【技术实现步骤摘要】
一种评价高温高压状态下螺杆钻具输出性能的方法
本专利技术涉及钻探工程技术和石油钻井工程
，尤其涉及一种评价高温高压状态下螺杆钻具输出性能的方法。
技术介绍
螺杆钻具是一种以钻井液为动力的容积式井下动力钻具。工作时，钻井液由钻杆进入螺杆钻具旁通阀总成后，使阀芯关闭，然后进入马达总成，在马达进出口处形成一定压差推动马达的转子旋转，产生扭矩和转速，通过万向轴总成和传动轴总成传递到钻头上，达到钻井的目的。近年来，钻探领域向深部发展是一个主要的趋势。在油气井钻探领域，随着可开采浅层资源的逐渐减少，油气井的深度不断增加，定向井、水平井等特殊井的数量也越来越多。而在地质钻探方面，随着深部科学钻探和深部资源勘探的兴起，可以预见3000m以上的深孔地质钻探也将会越来越多。钻探深度的增加，复杂井型的增多，使得钻具面临的恶劣钻进环境也会随之增多，这是深部钻探必须解决的问题。按照全球平均地温梯度3℃/100m计算，井深达到5000m时，井底温度将高达170℃，只考虑钻井液静压强的情况，压力也有50MPa，因此高温高压问题在深部
【技术保护点】
1.一种评价高温高压状态下螺杆钻具输出性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：建立评价螺杆钻具输出性能参数的理论模型，理论模型包括以下参数：螺杆钻具理论输出转参数速n
【技术特征摘要】
1.一种评价高温高压状态下螺杆钻具输出性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立评价螺杆钻具输出性能参数的理论模型，理论模型包括以下参数：螺杆钻具理论输出转参数速nT、理论输出扭矩参数MT以及包括过流面积AG和每转排量q的结构参数；计算公式如下：
nT＝Q/q
式中：nT为理论输出转速；MT为理论输出扭矩；ΔP为工作液体压力降；Q为螺杆马达输入流量；q为每转排量；
q＝AG·Ts·Z2
式中：AS为定子面积；勘为转子面积；AG为过流面积，即螺杆马达的横截面上能够通过流体的面积；DS和dS分别为定子的大、小直径；DR和dR分别为转子的大、小直径；Ts为螺杆马达转子的导程；Z2为螺杆马达转子的波齿数；
步骤2：确定定子橡胶在高温高压状态下的实际温度应变ε1和实际压力应变ε2；计算公式如下：
ε1＝(T-20)·3β
式中：T为温度，单位为℃；β为定子橡胶的线性膨胀系数；σ为工程应力；C1和C2为该橡胶模型的力学性能常数；
步骤3：计算不同应变影响下螺杆马达的过流面积AG′，综合考虑预压缩、温度及压力影响下的耦合关系，确定螺杆马达的过流面积ATPG和间隙值δ；AG′计算公式如下：
式中：A′G为应变影响下的过流面积；Φ为螺杆马达钢制外壳的内直径；ε为应变值，当ε＝ε1，得到温度应变影响下的过流面积；当ε＝ε2，得到压力应变影响下的过流面积；±根据应变的类型取号，膨胀应变取-号，压缩应变取+号；DS和dS分别为定子的大、小直径；DR和dR分别为转子的大、小直径；
温度和压力影响螺杆马达过流面积ATPG和间隙值δ的计算公式如下：
ATPG＝A1+A2+A3-2ALG
式中：ATPG为螺杆马达在高温高压下产生应变后的过流面积；A1为温度应变ε1影响下的过流面积，A2为压力应变ε2影响下的过流面积；A3为定子橡胶衬套预压缩组配后的过流面积，ALG为螺杆马达在理想情况无任何形变的过流面积，相当于过流面积AG，c为理想状态下的定子轮廓圆周长；
步骤4：计算螺杆钻具在实际温度和压力条件下的转速损失n′以及扭矩损失M′；
步骤5：根据步骤1的理论输出参数和步骤4的转速损失n′以及扭矩损失M′计算螺杆钻具的实际输出参数、容积效率及机械效率。
2.如权利要求1所述一种评价高温高压状态下螺杆钻具输出性能的方法，其特征在于，所述步骤4中螺杆钻具在给定...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐珺，吴翔，陆洪智，郁桂刚，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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