螺杆钻具液马达试验架的设计

介绍了一种螺钻具液马达试验架的工作原理及实际使用情况，利用该试验台架对螺杆钻具进行出厂检测，可有效节省试验开支，缩短试验时间，提高检测效率。     

螺杆钻具试验台架

螺杆钻具试验台架由动力源、台架、测功装置、操作控制柜及相应的仪器仪表组成。能对螺杆钻具进行空载、负载、连续运转及超载试验。试验台架投入运行６年以来，成功地进行了多种螺杆钻具的型式试验和产品质量抽查检验，为新产品的开发研制和产品质量的改善提供了可靠依据。     

大扭矩螺杆钻具试验台的研制及应用

针对螺杆钻具性能试验的需要,研制了20kN.m螺杆钻具试验台。该试验台由台架主机、加载系统、循环系统和测试系统4大部分组成。加载系统由2台10kN.m的磁粉制动器串联构成,可对φ95～260mm规格的螺杆钻具进行全工况性能试验。试验台采用计算机系统自动实现扭矩加载,调节循环流量,采集扭矩、转速、压差、流量、温度等数据,输出螺杆钻具的性能参数表格和特性曲线。实际应用表明,20kN.m螺杆钻具试验台设计合理,测试数据全面、准确,测试过程自动化程度高,完全能满足生产厂家及油田现场对螺杆钻具性能检测的需要。     

等壁厚螺杆钻具的研制与现场应用

为提高螺杆钻具的使用寿命,研制了等壁厚螺杆钻具。通过研究等壁厚螺杆钻具关键参数,确定了172mm等壁厚螺杆定子衬套厚度为10mm,定/转子头数比为5:6;室内等壁厚螺杆钻具与普通螺杆钻具的性能对比试验表明:同等条件下等壁厚螺杆钻具容积效率、转速、输出扭矩、总效率和输出转矩均优于常规螺杆钻具。在现场应用中,等壁厚螺杆钻具比常规螺杆钻具纯钻时间提高48.79%,机械钻速提高30%,进尺增加465.05m,取得了良好效果。     

螺杆钻具性能试验评述

随着钻井新工艺新技术的不断发展，定向井和水平井的数量逐年增多，作为井下动力钻具的螺杆钻具的用量也随之增加，使用维修后螺杆钻具性能的测试问题显得更加突出，螺杆钻具用户普遍反映，经维修后的钻具下井使用时，有时不能正常工作或不能工作，造成重复起下钻，大大影响了钻井效率，因此，建立必要的检测手段是十分必要的，就螺杆钻具试验的两种方式的作用，所能检测的性能参数，评价性能依据以及试验手段的流程原理。进行了综合分析评述。最后就两种试验所得到的参数之间的关系，以及两种试验手段的功率匹配等进行了分析计算。     

预轮廓定子螺杆钻具性能研究

为了研究预轮廓定子螺杆钻具的性能,进行了整机台架试验、马达压降试验及定子温升试验。结果表明,预轮廓定子螺杆钻具比常规定子螺杆钻具有许多优点,例如,单级承压能力强,相同长度下提供扭矩大,硬特性好,耐温性能高。预轮廓螺杆钻具替代常规螺杆钻具,能为定向井、特别是短半径侧钻井提供强有力的钻井动力。实践表明,要充分发挥预轮廓定子的性能,必须在橡胶设计、注胶工艺及匹配零部件方面做相应的研究。     

降低螺杆钻具使用费用的有效方法

通过对螺杆钻具特殊结构的分析，提出一种延长螺杆钻具主机寿命的方法，从而大幅度降低螺杆钻具的使用费用，部分试验证明，可行性成立。     

模拟温度场的螺杆钻具试验装置方案设计

井内温度是随井深而增加，最高达150℃，会使螺杆钻具的橡胶和金属膨胀，减少定、转子之间的配合值，严重影响螺杆钻具的性能。国内现有的螺杆钻具试验装置是在常温下测试其性能参数，与实际工况不符。为了模拟井内的温度场，提出2种方案，便于用试验方法研究温度对螺杆钻具性能的影响规律。方案二建立了模拟井筒，用热空气加热井筒环空，试验所得的螺杆钻具性能参数更符合实际。     

螺杆钻具特性分析

螺杆钻具采用容积式单螺杆液马达作为动力机。无工作液漏失、无摩擦的理想马达是不存在的。马达工作液的漏失使得螺杆钻具总效率降低，并导致其实际工作特性偏离理论工作特性。在相同负载下，马达副的配合间隙对螺杆钻具的流量—转速特性影响很大，配合过盈量在０～０．３０ｍｍ范围内，螺杆钻具的功率及总效率较高；对漏失量超过２Ｌ／ｍｉｎ的液马达，建议不要继续使用。负载（转子输出扭矩）是影响流量—转速特性的另一重要因素，试验表明，螺杆钻具在最佳工况时的扭矩是制动扭矩的５０％～７０％。按螺杆钻具在不同流量下的扭矩—转速特性，为适应牙轮钻头钻井工况的要求，设计马达时应尽量降低转速，提高输出扭矩。     

大功率超长螺杆钻具设计

大功率新型螺杆钻具与普通单个或串联使用的标准螺杆钻具相比具有施工优点。经设计分析，实验试验和现场试验表明，这种新型螺杆钻具与普通单个或串联使用的螺杆钻具相比，具有机械钻速高，钻头使用寿命长和容易控制等优点。     

螺杆动力钻具压耗计算方法研究与分析

随着深井、超深井和大位移井技术的发展，螺杆动力钻具（PDM）的使用越来越普遍，围绕着螺杆动力钻具压耗的计算也越来越受到钻井工作者的重视。通过对已有螺杆钻具压耗计算方法的归纳和总结，将螺杆钻具压耗计算方法分为一般法与模型法两大类，并对其进行了详细的分析比较。同时，优选罗伯逊—斯蒂夫钻井液流变模式，详细推导了圆筒模型中螺杆钻具压耗的计算方法。最后，完善了模型法中复杂模型法的螺杆钻具压耗推导过程。结果表明，当对螺杆钻具压耗计算精确度要求较高时，可选用模型法里的复杂模型方法来计算。     

中空转子螺杆钻具转速软特性的改善

介绍了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量，从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方法；在分析稳流阀稳流特性的基础上，结合马达压降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系。带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转子螺杆钻具的转速－钻压特性对比，说明带稳流阀的中空转子螺杆钻具具有较硬的转速特性，改善了普通中空转子螺杆钻具在大负载下严重失速的特性；采用带稳流阀的中空转子螺杆钻具要比普通中空转子螺杆钻具有更高的效率，大负载下机械钻速可提高４０％。     

螺杆钻具逆向检测方法的研究

为了确保螺杆钻具的效率和使用寿命 ,研究了采用液马达驱动的螺杆钻具逆向检测试验法。此法只是类比试验 ,因此报表中的压力、转速、扭矩、功率和效率或特性曲线并不准确反映钻具的特性 ,但经过一定的经验积累 ,用户根据这些参数 ,可以方便而准确地判断出螺杆钻具性能的好坏 ,甚至可以判断低性能钻具的问题所在。鉴于螺杆钻具在出厂前的检测试验目的并不在于得到钻具准确的性能指标 ,而是评价钻具是否合格 ,故此法完全满足检测要求 ,所得结果可以用于产品检验 ,生成的报表直观、实用、易被现场人员接受     

螺杆钻具输出特性分析

分析影响螺杆钻具压降和输出特性的主要因素及造成螺杆钻具实际输出扭矩和转速低于理论值的原因。从螺杆钻具的结构参数入手，考虑钻井液性能和钻压等外部因素的影响，建立螺杆钻具容积效率和机械效率的计算模型，从而求出在施加不同钻压情况下螺杆钻具的输出特性。从螺杆钻具工作效率、输出扭矩和输出转速与钻压的关系图，可以得出螺杆钻具输出特性的变化规律：在一定排量下，随钻压的增大，螺杆钻具的实际输出扭矩增大，实际输出转速降低。这主要是由漏失引起的。该研究成果为现场螺杆钻具选型提供了理论依据。     

螺杆钻具试验台应用研究

本文对螺杆钻具的工作原理和工作特性进行了研究,结合螺杆钻具试验原理和试验系统组成,分析研究了螺杆钻具试验结果。     

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。     

连续油管作业用小螺杆钻具的研究

针对连续油管作业的技术特点和对小螺杆钻具的功能需求,在现有螺杆钻具制造经验的基础上,吸收部分国外产品的优点,设计开发了直径为60～80mm的小螺杆钻具。对小螺杆钻具的马达、万向轴、传动轴等主要的总成结构进行了改进,制造出小螺杆钻具的样机,并进行了试验。结果表明,在输入流量为8L/s时,随着工作压降增加,输出扭矩基本呈线性增加,转速略有下降;在达到设计满载压降3.2MPa时,工作扭矩达到700N.m,输出转速219r/min,总效率达到44%,样机性能达到了设计要求。     

螺杆钻具整机性能试验研究

螺杆钻具整机试验台测试排量、压力、转速、扭矩参数,通过对螺杆钻具试验性能参数研究可以很好的掌握螺杆钻具的软特性.通过性能试验可以测定启动压力、每级压力;得到制动扭矩与排量关系;确定中空分流水眼尺寸与特性关系.完善试验大纲和检测标准,对判定螺杆钻具的性能非常重要.     

螺杆钻具：前景“可望”又“可及”

螺杆钻具因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前，国内外生产厂家对许多新型螺杆钻具进行了大量研究。本文介绍了国内螺杆泵的研究进展，针对目前存在的不足，指出了螺杆钻具的研发方向。     

螺杆钻具硬特性与软特性的关系

通过对螺杆钻具工作原理及特性的分析，论述了目前在螺杆钻具设计，生产，使用中一些不易搞清楚的概念，观点，诸如“软，硬特性”，制动扭矩以及对它们的调控意义，给出了螺杆钻具的评判方法，并进行试验，证明是可行的。