螺杆钻具中文使用手册.pdf

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形空间）的
泥浆由旁通阀阀体侧面的阀口孔流向钻杆孔，起钻时使钻杆
孔的泥浆从阀体侧面的阀口流入环空。使起、下钻时不致使
泥浆溢于井台上，以及保护马达的作用。
旁通阀总成的工作原理是在泥浆流量达到说明书推荐
最小流量以前的某个流量时该流量经阀芯孔，在孔两端产生
压力差，上端压力大于下端压力，此压力差克服弹簧力把阀
芯压下，旁通孔被关闭。此时泥浆流经马达，把压力能转换
为机械能。地面停泵或流值过小，压力差不足以按住阀芯，
弹簧把阀芯顶起，旁通孔导通（参考图 2）。总之，正常情况
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下旁通阀的启闭完全由流量大小决定的。
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它由转子和定子两部分组成（参考图 3）。转子是一根经
过加工并有耐磨抗腐蚀镀层的左旋螺杆。定子是在经过机械
加工的钢管上有用特制的压胶芯轴压铸并粘牢的丁腈橡胶，
它耐磨并抗碳氢化合物。定子的头数比转子多一个，在转子
装入定子后，任意截取一个垂直于轴线的截面，两者均是共
轭啮合的。因此，绕轴线的左旋螺杆上有一系列啮合点，这
些啮合点封闭起来的容腔组成一个密封腔，而且此容腔体积
是一定的。随着螺杆在定子中的运动，密封腔逐步沿轴线移
动，把完成能量转换的泥浆由低压腔排出马达。这就是螺杆
马达的基本工作原理。
根据设计，不同马达的头数有不同的配合。总的来说，
马达的头数越少，转速越高，扭矩越小；马达的头数越多，
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转速越低，扭矩越高。各种螺杆马达头数配合的截面轮廓如
图 4。
图 3 图 4
螺杆钻具以马达中一个定子导程组成密封腔为一级，也
就是说，马达如果是三级的，在轴向上存在三个连续而互不
相通的密封腔，在工作中，如欲使马达正常有效地工作，马
达每级所能承受的压降以不超过 8bar 为宜，如以三级马达为
例，则其马达压降不超过 25bar 最好。否则，马达就要漏损，
转数降低。严重时则完全停止转动，致使马达损坏。这一点
现场操作时用户应非常注意。
为了保证马达密封腔的密封，以确保能承受的压降，所
以定转子间的配合尺寸都需经过选配测试，使其不宜过紧或
过松，让马达发挥最大的效率。另外，定子的容腔是由橡胶
形成的，因此定子腔的尺寸是受到井底温度影响的，用户可
根据实际的井温情况要求厂家选配适合的马达配合，如地层
井温较高，可选配较松的马达；如地层较浅或使用的环境温
度较低，可选配较紧的马达等。
现场使用的泥浆流量希望在推荐的围，否则将影响马达
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效率，甚至使磨损加大。
螺杆马达的性能参数是螺杆钻具的主要性能参数，螺杆
输出扭矩与马达压降成正比；输出转数与输入泥浆流量成正
比，随着负荷的增加，螺杆输出转数降低很少，地面控制容
易。所以，通过控制地面上的压力表的读数及泵的流量就控
制住了井下螺杆的扭矩及转速。
为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度，将转子加工
成带喷嘴的中空转子。此时马达的总流量应等于流经马达密
封容腔的流量和流经转子喷嘴流量的总和。每种规格的马达
都有其推荐的最大和最小流量值。如果超过最大流量值，转
子可能超速旋转，定子和转子会出现提前损坏。如果输入流
量小于最小流量值，马达的输出转速和扭矩就会降低，从而
影响其使用效果。因此，在选择转子喷嘴尺寸时，应确保马