中空转子螺杆钻具转速软特性的改善

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1、第卷第期石油机械更艘年中空转子螺杆钻具转速软特性的改善苏义脑‘王家进石油勘探开发科学研究院摘要介绍,了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方,法在分析稳流阀稳流特性的基础上结合马达压。降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转,子螺杆钻具的转速一钻压特性对比说明带稳流阀的中空转子螺杆钻具具有较硬的转速特性,改善了普通中空转子螺杆钻具在大负载下严重失速的特性采’,用带稳流阀的中空转子螺杆钻具要比普通中空转子螺杆钻具有更高的效率大负载。下机械钻速可提高二主题词螺杆钻具转速转子稳定流动

2、阀机械钻速分向流动流量、。中空转子螺杆钻具通过中孔分流来满足钻进中低速转速大排量的需要然而中孔,,分流使得螺杆钻具失去了容积式马达所特有的硬转速特性而代之以较软的转速特性其输。,出转速受负载的影响十分明显尤其是大负载下马达失速严重大量的钻井液从转子中孔流,,〔‘。,过不但加剧了中孔分流的水功率损失也不利于提高机械钻速因此改变中空转子螺杆钻具的转速软特性,无论是对提高机械钻速,还是对提高螺杆钻具的效率都有着十分重要。的意义稳流阀的工作原理及稳流特性,,进人中空转子螺杆钻具的流量仇分两路流过马达总成一路流过马达副产生转速另。。,,二一路流经转子中孔而分流其流量可

3、用仇表示其中口为中孔分流量为。流经马达副的流量因为中孔分流量对负载变化敏感而导致中空转子螺杆钻具的输出转。,速取决于对负载变化的敏感所以保证中孔分流量的稳定是改善中空转子螺杆钻。。具转速软特性的关键稳流阀便是这样一种机构稳流阀的结构及工作原理。图是稳流阀的结构示意图它装在中空转子螺杆钻具的中空转子的中孔人口处图。,,,在实际工作中当马达压降升高而导致中孔分流瞬时增大时喷嘴进出口的压差增大。苏义脑和王家进简介分别见本刊书巧年第期和第期一一收稿日期卯拐修改稿收到日期望场石油机械卯年,口,,喷嘴受到的液压力增大而下移使阀喷嘴与锥形阀心所形成关小液阻增大流,,,量回

4、落直到新的平衡建立起来反之当负载减小而致中孔分流瞬时减小时喷嘴所受液,,口,压力减小喷嘴在弹簧力的作用下而上移阀开大使中孔分。,,口流量回升这样当负载变化时稳流阀靠调整阀的开度来补偿,因马达压降的变化对中孔分流量的影响从而使中孔分流量基人八。本保持稳定‘鹰’稳流阀的稳流特性。稳流阀的稳流特性是指其流量一压降特性在喷嘴进口处取再,、口控制体‘图运用动量定理可得喷嘴上端受液体的作用力”二。。一。一。一。。。二喷嘴下端受到液体向上的作用力凡设喷嘴自重,,,图德流间结构示意图凡与阀座间的摩擦力外流体对喷嘴的粘性作用力凡弹簧。,一阀座一喷嘴力凡当稳流阀垂直放置如图时有

5、弹簧阀心土二凡外凡,,,,,一般情况下凡丹与相比都很小可忽略于是简化为外凡。凡将外代人,有上式一。一。一。一。沁设流过喷嘴的流量。认了平卿泄流孔流过阀口的流量。、丫困丐图带稳流间的中空螺杆,。。忽略泄漏则有认口又钻具的马达总成。。。二声通凡凡一稳流阀马达,一定子一中空转子联立以上有关各式有。‘。动动厂乏丈石丁丁刃下共不不干于早不只心丫动,乙动。‘、尸。,凡一·互鱼左一—二鱼玉丛一。。动,动。一一,如果与相比可以忽略则上式可简化为。认严弃凡翔一一第解卷第期苏义脑等中空转子螺杆钻具转速软特性的改善,二二,,其中一甲如果合理地设计弹簧使其刚度凡满足式耐一尹通凡。一

6、华七一‘协丫‘一“一恻。,。其中是常数即可使稳流阀正常工作时保持恒定的流量如图中实线所示当采用普,,,。通等刚度弹簧稳流阀工作时流量将有一定变化但仍能获得令人满意的流量稳定性图。,口是采用等刚度弹簧的稳流阀实验特性曲线为了对比图中还给出了固定节流的流量一。压降特性曲线绷留飞之旧棍里艇份︵︶汝泞︶一泥浆泥浆清水节流口泥皿马达压降妒几田助图德流问的理论穗流特性曲线图德流间的实验穗流特性曲线带稳流阀的中空螺杆钻具的特点转子中孔对稳流阀稳流特性的影响马达转子中孔产生的压降为,人成一匹如,,,设马达压降为如稳流阀压降为勿则有如匆如,联立式有‘产、万石动丫砚厄五赢荡歹瓦

7、赢丫下图反映,了中孔这一固定液阻对稳流阀稳流特性的影响其中曲线是单个稳流阀的稳,。,流特性曲线曲线是稳流阀放人中孔后的稳流特性曲线虚线是曲线沿横轴平移所得它、,保留了曲线的形状目的是为了和幻。曲线比较图表明当稳流阀流西,量随负载增大而增大时中孔液阻将落二二升缓,当稳和中孔分流增大的速度反之一一流阀的过流量即中孔分流随负载增‘、,护随大而减小时中孔液阻的存在将加快流量的变化,但基本图中孔对稳流阀德流特性的影响不影响稳流阀稳。,一单个稳流阀稳流特性稳流阀放人中孔的稳流特性流幅度的大小事实上稳流阀稳流石油机械男巧年,,。性能越好中孔对其稳流性能的影响就越小因为中孔

8、分流量的变化决定中孔压降的变化带稳流阀的中空转子螺杆