石油钻井设备与工具-王镇全第一节钻柱.ppt

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1、第四章钻具系统前言钻具系统是钻头以上、水龙头以下部分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井工具。典型的钻具组合如下:(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172mm螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻

2、柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底的。井下动力钻具为井底发动机，可在井底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的必备工具，同时可与转盘复合，实现复合钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还可提高钻头转速，提高钻井速度。随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井下作业。第一节钻柱钻柱是钻头以上，水龙头

3、以下部分的钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头及稳定器等井下工具一、钻柱的作用1、钻柱在钻井过程中的主要作用(1)为钻井液由井口流向钻头提供通道；(2)给钻头施加适当的压力(钻压)；(3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头；(4)起下钻头；(5)根据钻柱的长度计算井深。2、钻柱的特殊作用(1)通过钻柱可以观察和了解钻头的工作情况、井眼状况及地层情况等;(2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作业;(3)对地层流体及压力状况进行测试与评价。二、钻柱的组成钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。钻杆段包括钻杆和接头

4、，下部钻具组合主要是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同的目的、要求而不同。井段钻具组合直井段Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+Ф88.9钻杆造斜段Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻铤(1根)+Ф120钻铤(13根)+Ф88.9钻杆增斜段Ф165钻头+Ф120短钻铤(1根)+Ф161螺旋扶正器(+Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15根)+Ф88.9钻杆缓降斜段Ф165钻头+Ф120钻铤(14根)+Ф88.9钻杆或者：Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋Ф120钻铤(1根)+Ф

5、161螺旋扶正器+Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15根)+Ф88.9钻杆1、钻杆钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。(1)钻杆结构与规范钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生

6、产或进口的钻杆全部为对焊钻杆(无细扣钻杆)。为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。根据美国石油学会（AmericanPetroleumInstitute）（简称API）的规定，钻杆按长度分为三类：第一类:5.486一6.706m(18一22ft);第二类:8.230-9.144m(27-30ft);第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。常用钻杆的尺寸：88.9，114.3，127mm（31/2″4½″5″）三种。(2)钻杆的钢级与强度钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢

7、材的屈服强度决定。API将钻杆钢材等级分为五级：D、E、95(X)、105(G)、135(S)。钻杆钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强度也就越大。在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提高钻柱的强度，而不采用增加璧厚的方法。（3）钻杆接头及丝扣钻杆接头是钻杆的组成邪分，分公接头和母接头，连接在钻杆管体的两瑞。接头上车有丝扣（粗扣），用以连接各单根钻杆。在钻井过程中，接头处要经常拆卸，按头表面受到相当大的大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大于管体外径，并采用强度更高的合金钢。丝扣的连接必须满足的三个条件：①尺寸相等；

8、②丝扣类型相同；③公母扣相匹配。为便于接头选用，API制订了接头类型的标准（石油工业普遍采用）：APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的有细扣钻杆接头，分