井下动力钻具

能把钻井液的能量转化为钻井破岩动力的井底钻具

井下动力钻具（downhole motor）是指能把钻井液的能量转化为钻井破岩动力的井底钻具,如,涡轮钻具、单螺杆钻具、电动钻具等.由于井下动力钻具(井底马达)具有高转速,可以显著提高机械钻速,特别是与PDC钻头配合使用将大大地提高钻井速度。

1.国内外现状

井下动力钻具在西方发达国家已被确定为定向井、丛式井、大斜度井、水平井和抢险救援井的最佳钻井工具之一。前苏联有80余年使用电动钻具和涡轮钻具的丰富经验，在苏联解体前，涡轮钻具的年钻井进尺占全苏总钻井进尺的76%~80%，解体后的独联体，涡轮钻具的年钻井进尺仍为总钻井进尺的70%以上，螺杆钻具的年钻井进尺占总进尺的5%一10%。

井下动力钻具在提高机械钻速、增加单只钻头进尺、减少每米钻井成本、实现井身轨迹的定向控制和快速准确中靶以及确保井身质量和钻井安全性等方面，与传统的转盘钻井相比，具有极大的优越性。

2.分类

一般井下动力钻具主要有三种,一是容积式螺杆钻具,二是叶片式涡轮钻具,三是电动钻具。由于结构的改进,新材料和新技术的应用,这三种井下钻具都有各自的优点,在不同时期都得到交替上升的迅速发展。

3.用途

改革开放以来,我国油气钻井新技术的应用获得了重要的进展。定向井、水平井、多分支井技术提高了钻探成功率和效益,推动了井下动力钻具的发展应用。此外,小井眼钻井、套管开窗侧钻、旋转导向钻井、连续油管钻井等技术亦得到一定程度的开发和利用,也需要井下动力钻具有相应的发展。我国油气钻井成本偏高,建井周期长,转盘钻井的平均机械钻速过低。发展深井、超深井与高温、高压、高地应力条件下提高钻井效率的技术也是我国油气钻井发展的趋势。深井的年钻井比例达30%以上,且增长趋势较大,而中深井的数量更大。要改变深井中后1/3的钻井工作量占全井2/3的钻井时间的状况,采用井下动力钻具钻井,尤其是推广应用新型涡轮钻井技术,无疑是最经济的选择。

几种常用钻具

螺杆钻具

1.螺杆钻具是smithInternational总公司根据Moineau泵原理设计的，它克服了涡轮钻具的某些弱点。在性能上，具有低速、大扭矩的特征，压力降在4MPa以下，单瓣(或称单头、单线)螺杆钻具的输出转速低于400r/min，多瓣螺杆钻具的输出转速为90-150r/min，适合与牙轮钻头配套钻井。在结构上，具有零件少、装配简单、维修工作量小的特点，小尺寸规格的钻具也容易制作。整机长度6~sm，比较适合于钻定向井和丛式井的工艺要求。

电动钻具

2.电动钻具的输出转速在1200r/min以上，多级减速器结构复杂，可靠性差，井下电动机的绝缘和密封性能要求高。电枢绕组失效后，修复困难。特别是三牙轮钻头的纵向振动厉害，电动钻具的工况恶劣，使用寿命仅有30~40小时。40年代末，电动钻具随着涡轮钻具的发展而逐渐被淘汰。在西方国家，电动钻具现已基本绝迹。在独联体，仅有少数井队使用电动钻具钻水平井和大斜度延伸井，年钻井进尺不到涡轮钻具钻井进尺的1%。

涡轮钻具

3.涡轮钻具的优点是:具有高速大扭矩的软特性,无横向振动,机械钻速高;全金属的涡轮钻具耐高温,适宜于深井和高温环境下作业;对油基钻井液不敏感,能适应在高密度的钻井液中工作。缺点是:钻具较长,钻头的适用范围小(减速涡轮钻具除外);安装调整轴向间隙较繁琐。

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