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。     

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。     

带减速器涡轮钻具动态特性瞬变规律及其模拟

从动力学角度，导出了带减速器涡轮钻具在突加或突减载荷条件下的动态特性（动态力矩和动态轴向水力载荷）瞬变规律。实例模拟计算结果表明，带减速器涡轮钻具的动态特性瞬变规律能反映钻具的动态品质好坏。在突减载荷条件下，钻具的动态特性按指数规律变化，上部涡轮节动态特性变化幅度大，而下部涡轮节动态特性变化幅度相对较小，大幅度变化的动态特性对止推轴承的工作性能有影响。在设计时，必须使涡轮节有合理的止推轴承组合结构。     

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。     

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。     

现代涡轮钻具结构性能的改进

通过对苏联发展涡轮钻具的态势研究,结合本国的科研实践,认为高效能涡轮钻井用的支承节式多节涡轮钻具是比较成熟和最有发展前景的钻具。目前的涡轮钻具转速偏高,不适宜牙轮钻头工作的要求。为此而设计的低速涡轮不能只顾追求涡轮高效率,而应考虑牙轮每转的吃入量,增加涡轮扭矩与空转转速之比值。浮动定子涡轮提供了增大叶栅直径和减少级高的可能性,是一种更具备发展前途的结构。设计匹配PDC钻头用的高速大功率涡轮时,重点应考虑高效率。然而,高速涡轮的工作周期取决于支承寿命。使其寿命延长的根本办法是使涡轮轴向间隙不受止推轴承磨损的影响。     

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     

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     

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。     

涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向变形的仿真

鉴于涡轮钻具装配时轴向间隙的调整对钻具性能和工作寿命有极大影响, 而四支点推力球轴承组与轴向间隙有直接关系, 为此选择求解精度较高的ANSYS软件对轴承组轴向变形进行仿真。以 165mm涡轮钻具轴承组为研究对象, 做ANSYS实体建模, 后处理时结合VisualC++编写程序辅助计算, 得到涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向力与轴向变形的关系曲线。研究结果对轴承组的设计改进和涡轮钻具轴向间隙的调整有一定指导意义。     

国产涡轮钻具结构及性能分析

详细介绍了国产涡轮钻具中常规型、独立悬挂式和浮动定子(转子)式3种典型钻具结构型式和性能参数。重点讨论了国产涡轮钻具的涡轮叶栅及型线的流场、止推轴承组、扶正轴承等影响钻具性能和使用寿命的关键技术。通过对以往研究工作的总结分析,提出我国涡轮钻具今后的研究工作计划和发展建议。     

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。     

3FWZ-195型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制(第一部分)

简述了国内外涡轮钻井技术的发展概况;详细介绍了新近研制成功的新型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制经验,它主要包括:涡轮钻具性能参数的确定;涡轮钻具涡轮叶栅的设计;涡轮的台架性能试验及涡轮钻具的整机性能;涡轮节结构设计中的若干技术关键。     

涡轮钻具涡轮节模块化设计方法研究

针对面向现场应用的模块化设计方案特点．以模块化设计理论为基础,按总体功能将涡轮钻具涡轮节分解成一些具有特定功能的模块。介绍了模块卡片包含的内容和如何构造,最后形成模块库,实现了涡轮钻具涡轮节的设计数据多领域知识表达和产品结构模型的统一表达。建立了基于知识的模块化设计模型,给出涡轮节模块化设计的流程。     

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。     

弯外壳涡轮钻具改善了硬地层的定向钻井

现场试验表明：Ｎｅｙｒｆｏｒ Ｗｅｉｒ有限公司研制的弯外壳涡轮钻具由于采用了推力平衡筒、高效的泥浆润滑轴承，取消了橡胶元件及设计可与弯外壳涡轮钻具配合使用的高速、高强度柔性联轴节，有效地解决了在北海油田的南部地区镁灰岩统地层钻定向井时造斜困难的难题，改善了在这一地区的定向钻井。     

涡轮钻具涡轮中的能量损失分析

分析φ240型涡轮钻具的试验效率曲线表明，涡轮中的能量损失主要是水力损失。水力损失包括叶型损失、冲击损失和瑞壁损失等。为了减少和预防各种能量损失，应合理选择涡轮叶栅的相对节距、定转子的径向间隙和轴向间隙：叶栅相对节距（叶栅节距与叶型弦长之比）应为0．65－075；定转子径向间隙应为1mm；轴向间隙应为14－16mm。同时还应使涡轮在最佳工况下工作，并采用先扩张后收缩的叶片通道。铸造涡轮时，应尽量使叶片表面光滑。     

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?..     

涡轮钻具涡轮节的CAD

介绍应用计算机进行涡轮钻具涡轮节的设计与绘图方法。文内涉及的内容包括涡轮叶栅的进、出口角的设计、叶型设计、零件的结构强度设计以及整套工程图样的绘制。     

涡轮钻具轴向间隙的正确调节

涡轮钻具轴向间隙调整是否正确，对涡轮钻具性能和工作寿命有极大的影响。鉴于此，分析了涡轮钻具装配过程中轴向间隙的变化规律：一是涡轮转子压紧时轴向间隙发生变化；二是涡轮定子压紧时轴向间隙发生变化。讨论了装配过程中上紧力矩与轴向力的关系，以及轴向力引起涡轮钻具各零件变形的大小及方向。在此基础上提出了在装配过程中正确调节涡轮钻具轴向间隙的方法。