钻具的识别、组成及组合解析

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1、主要内容: 第一节 钻具的基本组成 第二节 钻头 第三节 钻具的丈量及常用组合形式 钻具的识别、组成及常用组合 1 1 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （一）钻柱的组成 钻柱(Drilling String) 是钻头以上，水龙头以下部 分的钢管柱的总称. 它包括方钻杆(Square Kelly)、钻杆(Drill Pipe) 、钻挺(Drill Collar)、 各种接头(Joint)及稳定器 (Stabilizer)等井下工具。 2 2 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （二）钻柱的作用 (1)提供钻井液流动通道； (2)给钻头提供钻压； (3)传递

2、扭距； (4)起下钻头； (5)计量井深。 (6)观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）； (7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）； (8)钻杆测试 ( Drill-Stem Testing),又称中途测试。 3 3 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 1.方钻杆（顶部驱动无方钻杆） 1）方钻杆的结构及功用 方钻杆位于钻杆最上端，上接水龙头，下接钻杆；方钻杆断 面为正方形或六方形，上端为反扣，下端为正扣；长度比钻杆长 23米。（1314.5）米. 类 型：四方形、六方形 特 点：壁厚较大，强度较高 主要作用：传递扭矩和承受钻柱的全部重量。 4 4 第一

3、节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 2）技术规范：两端保护接头 公称尺寸：方边边宽 常用尺寸：89mm(3.5英寸)，108mm (4.5英寸)，133.4mm (5.5英 寸)。 5 5 钻具的识别、组成及常用 组合 2. 钻杆 钻柱基本组成部分，无缝钢管制成。单根长9米左右，三 单根组成一立柱。 （1）作用：加深井眼、传递扭矩和输送钻井液，延长钻柱,测量 井深。 （2）结构：管体+接头 6 6 钻具的识别、组成及常用 组合 2. 钻杆 （3）公称尺寸：钻杆本体外径。 两端锥形扣，右螺纹。 常用的加厚形式有内加厚(a)、外加厚(b)、 内外加厚(c)三种. (a) (b) (c

4、) 7 7 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （4）规范： 壁厚：9 11mm 外径： 长度： 根据美国石油学会(American Petroleum Institute,简称API)的规定，钻杆 按长度分为三类： 第一类 5.486 6.706米(1822英尺)； 第二类 8.230 9.144米(2730英尺); 第三类 11.58213.716米(3845英尺)。 常用钻杆规范（内径、外径、壁厚、线密度等）见表2-12 8 8 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 目前规范尺寸有目前规范尺寸有 2 7/82 7/8”，3 1/2”3 1/2”，4 1/

5、2“4 1/2“，5”5”， 5 5 1/21/2”，6 5/8”6 5/8”。长度一般。长度一般7-17-1m m，采用高强度钢，如，采用高强度钢，如 APIAPI钻杆的钢级有：钻杆的钢级有：D, E, 95(X), 105(G), 135(S)D, E, 95(X), 105(G), 135(S)。 9 9 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （5）钢级与强度 五种钢级 1010 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 3. 钻铤 结构特点：高级合金钢制成，壁厚大(38-53毫米），单位长度重 量大、刚度大，管体两端直接车制丝扣，两端丝扣根部都有应力 减轻槽

6、，防疲劳断裂。无专门接头。 主要作用：(1)给钻头施加钻压;传递扭矩、输送钻井液。 (2)保证压缩应力条件下的必要强度; (3)减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平 稳； (4)控制井斜。 类 型：光钻铤、螺旋钻铤、扁钻铤。 常用尺寸：6-1/4，7 ，8 ，9 1111 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 4.接头及丝扣 (1)作用 1）钻杆接头钻杆的组成部分 作用：用于连接钻杆，便于上卸扣；钻杆接头直径大于钻杆 本体直径，通常用于悬吊钻柱。 2）配合接头 作用：连接不同尺寸、不同扣型钻具。 3）保护接头 作用：对钻具起保护作用（方钻杆两端的接头）。 4）特殊接头（弯

7、接头，大小接头） 作用：定向井造斜用，连接不同尺寸管子。 1212 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （2）丝扣连接条件： 尺寸相等，丝扣类型相同，公母扣相匹配。 （3）丝扣连接条件： 壁厚较大，外径较大，强度较高。 （4）钻杆接头类型： 内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）； NC系列 1313 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 内平式：主要用于外加厚钻杆。其特点是钻杆通体（ 钻杆内径、管体加厚处内径与接头内径）内径相同， 钻井液流动阻力小；但外径较大，容易磨损。 外螺纹接头 （公接头） 内螺纹接头 （母接头） 1414 第一节 钻具的基本组成

8、钻具的识别、组成及常用 组合 贯眼式：主要用于内加厚钻杆。其特点是钻杆有两 个内径，钻井液流动阻力大于内平式，但其外径小 于内平式。 1515 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 正规式：主要用于内加厚钻杆及钻头、打捞工具。其特点是接头 内径加厚处内径管体内径，钻井液流动阻力大，但外径最小， 强度较大。 三种类型接头均采用V型螺纹，但扣型、扣距、锥度及尺寸等都 有很大的差别。 外螺纹接头 （公接头） 内螺纹接头 （母接头） 1616 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 NC型系列接头 NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC

9、46， NC50，NC56，NC61，NC70，NC77 NCNational Coarse Thread，（美国）国家标准粗牙螺纹。 xx表示基面丝扣节圆直径，用英寸表示的前两位数字乘以10。 如：NC26表示的节圆直径为2.668英寸。 1717 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 （5）接头类型的识别 标记槽法 在接头处车有环形槽。一道槽表示正扣，两道槽表示反扣 ，在槽内打有三位数字或符号，三位数字的意义如上所述 。若为符号，ZG、GY、NP分别表示国产的正规、贯眼、内 平接头。REG、FH、IF分别表示API产的正规、贯眼、内平 接头。 1818 测量法 当标记槽、符

10、号及数字因种种原因模糊不清，易出现识别错误时 ，可根据一定类型尺寸的接头有其一定尺寸的原则，通过测量的 方法来鉴别接头。 一般用外卡量公接头大端尺寸（也可量小端尺寸），用内卡量母 接头断面镗孔直径，将测得的数据查表得出接头丝扣尺寸和类型 。 用接头尺测量 将量好了的接头的大（小）端直径或镗孔直径尺寸，与接头尺上 的刻度一对比就可以在接头尺上读出尺寸和类型。 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 1919 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 5.稳定器 类型：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、滚轮稳 定器。 作用：1）防斜； 2）控制井眼轨迹。 2020 钻具的识

11、别、组成及常用 组合 2121 6、钻具的配合 钻具配合就是将不同尺寸和扣型的钻具连接 起来。其配合原则是：公母相配；扣型尺寸 相同；正扣与正扣，反扣与反扣组合。 第一节 钻具的基本组成 钻具的识别、组成及常用 组合 2222 二、钻头 （一）概述 作用：破碎岩石，形成井眼。 1. 钻头类型 l按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、 金刚石钻头 l按功用分类 全面钻进钻头、取心钻头、 扩眼钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 2323 二、钻头 （一）概述 作用：破碎岩石，形成井眼。 1. 钻头类型 l按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、 金刚石钻头 l按功

12、用分类 全面钻进钻头、取心钻头、 扩眼钻头 2. 钻头尺寸系列 3-3/4 “ 36 “ 常用尺寸：26 “ 、171/2 “ 、121/4 “、 81/2 “ 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 2424 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 2525 3. 工作指标 l 钻头进尺（米） l 钻头工作寿命（小时） l 机械钻速（米/小时） l 单位进尺成本（元/米）： 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 Cpm钻井直接成本,元/m ;Cb钻头成本，元/只;Cr钻机作业 费，元/h;t钻头工作时间，h ;tt起下钻、接单根时间，h ；H单只钻头总进尺，m; 2626 （二

13、）刮刀钻头（Drag Bit） 用于软塑性岩石，扭矩大，对钻具不利，无活动件。 1.刮刀钻头的组成 上钻头体、下钻头体（分水帽）、 刀翼、水眼。 2 .刮刀钻头的工作原理 刮刀钻头主要以切削作用破碎地层。 在钻压W作用下，刀翼容易吃入地层；刃前岩石在扭转力T 的作用 下不 断产生塑性流动。这和车刀切削软金属的过程类似。 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 2727 刮刀钻头破碎脆性岩石的过程为： 碰撞 压碎及小剪切大剪切。 （1）碰 撞：刃前岩石发生剪切破 碎后，刀刃在旋转扭矩作用下向 前推进， 碰撞刃前岩石。 （2）压碎及小剪切：扭转力增大 ，压碎刃前岩石，产生小剪切破 坏。 （3）

14、大剪切：扭转力继续增大到 某一极限值，刃前岩石沿剪切面 破碎，而后扭转力突然减小。 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 2828 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 3 .刮刀钻头的应用 l刮刀钻头制造工艺简单，成本低； l刮刀钻头适用于软地层，钻速快，每米钻进成 本低； l刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； l刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设 备； l刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。 2929 （三）牙轮钻头（Roller Bit） 应用广泛，用于软硬 地层，适应性强，扭矩 小，牙轮转动。 1.牙轮钻头的组成 牙轮钻头由钻头体、牙抓 （巴掌）及牙轮轴、牙 轮及

15、牙齿、轴承、储油 润滑密封系统、喷嘴等 部分组成。 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 3030 2 .牙轮及牙齿 （1）牙轮 l20CrMo合金钢锥体，锥面铣齿或镶装硬质合金齿，内腔有轴承 跑道。 l单锥牙轮：主锥+背锥，硬地层 l复锥牙轮：主锥+副锥+背锥，软到中硬 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 a单锥； b、c复锥； 1主锥； 2副锥； 3背锥 a b c 3131 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 （2）牙齿 铣齿在牙轮锥面上直接铣出，楔形。 硬质合金镶齿镶装在牙轮锥面上，有多种齿形适应不同地层。 3232 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 铣

16、齿牙轮钻头 镶齿牙轮钻头 3333 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 3轴承 牙轮钻头轴承有大、中、小和止推四副。根据轴承的密封与否 ，可分为密封和非密封两类。根据轴承副的结构，可分为滚动轴 承和滑动轴承两大类。 l滚动轴承结构：滚柱滚珠滚柱止推 滚柱滚珠滑动一止推 l滑动轴承结构：滑动滚珠滑动止推 滑动滑动（卡簧）滑动止推 3434 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 密封圈 密封圈 滚柱 止推台阶 滑动摩擦衬套 滑动摩擦副 为什么滑动轴承比滚动 轴承寿命长？ 3535 第二节 钻头 钻具的识别、组成及常用 组合 4喷嘴 钻井液流出钻头射 向井底的流道。高压钻井液 流经喷嘴后产生高速流动的 水射流，清除井底岩屑，辅 助破碎岩石。 三牙轮钻头一般安 装 3 个喷嘴，直径713mm 。用卡簧固