井底水力涡轮钻具使用手册.docx

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1、井底水力涡轮钻具使用手册一、概述涡轮钻具是一种井底水力发动机，里面装有若干级涡轮（定子和转子），定子使液体以一定的方向和速度冲动转子，而转子将液体这种动能转变成带动钻头旋转破碎地层的机械能。1、涡轮钻具型式及直径系列国产涡轮钻具型式、型号与橡胶机械性能均应符合SY/T540191规定。（1）涡轮钻具型式单节式：只有一个涡轮节的涡轮钻具。多节式：有两个以上涡轮节的复式涡轮钻具。支承节式：全部轴向推力轴承安装成专门单体的涡轮钻具。（2）型号表示法钻具技术或结构改进次序代号。用阿拉伯数码字表示钻具几种典型结构型式代号。用下列符号表示：“J”表示带减速错的涡轮钻具：“z”表示带水力制动节的涡轮钻具：“

2、w”表示弯涡轮钻具；“Q”表示取心涡轮钻具；“D”表示短涡轮钻具；“JW”表示带减速器的弯涡轮钻具；“JD”表示带减速器的短涡轮钻具；“ZQ”表示带水力制动节的取心涡轮钻具：“QD”表示取心用的短涡轮钻具。当钻具内不含以上九种结构。且该位置后面又需使用改进次序号时此处用“一”符号表示。但若其后面不使用改进次序代号时，则符号“一”不写。钻具与义直径，mm钻具名称及基本结构型式代号。用下列符号表示：“WZ”表示带支承节的涡轮钻具aWZ1表示不带支承节的涡轮钻具钻具中含涡轮节的节数。用阿拉伯数码字表示。但当钻具中只有一个涡轮节时，代号“1”省略不写例：3WZ195Z3表示这是一种195mm直径、带支

3、承节及水力制动节的、经过三次改进后的、具有三个涡轮节的涡轮钻具。WZ1-172-2表示这是一种172mm直径、不带支承节的、经过二次改进后的单节式涡轮钻具。WZ-240表示这是一种240mm直径、带支承节的单节式涡轮钻具。(3)直径系列见表31、轴接头的螺纹见表32、涡轮钻具各部位螺纹上紧扭矩见表33。表3-1国产涡轮钻具直径系列(SY/T540191)涡轮钻具名义直径(mm)102127172195215240255涡轮级外径(定子外径)(mm)/148165186/221涡轮级内径(转于内径)(mm)/100/120表32轴接头的螺纹涡轮钻具名义直径(mm)1021271721952152

4、40255轴接头内螺纹2783,24,2412658658758REGREGREGREGREGREGREG表33涡轮钻具各部位螺纹上紧扭矩(SY/554792)单位：Nm项目钻具规格WZ170WZI95、DWZ195W7215、DWZ215锁紧螺母50(X)55005900-680070007500防松螺母500055005900680070007500压紧短节7000800014000-1500014000-15000轴接头85009000-150009500外壳接头/1400015000/保护接头/18000-19000异径接头IOoOo12000/(4)涡轮钻具按其结构和用途大致可分为：

5、单式涡轮钻具、复式涡轮钻具、短涡轮钻具、弯壳体涡轮钻具、带减速器的涡轮钻具、带滚动轴承的涡轮钻具和高速涡轮钻具等等。二、涡轮钻具技术规格及结构由于国内目前主要使用单式普通涡轮钻具，故本手册将以国产WZ系列的涡轮钻具为例，介绍涡轮钻具的规格、结构、特点及使用要求。1、涡轮钻具的技术规格及工作性能(1)涡轮钻具的技术规格WZ系列和FZ系列的各种涡轮钻具的技术规格见表34、表3-5o涡轮钻具型号直径(mm)长度(mm)质量(kg)涡轮接头螺纹涡轮级数生产厂家上接头下接头WZ1-17017077001132520420110兰州WZ19519581651404520420130石油WZ1-215215

6、84801650520420HO化工WZ195D短涡轮钻具195476083652042070机械表35FZ系列涡轮钻具规格钻具规格FZ-175ZJJW-180FZ-195FZ-240FZ-260流量(1/s)25302630253040454045涡轮级数34580345300300转速(r/min)32438869192302364303341275310额定扭矩(Nm)220031702940(带减速器)244832253720471039124950压力降(MPa)5.47.83.64.55.658.145.386.85.166.54推荐井眼(in)8295881212,412417,

7、2(2)涡轮钻具的工作性能工作液为清水、钻井液时工作性能见表36、表37、表38。表36涡轮钻具性能液体：清水(密度1g03)涡轮钻具型号排量(1/s)功率(kW)转矩(Nm)转速(r/min)压力降(MPa)WZ1-1702234.5549.36202.42553.2706.37043.12875.0892.77903.9WZ1952552.5794.66203.32874.21030.06904.13090.71147.77404.732111.01314.57905.335144.71559.78656.4WZ1-2153032.8814.23811.93239.5922.14062.2

8、3552.21098.74452.63861.91196.84832.74077.61442.15083.3WZ195D短涡轮钻具2528.3431.66201.82839.5559.25902.23()48.5618.07402.53259.7706.37902.S3577.6834.78653.3钻具规格(mm)适用井眼范围(mm)泵排,(Ns)载荷降压(MPa)钻速(rmin)扭矩(Nm)功率(kW)螺纹连接长度(m)重量(kg)上端下端WZ-170217.2250.820252.44.5475795254.8715.412.559.64104207.681132W1-195247.63

9、11.225303.64.6600-840597.8-1166.237.5-103.05204208.171404DWZ-195247.6431.225303.64.6600840529.2-1009.233.891.95204204.76836ZW-215311.2444.235403.65.1515726842.81666.045.6126.55204208.481650表38涡轮钻具性能液体：钻井液(密度1.2gcm3)涡轮钻具型号排量(1s)功率(kW)转矩(Nm)转速(r/min)压力降(MPa)WZI-1702032.2539.55642.42244.2657.26202.9256

10、3.7843.67043.72890.01069.27904.7WZ1952563.0951.56204.02889.21236.06904.630108.71373.47405.632133.51579.47906.435174.01873.78657.7WZ1-2153039.5971.23812.33247.71108.54062.63562.61324.44453.03873.81442.14833.34093.21736.45084.0WZ195D短涡轮钻具2534.5529.76202.22847.7667.16902.63058.2745.67402.93271.6853.579

11、03.43593.21010.48654.0(3)涡轮钻具的特性曲线涡轮钻具的特性曲线，就是涡轮钻具的主要技术参数之间的关系曲线，如图3-1所示。了解涡轮钻具的特性曲线，就可以根据特性曲线正确选择、合理使用涡轮钻具和钻井参数，以获得最佳效益。2、涡轮钻具的结构图3-1涡轮钻具特性曲线上挡套、下挡套、下轴承、轴和接头。上述零部件现以国产WZ1-215型单式涡轮钻具为例介绍涡轮钻具的结构,如图32所示。其他类型的涡轮钻具与此大体相似，此处不再一一介绍。涡轮钻具由旋转和不旋转两大部分组成。旋转部分包括：防松螺母、紧箍、转子螺母、支承环、支承盘、中轴承、转子，（除轴接头外）借助于轴螺母、紧箍和防松螺母

12、紧固在主轴上。不旋转部分包括：大小头、外壳、短节、间隔筒、止推轴承、调节环、定子、中部轴承、隔套和下部轴承。它们借助于短节紧固在外壳内。涡轮钻具的主要部件是涡轮，每一级涡轮由一个定子和一个转子组成，如图3-3所示。定子和转子的形状基本一样，只是叶片的弯曲方向相反。定子装在固定不转的外壳内，转子装在可旋转的主轴上。转子和定子之间要保持一定的轴向间隙。为了承受轴向负荷，在涡轮钻具内装有止推轴承，如图34所示。它由支承盘、支承环和带有橡胶衬套的轴承座组成。WZ1-215型涡轮钻具共有12副止推轴承。轴承座与支承盘之间有2mm的间隙。主轴中部的涡轮之间，装有起扶正作用的径向轴承（图35）。下部轴承（图36）除起扶正作用外，还起压紧短节和防止钻井液漏失的密封作用。主轴上部为左旋螺纹，下端带有与钻头连接的钻柱螺纹。涡轮钻具各连接螺纹的装配力矩见表3-90表3-9涡轮钻具装配力矩涡轮钻具型号力矩(Nm)转子螺母防松螺母短节轴接头大小头WZ1-17049055395490553956867784883381079112753WZ19557886180578861801373414715833