浅谈如何加强螺杆钻具在钻井作业中的应用

[摘 要]钻井是石油工业的龙头，钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程投资占整个勘探开发投资的50%以上，钻井工程的质量对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用，直接影响勘探开发的效果和效益。为了适应新形势下企业发展的远景目标，钻井公司牢固树立科学发展观，加强施工队伍管理，实现工程质量的全面提高，提升市场竞争能力。

[关键词]螺杆钻具 钻井作业 应用

中图分类号：T887 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0234-01

在钻井作业过程中，应当通过逐渐增加钻压，使螺杆钻具的马达压降尽量达到规定值的中上限，以保证螺杆钻具的马达最大限度地提供输出扭矩以满足钻头破岩的需要。同时，应当把钻压控制在推荐的最大钻压以内，过大的钻压不但会损坏传动轴推力轴承，还会使马达压降过高而发生滞动现象，如果滞动时间过长（半小时），会使马达严重损坏。

钻压平衡螺杆钻具工作时存在以下各种力：

FD转子、万向轴、传动轴及钻头重量的和，方向向下。

FpmD马达压力降产生的轴向力，方向向下。

FpbD钻头水眼压降产生的轴向力，方向向下。

WD钻压，方向向上。

上述各力的合力由推力轴承来承受，并将合力传递给螺杆钻具壳体，当合力为零时为理想状态，此时推力轴承寿命最长。合适的钻压能够改善推力轴承的受力状态，作业时可参考附录中螺杆钻具技术参数表。

1 旁通阀检查

用提升短节将螺杆钻具提起座入转盘卡瓦内，使旁通阀于转盘上方，以便于观察，装上安全卡瓦，卸去提升短节。用木棒把旁通阀体的阀芯压到下死点，从上部注满水，旁通阀体应无泄露，松开阀芯，阀芯能复位，则旁通阀体正常。

2 螺杆钻具地面检查

接上方钻杆，卸去安全卡瓦，下放螺杆钻具，使旁通阀于转盘下易观察的高度，启动泥浆泵，此时应有泥浆从旁通阀体旁通孔射出，逐渐加大流量直到旁通阀阀芯关闭、马达启动，在不停泵上提螺杆钻具能观察到主轴接头扣处为止，观察螺杆钻具是否正常转动。

地面检查完成后，接上钻头，按钻柱设计组合联结各件。

3 螺杆钻具下井

（1）以可控制的速度下放钻具，以防止因撞到沙桥、井壁台阶、套管鞋而损坏钻具。

（2）当下钻遇阻时，应开泵循环，慢慢划眼通过，若是导向螺杆钻具或带弯接头的螺杆钻具遇阻时，还应转动钻柱，慢慢通过，防止划出新井眼。

（3）超深井或高温井，下放钻具时应周期性的进行循环以降低井底温度。

（4）下钻过程中，若钻井液不能迅速流进钻柱内，应减慢

下钻速度或停止下钻以充灌钻井液。

注意：下钻时，千万不能顿钻或将钻具直接座入井底。

4 螺杆钻具的启动

螺杆钻具到达预定的井深时，开泵循环，逐步加大流量到推荐值；对井底进行充分的清洗，清洗时可慢慢转动螺杆钻具或把螺杆钻具分级（每级30°～ 45°）依次把井底的物体清理干净，清理完毕时，上提螺杆钻具0.5～1m，校对循环压力。

5 螺杆钻具的钻进

（1）螺杆钻具为容积式动力钻具，因此，立管压力表是钻井平台上的主要指示工具，立管压力应作为钻进时的第一参数。钻压指示表所示的压力与钻头上的压力是不一致的。

（2）提离井底循环泵压：螺杆钻具提离井底进行空循环时立管压力表所显示的值。

（3）钻进时的泵压：提离井底泵压与马达压降之和，钻井时应把马达压降控制在规定值的中上限。

（4）钻具失速时的泵压：当钻压超过设计最大值时，钻具会发生滞动，此时泵压会在正常泵压下突然猛增。

（5）开始钻进时，钻进速度不要太快，因为此时螺杆钻具内部的各种配合和钻头都很紧。

（6）施加钻压不要太猛，均匀送钻能保证斜井段的光滑及定向精度

6 复合钻进

使用导向螺杆钻具钻井，可以根据需要开动转盘，实施复合钻进。复合钻进主要用于定向钻井的连续控制，利用一套螺杆钻具，使用一套钻柱组合就可完成造斜、稳斜和降斜。复合钻进还可以将钻盘转速和螺杆钻具转速叠加，提高钻头转速，从而提高机械钻速。

导向螺杆钻具带有弯接头或弯壳体和稳定器，由于钻头的偏移较大，复合钻进会使导向螺杆钻具受到很大的侧向力。因此，开动转盘实施复合钻进有可能引起井下事故，影响钻井作业的安全。尤其大角度、大偏移距的钻具组合，应尽量避免长时间开动转盘。

复合钻进时导向螺杆钻具推荐弯角1°以下，最大不能超过1.5°；转盘转速不超过60rpm，否则对螺杆钻具的寿命有很大的影响。

7 螺杆钻具的现场保养

每下井一次后在现场做必要的钻具保养是必要的。

卸下钻头后用清水冲洗钻具旁通阀体，上下活动阀芯，应无阻挡现象。用清水冲洗并顺时针转动主轴把马达中的泥浆全部排出为止。然后放平，如果长时间不用，建议向钻具中注入少量矿物油以防止锈蚀。严禁注入柴油。

8 推力轴承轴向窜动

螺杆钻具经过一次下井，应该进行必要的检查或维修，否则影响钻具的再次使用。判断螺杆钻具能否继续使用，除了井口试验外还要对推力轴承轴向窜动量进行检查，当窜动量D超过规定范围时（见下表），应更换推力轴承。检测方法如下：

（1）将钻具垂直吊起，测量下轴承壳的下端面与传动轴之间的间隙尺寸D1；

（2）将钻具坐在地面，用钻具自身重量压紧推力轴承，下轴承壳的下端面与传动轴之间的间隙尺寸D2；

（3）计算推力轴承的轴向窜动：D=D2-D1

同一种规格型号的钻具，尽量选用输出功率大、工作扭矩大螺杆钻具，实现“大马拉小车”状况。

使用时泵压为第一参数，钻压为第二参数。有时钻压加的很大，但不一定都加在钻头上，加在钻头上的钻压应该与泵压成比例。

新马达下井后，用小排量、小钻压进行一段时间的磨合，然后再按正常的排量及推荐的钻压进行钻进，这样有利于发挥钻具的潜力。

严格控制钻井液的含砂量。

充分考虑排量对螺杆钻具及钻头的转速对寿命的影响。新螺杆钻具取较少的排量，修复后的取较大的排量。

每次接触井底加压要平稳，且逐步加压。

冬季使用后的螺杆钻具应用链钳旋转驱动头将其里面的液体排放干净，防止结冰。

严禁在钻井液中有较大颗粒堵漏材料的情况下使用螺杆，如果井下发生漏失，应起出螺杆后下入其它工具进行堵漏 。

实践过程中往往出现马达压降无法达到额定压降，这时需综合考虑，如果此时有进尺，达到了设计要求，就按照此时的参数继续钻进，不必要调整各种参数非要马达压降达到额定值，实际上，钻具的使用过程就是寻找它的最佳工作点，在此工作点附近工作，能充分发挥钻具的性能。

避免用螺杆钻具长时间划眼工作，此时所有轴向力都由推力轴承承担，对其影响最大。

参考文献

[1] 沈忠厚.现代钻井技术发展趋势[J].石油勘探与开发，2005年.

[2] 李韬.油井钻机关键部件的维修与保养技术研究[J]；中国石油和化工标准与质量；2012年01期.

[3] 康学海.浅析如何做好石油钻井设备的维护保养工作[J]；中国石油和化工标准与质量；2012年06期.

[4] 王井华.石油钻井机械设备管理与维护[J]；中国石油和化工标准与质量；2013年06期.

[5] 邵彬.；井控设备常见问题及维修保养方法分析[J]；中国石油和化工标准与质量；2013年06期.

[6] 张连卫.石油钻井机械设备管理与保养维护[J]；科技与企业；2013年14期.

[7] 李武.彭景.浅谈石油钻井机械设备保养维护[J]；企业技术开发；2011年18期.