螺桿鑽具的選擇和注意事項

一、 前期螺桿型號的選擇:

1 、螺桿外徑的優選原則:

常規復合鑽進選擇螺桿鑽具時,應參照自身井眼尺寸大小,按下表優選為宜:

螺桿鑽具的選擇和注意事項


2 、螺桿馬達轉子頭數即螺桿自身轉數的選擇:

馬達轉子頭數反映了螺桿鑽具自身轉數的一個基本特徵,一般認為 5LZ… 為中等轉數的螺桿,即馬達轉子頭數為 5 個的螺桿鑽具,該系列的螺桿既可以用於 PDC 鑽頭的鑽進,也可以用於牙輪鑽頭的鑽進施工,在國內油田用戶中也較多的被選用。如果結合現場施工的具體情況,在螺桿頭數上進一步細化的優選,則會最大限度的發揮螺桿的特性,從而取得更加理想的使用效果。現以我立林產品最常用的外徑為 172mm 的螺桿為例簡要說明,以供參考選用:

螺桿鑽具的選擇和注意事項

上表列舉了 172mm 的四級螺桿相同馬達級數不同頭數的技術指標,表中可以看出相同流量下,螺桿鑽具馬達轉子的頭數越多,自身轉數越低,產生的扭矩越大 , 反之螺桿馬達轉子的頭數越少,自身轉數越高,產生的扭矩越小。如果使用螺桿的井段地層較軟,我們應該選用頭數較少,發揮螺桿高轉速的特性,從而獲得較高的機械鑽速,反之,相對較硬的地層,我們儘量選擇多頭,從而保證井下有較大的扭矩,適應現場需要為原則。前面說的馬達轉子頭數多少決定了該型號螺桿的一個轉速和扭矩的基本特徵。而螺桿實際輸出轉數由馬達頭數的多少、螺桿馬達的設計參數、實際輸入流量、馬達井下負載大小等綜合因素決定。用戶可以結合自身鑽井實際情況優選更適合現場的螺桿鑽具。


3 、馬達級數的選型原則:

因為隨著馬達級數的增加螺桿輸出扭矩成正比例增加,但隨之其系統壓耗也相應增加,所以用戶選型時除了結合井眼結構尺寸,還要根據底層可鑽性、施工現場的泥漿泵輸出功率、井深情況以及相應的管線承壓能力等綜合情況,考慮選擇相適用的馬達級數。

例如在一些開發鹽鹼礦藏及煤層氣的一些的鑽井施工中,使用的往往是一些功率較小,管線承壓能力不高的鑽機設備,故此在選用時儘量選擇馬達級數紹少一些的螺桿,以降低整個鑽具系統壓耗。

再比如在一些深井作業時,過大的馬達級數會造成整個鑽具系統壓耗增加,從而鑽進時始終立管壓力始終在上限運行,一側是存在較大安全隱患,二來隨著井深不斷增加,為了不讓立管壓力繼續上升,不得不採取降低排量的方法,如此即使多級數的馬達扭矩有所增加但降低了輸出流量也就相當於降低了馬達轉數,那麼整體的功率還是不能提升。當然在管線及泥漿泵等各項條件的能滿足的情況下,採用多級數馬達在轉數一定的條件下增加扭矩能夠得到相當的提速效果。

成功案例:在新疆塔河油田TP305X 井施工中,使用我公司的型號為3LZ244x7.0-6 螺桿,從二開第一支 PDC 鑽頭一直把二開全部井段一趟鑽鑽完起出,該螺桿總計使用時間為 342 小時,進尺 3700 餘米,該趟鑽節省鑽井週期 17 天,重造了託普臺地區的一個該井段鑽井週期全新記錄。


4 、高溫螺桿的選擇:

我們立林螺桿鑽具馬達從溫度上分為如下幾種:

螺桿鑽具的選擇和注意事項

請用戶根據自身情況擇優選用。


5 、中空馬達的選擇:

在我們立林螺桿使用手冊中,每一種規格的螺桿都有相應的流量範圍規定。當使用螺桿低於流量最低值時,螺桿無法正常工作;高於最高流量時,為了防止轉子超速旋轉,保護螺桿馬達,以此必須增加中空噴嘴裝置。該噴嘴一般在出廠前安裝,因此如果預期超過螺桿額定排量時,應提前通知我公司,以便裝配大小合適的合金噴嘴,用戶購買的螺桿,在維修時也可以通過變換噴嘴,改裝成常規螺桿,以便在正常流量下使用。請用戶結合自身情況並參照使用說明書,判定是否應該增加中空裝置。


二、 使用中的注意事項:


1 、螺桿入井前的檢查:(參照使用說明書)

● 串軸承軸向間隙的檢測。(主要針對維修螺桿)

● 開泵檢查旁通閥是否能夠完全關閉。

● 開泵檢查螺桿馬達是否正常抖動。

● 井之前要做井口試驗,記下馬達壓降。

● 傳動軸總成為泥漿潤滑,傳動軸軸頭漏泥漿為正常現象。


2 、使用螺桿的泥漿要求:

● 為了防止螺桿發生偏磨應儘量提高泥漿潤滑性 ;

● 必須嚴格使用固控設備,固相含量不高於 13% ,含沙量低於 0.5%;

● 堵漏材料對螺桿有很大影響,螺桿使用後必須返廠大修。


3 、使用中的注意事項:

● 決定使用螺桿鑽進前,建議將螺桿鑽具以外的全部鑽具螺紋按照規定上緊,以防反扭矩造成倒扣發生。

● 最初加壓要緩慢,使鑽頭與螺桿輕緩的磨合,直到建立起鑽井模。

● 排量、鑽壓要按照使用手冊的推薦範圍使用;如需要大排量時,可使用中空馬達。

● 使用螺桿時要時刻觀察泵壓變化。

● 鑽進時,應儘可能保持恆定的輸出流量,使螺桿輸出扭矩穩定,便於觀察泵壓變化。

● 加鑽壓時要平穩加壓,避免螺桿馬達頻繁憋死,造成螺桿提前損壞,嚴重時會造成井下事故。

● 螺桿鑽 ≤ 壓施加原則,一般結合機械鑽速,泵壓上漲 1-2 兆帕為宜,軟地層不能按照此原則施壓。(鑽進前充分循環泥漿,確認空載泵壓)

● 尋找鑽壓和鑽時的最佳結合點,即在一定鑽壓下鑽時較理想,泵壓較平穩,鑽壓表回落較快點。

● 在進行復合鑽進時,應嚴格控制鑽盤(頂驅)轉速,如轉速過快,會使馬達和傳動軸機構的離心力增大,使壽命縮短。螺桿外殼本體的高速轉動還容易造成殼體斷裂。

螺桿鑽具的選擇和注意事項


4 、常用螺桿使用排量推薦:

螺桿鑽具的選擇和注意事項

注:以上為常用螺桿推薦流量,特殊型號清參照說明書使用!


5 、螺桿使用中的故障及排除:

(以下僅為可能發生在螺桿上的原因)

● 鑽時變慢:上提螺桿,確認空載泵壓,停轉盤開泵下壓,觀察泵壓是否上漲,如不上漲,可能螺桿損壞。(也不能排除鑽頭泥包,井眼縮徑或鍵槽造成扶正器託壓等原因。)

● 泵壓突然升高:可能為螺桿滯動或者軸承抱死,還有防掉裝置起作用,即防掉螺帽把過流通道堵死等螺桿原因造成。也不能排除鑽頭水眼被堵等其他原因造成。

● 泵壓突然降低:如果發生在剛接完單根後,可能為旁通閥沒有關閉,重複開泵多數可以解決;螺桿外殼斷裂後泵壓也會突然下降,此時上提鑽具泵壓如果上升,則基本可以判定防掉裝置起作用,及時起鑽可以避免井下事故發生;如正常鑽進中發生如果不是設備或者地層漏失等原因,建議及時起鑽。

● 泵壓緩慢降低:可能為螺桿本體或旁通閥刺穿,建議及時起鑽;鑽具及鑽頭水眼刺穿與該現象類似。

三、螺桿使用後的現場保養:

● 螺桿使用後,有條件的井隊在現場可以用清水沖洗乾淨

● 沒有清洗條件的井隊應當在井口,鎖住螺桿本體,用液壓大鉗卡住並旋轉傳動軸大端(接鑽頭的大端軸頭),使其順時針旋轉(與鑽頭井下鑽進時旋轉方向一致),迫使螺桿馬達密封腔中的泥漿流出,從而保護螺桿不受腐蝕,此方法在冬天尤為重要,可以避免螺桿二次下井前,螺桿內部泥漿凍住,無法使用。

● 不再繼續使用的螺桿,請儘快送回維修中心,儘快維護保養。


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