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螺杆钻具结构示意图_螺杆钻具维修技术研究

来源:知识百科 时间:2019-04-30 点击: 推荐访问:螺杆钻具工作原理动画

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随着钻井速度的提高和新工艺的推广应用,特别是复合钻井工艺的推广应用,要求螺杆钻具在井下工作更长的时间,现有的维修工艺已不能够满足钻井生产需要,只有做更细致更认真的研究工作,才能提高螺杆钻具的维修质量。只有通过维修工艺、技术的研究,才能使螺杆钻具的维修质量有明显的提高,最大限度的满足钻井生产需要。
  一、螺杆钻具关键维修技术
  (一)研究重点
  螺杆钻具主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成四部分组成。长期以来,马达寿命短、工作性能不高;传动轴总成使用寿命短、检修标准落后、维修困难,这是在修过程中长期困扰的难题。如何解决这些难题,就是该项目研究的重点。通过对螺杆钻具维修工艺的研究分析,以下两个方面是项目研究的重点:马达的定子和转子的过盈量与马达压降之间的对应关系;传动轴总成的TC轴承的配合间隙和串轴承的轴向间隙对传动轴寿命的影响。
  (二)主要内容
  (1)马达总成检修工艺。螺杆钻具的马达是一种容积式马达,其工作性能与流量、马达压降、钻压等有密切关系。其工作性能和寿命,都与马达的定子和转子之间的配合有关。在现有的试验能力的基础上选配合适的马达是马达总成研究的重点。
  螺杆钻具马达的性能评价。根据我们反复的研究和试验得出,螺杆钻具的性能主要是受螺杆钻具马达的转子和马达定子的匹配程度影响(在螺杆钻具其它部件保证正常工作性能的基础上)。常见的有以下4种情况:配合过松、配合过紧、配合面有缺陷、正常配合。
  建立马达的定子和转子数据库,进行不同过盈量配合,再进行马达压降试验,就会得到马达的过盈量与马达压降之间的对应关系,我们就可以选配出合适的马达来,就可以充分的利用这些资源。
  (2)传动轴工艺。螺杆钻具的传动轴总成,是将马达的转速和扭矩传递给钻头,同时承受钻压所产生的轴向和径向载荷。如何提高它的使用寿命和确定检修检验标准,是我们传动轴研究的重点方向。
  传动轴主要由传动轴光轴、TC径向轴承、串轴承、锁母、隔套等构成。根据其配件的作用分析得出串轴承和TC轴承是影响传动轴工作性能和寿命的主要因素。
  重点一、串轴承是传动轴的主要部分,它一般由10组球形推力轴承组成,主要承担上部钻具的钻压,转子、万向轴、传动轴、钻头的重量及马达、钻头水眼压降产生的轴向合力。在正常使用下,推力轴承使用寿命为150小时左右。达到使用寿命后,滚珠磨损、轴承圈磨损,滚珠已经不能沿轴承圈规律转动,也就不能正常工作。根据维修经验,我们可以很容易的得出传动轴的串轴承磨损与轴向间隙及使用时间的关系。同时我们也发现了一个规律,随着使用时间的增加磨损量会加剧增大。由此我们会修正检修标准,在原来的标准基础上提高,保证传动轴在一定时间段的使用。
  重点二、通过项目小组的分析研究,传动轴径向间隙影响到螺杆钻具的使用寿命。正常来说,传动轴的TC 轴承用来保证钻具的定轴运动,同时TC轴承的间隙也影响到了传动轴的使用寿命。径向轴承分为上、下两组,分别承受转子作行星运动时引起的弯曲载荷和钻头钻进时的侧向力。此外,径向轴承也会影响推力轴承的使用寿命,据数据可知径向间隙每增大0.5mm传动轴寿命减少50小时。我们通过在维修装配时严格按照维修工艺,合理选配传动轴轴向、径向间隙来保证传动轴的使用寿命。通常来说,传动轴分流5%-10%的泥浆流量,用来润滑和冷却传动轴的轴承,降低轴承工作温度和保证轴承的使用寿命。
  径向轴承间隙流量可用下列方法计算:Q=(△Pδ3πd)/12μL,?SP:两端压差;δ:间隙;d:动圈轴承外径;μ:泥浆粘度;L:轴承配合长度。
  或者可以用轴承间的间隙面积与水帽水眼的面积比较。由此,根据公式在装配传动轴时,可以得到合适的间隙配合在0.3-1.0mm之间。
  通过以上分析,可以看出串轴承和TC轴承的配合间隙是影响传动轴使用寿命的主要因素。由此,我们根据以上分析建立传动轴的检修检验标准。
  二、螺杆钻具维修技术进展
  (一)马达总成
  经过研究和测量得出天津立林、大港中成公司的5LZ120×7Y、5LZ165×7Y、5LZ197×7Y、5LZ244×7Y以及5LZ197×7Y(德州石油机械厂)四级马达的定子和转子配合间隙与马达压降的关系。由于定子和转子的配合间隙较小,温度可能会影响到数据,因此我们测量定子和转子的温度选定在21℃左右。由于马达转子和定子的测量受温度的影响,在不同温度下测量的数据是不同的,通常情况下我们在21℃下进行测量,保证数据的可靠性。虽然通过几个月项目组人员的共同努力,我们已经掌握了一部分马达间隙配合的基础数据,得出了一些规律,通过更大量的数据得以认证,建立了一个马达定子和转子尺寸的数据库。
  (二)传动轴总成
  掌握了Ⅷ型传动轴的修理,形成了一套完备的维修过程,制定了完善的维修工艺程序。我们严格维修工艺过程,利用待报废传动轴,各部件探伤合格,选配TC轴承,利用待报废传动轴壳体、传动轴光轴、分流水帽、隔套、锁母,组装合格的传动轴总成。为保证螺杆钻具使用效果,我们总结出了一套装配数据,在油田螺杆钻具维修标准的基础上提高了标准,传动轴轴向间隙、径向间隙都有所提高。根据串轴承磨损规律和根据传动轴使用时间的统计,我们可以看出串轴承磨损一定程度后会加速磨损。而TC轴承间隙磨损加大后,随着泥浆通过的量增大也会加快磨损进度,由此我们提高了有关的监测标准。如5LZ197×7Y钻具轴向间隙由原来的6mm提高到5mm,径向间隙由原来的1.2 mm提高到1.0mm,然而传动轴的使用寿命并没有下降。我们对螺杆钻具维修工艺进行了完善和优化,主要表现在以下几个方面:细化了维修工艺过程,增添了检测项。完善了传动轴维修工艺。提高了螺杆钻具维修质量标准。建立健全了螺杆钻具常用配件的图库
  (三)技术发展方向
  螺杆钻具维修工艺虽然日益成熟,但是,由于复合钻井等新技术新工艺的不断推广应用,还会出现新情况、新问题。为此,要不断研究新情况,解决新问题,在认真总结经验的基础上,搞好技术改造和技术创新工作,使维修水平、维修技术更上一层楼。

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