φ89涡轮钻具的性能评价

摘要

涡轮钻具是一种将钻井液动能转化为机械能的液力式机械，其物理基础是液力传动的欧拉方程式。涡轮钻具主要由涡轮节、支承节组成，部分附带减速节。单级涡轮由定子和转子组成，转子和定子叶片形状相同，但弯曲方向相反。定子起到导流作用，将高压流体导向转子推动转子旋转。带有减速器的涡轮钻具中转子系与涡轮轴相连，将旋转扭矩传递到涡轮轴，涡轮轴与减速器相连，经过减速器，可以降低转速，增大扭矩，再传递给钻具主轴，输出到钻头。通过钻具特性曲线图分析可知，扭矩-转速（T-n）曲线呈现斜率为负数的直线状，扭矩随着转速变大，而逐渐变小；功率-转速（P-n）曲线呈抛物线状，功率随着转速增大，先增大后减小涡轮钻具的理论特性曲线相符。流量为7L/s时涡轮钻具的输出扭矩值、功率值、压降值皆高于6L/s时的指标值。可见，提高钻井液排量是提高涡轮钻具输出扭矩和功率的方法之一。流量为7L/s时，涡轮钻具制动扭矩为441N·m，最高转速为4500r/min，最高功率为52kW，压降7.5MPa；流量为6L/s时，涡轮钻具制动扭矩为267N·m，最高转速为3700r/min，最高功率为32kW，压降5.7MPa；涡轮钻具输出特性满足设计预期。