螺杆钻具使用规程

一、螺杆钻具的选择

(1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸(见表1）.

（2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型:直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量.

（3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R≤φ/2（Φ为钻头直径mm),就不会导致井眼扩大.R的计算如下：

RL2sin{arctan[L1sin/(L2L1cos)]}d/2 式中

R：弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径 mm L1：钻头到弯曲点的长度 m

L2：弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m

γ：弯壳体的弯曲度数 ° d：弯壳体外壳直径 mm

(4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）.

（5)相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低,产生的扭矩越大，反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速,反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩,适应现场需要为原则。马达转子头数多少决定了该型号螺

杆的一个转速和扭矩的基本特征.而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。

表1 不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号

井眼尺寸 118-120 （45/8—43/4) 120—142 （43/4—55/8） 149-165 (55/8-61/2) 172—200 （63/4-77/8) 200—216 （77/8—81/2） 216-222 (81/2-83/4） 222—241 （83/4-95/8) 251-270 (91/2-105/8) 270-289 (105/8—113/8） 289—311 （113/8—121/4) 311-394 （121/4-151/2) 394-508 （151/2—20） 螺杆公称外径型号 95mm 105mm 120或127mm 140mm 159mm 172mm 185mm 197或203mm 210mm 216mm 244mm 286mm

二、螺杆钻具对钻头的要求

（1）采用螺杆钻具钻进时间不长的作业，如定向造斜、侧钻、纠斜等，选用适合于高速旋转的牙轮钻头。

（2）采用螺杆钻具钻进时间较长的作业，如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业,选用适合于定向造斜用的PDC钻头。 （3)合理选择钻头水眼，保持一定的钻头压降。 三、螺杆钻具的使用条件

(1）螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的范围选择。

（2）螺杆钻具适用于各种类型，不同密度的钻井液，包括淡水、盐水、油基钻井液,乳化钻井液，高粘度钻井液，但要求钻井液含砂量小于0.5%， 润滑性好。

四、螺杆钻具下井前的检查

（1)测量好螺杆钻具的每一部分尺寸并做好记录（见图1、表2），用肉眼检查是否有损坏的地方，特别是两端螺纹和台阶,然后用探伤仪器再作进一步检查。

图1 螺杆钻具尺寸量取示意图 表2 螺杆钻具尺寸记录表

名称 导向马达 编号 角度 ° 扣型 上 下 L m D L1 L2 cm L3 cm L4 cm L5 cm L6 cm L7 cm L8 cm mm cm (2）用链钳转动驱动头或者吊上钻台后用大钳转动驱动头，以防抱死;上好提升短节,用电（气)动小铰车配合大门绷绳将螺杆钻具抬到大门坡道上，然后用大钩将其提升上钻台,卸去护丝并将螺杆钻具放入井内,使旁通阀位于转盘面上，用卡瓦将螺杆钻具卡牢并装好安全卡瓦，卸掉提升短节。

(3）用小于旁通接头水眼的木棒向下压旁通阀阀芯,从上部向水眼内注满水,

此时旁通阀侧孔应不漏水、水面无明显下降，撤去木棒,阀芯在弹簧力的作用下复位，所注水从旁通阀侧孔均匀流出，则为正常。

(4）将螺杆钻具用吊卡吊起，测量此时不转动部分的最下端（下径向轴承的下端）与驱动接头之间的间隙值为D1（见图2).然后将螺杆钻具坐于转盘面上，释放其重量,使传动轴受压, 再次测量此时不转动部分的最下端（下径向轴承的下端）与驱动接头之间的间隙值为D2（见图2）。D1-D2为轴向间距，其大小必须小于表3所规定的数据方可下井.

图2 螺杆径向间隙测量示意图 表3不同型号的螺杆允许的最大径向间隙

最大允许间隙 钻具型号（本体外径mm） mm

43 2 54/60/73/79 3

89/95/105 120/127/140 159/165/172 4 5 6 197/203/216/228 7 244 8 286 10 五、井口试运转

（1）下接钻头（不含PDC钻头），上接方钻杆，下放螺杆钻具使其旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置.

（2）随着排量增加旁通阀芯下行关闭侧孔，保持排量不变，上提方钻杆使钻头位于喇叭口内,观察传动轴是否转动正常。

（3）传动轴转动时，一小部分钻井液经轴承呈伞状从传动轴与定子外壳间喷出，其流量约为总排量的7%左右,伞状喷出钻井液量过大、过小均为不正常.同时注意泵压表上压力的变化，在钻头水眼合适的情况下,观察其压力值是否符合所推荐的压力值。

（4）下放钻具使旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置停泵,钻井液能从旁通阀侧孔均匀流出为正常。 六、螺杆钻具下钻

（1）控制下钻速度，不应大于60m/min。弯壳体螺杆下钻时要周期性地转动钻具以消除井眼台阶、硬地层和套管鞋对下钻的影响。

(2）井眼必须畅通,遇阻不得超过正常摩阻100KN，严禁使用螺杆钻具进行长时间划眼，防止发生螺杆断裂落井。

（3）下钻时认真观察钻井液返出量,当发现返出钻井液量异常时(旁通阀堵塞时,排出量约为正常量的3倍），应考虑为旁通阀堵塞，立即接方钻杆开泵打通旁通阀后再继续下钻。

（4）在下钻过程中不得使用螺杆钻具进行堵漏、处理泥浆等作业。 (5）对于深井和高温井，在下钻过程中要周期性地进行中途循环泥浆,防止温度过高而使钻具堵塞或损坏。

七、螺杆钻具的启动和钻进 (1）滑动钻进

①滑动钻进前,应充分冲洗井底，清除井底岩屑、沉淀物，消除循环不彻底对定向的影响。

② 将钻头下钻至离预定深度1m处，逐渐加大排量使之达到设计要求，记录此时立管泵压为“悬空泵压”。慢慢将钻头放至井底，钻头接触井底受压后，产生扭矩泵压升高,此时的立管压力为“工作泵压”,使工作泵压与悬空泵压之差小于螺杆厂家所推荐的马达压降值。

③滑动钻进中过程中,司钻要密切关注钻压表、泵压表和测量仪器司钻显示仪上工具面的变化,均匀送钻,如遇泵压突然升高或工具面变化很大时立即上提钻具。

④滑动钻进中要适时处理泥浆保证泥浆的润滑性。

⑤考虑合适的反扭角大小，不得因为反扭角考虑过大而使得钻压过大造成螺杆制动或损坏. （2）复合钻进

①用于复合钻进的单弯螺杆的度数根据井眼尺寸大小来定。 ②启动转盘前,钻头离开井底1m.

③复合钻进时转盘转速控制在40-80(r/min)（见表4），钻压不宜过大(见表5），如转速过快,会使马达和传动轴机构的离心力增大,使寿命缩短。螺杆外壳本体的高速转动还容易造成壳体断裂。钻压的大小根据井眼的摩阻情况来定，钻进中随时注意转盘扭矩的变化。

表4 不同型号螺杆推荐的转盘转速

弯壳体角度(0-3°） 0° 0。25°/0。5° 0。75° 1° 1.25°/1.5° 1.75/2/2.25/2。5/3° 转盘转速（rpm） 80 70 60 50 40 禁止复合钻进 表5 不同型号螺杆的推荐钻压

钻具型号（本体外径mm) 推荐钻压(KN） 43/45 54/60 73/79 89 （95、102)/105 120/127/140 159/165 172/178/185 197/203 210/216/228/244 286 3 4/5 12 22 30/35 49 80 100 150 180—220 300 最大钻压（KN） 6 8/10 25 35 55/80 100 160 170 200 300—330 550 八、 故障分析与处理办法

综合考虑钻具使用过程中的各种因素，各种故障分析与处理办法如表6所示

表6 故障分析与处理办法

异常现象 可能原因 马达制动失速 马达、传动轴卡死，钻头水眼被堵 钻头水眼被堵 钻头磨损 地层变化 处理办法 将钻具上提0.3m-0。6m,压力恢复正常,再将其放至井底，逐渐加大钻压,压力表随之慢慢升高至正常值，可确认是失速问题。 轻轻转动转盘，上下大幅度活动钻具数次。 把钻具提离井底，检查压力是否正常，如果压力仍然高于正常循环压力，可试着改变泥浆流量或上下大幅度活动钻具，如无效，只能起钻检查。 可以在短时间内继续观察，如仍无进尺,只能起钻更换钻头。 把钻具稍稍提起,如果压力与循环压力相同，则可继续工作。 压力表压力突然升高 压力表压力慢慢地增高（不是指随钻井深度增加而增大的正常压降) 压力表压力缓慢降低 循环压力损失变化 钻具损坏 地层变化 马达失速 检查泥浆流量是否变小 几分钟后如还继续降低，则应起钻检查钻具是否有刺漏现象 适当改变钻压和排量（注意两者都必须在允许的范围内） 上下活动钻具，检查循环压力，从小钻压开始，逐渐加大钻压。 上下活动钻具或开、关泥浆泵数次。 无进尺、无压差、旁通阀处于“开位\"状态 无反扭矩 万向轴损坏 钻头磨损 常伴有压力波动，稍提起钻具，压力波动范围小些,只能起钻,检查更换螺杆 起钻更换新的钻头

九、螺杆钻具的起出

（1）用低速起钻，液压大钳或旋绳卸扣，当起至套管鞋附近应小心上提注意指重表的变化,防止钻头挂在套管鞋处,提坏螺杆钻具。

（2）起钻若返喷钻井液严重,应接方钻杆开、关泵数次，打通旁通阀后继续起钻。

（3）起钻完后,将钻头坐入钻头盒,大钳咬住定子外壳,转动转盘排出螺杆钻具内的钻井液。

（4)卸掉钻头,从螺杆钻具传动轴水眼插入清水管冲掉残余钻井液。 （5）卸去上面钻具后，用清水从旁通阀顶部进行冲洗,然后用木棒将阀芯按下、松开,使其自由地活动,若阀芯卡死或密封失灵,则应更换。 （6）测量轴向间隙,填入螺杆钻具收使用跟踪记录卡。

（7)上好提升短节和护丝,将螺杆钻具抬下钻台,放置在管架台上。 十、螺杆钻具的现场交接

（1)螺杆钻具装卸卡车时采用吊车，不得硬摔。

（2）建立螺杆钻使用跟踪记录卡,由现场负责认真填写(见表7）

表7 螺杆钻具使用跟踪记录

钻进参数 泥浆性能 轴向间隙 纯钻进时间 施工序故障 井段 地层 钻压（KN) 排量 泵压密度含砂固相含下入 起出 滑动 旋转 总计 号 记录 3m h h h 滑动 复合 L/S Mpa g/cm 量 % 量％ mm mm 1 2 3 4 5 6 7