簡介

       一種漸進(jìn)空腔型容積式孔底動力機(jī)，簡稱螺桿鉆。以泥漿、清水為動力介質(zhì)，通過鉆桿中心孔輸送到孔底的螺桿鉆，實(shí)質(zhì)上是把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。鉆探時(shí)，螺桿鉆具直接帶動連接在其孔底傳動軸上的巖心管和鉆頭回轉(zhuǎn)，整個鉆桿柱僅作為輸送高壓工作介質(zhì)的通道和支撐鉆頭反扭矩的桿件，不作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。采用螺桿鉆鉆探與常規(guī)鉆探相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如鉆桿磨損大幅度下降，鉆速高。它是打定向孔的主要器具，在鉆探領(lǐng)域已發(fā)揮作用。

       1955年，美國克利斯坦森礦山鉆探制品公司根據(jù)莫因諾原理開始研究,于1964年首先取得成功,定名為“戴納鉆”;蘇聯(lián)于70年代初研究成功“凸”型螺桿鉆;中國地礦部勘探技術(shù)研究所于80年代初研制螺桿鉆成功。至今生產(chǎn)螺桿鉆的國家有美國、俄羅斯、中國、德國等。

       螺桿鉆具最早是用來打垂直孔，主要用來打各種定向孔和特種工程孔（如礦井凍結(jié)孔）。最大鉆孔深度達(dá)9023米。目前世界上螺桿鉆最小直徑為44.5毫米，最大直徑為304.8毫米。利用螺桿鉆進(jìn)行巖心鉆探時(shí),應(yīng)在驅(qū)動軸與鉆頭間加上巖心管采取巖心。

       螺桿鉆具由旁通閥、螺桿馬達(dá)（轉(zhuǎn)子和定子）、萬向節(jié)、軸承和驅(qū)動軸幾部分組成，其核心是螺桿馬達(dá)。在螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子、定子傳動副中,定子齒數(shù)Z1比轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z2多一個:即Z1= Z2+1。它們的齒數(shù)比通常稱為傳動比,設(shè)計(jì)時(shí),可任意選擇(1:2,2:3,...,9:10)。設(shè)計(jì)高轉(zhuǎn)速的螺桿鉆應(yīng)采用小齒數(shù)比螺桿馬達(dá)，而設(shè)計(jì)低速大扭矩的螺桿鉆應(yīng)采用大齒數(shù)比螺桿馬達(dá)。隨著轉(zhuǎn)子定子齒數(shù)比的增大,其效率逐漸趨于下降；螺桿鉆的輸出扭矩取決于通過馬達(dá)的工作壓力降，輸出轉(zhuǎn)速取決于通過螺桿馬達(dá)工作介質(zhì)的流量。

        鉆探時(shí)，仍然需要鉆探機(jī)、泥漿泵、鉆桿和鉆塔等常規(guī)鉆探裝備。施工定向鉆孔時(shí)，要借助定向儀給造斜工具定向。與螺桿鉆配套使用的造斜工具有彎接頭、彎外管和偏心塊等。采用螺桿鉆施工定向孔能提高鉆孔質(zhì)量，提供精確地質(zhì)資料，節(jié)約進(jìn)尺，降低成本，解決許多無法施工的工程難題，因此，它是鉆探工程的一種特種工具。

       螺桿鉆具的使用壽命一般為150～200小時(shí)，其薄弱環(huán)節(jié)是定子橡膠耐高溫程度低，軸承易損壞。加緊研制與開發(fā)用于制造定子的抗磨損耐高溫的彈性材料與可靠的軸承系統(tǒng)，從而使螺桿鉆的工作壽命得到顯著提高。并研制低速大扭矩螺桿以適用于鉆深孔和超深孔。

        工作原理

       螺桿鉆具是一種以鉆井液為動力，把液體壓力能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的容積式井下動力鉆具。當(dāng)泥漿泵泵出的泥漿流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)出口形成一定的壓力差，推動轉(zhuǎn)子繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，從而實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。