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无磁钻具的 概况及工作原理


       无磁钻具早是用来打垂直孔,主要用来打各种定向孔和特种工程(Engineering)孔(如矿井冻结孔)。更大钻孔深度达9023米。目前世界上螺杆钻小直径为44。5毫米,更大直径为304。8毫米。利用螺杆钻进行岩心钻探时,应在驱动轴与钻头间加上岩心管采取岩心。

       无磁钻具由旁通阀、螺杆马达(转子和定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座))、万向节、轴承(bearing)和驱动轴几部分组成,其重要是螺杆马达。在螺杆马达转子、定子传动副中,定子齿数Z1比转子齿数Z2多一个:即Z1= Z2+1。它们的 齿数比通常称为传动比,设计时,可任意选择(
  1:2,
  2:3,。。,
  9:10)。导斜器达的理论输出扭矩和马达压降成正比,输出转数与输入泥浆流量成正比,随着负荷的增加钻具转数降低,所以只要控制地面上的压力表的读数和泵的流量,就能控制井下钻具的扭矩和转速。导斜器现场使用的泥浆流量应在推荐的使用范围内,否则将影响马达效率,甚至加大磨损。螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数。设计高转速的 螺杆钻应采用小齿数比螺杆马达,而设计低速大扭矩的 螺杆钻应采用大齿数比螺杆马达。随着转子定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)齿数比的 增大,其效率逐渐趋于下降;螺杆钻的 输出扭矩取决于通过马达的 工作压力降,输出转速取决于通过螺杆马达工作介质的 流量(单位:立方米每秒)。

      钻探时,仍然需要钻探机、泥浆泵、钻杆和钻塔等常规钻探装备。螺杆钻具当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。施工定向钻孔时,要借助定向仪给造斜工具定向。与螺杆钻配套使用的 造斜工具有弯接头、弯外管和偏心块等。采用螺杆钻施工定向孔能提高钻孔质量,提供地质资料,节约进尺,降低成本,解决许多无法施工的 工程难题,因此,它是钻探工程的 一种特种工具。

       无磁钻具的 使用寿命一般为150~200小时,其薄弱环节是定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)橡胶耐高温程度低,轴承易损坏。加紧研制与开发用于制造定子的 抗磨损耐高温的 弹性材料与可靠的 轴承系统(system),从而使螺杆钻的 工作寿命得到显著(striking)提高。并研制低速大扭矩螺杆以适用于钻深孔和超深孔。
       工作原理
       无磁钻具是一种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的 容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的 泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的 进出口形成一定的 压力差,推动转子绕定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)的 轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。

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