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1、吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉林油田钻井工艺研究院吉林油田钻井工艺研究院二二0 0一一0 0年十二月年十二月钻井工程技术基础讲座钻井工程技术基础讲座1讲讲讲讲 座座座座 提提提提 纲纲纲纲一、钻井基础概论一、钻井基础概论二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具三、钻井工程工艺基础知识及施工流程三、钻井工程工艺基础知识及施工流程四、国内外钻井技术现状及发展方向四、国内外钻井技术现状及发展方向五、钻井现场安全注意事项五、钻井现场安全注意事项2吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺

2、 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院一、钻井基础概论一、钻井基础概论钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。 钻井目的 确切地了解地下地质情况，正确判断储油构造，为油田开发方案提供第一手资料。钻井过程中，可以通过岩屑录井、取心、电测得到地层分层、岩性、岩石的物理化学性质、含油气情况。开采油气，提高油气采收率形成油气到地面通道。油田开采后期钻注水或注气井。3吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院一、钻井基础概论一、钻井基础概论钻井是石油工

3、业的龙头。钻井工程作为油气勘探开发的主要手段，具有资金、技术密集，高投资、高风险的特点。钻井占勘探开发投资的50%以上，钻井水平的高低对于油气勘探开发效益具有十分重大的影响。合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探成功率、发现油气田、提高产量、降低成本，推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。4吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院中国是世界上最早应用钻井技术的国家，中国古代的钻井技术在世界上占有举足轻重的地位。中国古代钻井：公元前18401840年，创造了辉煌历史（绳索顿钻）中国近代钻

4、井：18411841年19481948年，由领先沦为落后（旋转钻）中国现代钻井：19491949年至今，至今，奋起直追，逐步缩小差距，期望再次走向辉煌公元前69年中国出现了天然气井1041-1053年形成了竹筒井1206-1368年产生了油井1835年在四川自贡钻成了世界上第一口千米井顿钻钻井一、钻井基础概论一、钻井基础概论5吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院61950-1959年：初创阶段1960-1978年：发展阶段1979年-现在：提高阶段 石油钻井初具规模，到1959年钻井数达到2089口，旋

5、转钻井技术得到初步发展 19年共钻井38168口，钻井规模居美国、前苏联之后的世界第三。2008年仅中国石油年钻井数达到19229口，进尺3545万米，井数居美国、加拿大之后，进尺已经超过加拿大，居世界第二位。 一、钻井基础概论一、钻井基础概论6吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院近年来中国的钻井规模已经超过加拿大，居世界第二位近年来中国的钻井规模已经超过加拿大，居世界第二位 一、钻井基础概论一、钻井基础概论7吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻

6、井井 工工 艺艺 研研 究究 院院人工掘井人工掘井人力冲击钻井法人力冲击钻井法顿钻钻井法顿钻钻井法旋转钻井法旋转钻井法连续管钻井法连续管钻井法目前普遍使用目前普遍使用钻钻井井方方法法分分类类钻钻 井井 方方 法法一、钻井基础概论一、钻井基础概论8吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院顿顿 钻钻 钻钻 井井 法法顿钻钻井示意图钢丝绳提升钻头钢丝绳提升钻头冲击井底，击碎岩石冲击井底，击碎岩石岩屑、泥土混合成泥水浆岩屑、泥土混合成泥水浆提出钻头提出钻头捞出井内的泥水浆捞出井内的泥水浆暴露新井底暴露新井底下放下放

7、下捞砂筒下捞砂筒向井内注水向井内注水积累到一定量积累到一定量设计井深设计井深一、钻井基础概论一、钻井基础概论9吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院顿顿 钻钻 钻钻 井井 法法起、下钻费时少，设备简单起、下钻费时少，设备简单(1)(1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的；破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的；优点：优点：缺点：缺点：(2)(2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢；钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢；(3)(3)不能进行井内压力控制；不能进行井内压力控制；(4)(4)只适用于钻直井。只适用

8、于钻直井。一、钻井基础概论一、钻井基础概论10吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院旋旋 转转 钻钻 井井 法法图62 转盘旋转钻井法 分分类类转盘旋转钻井法转盘旋转钻井法井底动力钻具旋转井底动力钻具旋转钻井法钻井法一、钻井基础概论一、钻井基础概论11吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院转转 盘盘 旋旋 转转 钻钻 井井 法法图62 转盘旋转钻井法 钻头钻头吃入地层吃入地层破碎岩石破碎岩石清洗井底清洗井底循环洗井液

9、循环洗井液转盘旋转转盘旋转钻柱加压钻柱加压设计井深设计井深一、钻井基础概论一、钻井基础概论12吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院转转 盘盘 旋旋 转转 钻钻 井井 法法图62 转盘旋转钻井法 特点特点目前这种方法在世界各国被广泛使用。目前这种方法在世界各国被广泛使用。钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提供洗井液的入井渠道等头施加钻压、提供洗井液的入井渠道等任务；任务；钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率；提高了破岩效率

10、；在破岩的同时，井底岩屑被清除出来；在破岩的同时，井底岩屑被清除出来；提高了钻井速度和效益。提高了钻井速度和效益。一、钻井基础概论一、钻井基础概论13吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院井底动力钻具旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法钻头钻头吃入地层吃入地层破碎岩石破碎岩石清洗井底清洗井底循环洗井液循环洗井液动力钻具旋转动力钻具旋转钻柱加压钻柱加压设计井深设计井深一、钻井基础概论一、钻井基础概论14吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺

11、 研研 究究 院院井底动力钻具旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法分分类类涡轮钻具涡轮钻具螺杆钻具螺杆钻具电动钻具电动钻具上轴承上轴承定子和转子定子和转子中心轴中心轴下轴承下轴承涡轮钻具涡轮钻具旁通阀旁通阀钻头钻头转子转子主轴主轴外壳外壳方向轴方向轴定子定子螺杆钻具螺杆钻具一、钻井基础概论一、钻井基础概论15吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院井底动力钻具旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法特点特点转动钻头的动力由地面移到井下，直转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上；接接在钻头之上；钻柱的功能只是给钻

12、头施加一定的钻钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、形成洗井液通路和承受井下动力钻压、形成洗井液通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩；具外壳的反扭矩；井底动力钻具的动力是由电源或地面井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、通过钻柱内孔传递到井泥浆泵提供的、通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井液流体下的具有一定动能和压力的洗井液流体或交流电。或交流电。一、钻井基础概论一、钻井基础概论16吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院连续管钻井法连续管钻井法( (柔杆钻井法柔杆钻井法) )钻头、加压装置

13、、动力机钻头、加压装置、动力机下放至井底下放至井底循环洗井液循环洗井液延伸井眼延伸井眼钻头旋转，破碎岩石钻头旋转，破碎岩石为动力机提供动力为动力机提供动力清洗井底清洗井底连续管连续管图63 连续管钻井示意图一、钻井基础概论一、钻井基础概论17吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院连续管钻井法连续管钻井法( (柔杆钻井法柔杆钻井法) )特点：特点：(1)连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间和劳连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间和劳动量；动量；(2)在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环

14、；在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环；(3)由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能量的有效由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能量的有效利用率；利用率；(4)为全自动化控制提供了很好的条件；为全自动化控制提供了很好的条件；(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。一、钻井基础概论一、钻井基础概论18吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻钻 井井 类类 型型井的类型井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的分类：由于钻井的目的、要求不同而产生的分

15、类. . 通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地层通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地层油气资源分布及相应性质等方面资料的井油气资源分布及相应性质等方面资料的井1.1.探井探井2.2.开发井开发井 以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻通道，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。的井。一、钻井基础概论一、钻井基础概论19吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院探探 井井地质浅井地质浅井地质探井地质探井预探井预探井详

16、探井详探井资料井资料井为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构造，地层剖面和局部构造为目的的浅井以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发现油气藏为目的所钻的探井在已发现油气的构造上，以探明含油气的面积和储量，了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究取得第一手资料数据而钻的井一、钻井基础概论一、钻井基础概论20吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院开开 发发 井井

17、油气井油气井注入井注入井观察井观察井为开发油气田，用大中型钻机所钻的采为开发油气田，用大中型钻机所钻的采油、采气井，也叫生产井。油、采气井，也叫生产井。为合理开发油气田，提高采收率及开发为合理开发油气田，提高采收率及开发速度，用以对油气田进行注气、注水以速度，用以对油气田进行注气、注水以补充和合理利用地层能量所钻的井。补充和合理利用地层能量所钻的井。在已开发的油气田内，为了研究开发过在已开发的油气田内，为了研究开发过程中地下情况的变化所钻的井。程中地下情况的变化所钻的井。一、钻井基础概论一、钻井基础概论21讲讲讲讲 座座座座 提提提提 纲纲纲纲一、钻井基础概论一、钻井基础概论二、钻井工程主体设

18、备及工具二、钻井工程主体设备及工具三、钻井工程工艺基础知识及施工流程三、钻井工程工艺基础知识及施工流程四、国内外钻井技术现状及发展方向四、国内外钻井技术现状及发展方向五、钻井现场安全注意事项五、钻井现场安全注意事项22吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院图64 大庆I130型钻机定义：钻井中所需各种机械设备的总称。定义：钻井中所需各种机械设备的总称。 包括：包括： 提升系统提升系统 旋转系统旋转系统 循环系统循环系统 控制系统控制系统 柴油机柴油机 辅助设备辅助设备二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程

19、主体设备及工具23吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机：钻机：石油钻井的地面配套设石油钻井的地面配套设备，由多种机器设备组成的一备，由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组，套大功率重型联合工作机组，可以满足完成钻进、接单根、可以满足完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井及特殊作业和处理固井、完井及特殊作业和处理井下事故等要求。井下事故等要求。图64 大庆I130型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具24吉吉 林林 油油 田田 钻钻

20、 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的分类（钻井深度）钻机的分类（钻井深度）大型钻机大型钻机超重型钻机超重型钻机重型钻机重型钻机中型钻机中型钻机H5000mH5000m，W2500kNW2500kNH H100010002500m2500mW W8008001600kN1600kNH H300030005000m5000mW W200020002500kN2500kN轻便钻机轻便钻机W W8800kN00kN， 89 89 140mm140mm钻杆，井径钻杆，井径 160 160mmmm，深深井井H H33000m000m，W

21、 W3300kN00kN， 42 42 89mm89mm钻杆，井径钻杆，井径 150150mmmm，勘探井、水井勘探井、水井二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具25吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的分类（动力设备）钻机的分类（动力设备）柴油机驱动钻机柴油机驱动钻机直流电驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油机为动力，通过机以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机械传动或液力传动的钻机工作机用直流电动机驱动。工作机用直流电动机驱动。通常用于海上钻井通常用于海上

22、钻井工作机用交流电动机驱动工作机用交流电动机驱动二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具26吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的分类（使用地区）钻机的分类（使用地区）陆地钻机陆地钻机海洋钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机自升式钻井平台自升式钻井平台半潜式钻井平台半潜式钻井平台钻井船钻井船钻井固定平台钻井固定平台各种类型的钻机各种类型的钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具27吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺

23、研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能1、起升系统、起升系统2、旋转系统、旋转系统3、循环系统、循环系统4、驱动与传动系统、驱动与传动系统5、气控系统、气控系统6、井控系统、井控系统二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具28吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能1 1、起升系统、起升系统(1)(1)组成组成(2)(2)功能功能起下钻、接单根和钻进时的钻起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。压

24、控制。下放、悬吊或起升钻柱、套管下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；柱和其它井下设备进、出井眼；井架、天车、游动滑车、大绳、井架、天车、游动滑车、大绳、大钩及绞车大钩及绞车图64 大庆I130型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具29吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能水龙头、转盘水龙头、转盘2 2、旋转系统、旋转系统(1)(1)组成组成(2)(2)功能功能 保证在洗井液高压循环的保证在洗井液高压循环的情况下给井下钻具提供足够情况下给

25、井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。破岩钻进和井下其它要求。保证在洗井保证在洗井液循环时钻液循环时钻柱能够旋转柱能够旋转带动整个带动整个钻柱及钻钻柱及钻头旋转头旋转图64 大庆I130型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具30吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能泥泥浆浆泵泵、泥泥浆浆净净化化装装置置( (固固相相控控制制设设备备) )和泥浆槽、罐等和泥浆槽、罐等3 3、循环系统、循环系统(1)(1)组

26、成组成(2)(2)功能功能从井底清除岩屑；从井底清除岩屑；冷却钻头和润滑钻具。冷却钻头和润滑钻具。图65 洗井液循环系统示意图二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具31吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能3 3、循环系统、循环系统洗井洗井: : 清洗井底、运移岩屑出井的工艺过程。清洗井底、运移岩屑出井的工艺过程。洗井液功能及类型洗井液功能及类型: :洗井液：洗井液：在钻井过程中，能够完成洗井循环而达在钻井过程中，能够完成洗井循环而达到清洗井眼目的的流体。包括

27、到清洗井眼目的的流体。包括泥浆泥浆、清水清水、空气空气和和天然气天然气。类型类型: :水基体系水基体系、油基体系油基体系和和空气一天然气体系空气一天然气体系二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具32吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能3 3、循环系统、循环系统(1)(1)清洗井底携带岩屑清洗井底携带岩屑(2)(2)悬浮岩屑悬浮岩屑(3)(3)阻止地层中油、气、水流入井内阻止地层中油、气、水流入井内(4)(4)保护井壁，防止井壁坍塌保护井壁，防止井壁坍塌(5)

28、(5)冷却、润滑钻头和钻柱冷却、润滑钻头和钻柱(6)(6)向井底传递水功率向井底传递水功率(7)(7)了解地层了解地层(8)(8)减轻钻柱或套管拄的悬重减轻钻柱或套管拄的悬重洗洗井井液液功功能能二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具33吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能动力机、传动部分动力机、传动部分4 4、驱动与传动系统、驱动与传动系统(1)(1)组成组成(2)(2)功能功能 产生动力，并把动力传递产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。给泥浆泵、绞

29、车和转盘。柴油机或柴油机或电动机电动机联轴器、离合器、联轴器、离合器、变速箱、皮带传动变速箱、皮带传动及链条传动等装置及链条传动等装置图64 大庆I130型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具34吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能5 5、气控系统、气控系统 控制面板控制面板( (控制机构控制机构) )、传输、传输管线和阀门、执行机构以及压管线和阀门、执行机构以及压气机等。气机等。(1)(1)组成：组成：(2)(2)功能：功能： 确保对整个钻机各个工作

30、机确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致的工作。使整机协调一致的工作。图图6 64 4 大庆大庆I I130130型钻机型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具35吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能6 6、井控系统、井控系统(1)(1)组成：组成： 防喷器组、钻井四通、节流防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井管线以及液、气压管汇、压井管线以及液、气压控制机构组成。控制机构组成。(2)(2)功能：功能

31、： 控制井内的压力，防止地层控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。流体无控制地流入井中。图64 大庆I130型钻机二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具36吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具37吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具38吉吉 林林 油油 田田

32、 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻机的组成及功能钻机的组成及功能井架井架天车天车游动滑车游动滑车大钩大钩水龙头水龙头转盘转盘绞车绞车泥浆泵泥浆泵柴油机柴油机传动装置传动装置钻井现场钻井现场“十大件十大件”钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具39吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院15D15D30DB30DB二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程

33、主体设备及工具40吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具41吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院505060607070二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具42吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院7070二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具4

34、3吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具44吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具45吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具46吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺

35、 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具47吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具48吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具49吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻

36、井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具50吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具51吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具52吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主

37、体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具53吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具54吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院 钻钻 井井 工工 具具井下钻具井下钻具井口工具井口工具一、井下钻具一、井下钻具 水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。主要包括主要包括钻头钻头和和钻柱钻柱。1 1、钻头钻头直接破碎岩石形成井眼的工具。直接破碎岩

38、石形成井眼的工具。影响钻井速度最直接的因素之一影响钻井速度最直接的因素之一二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具55吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类按照钻切岩石面积及形状的不同：按照钻切岩石面积及形状的不同：全面钻进钻头全面钻进钻头取芯钻头取芯钻头特种钻头特种钻头按照结构特点和破岩机理的不同：按照结构特点和破岩机理的不同：刮刀钻头刮刀钻头牙轮钻头牙轮钻头金刚石钻头金刚石钻头二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具56吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工

39、工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (刮刀钻头刮刀钻头) )(1)(1)刮刀钻头刮刀钻头图图6 66 6 刮刀钻头刮刀钻头切削型钻头切削型钻头适用地层：适用地层：松软地层松软地层工作原理：工作原理：工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪切破碎岩石。并在扭矩作用下剪切破碎岩石。破岩方式：破岩方式：以以刮削刮削、挤压挤压和和剪切剪切为主的方式为主的方式二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具57吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉

40、林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (刮刀钻头刮刀钻头) )刀翼数刀翼数刀冀底刃的形状刀冀底刃的形状两翼两翼( (鱼尾式鱼尾式) )刮刀钻头刮刀钻头三翼刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮刀钻头四翼刮刀钻头阶梯式刮刀钻头阶梯式刮刀钻头平底式刮刀钻头平底式刮刀钻头分类分类优点：优点：缺点：缺点：机械钻速较高机械钻速较高扭矩较大，控制不当易造成井斜扭矩较大，控制不当易造成井斜刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具58吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林

41、 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (牙轮钻头牙轮钻头) )(2)(2)牙轮钻头牙轮钻头组成：组成：钻头体、水眼、巴掌、轴承和牙轮等钻头体、水眼、巴掌、轴承和牙轮等。图图6 67 7 牙轮钻头牙轮钻头二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具59吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (牙轮钻头牙轮钻头) )(2)(2)牙轮钻头牙轮钻头破岩形式：破岩形式： 具有具有冲击冲击、压碎压碎和和剪切剪切等多种形式。等多种形式。适用地层：适用

42、地层：从从软到坚硬软到坚硬的各种地层。的各种地层。工作原理：工作原理：牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当牙轮碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当牙轮在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层，这个在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层，这个作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动带来的作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动带来的剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井底岩石全剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井底岩石全面破碎，井眼得以延伸。面破碎，井眼得以延伸。二、钻

43、井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具60吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (牙轮钻头牙轮钻头) )牙齿与井底接触面积小、比压高、牙齿与井底接触面积小、比压高、工作扭矩小等工作扭矩小等特点特点多牙轮钻头多牙轮钻头牙轮数目牙轮数目分类分类单牙轮钻头单牙轮钻头双牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头三牙轮钻头二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具61吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究

44、 院院钻头的分类钻头的分类( (金刚石钻头金刚石钻头) )(3)(3)金刚石钻头金刚石钻头磨铣型钻头磨铣型钻头破岩形式：破岩形式：破磨破磨和和铣削铣削。适用地层：适用地层：坚硬坚硬地层。地层。钻头体、切削齿钻头体、切削齿、水眼水眼、水槽等水槽等。组成：组成：二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具62吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (金刚石钻头金刚石钻头) )金刚石的来源金刚石的来源天然金刚石钻头天然金刚石钻头人造金刚石钻头人造金刚石钻头钻头的结构形状钻头的结构形

45、状金刚石钻头金刚石钻头金刚石刮刀钻头金刚石刮刀钻头聚晶金刚石复合片钻头聚晶金刚石复合片钻头(PDC(PDC钻头钻头) )金刚石镶装特点金刚石镶装特点表镶金刚石钻头表镶金刚石钻头孕镶金刚石钻头孕镶金刚石钻头二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具63吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻头的分类钻头的分类( (取芯钻头取芯钻头) )钻杆钻杆取芯钻头取芯钻头岩心岩心岩心筒岩心筒砂子砂子二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具64吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究

46、究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻钻 柱柱(1)(1)定义定义 钻柱是用各种接头将钻柱是用各种接头将方钻杆方钻杆、钻钻杆杆和和钻铤钻铤等部件连接起来组成的入井等部件连接起来组成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具。管柱，通常指钻头以上的钻具。(2)(2)功能功能传递扭矩传递扭矩施加钻压施加钻压输送洗井液输送洗井液延伸井眼延伸井眼起下钻头起下钻头特殊作业特殊作业二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具65吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻钻 柱柱 ( (

47、方钻杆方钻杆) )方钻杆方钻杆传递扭矩和承受钻柱的全部重量。传递扭矩和承受钻柱的全部重量。作用：作用：性能：性能：具有较高的抗拉强度和抗扭强度具有较高的抗拉强度和抗扭强度二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具66吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻钻 柱柱 ( (钻杆与钻杆接头钻杆与钻杆接头) )钻杆钻杆与与钻杆接头钻杆接头二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具67吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺

48、 研研 究究 院院钻钻 柱柱 ( (钻杆与钻杆接头钻杆与钻杆接头) )钻杆钻杆与与钻杆接头钻杆接头作用：作用： 传递扭矩与输送洗井液传递扭矩与输送洗井液形状：形状：材料：无缝圆钢管制成的；材料：无缝圆钢管制成的；壁厚：一般为壁厚：一般为9 911mm11mm；钻杆单根：钻杆单根：立根立根( (或或立柱立柱) )：三根钻杆连接在一起做为一个单元；：三根钻杆连接在一起做为一个单元；两端分别接上带粗扣的两端分别接上带粗扣的钻杆接头钻杆接头各一只各一只( (合合称一副称一副) )；二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具68吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉

49、吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院钻钻 柱柱 ( (钻铤钻铤) )钻铤钻铤作用：作用：给钻头施加压力并保持自身处于不弯曲给钻头施加压力并保持自身处于不弯曲状态以防止井斜状态以防止井斜。二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具69吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院吉吉 林林 油油 田田 钻钻 井井 工工 艺艺 研研 究究 院院井井 口口 工工 具具 指在起下钻过程中井口所用的工具。主要有指在起下钻过程中井口所用的工具。主要有吊钳吊钳、吊卡吊卡、吊环吊环、卡瓦卡瓦、安全卡瓦安全卡瓦、提升短提升短节节等。等。二、钻井工程主体设备及工具二、钻井工程主体设备及工具70