一、概述
螺杆钻具（PDMdrill），是以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。作为石油钻井作业中的发动机，螺杆钻具充分发挥着极其重要的作用，采用螺杆钻具可以提高钻进速度，减少起下钻次数，精确打到目的层，减少调整控制时间等。随着钻井技术的成熟和发展，基于螺杆钻具的近钻头测量系统、螺杆状态实时监测系统、自发电螺杆以及双螺杆旋转导向系统逐渐被研制出来，使螺杆在动力强劲的基础上得以功能延伸和发展。二、螺杆式近钻头测量系统
近钻头测量系统，在最接近钻头的位置测量井斜角、温度、伽玛和转速等数据，并可扩展增加钻压、扭矩等参数，传统的近钻头测量组装在钻头与螺杆之间，采用无线短传技术将近钻头测量数据发送到与螺杆上端MWD相连的接收短节上，再通过MWD将数据传输到地面进行检测。螺杆式近钻头测量系统将伽马、井斜等测量单元内置到螺杆定子中，采用FSK单总线通信方式将数据与MWD连接，大大提高了通信的可靠性。另外，因为螺杆与钻头之间未增加钻铤，钻具的造斜率不受影响，且降低了钻具断裂的风险，提高了钻井的安全性。螺杆式近钻头测量系统，在不改变原有螺杆钻具长度的基础上，集成了动力钻进与近钻头测量双重功能，使螺杆钻具这台粗重的发动机具有一双“慧眼”，为钻井工程提供动力也指明方向。三、自发电螺杆技术
随着钻井工程的需求不断增加，井下测量参数日益增多，因此供电成为迫切需要解决的问题。采用电池供电不仅需要设计多种便于拆卸与维护的电池仓，还造成资源浪费和环境污染。泥浆涡轮发电机在一定的程度了解决供电问题，但转子转速与其自身形状和泥浆排量相关，且冲刷严重，另外其安装位置与螺杆较远，实现其给螺杆钻具上的测量单元供电比较困难。自发电螺杆，利用螺杆转子转动，通过挠性轴或拨叉结构消除转子的公转后与发电机连接发电，可为MWD无线随钻测量系统及螺杆式近钻头测量系统提供电能，从而解决了使用电池而带来的浪费和环境污染问题。四、螺杆状态实时监测系统
螺杆钻具作为钻头的动力来源，承担着扭矩和钻压传递的重任，且其工作时间伴随着一口井的始终，因此井下螺杆的工作状态需要实时监测，以便及时了解其性能，实时传输给地面，使钻井工程师及时调整地面钻压和泥浆排量等参数，减少钻井风险。
螺杆状态实时监测系统，在螺杆容易失效的部位加装传感器，如防掉总成上端的螺纹处增加应变片，检测螺纹连接是否发生松动。另外，在螺杆转子上加装计时测量，可统计螺杆在井下工作的总时间，达到螺杆使用时间时需要及时起钻更换。同时，在螺杆的转子上安装转速测量传感器，在传动总成上加装扭矩和压力测量传感器，实时检测螺杆工作状态，以便地面了解螺杆在井下的工作状态，可为螺杆优化设计和钻井工艺提供数据参考。五、双螺杆旋转导向系统
双螺杆旋转导向系统井下仪器由反向螺杆钻具、无线随钻测斜仪、常规可控泥浆马达组成，地面根据无线随钻测量数据控制顶驱转速，从而极精确控制螺杆速度与扭矩。
带有非旋转传感器的双螺杆系统作业原理如下：◆上螺杆反向旋转，正排量驱动；◆随钻MWD实时测量当前井下工具姿态信息；◆下螺杆负责钻头导向；◆交流变频顶驱转速控制抵消了上螺杆的方向旋转。双螺杆旋转导向系统的优势体现在，其滑动钻进时钻杆也旋转，使得井眼质量大大改善。另外，螺杆马达导向更简单，整体设备复杂成度大大降低，与常规旋转导向比成本更低。与地面钻机的VFD控制系统配接，钻井闭环自动控制，不需下行命令，所有工具面角的校正都是通过顶驱进行调整，无需司钻干预。六、总结
螺杆钻具是井下钻井必备工具之一，随着钻井技术日新月异的变化和需求的持续更新，其延伸功能也伴随而生，螺杆式近钻头测量系统、自发电螺杆、螺杆状态实时监测系统以及双螺杆旋转导向系统从不同角度延伸了螺杆钻具的功能，得以使普通的螺杆钻具更具有市场竞争力。人们在地面利用光能、水能和风能，其实在钻井工程中，井下钻具振动和泥浆循环系统也会带来很多能量，其中振动这个能量未来会有很大发展空间，比如振动发电。相信随着科学技术的不断发展，未来也一定会在螺杆钻具上实现。信息来自于石油人
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