单螺杆泵钻具的结构和作用原理

　　单螺杆泵钻具是60年代中期发展起来的一种新型井底动力钻具。目前，基本上分为两种类型：一种为单线单螺杆泵钻具，以美国生产的迪纳钻具和纳维钻具为代表；另一种为多线单螺杆泵钻具，以苏联生产的及型单螺杆泵钻具为代表。
 

　　
　　单线单螺杆泵钻具
　　
　　单线单螺杆泵钻具的螺杆一衬套副运动比值为1:2，即单线螺＿杆和双线衬套，和单螺杆泵泵的螺杆一衬套副的结构基本相同，所不同的只是将泵改变为液动机，将液体能转变为机械能。
　　
　　美国史密斯工具公司在1955年开始研制单线单螺杆泵钻具，于1964年小批量生产一种规格的单螺杆泵钻具，取名迪纳钻具，同时成立迪纳钻井工具公司，专门从事研究、生产和使用迪纳钻具的工作。目前，产品已系列化，并在美国、加拿大、拉丁美洲、中近东、东南亚、西欧等地应用，最大钻井深度达6900m,美国克里斯坦森公司于1978年开始成批生产单线单螺杆泵钻具。同年，还有几个美国和西欧的公司也开始研制单线单螺杆泵钻具。
　　
　　我国从70年代末和80年代初，开始使用引进的迪纳钻具和纳维钻具。后来，北京石油机械厂和大港油田总机厂共同引进迪纳钻具制造技术，定名为北京一Dyna-Drill单螺杆泵钻具。
　　
　　单螺杆泵的转矩和转速通过花瓣状万向联轴器传递到主轴，再经钻头接头6，带动钻头破碎岩石。万向联轴器4同时还把螺杆的轴向水力载荷传给主轴5。主轴是空心的，泥浆可由主轴中心孔到达钻头水眼。
　　
　　主轴轴承节是由上部止推球轴承7、橡胶限流衬套8、中部橡胶径向轴承9、盘形弹簧10和下部止推球轴承11组成。主轴上部的小型止推球轴承7用以承受钻头提离井底或空转时钻具本身的重量；下部的大型止推球轴承11用以承受钻进时的钻压，也就是钻压通过单螺杆泵钻具的外壳、盘形弹簧10和止推球轴承11加在钻头上；中部橡胶径向轴承9用来扶正主轴5，保证主轴的平稳转动。在橡胶径向轴承上方的橡胶限流衬套8，限制泥浆总流量的5-10％来润滑和冷却橡胶径向轴承和止推球轴承，然后经钻头接头6上部排出。由于采用橡胶径向轴承，限制了钻头水眼的压力降不超过1.0-1.5M Pa，不能使用高压喷射钻头。
　　
　　单螺杆泵钻具上部的旁通阀1作用是：下钻时，允许泥浆充人钻杆柱；起钻时，允许泥浆从钻杆柱放空；循环泥浆及钻具工作时，关闭旁通孔，使泥浆全部进人单螺杆泵钻具工作，而停泵时，旁通孔又自动打开。
　　
　　单螺杆泵钻具的单螺杆泵表面镀硬铬以提高其耐磨性，衬套为钢制外壳、内衬橡胶。它们能在具有一般腐蚀性的泥浆中可靠工作。
　　
　　在单螺杆泵钻具上方接上弯接头，便可进行定向钻井。为了急剧改变钻井方向，可以利用该型钻具的结构特点，用斜角约为0, V-2.5。的弯曲外壳代替普通的直外壳。
　　
　　迪纳单螺杆泵钻具在1982-1983年进行了改进设计，采用了由碳化钨径向轴承和串联平面推力球轴承系统组成的主轴轴承节，增大了钻具的输出转矩，延长了钻具的使用寿命。