支狀長鉆孔孔底動(dòng)力鉆具的性能研究

摘要：螺桿馬達(dá)作為孔底碎巖動(dòng)力，具有定向鉆進(jìn)效果好、易側(cè)鉆分支、不用反復(fù)起下鉆具、施工工序簡單、可以和測斜儀器配合準(zhǔn)確控制鉆孔軌跡等特點(diǎn)，通過調(diào)整螺桿馬達(dá)上彎接頭的工具面向角朝向，可控制鉆孔的傾角和方位，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔的受控定向和側(cè)鉆開分支，本文選用螺桿馬達(dá)作為分支孔施工的特種鉆具，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：支狀鉆孔；螺桿馬達(dá)；選型；性能分析；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）02-01-01

1 前言

順煤層長鉆孔抽采煤層氣是煤礦井下最直接、有效的煤層氣抽采方法，如何提高井下煤層氣抽采鉆孔成孔率進(jìn)而提高抽采效率是當(dāng)前煤礦區(qū)煤層氣抽采的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔方法鉆孔軌跡無法控制，無效進(jìn)尺多，利用率低，不具備施工分支孔的功能，不能滿足井下煤層氣高效抽采的需求。而近水平定向長鉆孔技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長鉆孔定向鉆進(jìn)和鉆孔軌跡精確控制，可有效控制鉆孔盡可能在煤層中延伸，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)“一孔多分支”，形成支狀鉆孔群，擴(kuò)大鉆孔的有效抽采范圍，提高煤層氣抽采效率，抽出的煤層氣濃度大部分可達(dá)到直接利用的要求，降低煤層氣利用的成本，為推動(dòng)煤層氣井上、井下協(xié)調(diào)開發(fā)起到重要的促進(jìn)作用，因此煤礦井下順煤層大直徑、支狀、長鉆孔施工設(shè)備及配套工藝技術(shù)是解決示范區(qū)安全高效礦井煤層氣與煤炭開發(fā)需要的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，對(duì)其性能研究勢(shì)在必行。

2 螺桿馬達(dá)的選型

為了解和掌握螺桿馬達(dá)的基本性能特征，對(duì)比國產(chǎn)和進(jìn)口螺桿馬達(dá)各自優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)性能參數(shù)的適應(yīng)范圍為現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)和推廣應(yīng)用做準(zhǔn)備。結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)展?fàn)顩r，分別選用定制的國產(chǎn)螺桿馬達(dá)（A型）、進(jìn)口螺桿馬達(dá)（B型）進(jìn)行性能測試試驗(yàn)。

3 螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

主要包括測試兩種螺桿馬達(dá)各自的工作特性參數(shù)，主要有螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等；通過電渦流加載機(jī)進(jìn)行模擬加載，試驗(yàn)測試、分析兩種螺桿馬達(dá)工作特性參數(shù)與相應(yīng)泥漿泵的泵量、泵壓之間的匹配關(guān)系，記錄與之相關(guān)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和泥漿泵泵壓、流量等參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)采用設(shè)備機(jī)具及現(xiàn)場布置

（1） 采用設(shè)備機(jī)具

試驗(yàn)采用的設(shè)備機(jī)具主要有：A型螺桿馬達(dá)、B型螺桿馬達(dá)、電渦流加載機(jī)、ZDY1900S全液壓鉆機(jī)、測功儀、隔水器、BW-320泥漿泵、外平鉆桿及水便等。

（2） 現(xiàn)場布置

試驗(yàn)現(xiàn)場連接布置見圖1。

3.3 試驗(yàn)流程

A型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)泥漿泵工作，保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位。原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)150 N·m、300 N·m、450 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定，試驗(yàn)中測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等；B型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先開啟泥漿泵保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位，原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)100 N·m、150 N·m、200 N·m、250 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定。測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

⑴ A型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵先開啟1檔時(shí)扭矩逐漸增大到590 N·m左右時(shí)螺桿馬達(dá)才開始啟動(dòng)，隨后逐漸降低扭矩，在1檔測試相關(guān)數(shù)據(jù)，接著分別調(diào)到2、3、4檔進(jìn)行測試。由圖2可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增大，轉(zhuǎn)速逐漸增大，泵壓也逐漸升高；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具回轉(zhuǎn)速度減小但變化量較小，泥漿泵泵壓也隨之增加。所有這些相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際特征變化關(guān)系相一致。

⑵ B型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵開啟1檔時(shí)在較小扭矩下平穩(wěn)工作后，逐漸增大扭矩進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測試，隨后分別調(diào)到2、3 檔進(jìn)行測試，由于工作性能可以滿足施工工況，沒有測試4檔的性能參數(shù)。由圖3可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增加，轉(zhuǎn)速逐漸增大，在每檔扭矩相同的情況下泵壓增大；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具轉(zhuǎn)速逐漸減小，泥漿泵泵壓隨之增加，如此相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能特征相符合。

（3） 兩種螺桿馬達(dá)測試性能對(duì)比

通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)、性能較為相似的國內(nèi)外兩種螺桿馬達(dá)進(jìn)行測試試驗(yàn)，可以得出A、B兩種類型螺桿馬達(dá)各自的優(yōu)缺點(diǎn)：A型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩，適應(yīng)于深孔和相對(duì)復(fù)雜地層定向鉆孔施工；缺點(diǎn)啟動(dòng)要求較高、馬達(dá)發(fā)熱較為嚴(yán)重。B型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)泵量泵壓較低、工作性能穩(wěn)定、便于操作掌控，適應(yīng)于一般定向鉆孔施工；缺點(diǎn)排量范圍較小、轉(zhuǎn)速較高、輸出扭矩較低，較深鉆孔時(shí)鉆具性能可能會(huì)受限。

5 總結(jié)

通過兩種螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比分析，可得出如下結(jié)論：

（1） 兩種螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能參數(shù)能夠滿足近水平定向鉆孔施工基本要求的需要，但B型螺桿馬達(dá)比A型螺桿馬達(dá)啟動(dòng)壓力更低，而且工作性能更為穩(wěn)定，特別是工作時(shí)馬達(dá)的發(fā)熱量較低。為了便于定向鉆進(jìn)側(cè)鉆開分支孔施工，特選用B型螺桿馬達(dá)作為研究和現(xiàn)場試驗(yàn)的特種鉆具。

（2） 泥漿泵調(diào)到2-3檔分別能夠滿足A型和B型螺桿馬達(dá)流量、泵壓等性能參數(shù)，也符合鉆進(jìn)工藝參數(shù)需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 姚寧平. 煤礦井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)[J]， 煤礦安全， 2008.10

[2] 許斌.螺桿鉆具輸出性能分析與現(xiàn)場應(yīng)用研究[D]， 西南石油大學(xué)， 2007.04

[3] 李明謙，趙紅超. 螺桿鉆具馬達(dá)定子失效機(jī)理及措施分析[J]， 石油機(jī)械，2008.10

作者簡介：劉秀保（1983—），男，2007年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)工作于晉能有限責(zé)任公司 ，主要從事一通三防與瓦斯治理工作。endprint

摘要：螺桿馬達(dá)作為孔底碎巖動(dòng)力，具有定向鉆進(jìn)效果好、易側(cè)鉆分支、不用反復(fù)起下鉆具、施工工序簡單、可以和測斜儀器配合準(zhǔn)確控制鉆孔軌跡等特點(diǎn)，通過調(diào)整螺桿馬達(dá)上彎接頭的工具面向角朝向，可控制鉆孔的傾角和方位，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔的受控定向和側(cè)鉆開分支，本文選用螺桿馬達(dá)作為分支孔施工的特種鉆具，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：支狀鉆孔；螺桿馬達(dá)；選型；性能分析；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）02-01-01

1 前言

順煤層長鉆孔抽采煤層氣是煤礦井下最直接、有效的煤層氣抽采方法，如何提高井下煤層氣抽采鉆孔成孔率進(jìn)而提高抽采效率是當(dāng)前煤礦區(qū)煤層氣抽采的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔方法鉆孔軌跡無法控制，無效進(jìn)尺多，利用率低，不具備施工分支孔的功能，不能滿足井下煤層氣高效抽采的需求。而近水平定向長鉆孔技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長鉆孔定向鉆進(jìn)和鉆孔軌跡精確控制，可有效控制鉆孔盡可能在煤層中延伸，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)“一孔多分支”，形成支狀鉆孔群，擴(kuò)大鉆孔的有效抽采范圍，提高煤層氣抽采效率，抽出的煤層氣濃度大部分可達(dá)到直接利用的要求，降低煤層氣利用的成本，為推動(dòng)煤層氣井上、井下協(xié)調(diào)開發(fā)起到重要的促進(jìn)作用，因此煤礦井下順煤層大直徑、支狀、長鉆孔施工設(shè)備及配套工藝技術(shù)是解決示范區(qū)安全高效礦井煤層氣與煤炭開發(fā)需要的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，對(duì)其性能研究勢(shì)在必行。

2 螺桿馬達(dá)的選型

為了解和掌握螺桿馬達(dá)的基本性能特征，對(duì)比國產(chǎn)和進(jìn)口螺桿馬達(dá)各自優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)性能參數(shù)的適應(yīng)范圍為現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)和推廣應(yīng)用做準(zhǔn)備。結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)展?fàn)顩r，分別選用定制的國產(chǎn)螺桿馬達(dá)（A型）、進(jìn)口螺桿馬達(dá)（B型）進(jìn)行性能測試試驗(yàn)。

3 螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

主要包括測試兩種螺桿馬達(dá)各自的工作特性參數(shù)，主要有螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等；通過電渦流加載機(jī)進(jìn)行模擬加載，試驗(yàn)測試、分析兩種螺桿馬達(dá)工作特性參數(shù)與相應(yīng)泥漿泵的泵量、泵壓之間的匹配關(guān)系，記錄與之相關(guān)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和泥漿泵泵壓、流量等參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)采用設(shè)備機(jī)具及現(xiàn)場布置

（1） 采用設(shè)備機(jī)具

試驗(yàn)采用的設(shè)備機(jī)具主要有：A型螺桿馬達(dá)、B型螺桿馬達(dá)、電渦流加載機(jī)、ZDY1900S全液壓鉆機(jī)、測功儀、隔水器、BW-320泥漿泵、外平鉆桿及水便等。

（2） 現(xiàn)場布置

試驗(yàn)現(xiàn)場連接布置見圖1。

3.3 試驗(yàn)流程

A型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)泥漿泵工作，保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位。原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)150 N·m、300 N·m、450 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定，試驗(yàn)中測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等；B型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先開啟泥漿泵保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位，原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)100 N·m、150 N·m、200 N·m、250 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定。測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

⑴ A型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵先開啟1檔時(shí)扭矩逐漸增大到590 N·m左右時(shí)螺桿馬達(dá)才開始啟動(dòng)，隨后逐漸降低扭矩，在1檔測試相關(guān)數(shù)據(jù)，接著分別調(diào)到2、3、4檔進(jìn)行測試。由圖2可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增大，轉(zhuǎn)速逐漸增大，泵壓也逐漸升高；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具回轉(zhuǎn)速度減小但變化量較小，泥漿泵泵壓也隨之增加。所有這些相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際特征變化關(guān)系相一致。

⑵ B型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵開啟1檔時(shí)在較小扭矩下平穩(wěn)工作后，逐漸增大扭矩進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測試，隨后分別調(diào)到2、3 檔進(jìn)行測試，由于工作性能可以滿足施工工況，沒有測試4檔的性能參數(shù)。由圖3可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增加，轉(zhuǎn)速逐漸增大，在每檔扭矩相同的情況下泵壓增大；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具轉(zhuǎn)速逐漸減小，泥漿泵泵壓隨之增加，如此相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能特征相符合。

（3） 兩種螺桿馬達(dá)測試性能對(duì)比

通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)、性能較為相似的國內(nèi)外兩種螺桿馬達(dá)進(jìn)行測試試驗(yàn)，可以得出A、B兩種類型螺桿馬達(dá)各自的優(yōu)缺點(diǎn)：A型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩，適應(yīng)于深孔和相對(duì)復(fù)雜地層定向鉆孔施工；缺點(diǎn)啟動(dòng)要求較高、馬達(dá)發(fā)熱較為嚴(yán)重。B型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)泵量泵壓較低、工作性能穩(wěn)定、便于操作掌控，適應(yīng)于一般定向鉆孔施工；缺點(diǎn)排量范圍較小、轉(zhuǎn)速較高、輸出扭矩較低，較深鉆孔時(shí)鉆具性能可能會(huì)受限。

5 總結(jié)

通過兩種螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比分析，可得出如下結(jié)論：

（1） 兩種螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能參數(shù)能夠滿足近水平定向鉆孔施工基本要求的需要，但B型螺桿馬達(dá)比A型螺桿馬達(dá)啟動(dòng)壓力更低，而且工作性能更為穩(wěn)定，特別是工作時(shí)馬達(dá)的發(fā)熱量較低。為了便于定向鉆進(jìn)側(cè)鉆開分支孔施工，特選用B型螺桿馬達(dá)作為研究和現(xiàn)場試驗(yàn)的特種鉆具。

（2） 泥漿泵調(diào)到2-3檔分別能夠滿足A型和B型螺桿馬達(dá)流量、泵壓等性能參數(shù)，也符合鉆進(jìn)工藝參數(shù)需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 姚寧平. 煤礦井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)[J]， 煤礦安全， 2008.10

[2] 許斌.螺桿鉆具輸出性能分析與現(xiàn)場應(yīng)用研究[D]， 西南石油大學(xué)， 2007.04

[3] 李明謙，趙紅超. 螺桿鉆具馬達(dá)定子失效機(jī)理及措施分析[J]， 石油機(jī)械，2008.10

作者簡介：劉秀保（1983—），男，2007年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)工作于晉能有限責(zé)任公司 ，主要從事一通三防與瓦斯治理工作。endprint

摘要：螺桿馬達(dá)作為孔底碎巖動(dòng)力，具有定向鉆進(jìn)效果好、易側(cè)鉆分支、不用反復(fù)起下鉆具、施工工序簡單、可以和測斜儀器配合準(zhǔn)確控制鉆孔軌跡等特點(diǎn)，通過調(diào)整螺桿馬達(dá)上彎接頭的工具面向角朝向，可控制鉆孔的傾角和方位，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔的受控定向和側(cè)鉆開分支，本文選用螺桿馬達(dá)作為分支孔施工的特種鉆具，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：支狀鉆孔；螺桿馬達(dá)；選型；性能分析；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）02-01-01

1 前言

順煤層長鉆孔抽采煤層氣是煤礦井下最直接、有效的煤層氣抽采方法，如何提高井下煤層氣抽采鉆孔成孔率進(jìn)而提高抽采效率是當(dāng)前煤礦區(qū)煤層氣抽采的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔方法鉆孔軌跡無法控制，無效進(jìn)尺多，利用率低，不具備施工分支孔的功能，不能滿足井下煤層氣高效抽采的需求。而近水平定向長鉆孔技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長鉆孔定向鉆進(jìn)和鉆孔軌跡精確控制，可有效控制鉆孔盡可能在煤層中延伸，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)“一孔多分支”，形成支狀鉆孔群，擴(kuò)大鉆孔的有效抽采范圍，提高煤層氣抽采效率，抽出的煤層氣濃度大部分可達(dá)到直接利用的要求，降低煤層氣利用的成本，為推動(dòng)煤層氣井上、井下協(xié)調(diào)開發(fā)起到重要的促進(jìn)作用，因此煤礦井下順煤層大直徑、支狀、長鉆孔施工設(shè)備及配套工藝技術(shù)是解決示范區(qū)安全高效礦井煤層氣與煤炭開發(fā)需要的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，對(duì)其性能研究勢(shì)在必行。

2 螺桿馬達(dá)的選型

為了解和掌握螺桿馬達(dá)的基本性能特征，對(duì)比國產(chǎn)和進(jìn)口螺桿馬達(dá)各自優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)性能參數(shù)的適應(yīng)范圍為現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)和推廣應(yīng)用做準(zhǔn)備。結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)展?fàn)顩r，分別選用定制的國產(chǎn)螺桿馬達(dá)（A型）、進(jìn)口螺桿馬達(dá)（B型）進(jìn)行性能測試試驗(yàn)。

3 螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

主要包括測試兩種螺桿馬達(dá)各自的工作特性參數(shù)，主要有螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等；通過電渦流加載機(jī)進(jìn)行模擬加載，試驗(yàn)測試、分析兩種螺桿馬達(dá)工作特性參數(shù)與相應(yīng)泥漿泵的泵量、泵壓之間的匹配關(guān)系，記錄與之相關(guān)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和泥漿泵泵壓、流量等參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)采用設(shè)備機(jī)具及現(xiàn)場布置

（1） 采用設(shè)備機(jī)具

試驗(yàn)采用的設(shè)備機(jī)具主要有：A型螺桿馬達(dá)、B型螺桿馬達(dá)、電渦流加載機(jī)、ZDY1900S全液壓鉆機(jī)、測功儀、隔水器、BW-320泥漿泵、外平鉆桿及水便等。

（2） 現(xiàn)場布置

試驗(yàn)現(xiàn)場連接布置見圖1。

3.3 試驗(yàn)流程

A型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)泥漿泵工作，保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位。原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)150 N·m、300 N·m、450 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定，試驗(yàn)中測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等；B型螺桿馬達(dá)測試時(shí)，先開啟泥漿泵保證螺桿馬達(dá)正常工作后，調(diào)整泥漿泵檔位，原則上先低檔再逐漸調(diào)高檔位（共4個(gè)檔位，從低檔到高檔流量逐漸升高），在每個(gè)檔位上通過測試儀逐漸加載，增大扭矩力分別達(dá)100 N·m、150 N·m、200 N·m、250 N·m左右進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定。測試參數(shù)主要包括螺桿馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩，泥漿泵泵壓、流量等。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

⑴ A型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵先開啟1檔時(shí)扭矩逐漸增大到590 N·m左右時(shí)螺桿馬達(dá)才開始啟動(dòng)，隨后逐漸降低扭矩，在1檔測試相關(guān)數(shù)據(jù)，接著分別調(diào)到2、3、4檔進(jìn)行測試。由圖2可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增大，轉(zhuǎn)速逐漸增大，泵壓也逐漸升高；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具回轉(zhuǎn)速度減小但變化量較小，泥漿泵泵壓也隨之增加。所有這些相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際特征變化關(guān)系相一致。

⑵ B型螺桿馬達(dá)測試數(shù)據(jù)分析

泥漿泵開啟1檔時(shí)在較小扭矩下平穩(wěn)工作后，逐漸增大扭矩進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測試，隨后分別調(diào)到2、3 檔進(jìn)行測試，由于工作性能可以滿足施工工況，沒有測試4檔的性能參數(shù)。由圖3可知，隨著泥漿泵輸出泵量的增加，轉(zhuǎn)速逐漸增大，在每檔扭矩相同的情況下泵壓增大；而每一檔泵量不變測試過程中，隨著加載扭矩的增大，鉆具轉(zhuǎn)速逐漸減小，泥漿泵泵壓隨之增加，如此相互變化關(guān)系與普遍螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能特征相符合。

（3） 兩種螺桿馬達(dá)測試性能對(duì)比

通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)、性能較為相似的國內(nèi)外兩種螺桿馬達(dá)進(jìn)行測試試驗(yàn)，可以得出A、B兩種類型螺桿馬達(dá)各自的優(yōu)缺點(diǎn)：A型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩，適應(yīng)于深孔和相對(duì)復(fù)雜地層定向鉆孔施工；缺點(diǎn)啟動(dòng)要求較高、馬達(dá)發(fā)熱較為嚴(yán)重。B型螺桿馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)泵量泵壓較低、工作性能穩(wěn)定、便于操作掌控，適應(yīng)于一般定向鉆孔施工；缺點(diǎn)排量范圍較小、轉(zhuǎn)速較高、輸出扭矩較低，較深鉆孔時(shí)鉆具性能可能會(huì)受限。

5 總結(jié)

通過兩種螺桿馬達(dá)性能測試試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比分析，可得出如下結(jié)論：

（1） 兩種螺桿馬達(dá)的實(shí)際工作性能參數(shù)能夠滿足近水平定向鉆孔施工基本要求的需要，但B型螺桿馬達(dá)比A型螺桿馬達(dá)啟動(dòng)壓力更低，而且工作性能更為穩(wěn)定，特別是工作時(shí)馬達(dá)的發(fā)熱量較低。為了便于定向鉆進(jìn)側(cè)鉆開分支孔施工，特選用B型螺桿馬達(dá)作為研究和現(xiàn)場試驗(yàn)的特種鉆具。

（2） 泥漿泵調(diào)到2-3檔分別能夠滿足A型和B型螺桿馬達(dá)流量、泵壓等性能參數(shù)，也符合鉆進(jìn)工藝參數(shù)需要。

【參考文獻(xiàn)】

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作者簡介：劉秀保（1983—），男，2007年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)工作于晉能有限責(zé)任公司 ，主要從事一通三防與瓦斯治理工作。endprint