井下电动钻具的现状及发展

井下电动钻具不靠钻井液驱动,因此具有比井下涡轮钻具和井下螺杆钻具广的使用范围;井下电缆的使用,为井下信息的传递提供了平台;比采用涡轮钻具和螺杆钻具更低的钻井成本使其具有良好的应用前景;日趋完善的井下电动钻具技术为其发展奠定了基础。驱动井下动力钻具的能量通过钻井液、空气或电缆传递。目前国内使用最多的井下动力钻具是由钻井液驱动的,气动井下动力钻具近年来才在国内开始应用。尽管电动井下动力钻具的发明已有100多年历史,但由于受到技术水平的限制,井下动力钻具直到最近几年才引起国际钻井界的关注。文章介绍的是俄罗斯（前苏联）及美国在井下电动钻具方面的研究和使用资料。     

螺杆式井下增压钻井装置的原理及设计

井下螺杆动力增压系统是从一种全新的原理出发,利用现有成熟技术,研制出一套将螺杆钻具作为动力的井下增压装置,产生超高压水射流,实现水力机械联合破岩,提高钻井效率.增压装置主要由动力单元、动力转换单元、固液分离单元、增压单元以及高压流道单元组成,动力单元将钻柱内的钻井液压能转化为转子的旋转扭矩,由现场用螺杆钻具改进而成;动力转换单元将转子的旋转运动转换为柱塞的轴向往复运动,设计关键是两个斜置圆柱凸轮槽的轨迹;固液分离单元用以过滤进入增压缸的钻井液,防止增压缸阀门阻塞;增压单元通过柱塞的往复运动来压缩增压缸内的钻井液实现增压;高压流道单元将增压后的钻井液输送给钻头上的超高压喷嘴,改进高压合金管的连接方式,提高密封效果.该装置流道简单,制造容易,并且性能稳定、强度高、使用寿命长,能满足现场使用的需要,为新型井下增压器的设计奠定了基础.     

一种新型低速井下动力钻具

涡轮钻具和螺杆钻具是人们熟悉的井下动力钻具,但将涡轮钻具与螺杆钻具联接起来,装配成"涡轮-螺杆"钻具则还是前苏联的创造。1992年第1期《石油业》首次详细报道了这种新型井下动力钻具的动力性能和现场使用情况。     

等壁厚螺杆钻具及应用

等壁厚螺杆钻具是一种新型动力钻具。介绍了等壁厚螺杆钻具的基本结构、与普通螺杆钻具的结构区别和技术优势,并对其现场应用效果进行了分析。与普通螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具具有工作扭矩大、使用寿命长、耐高温等优点,在深井和高密度钻井液井及小曲率半径水平井应用具有较大的技术优势。     

基于螺杆钻具的旋冲钻井装置设计及试验研究

常见的旋转冲击钻井工具受到井下恶劣工作环境影响,其稳定性和寿命与现场要求还有较大差距。鉴于此,提出了一种利用螺杆钻具旋转运动激发钻柱往复冲击振动的新理念,研发了一种井下旋转冲击钻井装置。该装置由螺杆钻具驱动,能够同时实现高速切削和高频冲击。样机试验测试结果表明,该工具能够将螺杆的旋转动力转化为冲击发生机构的往复冲击,附加20k N钻压情况下,泵压比单用螺杆高出1.5 MPa,扭矩、转数与单用螺杆基本一致,摩擦消耗扭矩较小,上、下凸轮存在轻微磨损,其他保持完好,装置结构和功能达到了设计要求。设计的旋冲钻井装置结构简单,性能可靠,提速潜力大,具有良好应用前景。     

井下动力钻具串联组合及串联机理分析

分析了以两根螺杆钻具串联而成的组合钻具的工作特性及转矩、压降、排量、轴向力等问题。讨论了涡轮－螺杆串联组合钻具的工作特性和匹配问题，并将涡轮钻具、螺杆钻具和涡抢－螺杆串联组合钻具的特性进行了对比，指出在井下动力钻具尚以螺杆钻具为主的我国，不宜发展串联组合钻具。     

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。     

新型涡轮钻具的组合设计

改善常规复式涡轮钻具性能取决于抓好先进的涡轮叶栅水力设计和采用独立滚动球轴承支承节环节。带同步减速器涡轮钻具可克服常规涡轮钻具和螺杆钻具的固有缺点，是提高我国深井钻井技术的关键装备。文中就减速器的形式对减速涡轮钻具进行分类讨论，最后还比较了４种井下动力钻具的优、缺点。     

螺杆钻具失效分析及预防措施

螺杆钻具是以钻井液为动力的井下电动机（动力钻具）之一，广泛地应用于各类丛式井、定向井。由于操作者没有完全掌握其结构机理及正确的使用方法，造成螺杆钻具的早期磨损以致报废，增加起下钻次数，影响钻井速度，使钻井综合成本上升。对江汉油田动用的螺杆钻具综合分析，找出其失效原因，介绍正确使用螺杆的方法及注意事项。     

新型高温高速涡轮钻具测试系统研制

涡轮钻具具有高转速、低扭矩、耐高温等特点,是高温深井钻探重要井下动力钻具之一;涡轮钻具室内实验可有效反映涡轮钻具的性能特点,是涡轮钻具研发必不可少的重要环节。现有井下动力钻具测试平台通常针对螺杆钻具设计,额定转速较低,无法满足耐高温高速涡轮钻具测试试验需要。本文针对涡轮钻具特点和现有测试平台的不足,研发了一套耐高温高速涡轮钻具测试平台。应用该平台对Φ89 mm涡轮钻具进行了测试试验,试验结果表明：该测试平台操作方便、自动化程度高、测试数据准确、工作性能稳定,达到了预期的设计目标,验证了此测试平台的合理性。