提高螺桿鉆具使用壽命的措施

渤海鉆探工程公司管具技術(shù)服務(wù)分公司

提高螺桿鉆具使用壽命的措施

杜平 閆光 魏剛 向東 張會(huì)權(quán)渤海鉆探工程公司管具技術(shù)服務(wù)分公司

目前制約螺桿鉆具使用壽命最主要的原因是萬(wàn)向軸和傳動(dòng)總成，因這兩個(gè)機(jī)構(gòu)失效導(dǎo)致提前結(jié)束螺桿鉆具的整機(jī)使用壽命，因此需要對(duì)萬(wàn)向軸材質(zhì)和局部結(jié)構(gòu)以及TC軸承和傳動(dòng)軸進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。為了避免TC軸承出現(xiàn)硬質(zhì)合金塊脫落，將原來(lái)在軸承內(nèi)鑲附硬質(zhì)合金塊改為均勻鋪上一層微顆粒硬質(zhì)合金粉，提高了TC軸承的使用壽命。傳動(dòng)軸也有改進(jìn)，由原來(lái)的80mm軸改為90mm軸，加大了軸直徑，提高了傳動(dòng)軸抗扭矩強(qiáng)度。要想整體提高螺桿鉆具的使用壽命，需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)關(guān)鍵部位重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)廠家保證原材料質(zhì)量和加工精度，現(xiàn)場(chǎng)操作人員和后期維修保養(yǎng)人員重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，保證維修質(zhì)量，這樣才能保證螺桿鉆具使用壽命得到整體的提高。

鉆井；螺桿鉆具；使用壽命；維護(hù)保養(yǎng)；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

螺桿鉆具是20世紀(jì)中期應(yīng)用于石油鉆井開(kāi)采中的一種井下動(dòng)力鉆具，主要用于定向、造斜、扭方位、側(cè)鉆等鉆井作業(yè)。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，螺桿鉆具在定向井、水平井、大位移井中的應(yīng)用越來(lái)越多，使用量也在逐年遞增。

隨著復(fù)合鉆井技術(shù)的全面推廣應(yīng)用，螺桿鉆具加PDC鉆頭技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鉆井的提速，節(jié)約了鉆井成本。

然而在這鉆井大提速時(shí)期，由于螺桿鉆具的使用壽命原因，不得不重新考慮螺桿鉆具所面臨的問(wèn)題。

1 螺桿鉆具自身硬件方面

螺桿鉆具主要由傳動(dòng)軸總成、萬(wàn)向軸總成、馬達(dá)總成和旁通閥總成四部分組成。導(dǎo)致螺桿鉆具失效的原因有旁通閥刺漏、定子脫膠、轉(zhuǎn)子脫鍍、花瓣萬(wàn)向軸磨損脫落或花瓣開(kāi)裂、傳動(dòng)軸斷裂等。旁通閥刺漏有閥芯或閥體刺壞，也有閥芯卡死不能下移關(guān)閉處于開(kāi)位，導(dǎo)致泥漿不經(jīng)過(guò)馬達(dá)而從該機(jī)構(gòu)本體側(cè)孔流到環(huán)空中，使馬達(dá)不能工作。如果出現(xiàn)閥芯卡住旁通閥不能關(guān)閉導(dǎo)致馬達(dá)不能工作的情況，可以反復(fù)開(kāi)停泵試驗(yàn)幾次，若試驗(yàn)幾次仍無(wú)效，只有起鉆檢查、維修旁通閥。

早在2005、2006、2007年使用的螺桿鉆具基本上都存在定子脫膠的問(wèn)題，這與初期注膠工藝有很大關(guān)系，當(dāng)改進(jìn)注膠工藝后，很少出現(xiàn)定子脫膠現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)子脫鍍發(fā)生在剛開(kāi)始使用螺桿鉆具的時(shí)候，主要原因是現(xiàn)場(chǎng)泥漿帶有的硬質(zhì)塊狀物進(jìn)入馬達(dá)將轉(zhuǎn)子打壞。近幾年，泥漿性能在不斷提高，而且現(xiàn)場(chǎng)都采用三道泥漿過(guò)濾網(wǎng)，從而杜絕了轉(zhuǎn)子脫鍍的現(xiàn)象。以上三種情況雖然影響螺桿鉆具的使用壽命，但卻不是最主要、最關(guān)鍵的問(wèn)題。

目前制約螺桿鉆具使用壽命最主要的原因是萬(wàn)向軸和傳動(dòng)總成，因這兩個(gè)機(jī)構(gòu)失效導(dǎo)致提前結(jié)束螺桿鉆具的整機(jī)使用壽命，不得不對(duì)整機(jī)進(jìn)行檢修。通過(guò)對(duì)螺桿鉆具的檢修發(fā)現(xiàn)，馬達(dá)在120～200h之間基本完好；花瓣萬(wàn)向軸在150～180h之間花瓣咬合部位磨損嚴(yán)重；傳動(dòng)總成在150～180h之間上、下TC軸承有部分硬質(zhì)合金塊脫落，串軸承框動(dòng)或傳動(dòng)軸軸頭折斷。

萬(wàn)向軸是連接轉(zhuǎn)子和傳動(dòng)軸之間的橋梁，其主要作用是將馬達(dá)的行星運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥倪\(yùn)動(dòng)，將扭矩傳遞給傳動(dòng)軸。萬(wàn)向軸實(shí)際工作狀況比較惡劣，并且受到很復(fù)雜的交變應(yīng)力的作用，這是制約萬(wàn)向軸壽命的原因。鉆井生產(chǎn)中惡劣的工作狀況和扭矩傳遞方式是無(wú)法改變的，因此需要對(duì)萬(wàn)向軸材質(zhì)和局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索、改進(jìn)，從而達(dá)到提高萬(wàn)向軸壽命的目的。

傳動(dòng)總成主要由上、下TC軸承、串軸承和傳動(dòng)軸組成，在這三個(gè)部件里面損壞最快的是上TC軸承和傳動(dòng)軸。上TC軸承承受載荷的同時(shí)還有扶正作用，它是行星運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥倪\(yùn)動(dòng)的初期部位。同樣，傳動(dòng)軸上端小頭絲扣端附近也處于該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的初期部位，因此，受交變應(yīng)力作用，常出現(xiàn)上TC軸承內(nèi)鑲硬質(zhì)合金塊磨損或脫落以及傳動(dòng)軸上端小頭絲扣端斷裂的情況。為了避免TC軸承出現(xiàn)硬質(zhì)合金塊脫落，生產(chǎn)廠家不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，將原來(lái)在軸承內(nèi)鑲附硬質(zhì)合金塊改為均勻鋪上一層微顆粒硬質(zhì)合金粉，提高了TC軸承的使用壽命。傳動(dòng)軸也有改進(jìn)，由原來(lái)的80mm軸改為90mm軸，加大了軸直徑，提高了傳動(dòng)軸抗扭矩強(qiáng)度。另外在傳動(dòng)軸軸頭絲扣端加了兩道應(yīng)力消除槽，消除了一部分內(nèi)應(yīng)力，降低了傳動(dòng)軸折斷的幾率。

綜上所述，對(duì)螺桿鉆具關(guān)鍵部位而言，需要專業(yè)人員和生產(chǎn)廠家在材料、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和改進(jìn)工藝方面作進(jìn)一步的探索，全面提高螺桿鉆具的整機(jī)使用壽命。

2 現(xiàn)場(chǎng)使用方面

（1）螺桿鉆具上、下鉆臺(tái)時(shí)應(yīng)用兩個(gè)吊鉤，一個(gè)吊鉤作為鋼絲繩的滑道，另一個(gè)吊鉤牽引上鉆臺(tái)。嚴(yán)禁單個(gè)吊鉤直接吊運(yùn)上鉆臺(tái)和吊運(yùn)甩螺桿，這很容易造成螺桿鉆具一端受到巨大撞擊力而損壞螺桿鉆具。

（2）螺桿鉆具入井前應(yīng)在井口進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，壓降要符合對(duì)應(yīng)規(guī)格螺桿鉆具的基本參數(shù)。

（3）檢查螺桿鉆具本身的質(zhì)量、性能、參數(shù)、技術(shù)要求是否都滿足現(xiàn)在鉆井提速的要求。在保障鉆井提速的前提下，嚴(yán)格按照螺桿鉆具說(shuō)明書(shū)和用戶使用手冊(cè)進(jìn)行正規(guī)操作，嚴(yán)禁大排量、大鉆壓超負(fù)荷使用螺桿鉆具以防提前結(jié)束螺桿鉆具的正常使用壽命。

（4）螺桿鉆具在下鉆過(guò)程中，送鉆要平穩(wěn)，防止溜鉆、頓鉆；下鉆速度要平穩(wěn)，接單根速度要快，防止螺桿鉆具內(nèi)、外腔壓力失衡，導(dǎo)致砂子及巖屑倒流進(jìn)入馬達(dá)內(nèi)腔而憋停螺桿鉆具。

3 維護(hù)保養(yǎng)方面

（1）螺桿鉆具使用完畢后，盡量將螺桿鉆具內(nèi)的泥漿控干凈。尤其是在冬季，避免螺桿鉆具馬達(dá)和傳動(dòng)部位存儲(chǔ)的泥漿上凍。

（2）井隊(duì)存放的螺桿鉆具，其兩端絲扣應(yīng)清理干凈并涂抹螺紋油脂以保護(hù)絲扣。

（3）回廠檢修的螺桿鉆具，各絲扣連接的關(guān)鍵部位均需做磁粉探傷；馬達(dá)內(nèi)腔沖洗干凈檢查；組裝時(shí)各絲扣關(guān)鍵部位均勻涂抹620厭氧膠，做好全面維護(hù)保養(yǎng)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析和總結(jié)認(rèn)為，要想整體提高螺桿鉆具的使用壽命，需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)關(guān)鍵部位重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)廠家保證原材料質(zhì)量和加工精度，現(xiàn)場(chǎng)操作人員和后期維修保養(yǎng)人員重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，保證維修質(zhì)量，這樣才能保證螺桿鉆具使用壽命得到整體的提高。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.068