浅谈螺杆钻具的正确使用方法及故障解决

摘 要：螺杆钻具是一种井下动力钻具，它是由高压泥浆驱动的容积式井下动力钻具。 具有结构简单、过载性能好、在小尺寸时能得到大的扭矩和功率的特性已广泛应用在定向井和直井中。

关键词：螺杆钻具 故障判断 解决措施

一、螺杆钻具的结构和工作原理

（一）螺杆钻具的结构

螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。

（二）工作原理

螺杆钻具是以钻井液为动力的一种井下动力钻具。泥浆泵泵出的钻井液流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达的转子绕定子的轴线旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。其性能主要取决于马达的性能参数。

二、螺杆钻具使用时的注意事项

（一）现场使用注意事项：

1.根据井眼尺寸和地层硬度合理选择螺杆动力钻具。

2.考虑反扭角时，要注意上部钻具的刚性及装置角与高边的关系。

3.钻进排量要符合生产厂家推荐的数值范围，以免造成螺杆钻具的先期损坏。

4.控制好钻井液的含砂量。钻井液的含砂量高，会加速动力钻具的定子、转子、轴承及万向轴节的磨损，造成钻具提前大修或报废。

5.注意钻井液中不要有铁屑。

6.考虑井下温度不要超过动力钻具允许使用的温度极限（普通定子额定温度为95℃-120℃；耐高温定子额定温度135℃-150℃）。

7.钻头压降要求控制在钻具性能规范的范围以内，以免造成钻具的轴承严重磨损或烧毁。

8.加钻压时要考虑井斜产生的摩阻力的影响。

（1）可以通过上下活动钻具求出摩擦阻力的大小，指重表显示的钻压再减去摩擦阻力就是实际钻压。

（2）可以通过控制动力钻具压差（压力降）的形式进行钻进。

（二）下钻时注意事项：

1.检查旁通阀活塞是否上下活动灵活。

2.检查轴向间隙是否超过标准。

3.接方钻杆试运转。

4.下钻过程中严禁猛冲猛砸，在通过防喷器、套管鞋和裸眼 井段时，注意下钻速度防止突然迂阻而损坏钻具。

5.下钻至到底1～2m时，开泵记录钻具空转泵压。

6.上下大幅度（7～9m）活动钻具数次，消除钻具扭矩，确保定向准确。

（三）钻进时注意事项：

1.离井底1～2m时，开泵启动螺杆钻具。当排量达到正常排量时，纪录立管泵压。

2.慢慢加压钻进，立管压力不断升高，立管压力升高值不能大于螺杆钻具推荐最大压差。如果压力升高太大应提起钻具，待压力恢复后再慢慢加压钻进。钻进过程中注意选择进尺较快的钻压。

3.正确记录使用时间，防止超出螺杆使用寿命。

（四）起钻时注意事项：

1.在决定起钻后，不能和涡轮钻具一样压死循环泥浆。

2.起钻过程中严禁转盘卸扣。

3.起出后测量间隙，决定该钻具是否能够继续使用。

4.使用转盘排出钻具内钻井液，旁通阀注入油。

三、螺杆钻具故障判断及解决措施

（一）故障判断

螺杆钻具使用过程中出现下列情况之一，应立即起钻，否则可能导致更严重后果。

1.无进尺或钻速突然变慢。可能原因是螺杆内部传动轴或万向轴折断，旁通阀刺漏；（2）泵压下降。可能原因是旁通阀刺漏，螺杆钻具脱扣或折断；（3）泵压升高。可能原因是传动总成卡死，定子脱胶，钻头水眼堵死。

（二）解决措施

注意细心观察泵压的变化，可以及早发现和判断钻进过程中的井下问题，见表1。

1.异常现象：压力表压力突然升高

（1）可能原因：马达失速。

判断及处理方法：把钻具上升0.3-0.6m，核对循环压力，逐步加钻压，压力表随之逐步升高，均正常，可确认是失速。

（2）可能原因：马达传动轴卡死，钻头水眼被堵。

判断及处理方法：把钻头提离井底，压力表读数仍很高，只能提出钻具检查或更换钻头。

2.异常现象：压力表缓慢增高（不指随钻井深度增加而增大的正常压降）

（1）可能原因：钻头水眼被堵。

判断及处理方法：把钻头提离井底，再检查压力，若压力仍高于正常循环压力，试着改善循环流量或上下动钻杆，如无效只能取出修理、更换。

（2）可能原因：钻头磨损。

判断及处理方法：继续工作，细心观察，如仍无进尺，取出更换。

（3）可能原因：地层变化。

判断及处理方法：把钻头稍稍上提，如果压力不循环压力相同，则继续工作。

3.异常现象：压力表压力，缓慢降低

（1）可能原因：循环压力损失变化。

判断及处理方法：检查钻井液流量。

（2）可能原因：钻杆损坏。

判断及处理方法：稍提钻具，压力表读数仍低于循环压力，提出井眼检查。

4.异常现象：没进尺

（1）可能原因：地层变化

判断及处理方法：适当改变钻压和循环流量（注意须在允许范围内）。

（2）可能原因：马达失速

判断及处理方法：压力表读数偏高，钻具提离井底，检查循环压力，从小钻压开始，逐步增大钻压。

（3）可能原因：旁通阀处于开位

判断及处理方法：压力表读数偏低，稍提起钻具，起停钻井泵两次仍无效，则需要提出井眼更换检查旁通阀。

（4）可能原因：内部损坏

判断及处理方法：常伴有压力波动，稍提起钻具，压力波动范围小些，只能取钻具，检查更换。

（5）可能原因：钻头损坏

判断及处理方法：更换新钻头。

（三）旁通阀总成故障

1.现象：1）泵压下降，进尺变慢。2）泵压上升，有时出现憋泵的现象，但是时间不长泵压就开始下降；钻井液含砂量过高或处理泥浆时混入塑料袋等杂质 ，造成阀芯、阀座之间卡死而不能关闭。

2.预防措施：改善泥浆性能，尽量减少含砂量。

（四）马达总成故障

1.现象：1）泵压升高，严重时出现憋泵的现象。2）加压泵压升高或憋泵，有时胶块返出，进尺变慢。

2.发生的原因：1）井下落物造成定子和转子损坏。2）井温超过120℃、油基泥浆、盐水泥浆会使普通螺杆定子橡胶脆化。3）钻井液中混入气体造成气蚀。

3.预防措施：1）调整好钻井液性能，降低含砂量，减轻对定子橡胶的磨损；2）使用规定的排量和参数钻进，减轻对马达的损坏；3）使用好除气设备，保持钻井泵上水良好，防止气蚀；

4.钻具入井前应进行通井，防止水眼内有异物；5）根据井底温度选择合适的常温或高温螺杆。

（五）传动轴故障

1.现象：钻进中突然无进尺或钻时突然增大。

2.发生的原因：1）复合钻进情况下，螺杆钻具的旋转摆动加剧，瞬间载荷急剧变化；2）非均质地层，螺杆钻具承受的轴向和径向冲击载荷忽大忽小；3）钻压过大，转盘转速过高，超过传动轴总成的安全载荷；4）钻井液排量过大，加剧了对传动轴水眼的冲蚀，造成其承载能力下降；5）间歇式送钻、溜钻、顿钻，使钻具频繁制动，造成传动轴折断。

3.预防措施：合理控制钻压，均匀送钻，不得长时间悬空空转循环，不得压死循环。

参考文献

[1] 刘明涛. 螺杆钻具失效的原因分析及预防措施[J]. 才智.2011（03）

[2] 左运峰，周文华，檀惊涛，闫光. 降低螺杆钻具失效的现场技术措施[J]. 石油钻采工艺.2009（09）