钻成的万米井),其他国家也在发展中。
②螺杆钻具靠高压泥浆通过定、转子通道,驱动转子在定子螺线形通道中旋转,产生扭矩,带动钻头破碎岩石。由装在外壳内的螺线形转子及带螺线形通道的橡胶定子衬套以及转轴、轴承等组成。是一种容积式井下动力钻具,其转速与泵排量成正比,扭矩与泵压、钻压成正比,通过泵压可间接指示钻压。因转速较低,使用牙轮钻头钻进比较有利。