螺杆钻具使用注意事项

螺杆钻具的优选及使用注意事项

一、前期螺杆型号的选择：

1、螺杆外径的优选原则：

  常规复合钻进选择螺杆钻具时，应参照自身井眼尺寸大小，按下表优选为宜：

井眼尺寸	螺杆公称外径型号
118-120  (45/8-43/4)	95mm
120-142  (43/4-55/8)	105mm
149-165  (55/8-61/2)	120或127mm
172-200  (63/4-77/8)	140mm
200-216  (77/8-81/2)	159mm
216-222  (81/2-83/4)	172mm
222-241  (83/4-95/8)	185mm
251-270  (91/2-105/8)	197或203mm
270-2  (105/8-113/8)	210mm
2-311  (113/8-121/4)	216mm
311-394  (121/4-151/2)	244mm
394-508  (151/2-20)	286mm

2、螺杆马达转子头数即螺杆自身转数的选择：

   马达转子头数反映了螺杆钻具自身转数的一个基本特征，一般认为5LZ…为中等转数的螺杆，即马达转子头数为5个的螺杆钻具，该系列的螺杆既可以用于PDC钻头的钻进，也可以用于牙轮钻头的钻进施工，在国内油田用户中也较多的被选用。如果结合现场施工的具体情况，在螺杆头数上进一步细化的优选，则会最大限度的发挥螺杆的特性，从而取得更加理想的使用效果。现以我立林产品最常用的外径为172mm的螺杆为例简要说明，以供参考选用：

螺杆型号	推荐流量	输出转数	20 L/S下的转数	最大扭矩	适应地层
1LZ172x7.0-4	7.5-16.5 L/S	158-347	420r/min	1740 N·m	松软地层
3LZ172x7.0-4	13-26 L/S	130-220	169r/min	4386 N·m	中软地层
5LZ172x7.0-4	16-32 L/S	78-154	96 r/min	5525 N·m	中硬地层
7LZ172x7.0-4	20-40 L/S	84-168	84 r/min	8110 N·m	中硬地层
9LZ172x7.0-4	18.5-37 L/S	84-169	91 r/min	7112 N·m	中硬地层

上表列举了172mm的四级螺杆相同马达级数不同头数的技术指标，表中可以看出相同流量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，我们应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，我们尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。前面说的马达转子头数多少决定了该型号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。用户可以结合自身钻井实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。

3、马达级数的选型原则：

因为随着马达级数的增加螺杆输出扭矩成正比例增加，但随之其系统压耗也相应增加，所以用户选型时除了结合井眼结构尺寸，还要根据底层可钻性、施工现场的泥浆泵输出功率、井深情况以及相应的管线承压能力等综合情况，考虑选择相适用的马达级数。

例如在一些开发盐碱矿藏及煤层气的一些的钻井施工中，使用的往往是一些功率较小，管线承压能力不高的钻机设备，故此在选用时尽量选择马达级数绍少一些的螺杆，以降低整个钻具系统压耗。

再比如在一些深井作业时，过大的马达级数会造成整个钻具系统压耗增加，从而钻进时始终立管压力始终在上限运行，一侧是存在较大安全隐患，二来随着井深不断增加，为了不让立管压力继续上升，不得不采取降低排量的方法，如此即使多级数的马达扭矩有所增加但降低了输出流量也就相当于降低了马达转数，那么整体的功率还是不能提升。当然在管线及泥浆泵等各项条件的能满足的情况下，采用多级数马达在转数一定的条件下增加扭矩能够得到相当的提速效果。

成功案例：在塔河油田TP305X井施工中，使用我公司的型号为3LZ244x7.0-6 螺杆，从二开第一支PDC钻头一直把二开全部井段一趟钻钻完起出，该螺杆总计使用时间为342小时，进尺3700余米，该趟钻节省钻井周期17天，重造了托普台地区的一个该井段钻井周期全新记录。

4、高温螺杆的选择：

  我们立林螺杆钻具马达从温度上分为如下几种：

马达类型	工作温度范围	备注
常规马达	工作温度为≤120℃
高温马达	120℃≤工作温度≤150℃	用户最好提供准确井下温度
常规油基泥浆马达	工作温度为≤120℃
耐高温耐油基泥浆马达	120℃≤工作温度≤150℃	用户最好提供准确井下温度

请用户根据自身情况择优选用。

5、中空马达的选择：

  在我们立林螺杆使用手册中，每一种规格的螺杆都有相应的流量范围规定。当使用螺杆低于流量最低值时，螺杆无法正常工作；高于最高流量时，为了防止转子超速旋转，保护螺杆马达，以此必须增加中空喷嘴装置。该喷嘴一般在出厂前安装，因此如果预期超过螺杆额定排量时，应提前通知我公司，以便装配大小合适的合金喷嘴，用户购买的螺杆，在维修时也可以通过变换喷嘴，改装成常规螺杆，以便在正常流量下使用。请用户结合自身情况并参照使用说明书，判定是否应该增加中空装置。

二、使用中的注意事项：

1、螺杆入井前的检查：（参照使用说明书）

●串轴承轴向间隙的检测。（主要针对维修螺杆）

●开泵检查旁通阀是否能够完全关闭。

●开泵检查螺杆马达是否正常抖动。

●井之前要做井口试验，记下马达压降。

●传动轴总成为泥浆润滑，传动轴轴头漏泥浆为正常现象。

2、使用螺杆的泥浆要求：

●为了防止螺杆发生偏磨应尽量提高泥浆润滑性;

●必须严格使用固控设备，固相含量不高于13%，含沙量低于0.5%;

●堵漏材料对螺杆有很大影响，螺杆使用后必须返厂大修。

3、使用中的注意事项：

●决定使用螺杆钻进前，建议将螺杆钻具以外的全部钻具螺纹按照规定上紧，以防反扭矩造成倒扣发生。

●最初加压要缓慢，使钻头与螺杆轻缓的磨合，直到建立起钻井模。

●排量、钻压要按照使用手册的推荐范围使用；如需要大排量时，可使用中空马达。

●使用螺杆时要时刻观察泵压变化。

●钻进时，应尽可能保持恒定的输出流量，使螺杆输出扭矩稳定，便于观察泵压变化。

●加钻压时要平稳加压，避免螺杆马达频繁憋死，造成螺杆提前损坏，严重时会造成井下事故。

●螺杆钻≤压施加原则，一般结合机械钻速，泵压上涨1-2兆帕为宜，软地层不能按照此原则施压。（钻进前充分循环泥浆，确认空载泵压）

●寻找钻压和钻时的最佳结合点，即在一定钻压下钻时较理想，泵压较平稳，钻压表回落较快点。

●在进行复合钻进时，应严格控制钻盘（顶驱）转速，如转速过快，会使马达和传动轴机构的离心力增大，使寿命缩短。螺杆外壳本体的高速转动还容易造成壳体断裂。

弯外壳角度	转盘(顶驱)转速（rpm）
0.00゜	≤80
0.25゜	≤70
0.50゜	≤70
0.75゜	≤60
1.00゜	≤50
1.25゜	≤40
1.50゜	≤40
大于1.50゜	不推荐开转盘

4、常用螺杆使用排量推荐：

规格型号	工作范围	推荐最佳排量
5LZ95x7.0	6.5-13 升/秒	10-12升/秒
5LZ120x7.0	11.5-23 升/秒	18-20升/秒
5LZ172x7.0	16-32  升/秒	28-30 升/秒
5LZ185x7.0	17-34  升/秒	32-34 升/秒
5LZ197x7.0	19-38  升/秒	36-38 升秒
5LZ203x7.0	20-40  升/秒	38-40 升/秒
5LZ216x7.0	22-45  升/秒	42-45 升/秒
5LZ244x7.0	27-55  升/秒	50-55 升/秒
3LZ286x7.0	47-95  升/秒	70-80 升/秒

注：以上为常用螺杆推荐流量，特殊型号清参照说明书使用！

5、螺杆使用中的故障及排除：

（以下仅为可能发生在螺杆上的原因）

●钻时变慢：上提螺杆，确认空载泵压，停转盘开泵下压，观察泵压是否上涨，如不上涨，可能螺杆损坏。（也不能排除钻头泥包，井眼缩径或键槽造成扶正器托压等原因。）

●泵压突然升高：可能为螺杆滞动或者轴承抱死，还有防掉装置起作用，即防掉螺帽把过流通道堵死等螺杆原因造成。也不能排除钻头水眼被堵等其他原因造成。

●泵压突然降低：如果发生在刚接完单根后，可能为旁通阀没有关闭，重复开泵多数可以解决；螺杆外壳断裂后泵压也会突然下降，此时上提钻具泵压如果上升，则基本可以判定防掉装置起作用，及时起钻可以避免井下事故发生；如正常钻进中发生如果不是设备或者地层漏失等原因，建议及时起钻。

●泵压缓慢降低：可能为螺杆本体或旁通阀刺穿，建议及时起钻；钻具及钻头水眼刺穿与该现象类似。

三、螺杆使用后的现场保养：

●螺杆使用后，有条件的井队在现场可以用清水冲洗干净

●没有清洗条件的井队应当在井口，锁住螺杆本体，用液压大钳卡住并旋转传动轴大端（接钻头的大端轴头），使其顺时针旋转（与钻头井下钻进时旋转方向一致），迫使螺杆马达密封腔中的泥浆流出，从而保护螺杆不受腐蚀，此方法在冬天尤为重要，可以避免螺杆二次下井前，螺杆内部泥浆冻住，无法使用。

●不再继续使用的螺杆，请尽快送回维修中心，尽快维护保养。

天津立林石油机械有限公司

              2010年1月7日