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螺桿鉆具簡介

人氣:47296 發表時間:2019-12-28

      螺桿鉆具(PDM drill),是一種以鉆井液為動力,把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動力鉆具。當泥漿泵泵出的泥漿流經旁通閥進入馬達,在馬達的進、出口形成一定的壓力差,推動轉子繞定子的軸線旋轉,并將轉速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭,從而實現鉆井作業。

一種漸進空腔型容積式孔底動力機,簡稱螺桿鉆。以泥漿、清水為動力介質,通過鉆桿中心孔輸送到孔底的螺桿鉆,實質上是把液體壓力能轉換為機械能的一種能量轉換裝置。鉆探時,螺桿鉆直接帶動連接在其孔底傳動軸上的巖心管和鉆頭回轉,整個鉆桿柱僅作為輸送高壓工作介質的通道和支撐鉆頭反扭矩的桿件,不作回轉運動。采用螺桿鉆鉆探與常規鉆探相比有許多優點,如鉆桿磨損大幅度下降,鉆速高。它是打定向孔的主要器具,在鉆探領域已發揮作用。

       螺桿鉆具最早是用來打垂直孔,主要用來打各種定向孔和特種工程孔(如礦井凍結孔)。最大鉆孔深度達9023米。目前世界上螺桿鉆最小直徑為44.5毫米,最大直徑為304.8毫米。利用螺桿鉆進行巖心鉆探時,應在驅動軸與鉆頭間加上巖心管采取巖心。


       螺桿鉆具由旁通閥、螺桿馬達(轉子和定子)、萬向節、軸承和驅動軸幾部分組成,其核心是螺桿馬達。在螺桿馬達轉子、定子傳動副中,定子齒數Z1比轉子齒數Z2多一個:即Z1= Z2+1。它們的齒數比通常稱為傳動比,設計時,可任意選擇(1:2,2:3,...,9:10)。設計高轉速的螺桿鉆應采用小齒數比螺桿馬達,而設計低速大扭矩的螺桿鉆應采用大齒數比螺桿馬達。隨著轉子定子齒數比的增大,其效率逐漸趨于下降;螺桿鉆的輸出扭矩取決于通過馬達的工作壓力降,輸出轉速取決于通過螺桿馬達工作介質的流量。


       鉆探時,仍然需要鉆探機、泥漿泵、鉆桿和鉆塔等常規鉆探裝備。施工定向鉆孔時,要借助定向儀給造斜工具定向。與螺桿鉆配套使用的造斜工具有彎接頭、彎外管和偏心塊等。采用螺桿鉆施工定向孔能提高鉆孔質量,提供精確地質資料,節約進尺,降低成本,解決許多無法施工的工程難題,因此,它是鉆探工程的一種特種工具。


       螺桿鉆具的使用壽命一般為150~200小時,其薄弱環節是定子橡膠耐高溫程度低,軸承易損壞。加緊研制與開發用于制造定子的抗磨損耐高溫的彈性材料與可靠的軸承系統,從而使螺桿鉆的工作壽命得到顯著提高。并研制低速大扭矩螺桿以適用于鉆深孔和超深孔。


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