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旋转导向钻进系统Rotarysteeringsystem主讲人：离蒙遁定向钻进系统交流内容•1.定向钻进简介•2.定向钻进系统组成•3.涡轮钻具原理及结构•4.螺杆钻具原理及结构•5.定向钻进系统应用•6.煤矿瓦斯抽放治理定向钻进系统1.定向钻进简介定义：定向钻进技术是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具，使钻孔按照设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。定向钻进系统定向钻进应用科学钻探钻井取心油气探采瓦斯治理市政建设定向钻进是集测量、控制、钻井、机械、地质等学科于一体的科学钻进技术，可大幅提高传统钻进的质量与效益。定向钻进系统2.定向钻进系统组成钻掘系统掘进任务钻杆动力头钻掘执行机构随钻测量仪钻杆拆缷装置轨迹控制器钻头测斜器井底动力造斜器井上设备井底钻具信息流、能量流定向钻进系统孔内钻具钻杆孔底马达中程增矩钻杆井上可移动回转动力头液压系统水力电力液压浅底钻进深孔钻进水平定向钻井底动力钻进能量流传动方式定向钻进系统液力能传递方式空心钻杆高压钻井液通道钻杆与井壁间隙钻井液回流通道冲洗井底带走岩屑定向钻进系统液力能传递方式定向钻进系统井底钻具组成123546789101112~0.4m2~4m~1m~1.5m~2m~1m100~m井底钻具组成1-钻头；2-传动总成；3-井底马达；4-旋转导向装置；5-液动冲击锤；6-钻铤柱；7-钻杆；8-稳定器；9-高强度螺纹接头；10-旋转接头；11-方钻杆；12-高压钻井液管定向钻进系统钻井效率决定因素Drillingprocessefficiency-钻井过程效率钻遇地层特征-Formations-地层-Temperature-温度-Drillingproblems-井下复杂使用钻头类型-Rock-牙轮钻头-PDC-PDC钻头-Impregnated-孕镶钻头Powerofpumpingfacility-泵功率RPM-转速Operatingload-作业负荷定向钻进系统钻头名目钻头类型钻头名称牙轮钻头（Rock）PDC钻头（Polycrystallinediamondcompact）孕鑲PDC钻头（impregnated）取心钻头（corebit）图片示例破岩机理透用岩层冲击破岩压碎破岩剪切破碎软中硬各类岩层软岩层：室犁硬岩层：剪切软中岩层用途越来越广微切削原理研磨性地层硬、极硬地层微切削原理硬质岩层取心钻进定向钻进系统牙轮钻头牙轮钻头单锥牙轮在井底破岩面上作纯滚动将钻杆的主旋转运动转为牙轮齿的冲击岩石运动。三牙轮钻头上的各排齿相互啮合，能有效而不重复地全面破碎井底岩石并防止齿槽泥包。定向钻进系统PDC钻头钻头1）剪切破岩，破岩耗能低；2）PDC复合片具有超高的硬度、耐磨性和自锐性；3）PDC钻头为无活动部件，工作可靠。剪切破岩机理金刚石微粉硬质合金基体复合晶片定向钻进系统孕鑲PDC钻头（impregnated）定向钻进系统钻头w1w2w3w4w5孔底马达切削节推进节破碎节配套扭力自平衡式钻头岩土对钻头的反作用力在钻头上自平衡，省去锚固装置并改善钻杆的受力。钻头钻进部分为多节，分别为一到两段的切削节、推进节和钻尖破碎节组成，相邻两节转动方向相反，图中的方案为三节顺时针两节逆时针（往钻进方向看），由于结合冲击破岩、切削破岩和水力破岩，钻头的破岩效率和破岩速度将有较大提高。定向钻进系统钻杆及稳定器w1FN1T2σN2τ2τ1σN1T1FN2T2σN2τ2τ3为了减小钻杆受孔壁摩擦阻力，一般将钻杆制成比钻孔直径小些，钻杆表面不与孔壁直接接触，而是通过直径与孔径接近大小的稳定器支承在钻出的孔内，以防止垂直于孔轴线的侧向力使钻杆过度弯曲。钻杆稳定器对两段较长距离钻杆起隔离作用，改善各自的受力条件钻杆稳定器定向钻进系统σN2τ2σN1τ1σN3σN4τ3τ4w1FN1FN2T1w1T2半径约为50m蠕动式脉动单点驱动器钻杆钻杆弯曲定向钻进系统为多点脉动式驱动器的受力情况，蠕动式脉动单点驱动器利用摩擦副自锁原理，驱动器前方向的钻杆向驱动器施加扭矩和推力时，驱动器与孔壁的螺旋摩擦副不自锁，螺副摩擦副发生相对滑动，驱动器克服阻力向前相对蠕动，而驱动器后方的钻杆向驱动器施加推力时，螺旋摩擦副自锁，使后面钻杆的压力转移到孔壁上，从而阻隔了每段钻杆压力的相互影响。钻杆弯曲定向钻进系统涡轮钻具Stator-定子Rotor-转子Mud-泥浆定向钻进系统涡轮钻具定向钻进系统Reductionturbodrilldesign-减速涡轮钻具设计Turbinesection-动力端Reduction-减速器Spindle-传动轴Angleregulator-可调弯壳体涡轮钻具定向钻进系统螺杆钻具螺杆钻具结构传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成和旁通阀总成五大部分组成.旁通阀总成马达总成万向轴总成传动轴总成防掉总成定向钻进系统旁通阀总成：旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中泥浆循环绕过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，使其转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。泥浆泥浆泥浆泥浆泥浆螺杆钻具定向钻进系统旁通阀总成：它主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成。阀芯阀套筛板阀体隔板隔板密封件弹簧挡圈挡圈螺杆钻具定向钻进系统螺杆钻具防掉接头防掉锁母防掉连杆防掉总成：泥浆泥浆作用：由于异常原因造成壳体断裂、脱扣时，起到防掉的作用；同时使泵压升高，使地面及时发现问题避免造成事故。定向钻进系统马达转子的螺旋线有单头和多头之分（定子的螺旋线头数比转子多1）。转子的头数越少，转速越高，扭矩越小;头数越多，转速越低，扭矩越大。我公司可根据用户需求，制造转子头数与定子头数比为1：2、3：4、5：6、7：8、9：10的马达，下图是几种典型马达配合的截面轮廊：1:23:45:67:89:10螺杆钻具