螺杆式井下增压钻井装置原理及设计

石 油 机 械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 0年 第 3 8 卷 第 1 2期 ●钻 井新技术 螺 杆 式 井 下增 压 钻 井 装 置原 理 及 设 计 张玉英 徐依 吉 李 翔 ( 中国石 油大学 ( 华东)石油工程学院) 摘要 为了提高钻探效率，设计 了螺杆式井下增压钻井装置 ，该装置主要 由动力单元、动力 转换单元、 ’ 固液分离单元、增压单元 以及高压流道单元组成。动力单元将钻 井液 的水力能量转换 为螺杆泵马达转子的转动扭矩，动力转换单元将转子的旋转运 动转化为增压缸柱塞的轴 向往复运 动 ，固液 分 离单元 对被 增压 的钻 井液进 行过 滤 ，增 压单 元 通 过柱 塞 的往 复运 动来 压 缩缸 内的钻 井 液 ，对钻井液增压，高压流道单元将增压后 的钻井液输送 给钻头 的高压喷嘴。现场试验表 明，螺 杆式井下增压钻井装置除换 向机构有较大磨损外，其他零部件均无明显损伤。因此需对换 向机构 进行改进 ，以达到螺杆式井下增压钻井装置 的寿命要求。 关键 词 螺杆 马达 钻 井液 井 下增压 钻 井装置 旋 转体 动力转换 体 0 引 言 超高压喷射钻井技术是提高钻井速度的有效途 径之一 ，在提高机械钻速和增加钻头进尺等方面取 得 了突破 性进 展 ，为 高效勘 探 开发 深层 油 气 开辟 了 一 条新路 ，是 钻井 技术 变革 的一项 重 大成果 ¨ 。 井下增压器是实现超高压喷射钻井技术 的关键 设备 。为 了提高钻探效率 ，它必须长时问 、高效率 地1 二 作于井下 ，这与井下狭小的空间 、恶劣的工况 相矛盾。国外 S ． D ． V e e n h u i z e n等率 先把高压泵送 到井 下 ，进行井 下超 高压 泵形 成射 流破 岩或 辅助 破 岩 的试验研 究 ，可 实现井 下增 压 1 0 0 MP a以上 ，在 相同条件下可提高机械钻速 2 倍左右。但其仅能在 井下工作 4 0～ 6 0 h ，与一般钻井工具 寿命相差很 大 ， 难 以得到推广应用。自2 0世纪 9 0 年代初 ，我 国就有众多学者提 出了各种增压设计 理论 ，并对 1 9 9 7年提出的用螺杆马达作为井下增压器 的理论 进行了探讨 。螺杆工具具有简单可靠 、 增压流道简 单等优点 ，可以解决复杂工具的寿命 问题 ，而想做 到增压到预定压力 ， 材料 问题有待解决。为此 ，国 内外学者提出了多种井下增压器的设计方案，目前 正......