孔底動力機是配合實施受控定向鑽探的重要工具，是鑽探工程的一項高精尖技術。孔底動力機有螺桿鑽、渦輪鑽和電鑽三種。
基本介紹
- 中文名：孔底動力機
- 外文名：down-the-hole motor driHing
- 組成：螺桿鑽、渦輪鑽和電鑽
- 作用：實施定向鑽探
- 學科：鑽探工程
- 優點：充分利用液體能量等
介紹,螺桿鑽具,渦輪鑽具,海洋柔桿電鑽,
介紹
在地質鑽探中，鑽孔口徑小，因此以螺桿鑽套用較為普遍。孔底動力機有很多優點，首先在於充分利用傳遞到孔底的液體能量，有利於發揮鑽頭切削性能，同時鑽桿柱不轉動，可以減少鑽桿的磨損和折斷以及避鑽桿碰撞孔壁引起的坍塌、掉塊、卡鑽等事故。與專用造斜器件進行人工造斜，可以精確控制鑽進方向，還可實現隨鑽監測定向鑽孔軌跡。
螺桿鑽具
井下動力鑽具的一種，靠鑽井液的流動來驅動。目前定向鑽井中常用的戴納鑽具(Dyna-drill)和納維鑽具(Navi-drill)都屬於螺桿鑽具。它們的結構分為四大部分：旁通閥總成、螺桿馬達總成、連桿總成和軸承及傳動軸總成。螺桿馬達由轉子和定子組成，轉子是一根實心的扭成螺旋狀的軸，定子是在一個圓柱形套筒裡面裝有一個特製的橡膠襯套，襯套的內孔是兩個半圓夾一個矩形，內孔沿著套筒軸向不斷旋轉。循環鑽井液時，鑽井液從定子和轉子的間隙流過，並推動轉子轉動，帶動鑽頭旋轉。螺桿鑽具在鑽井中的優點是顯著的：螺桿鑽具的轉速與泥漿排量成正比，而與扭矩無關，通過調節排量就可以調節轉速;螺桿鑽具的轉矩隨鑽壓而變化，而轉矩的變化又反映在壓力降的變化上，所以從泵壓表的變化就可知轉矩變化，有利於比較準確地計算鑽柱的反扭角，而且通過泵壓表還可以看出鑽壓的變化，司鑽可以看著泵壓表打鑽，這在定向鑽井中比看著指重表打鑽準確得多。
渦輪鑽具
實現渦輪鑽井的重要工具。它是一種將鑽井液所具有的水力能轉換成渦輪軸上的機械能的水力機械。渦輪鑽具中最主要的部件是上百級至二百級渦輪，每一級渦輪由一個定子和一個轉子組成。定子固定在外殼上，轉子用鍵裝在主軸上，為了避免主軸徑向震動，在主軸中部裝有兩個橡膠中間軸承和中間軸承套。主軸下部裝有下部軸承及軸承套，以承受徑向載荷，上部裝有上部軸承的樞軸環和樞軸盤。主軸下部帶有母扣，以便與鑽頭相接，渦輪鑽具外殼上部與大小頭相接，以便連線鑽桿。當鑽井液自鑽桿輸入渦輪後，從定子葉片流入轉子葉片時，由於液流方向和速度的改變，就在轉子葉片上產生推力，迫使轉子旋轉，從而帶動主軸及鑽頭旋轉，以實現鑽進。根據鑽井的需要，國外還發展了加長式、多長式、低轉數大扭矩等多種型式的渦輪鑽具，還有為定向鑽井套用的短式渦輪鑽具，為深井用的複式渦輪鑽具。
孔底動力機的一種。柔桿是柔性鑽桿的簡稱，它是用一條鋼絲加固中空的橡膠柔桿，桿內通有電纜與鑽井液，電纜下端接孔底電鑽和鑽頭的一種新型鑽探設備。柔桿本身既是輸送電流和鑽井液的通道，又代替了剛性鑽桿。
海洋柔桿電鑽
海洋柔桿電鑽特點主要是：①電纜通電後，僅鑽頭旋轉而柔桿不轉動，因此減少了功率消耗；②柔桿代替剛性鑽桿，利用絞車可上提或下放柔桿，大大簡化了起下鑽作業，提高了起下鑽效率，減輕勞動強度；③柔桿鑽能適應鑽探船在海上進行不穩定的漂浮鑽探。該鑽探設備首先是法國石油研究院(IFP)研製成功的，最初用於陸地鑽300米、500米鑽孔，後來與蘇聯合作鑽油井深達3000米。1965年首次在海上試驗成功，鑽探水深達2500米。主要用於海底底質層取心取樣，勘查海洋地質與礦產。
ECSM海洋柔桿取心電鑽，是將柔桿、電鑽、取心管、鑽頭和潛水泵等安裝在同一機架上，用鋼絲繩把它下放到海底，通過電纜由船面供電和實現遙控鑽探。可在500米水深鑽深達100米，取出3.5英寸岩心。機重約10噸。
法國石油研究院和舍海德公司合作，把柔桿鑽機裝在動力定位的泰勒貝爾(Terebel)船上，船上裝有1000米柔性鑽桿，下接電鑽或渦輪鑽、取心器等。為了避免海浪對船造成上下顛簸，還設有緩衝裝置。在試驗成功基礎上，又研製成"ESARC"地質調查船，在200米水深，能鑽600米深孔。
1968年，法國石油研究院還創造了垂線鑽探法。從船面下放一鎧裝多心電纜，向潛水泵和電鑽供電，並將孔底鑽探參數傳到船面，實現取心鑽探。其電纜下部依次連線潛水泵、柔桿、電鑽及鑽具。潛水泵把具有一定壓力的海水泵入柔桿、再通過電鑽，取心器循環到海底。法國用此法在土倫和地中海水深2000～2500米地區鑽孔證明，該法簡便可靠，自動化程度高，是深海取樣的一種好方法。
