一、结构及原理：

螺杆钻具主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成四部分组成。钻具通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能，当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，旁通阀关闭，从而进入转子与定子形成的各个密封腔，液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动，转子在沿自身轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与一偏心距的定子中心线公转，这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理，由于转子和定子都采用反向螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动带动钻头旋转。钻具的输出扭距与高压液体流经马达的压力降成正比；输出转速与输出排量成正比。

1.1旁通阀总成：

旁通阀由阀体、阀芯、阀套、弹簧及“O”圈组成，其作用是在起下钻时沟通钻柱内外工作液通道，当无循环时，弹簧使阀芯处于原始位置，此时旁通孔道开启，当泥浆排量达到一定值时,液压力克服弹簧力，使阀芯移动，此时旁通孔封闭，泥浆流进马达，如果停泵，弹簧再将阀芯顶回到原来位置,旁通孔道又被开启，使钻柱内与环空中的工作液连通。

1.2马达总成：

马达为多级容积式马达，由定子和转子组成。定子是优质合金钢外壳和内衬橡胶组成，橡胶内腔为左螺旋面型腔，具有耐油、耐磨、耐高温（定子安全工作温度－29~120℃、－29~150℃）；转子经热处理无应力的合金钢制成，表面镀了一层硬铬，以防钻井液体的磨损及腐蚀。转子与定子型腔组成许多连续的互不相通的密封腔，当工作液进入马达时，工作液的液能转变为机械能，在转子的螺旋曲面上形成动力距，迫使转子在定子内作行星运动。

1.3万向轴总成：

万向轴部件由万向轴壳体和万向轴组成，壳体的上下端分别与马达定子与传动轴壳体相连接，万向轴上下端分别与马达转子、传动轴相连接，主要作用是将马达产生的扭距和转速传递给轴承总成的传动轴及钻头，它将转子的行星运动转变为传动轴的定轴转动，万向轴经特殊加工而成，使驱动更圆滑，恒速而摩擦更小，振动更小，这一结构形式有效地完成了能量、运动的转换、能量的传递这三个重要环节。

1.4传动轴总成：

  螺杆钻具主要部件之一。外壳体上端和万向轴壳体相连，传动轴导流水帽与万向轴相连，下端接钻头。多列推力球轴承承受钻压引起的轴向载荷。用硬质合金烧结而成的径向轴承，分别装在传动轴体的上下两端，用来承受钻具偏斜力距造成的径向载荷。由马达排出的大部分泥浆通过传动轴内孔经钻头水眼喷出，以利冷却清洗钻头而另一部分泥浆通过上下径向轴承和多列推力球轴承组从传动轴外侧流出，冷却和润滑轴承系统。

二、规格及技术参数：

型 号 参   数	5LZ90 ×7.0	5LZ95 ×7.0	7LZ95 ×7.0	9LZ100 ×7.0	5LZ127 ×7.0	5LZ165 ×7.0
推荐井眼mm	118-152	118-152	118-152	118-152	149-200	213-251
输入流量L/S	4-8	6-10	6-10	8-12	9-14	16-24
负载压降Mpa	3.2	3.2	3.2	3.2	3.2	3.2
输出扭距N.m	600	900	1000	1000	1400	3500
钻头转速r/min	180	180	150	180	180	120
输出功率KW	6-11	8-16	10-16	10-16	15-23	39-55
推荐钻压T	2	2.5	2.5	2.5	3.0	7.5
钻具长度mm	2700	3000	3200	3500	3800	5000
钻具质量Kg	95	100	110	120	220	580
螺纹连接上	2 3/8REG	2 7/8REG	2 7/8REG	2 7/8REG	3 1/2REG	4 1/2REG
螺纹连接下	2 3/8REG	2 7/8REG	2 7/8REG	2 7/8REG	3 1/2REG	4 1/2REG
钻具外径mm	90	95	95	100	127	165

2.1系列钻井钻具规格及参数：（表一）

2.2系列修井钻具规格及参数: (表二)

也可根据用户要求定制耐温150℃度定子衬胶。

(一般耐150℃的定子与转子配合扭矩为90～110NM)。

2.3可根据用户要求加工成一定角度用于定向水平井，

导向螺杆钻具的使用必须注意事项：

2.3.1造斜率

用户在使用导向螺杆钻具时对该工具的造斜率很重视，但是由于导向螺杆钻具可以设计为各种不同的结构形式，用户在使用螺杆钻具时，又往往采用不同形式的钻具组合，加之不同地层结构的影响，因此，不能简单地给出导向螺杆钻具的造斜率指标。

仅从导向螺杆钻具的结构而言，其造斜率受以下因素的影响：

（1）一般来说弯角越大，造斜率越大。

（2）使用万向轴弯外壳体比使用弯接头具有更大的造斜率。

（3）稳定器、垫块有助于提高螺杆钻具的造斜率，不同形式的稳定器，不同高度的垫块，对造斜率的影响也不一样。

使用非对称稳定器的导向螺杆钻具，下井前检查弯万向轴外壳或弯接头角度与非对称稳定器是否共面，共面误差较大时，对造斜率影响很大，而且井眼方位艰以控制。

导向螺杆钻具的造斜在钻井作业过程中表现为井斜角的变化或井眼方位的变化。当造斜为目标时，应使导向螺杆钻具的弯角与井斜角共面。造斜率不够时，应注意井眼方位角的变化情况，以确认弯角是否与井斜角共面；需要扭方位时，应当将导向螺杆钻具的弯角与方位角共面。

2.3.2复合钻进

使用导向螺杆钻具钻井，可以根据需要开动转盘，实施复合钻进。复合钻进主要用于定向钻井的连续控制，利用一套螺杆钻具，使用一套钻具组合就可完成造斜、稳斜和降斜。复合钻进还可以将转盘转速和螺杆钻具转速叠加，提高钻头转速，从而提高机械转速。

导向螺杆钻具带有弯接头或弯壳体和稳定器，由于钻头的偏移较大，复合钻进使导向螺杆钻具受到很大的侧向力。因此开动转盘实施复合钻进很有可能引起井下事故，影响钻井作业的安全。尤其大角度、大偏移距的钻具组合应量避免开动转盘。

复合钻进时导向螺杆钻具推荐弯度1°以下，最大不能超过1.5°转盘转速不超过60rpm，钻压不得超出说明书推荐钻压的15%，否则对螺杆钻具的寿命有很大影响。同时很有可能引起井下事三、使用要求

3.1钻井液要求

螺杆钻具对于各种泥浆都能有效地工作，包括油基泥浆、乳化泥浆和粘土泥浆、清水等。泥浆粘度和比重对钻具的影响很小，但对整个系统的压力有直接影响。如果推荐排量下的压力大于额定泵压值，就得减少泥浆排量，或者必要降低通过钻具和钻头的压力降。泥浆中的砂粒等杂质会影响钻具性能，加速轴承和马达定子的磨损，因此泥浆中含砂量必须控制在1%以下。每种型号的钻具都有自身的输入流量范围，只有在此范围内钻具才能有较高的效率，一般应取输入流量范围中间值为最佳输入流量值。

3.2泥浆压力要求

钻具悬空时，排量不变，则通过钻具的泥浆压力降也不变，随着钻头接触井底钻压增加时，泥浆循环压力增加，泵压也增加，司钻可用以公式来控制操作打钻泵压=循环泵压+钻具负载压降。

循环泵压，就是钻具没有接触井底时的泵压，也叫离底泵压，具加大扭距，泵压就要上升，这时压力表的读数就叫打钻泵压。

离底泵压不是一个常数，它随井深和泥浆的特性变化而变化，但实际操作中，无必要随时测取循环泵压的精度值，一般取每次接单根后的离底泵压为近视值，这样做完全可以满足公式的精度要求。

钻具工作中，打钻泵压达到最大推荐压力时，钻具产生最佳扭距继续增加钻压，当超过最大设计压力时，马达可能会制动，此时应立即降低钻压，以防钻具内部损坏。

3.3扭距

钻具的扭距与泥浆流经马达产生的压降成正比，转速与输入排量成正比。

排量一定时，扭距增加而转速基本保持不变，钻具从空载到满载速度降低一般不超过10%左右。

四、使用方法

螺杆钻具在出厂前，各部件之间的联接螺纹均已涂胶，并按规定力矩上紧，使用前不需重新紧扣。

4.1下井前地面检查

用提升短节将钻具提起入转盘卡瓦内，使旁通阀位于转盘之上装上安全卡，卸去提升短节，检查旁通阀的灵活性，方法是用木棒压下阀芯，然后松开，阀芯在弹簧作用力下恢复正常，反复压下3-5次，阀芯无卡阻，运动灵活，接着将钻具旁通孔部位下到转盘以下，开泵旁通孔封闭，马达启动看驱动接头是否旋转，停泵后，阀芯复位，泥浆从旁通孔泻出，钻具正常。

4.2钻具下入井内

4.2.1钻具下井时，严格控制下放速度，以防过快时马达倒转使内部连接丝扣脱扣，同时防止在通过砂桥、套管鞋等处损坏钻具

4.2.2当下入深井段或遇到高温井段时以及流砂层井段时，应定期循环泥浆冷却钻具，保护定子橡胶，防止砂堵。

4.2.3钻具接近井底时要放慢速度，提前循环后再继续下钻，循环先小排量待井口返出泥浆后，再加大排量。

4.2.4不允许顿钻或将钻具座在井底。

4.3钻具钻进

4.3.1钻具钻进前应充分清洗井底并循环泵压。

4.3.2.开始钻进时应缓慢加钻压，待正常钻进时，司钻可用下列公式控制操作：打钻泵压=循环泵压＋钻具负载压降

4.3.3开始钻进，钻进速度不易太快，此时钻具和钻头都很紧，井底尚未洗净，易产生泥包。

4.3.4钻具产生的扭距与马达的压力降成正比，因此增大泵压就能增大扭距。

4.3.5均匀送钻能保证井段的曲线光滑和定向精度。

4.4从井眼中起出并检查钻具。

4.4.1用清水冲洗旁通阀，用木棒上下活动阀芯，使其能关闭灵活为止。

4.4.2用管钳咬住钻具，用链钳顺时针转动驱动接头，从旁通阀上部注入清水清洗钻具内部，最后向马达内注入少量矿物油。

4.4.3起钻应注意起钻速度，以防卡钻损坏钻具。

4.4.4测量钻具的轴承间隙，如轴承间隙超过最大允差，应对钻具进行维修更换新轴承（对于修井钻应调整轴承的轴向间隙）。