172组合减速涡轮钻具的研究与应用

针对普通涡轮钻具转速高、扭矩小、压降高、型号单一,与牙轮钻头和PDC钻头不相适应,采用积木式涡轮节和2K-H-NGW型多列行星轮系减速传动方案设计了新型172mm组合减速涡轮钻具。室内实验表明,新型172组合减速涡轮钻具转速适中、扭矩大、压降低,能与高速牙轮钻头和PDC钻头匹配;现场应用表明,新型涡轮钻具能满足高速牙轮钻头和PDC钻头需要,寿命长,采用减速涡轮复合钻井方式可以较大幅度提高钻速;建议加大组合式减速涡轮钻具研究投入力度,并将新型涡轮钻具应用于深井超深井钻井。     

一种带齿轮减速器的新型涡轮钻具

为消除常规涡轮钻具的低扭矩、高转速等不利因素 ,设计了带齿轮减速器的涡轮钻具。当向井下泵入钻井液时 ,带齿轮减速器的涡轮节转速按减速比减小 ,其扭矩按一定比例增大 ,从而实现大扭矩、中转速的动力钻具配中高速牙轮钻头或PDC钻头钻进 ,大幅度提高机械钻速的目标。齿轮减速器在油浴状态下工作 ,减速器与支承不承载 ,因此具有较好的耐热性。这种新型涡轮钻具在俄罗斯、阿塞拜疆、乌克兰及埃及的超深井钻井中得到广泛应用 ,并取得良好的效果。我国部分油田也引进了这项技术 ,但尚需进一步推广应用。     

新型减速涡轮钻具应用研究

在常规涡轮钻具基础上研制出的新型减速涡轮钻具,由涡轮节、支承节、减速节3部分组成,能使其原有的高转速降低到能满足高效钻头使用要求的中、低转速,而且相应地提高了其工作扭矩。减速涡轮钻具配合高效钻头技术在中原油田的应用结果表明,这项技术能大幅度地提高中、深井的机械钻速;具有较好的防斜打快功能,在西部新区山前高陡构造地层具有广阔的应用前景。     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质PDC钻头或高速长寿命ATM、MAX等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了?250mm减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东10井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高230%;配PDC钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高336%。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质ＰＤＣ钻头或高速长寿命ＡＴＭ、ＭＡＸ等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了φ２５０ｍｍ减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东１０井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高 ２３０％;配 ＰＤＣ钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高３３６％。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

积木式组合涡轮钻具试验研究

针对涡轮钻具转速高、扭矩小、型号单一、结构复杂、维修麻烦,与我国的钻头发展水平不相适应的问题,开展了积木式组合涡轮钻具试验研究。分析了积木式组合涡轮钻具的理论特性,理论上认为积木式组合涡轮钻具的输出特性是单级涡轮定转子叶片输出特性的叠加。在不增加现有涡轮钻具定转子类型的基础上实现了同一尺寸系列转速的连续化设计。试验结果表明,积木式组合涡轮钻具的输出扭矩、功率、压降与效率的理论计算值与试验值吻合,输出扭矩与压降符合叠加原理;现场应用表明,积木式组合涡轮钻具能满足钻井现场各类钻头的需要,与牙轮钻头、PDC钻头和金刚石钻头匹配使用,平均钻速提高了43%～473%。     

又一种新型涡轮钻具

由石油大学(北京)和江汉石油学院共同研究的φ195毫米涡轮钻具已在四川的川东矿区进行了几次工业性深井钻井试验。其平均机械钻速比转盘-牙轮钻头钻井时提高1.97倍;纯钻井成本仅为196.82元每米,节约255.06元每米;总计一口井可缩短建井周期29天,将节约投资20.4万元;支承节平均使用寿命约100小时,比现有的涡轮钻具提高一倍以上。这种新型涡轮钻具采用了国外80年代先进的浮动定子结构的涡轮节和开式润滑的金属滚动轴承的支承节,具有启动灵活、扭矩大、工作可靠等优点。它与国内现有涡轮钻具相比,不仅使用方便,而且首次实现了利用涡轮钻具在3000米以深的深井中进行快速钻进。其平均机械钻速高达4.13米每小     

钻头及涡轮钻具轴承组件MoS2滑化处理研究

结合三牙轮钻头及涡轮钻具轴承组件的工况和失效分析,讨论了ＭｏＳ２滑化处理的依据和具体工艺,对牙轮钻头、涡轮钻具轴承组件用合金材料在渗碳渗氮等热处理后,实施ＭｏＳ２滑化处理,试验测试表明,此滑化膜可有效地抑制胶合的发生,用于高速重载的钻头及涡轮钻具轴承组件是可行的。     

国外新型导向涡轮钻具的研制与提高涡轮钻具寿命的方法

导向涡轮钻具是在涡轮节中采用低速升压特性的涡轮叶栅和推力平衡盘结构，采用金属轴承替代金属橡胶推力滑动轴承，比常规涡轮钻具短、机械钻速快、定向控制能力强。为提高涡轮钻具的寿命，文中还介绍了激光方法处理支承节轴承和采用等离子强化工艺提高金属止推盘的耐磨性。     

3FWZ—195型带浮动定子的涡轮钻具

《石油机械》第18卷第10期,1990,第39～43页,图1,表3 简述了涡轮钻井技术国内外发展现状。介绍了国内新近研制成动的带浮动定子涡轮及独立支承节结构的涡轮钻具的结构特点、涡轮节涡轮叶栅的设计方法、浮动定子涡轮摩擦副的材料与结构研究,以及直井及定向井用支承节的情况,还阐述了此种涡轮钻具的矿场试验结果。     

高速三牙轮钻头的矿场试验研究

以兰州石油机械研究所与原苏联合作研制的、适用于涡轮或螺杆钻具转速条件下的８１／２ＸＭＰ＿２型高速三牙轮钻头在矿场试验中出现的问题为依据，提出了今后在设计与动力钻具配套使用的高速三牙轮钻头时，应注意的几个问题，诸如轴承结构、布齿方案、保径方案和钻头总体结构与尺寸等。     

TPM—195型减速涡轮钻具

<正> 据近期《石油消息》报道,全苏钻井科学技术研究所彼尔姆分所研制成一种用于钻探深井的TPM—195型减速涡轮钻具。这种钻具既可与Φ215～269.6mm的型钻头匹配使用,也可与开式轴承牙轮钻头匹配使用。 TPM—195型减速涡轮钻具由两节3 1—195型涡轮、中间轴承节、减速器和下轴     

涡轮钻具辅助轴向轴承的磨损对其摩擦特性的影响

在多节涡轮钻具中,除装于下部支承节的主轴向轴承外,还采用辅助轴向轴承。这些辅助轴承是多排滚珠轴承,装于A6和ТСШ4型涡轮钻具的涡轮节中,也装于TC2Ш型涡轮钻具的中间支承节中。     

低速降压涡轮配合空心轴流量调节的试验研究

低速降压涡轮配以空心轴的流量调节装置，可以降低涡轮钻具的工作转速，更好地配合牙轮钻头在较低的转速下工作。介绍了其工作原理、试验装置、试验流程及所测各项参数；试验了环流系数为11时的低速降压涡轮配以分流喷嘴内径为0、20、30和35mm4种不同的工况。试验在每种工况下保持流量不变，为便于数据分析，保持4种工况下的制动转矩基本相同。试验表明，195型涡轮在分流喷嘴内径不大于30mm时，确实起到了降低涡轮工作转速和增大扭矩储备的作用。     

积木式涡轮钻具配合高效钻头技术研究

根据中原油田实际情况完成了新型积木式涡轮钻具结构优化设计研究，试制成功的新型积木式涡轮钻具工作转速可在150～820r／min间变化。完成了Ф172mm积木式涡轮钻具金属密封轴承节研制，并进行了12口井现场试验，维修周期超过120h；完成了乒172mm积木式涡轮钻具金刚石轴承节研制，并进行了1次模拟试验和1井次现场试验，工作112h后磨损仅0．05mm（允许磨损0．25mm），根据磨损量测算维修时间大于300h；完成了积木式涡轮钻具配合高效钻头钻进的配套工艺技术研究，经过现场验证，证明涡轮复合钻井工艺技术措施正确。该项目研制成功新型长寿命、大扭矩、中转速的声172mm积木式涡轮钻具，并在中原油田桥29-52井、卫360-5井、文79-101井等12口井进行了现场试验，形成了一套涡轮钻具＋转盘复合钻井工艺配套新技术。     

流体介质对高速涡轮钻具力学性能影响研究

提高涡轮钻具的力学性能一直是涡轮钻具研究的主要内容。为此,以178 mm高速涡轮钻具为原型,在台架试验的基础上,利用CFD方法,研究了不同介质密度、不同介质黏度对涡轮钻具力学性能的影响。研究和试验结果表明,随着介质密度的增加,高速涡轮钻具的压降、工作转速对应的扭矩及输出功率均会增大,介质黏度的改变对高速涡轮钻具的扭矩和输出功率基本无影响。在进行涡轮钻具设计时,应该考虑其对流体介质物理性质变化的适应能力,合理设计工作转速范围。现场使用涡轮钻具,当钻井液密度、黏度发生改变时,应注意调整泵压、钻压以保证最佳工况。     

175型无橡胶元件涡轮钻具的研制与试验

介绍了江汉石油学院井下工具研究室研制的175型无橡胶元件涡轮钻具的简况,重点叙述了这种涡轮钻具的结构特点、涡轮叶栅与叶型设计,以及涡轮节和支承节的结构设计,给出了技术性能指标。这种无橡胶元件的涡轮钻具,采用整体式4支点金属滚动球轴承、径向TC轴承、下轴悬挂式涡轮节和大扭矩叶型,具有中速、低压降等特点。现场试验表明,175型涡轮钻具的性能满足目前钻井工艺和钻井泵的要求,用它快速钻井可提高井身质量和机械钻速,缩短建井周期,减少套管磨损,降低钻井成本。     

单牙轮钻头——钻井技术的新选择

单牙轮钻头以切削方式破岩，形成具有网状切削轨迹的井底模式。在这种独特的切削方式中，牙齿和岩石有足够的接触时间，比冲击方式传递的能量更充分，破岩效率更高；同时单牙轮钻头接触井底的牙齿数多，牙齿受力均匀，有利于切削结构的工作，延长轴承系统的寿命；单牙轮钻头只有一个牙轮，结构简单，轴承空间大，便于进行结构改进，也使钻头尺寸容易小型化；单牙轮钻头牙轮的转速比钻头的转速低，使之能满足井下动力钻具对钻头提出的高转速的要求。介绍了单牙轮钻头工作原理，分析比较了单牙轮钻头，三牙轮钻头和PDC钻头的工作特点，认为单牙轮钻头是深头，小井眼和井下动力钻井技术中一种可选的新型钻头。     

减速涡轮钻具

本文介绍由苏联孔古尔斯基机器制造厂研制成功的新型减速涡轮钻具,向英国申请了专利权。根据本专利制造的TP2w等型减速涡轮钻具工作转速可降到100转/分以下,适合于牙轮钻头钻井,在矿区试验效果较好,目前被认为很有发展前途。     

低速大扭矩耐高温涡轮钻具

先进的地热涡轮钻具(ＡＧＴ)可能成为20年来地热钻井的一项大突破。若充分开发涡轮钻具的应用潜力,在高达260℃温度下钻水平井,可极大地促进在美国开发地热能源的经济效益。该涡轮钻具是一种耐高温马达,由轴承组件、减速器和涡轮三大件组成,能对3048ｍｍ(12英寸)牙轮钻头?..