第一章 钻具.doc

第四部分钻井工具目录第一章 钻具第一节 方钻杆第二节 钻铤第三节 加重钻杆第四节 钻杆第五节 钻具管理第二章 井下工具第一节 稳定器第二节 随钻震击器第三节 扩大器第四节 浮阀第五节 钻具内防喷器第六节 水力割刀第三章 井上工具第一节 钻杆吊卡第二节 吊环第三节 钻杆卡瓦第四节 手动大钳第五节 钻铤吊卡及卡瓦、安全卡瓦第六节 套管吊卡、单根吊卡、套管卡瓦第七节 转盘补心第四章 打捞工具第一节 铅模第二节 公锥第三节 母锥第四节 卡瓦打捞筒第五节 磁铁打捞器第六节 一把抓第七节 反循环打捞篮和反循环强磁打捞篮第八节 磨鞋第九节 安全接头第十节 套管打捞矛第一章 钻具钻具是指地面方钻杆以下钻头以上各部分工具的总称。在钻井过程中，将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接起来组成入井的管串称为钻柱。钻柱是联通地面与地下的枢纽，又是钻井设备与工具的薄弱环节。随着钻井深度越来越深，对钻柱性能的要求也越高。钻柱的特点：首先，钻柱钻柱必须是空心的，以便循环泥浆；其次，钻柱要具有一定的强度，以传递功率。钻柱各组成部分都是具有一定壁厚的空心体。钻柱是有多种不同部件组成，它的组成随钻井条件和钻井方法不同而有所区别。但其基本部分是方钻杆、钻杆、钻铤及接头所组成。本章主要介绍钻具的各组成部分作用、结构、规范以及现场检查方法等方面的一些常识。第一节 方钻杆一、 方钻杆的作用与结构方钻杆位于钻柱的最上端，其上部与水龙头相接，下部与钻杆连接。主要作用是传递扭矩和承受钻柱的全部重量。为了循环泥浆和有效地传递扭矩，方钻杆断面制成中空的正方形或六边形。石油钻井大型钻机都用四棱方钻杆，地质勘探小型钻机用六棱方钻杆。方钻杆由于所处的工作条件十分繁重，要求它具有较高抗拉强度和抗扭强度。所以方钻杆壁厚比一般钻杆大三倍左右，而且多用强度较大的优质合金钢制成。API标准方钻杆用D、E级或高强度的合金钢AISI4145钢制成。要求保证制造质量的均衡性。方钻杆两端接头有丝扣以便连接。在钻进中方钻杆的上端始终处于转盘面上，为了防止方钻杆在旋转中自动卸扣，所以方钻杆上端的丝扣为反扣，下端为正扣。方钻杆的长度一般应比钻杆单根长23米，以免接单根以后方钻杆不能进入转盘面以下。一般长度为1316米。二、 方钻杆的规范根据方钻杆两端接头连接的不同，可将方钻杆分为有细扣和无细扣两种。1. 有细扣方钻杆。方钻杆两端车有公细扣，上端为反细扣，下端为正细扣。使用时上端的接头一端为细反口另一端为正公粗反扣；下端接头一端为正细扣另一端为正公粗扣的接头。带细扣的方钻杆常因产生疲劳而导致破坏。目前除俄罗斯部分地区还采用外，我国和美国都不采用。2. 无细扣方钻杆。方钻杆两端没有细扣，上下接头与方钻杆对焊连接。或者将接头与方钻杆做成一体。根据用途不同，四方钻杆分为： 2-1/2、3、3-1/2、4-1/4、5-1/4五种尺寸规格。六方方钻杆分为：3、3-1/2、4-1/4、5-1/4六种尺寸规格。常用的石油钻井方钻杆有3-1/2、5-1/4两种尺寸规格的方钻杆。通常说的方钻杆通称尺寸是指对边边宽（D4）尺寸。3-1/2 六方钻杆的连接扣型为：顶端 6-5/8REG 反扣，底端为 3-1/2IF ；5-1/4 六方钻杆的连接扣型为：顶端 6-5/8REG 反扣，底端扣型为 4-1/2IF。 dR1RD245R245DLL2L1L3D4D3左旋内螺纹连接右旋外螺纹连接四角形方钻杆API四角形方钻杆规范通称尺寸in对边宽mm对角宽mm内径mm上接头扣型反扣下接头扣型正扣总体长度Ftm2-1/263.583.331.756-5/8REGNC26（2-3/8IF）4012.20376.2100.044.256-5/8REGNC31（2-7/8IF）4012.203-1/288.9115.157.156-5/8REGNC38（3-1/2IF）4012.204-1/4108.0141.371.436-5/8REGNC46（4IF）NC50（4-1/2IF）405412.2016.465-1/4133.4175.482.556-5/8REGNC56（5-1/2FH）405412.2016.46左旋内螺纹连接R1D245R245DLL2L1L3D4 右旋外螺纹连接六角形方钻杆API六角形方钻杆规范通称尺寸in对边宽mm对角宽mm内径mm上接头扣型反扣下接头扣型正扣总体长度InM376.285.738.16-5/8REGNC26（2-3/8IF）4012.203-1/288.9100.844.46-5/8REGNC31（2-7/8 IF）4012.204-1/4108.0122.257.26-5/8REGNC38（3-1/2 IF）405412.2016.465-1/4133.4151.676.282.66-5/8REGNC46（4IF）NC50（4-1/2IF）405412.2016.466152.4173.088.96-5/8REGNC56（5-1/2FH）405412.2016.46三、 方钻杆的检验1、 检查方钻杆的编号印记。2、 检查方钻杆弯曲程度，方钻杆弯曲度标准如下表。方钻杆弯曲度标准表方钻杆全长m校直标准mm使用标准mm 16546 12235 每米弯曲度153、 外观检查、目测有无明显损伤、弯曲、刺漏及水眼不通等情况。4、 驱动部分表面磨损不超过对边的1/3。5、 检查丝扣：用梳齿检查公母扣的好坏和公扣拉长情况；用荧光磁粉对螺纹进行探伤。6、 本体进行无损检测。7、 检查公、母扣：母扣直径涨大小于3.175mm，公扣有拉长现象不能使用。第二节 钻铤一、 钻铤的作用钻铤是钻柱下部结构的主要组成部分，它除给钻头提供钻压外，在直井钻进时，还使下部钻具组合以其较大的刚度扶正钻头而改善钻头工作的稳定性和有利于克服井斜的问题。钻铤壁厚而粗大，单位长度重量大。壁厚一般是3853毫米，相当于钻杆（同尺寸）的46倍，单位长重量比同尺寸钻杆大45倍。它的直径一般与钻杆接头直径相等或者稍大。这样可以增强刚度，在加压时可以减小下部的弯曲，防止井斜和钻具折断。钻铤的规范：钻铤一般为高级合金钢制造，国产钻铤采用D55钢，API有的用AISI4145铬钼合金钢制造。有的钻铤中部用普通钢，两端焊上优质铬钼钢。钻铤两端都是粗扣，扣型与钻杆接头相同，锥度有1：4和1：6两种，扣距有每英寸四扣、五扣两种。钻铤大多数是一端为公扣另一端为母扣，特殊的有双母扣钻铤。一般都以钻铤的外径作为称呼尺寸。二、 钻铤的种类及规范1. 钻铤的种类A. 按其结构划分有圆钻铤、螺旋钻铤、方钻铤。目前海上常用的是螺旋钻铤、圆钻铤，方钻铤由于其刚度比普通圆钻铤大很多，主要用作防斜钻具，方钻铤被誉为“减慢井斜角变化的最好工具”，目前海上尚未引进。B. 按其制造用的钢材材质分为：钢制钻铤和无磁钻铤。无磁钻铤是用特殊的钢材（如以铬和锰为基础的奥氏体钢等）制造的钻铤，用来把测斜仪的罗盘与有磁性的钢制钻柱上下的磁场隔开一个适当的距离，以免在用磁性仪器（如罗盘等）测量井斜及其方位时，易受地磁场和有磁性的钢制钻具的影响。2. 钻铤丝扣规范：绝大多数钻铤是在管体上直接加工连接丝扣，但也有采用对焊接头的。例如法国制造的钻铤，中间部分为普通钢材，两端焊接上优质铬钼钢。钻铤的公扣台肩和母扣基部丝扣根部处都是应力集中的地方，受交变的弯曲载荷，容易产生疲劳破坏。为了分散高应力集中、减少疲劳损坏，通常在钻铤公扣台肩和母扣根部都车有应力减轻槽。应力减轻槽有助于减少钻铤从丝扣的根部破坏，增加钻铤的使用寿命。应力减轻槽有两种形式。外部应力减轻槽和内部应力减轻槽。经验证明，内外同时有应力减轻槽的可提高钻铤的使用寿命十倍以上。 外部应力减轻槽内部应力减轻槽 3. 钻铤的重量：空气中的重量即钻铤管材的重量。钻铤在泥浆中受到泥浆的浮力作用，泥浆中的重量应为空气中的重量浮力系数。浮力系数1-泥浆比重/管材比重4. 螺旋钻铤：为了减少钻铤与井壁的接触面积，防止压差粘附卡钻，在圆钻铤的外圆柱面上加工出三条右旋螺旋槽，成为螺旋钻铤。为了便于接卸操作和修扣，在外螺纹端接头部分留有一段305560毫米和内螺纹端接头部分留有一段457610毫米的不切槽的圆钻铤段。螺旋钻铤的重量比同尺寸的圆钻铤约减少4，但强度不变。5. 带吊卡槽和卡瓦槽的钻铤：为了缩短起下钻时间和方便接卸钻铤，专门制造一种带吊卡槽和卡瓦槽的钻铤，这样起下钻中就可不再用安全卡瓦和提升短节。这种钻铤和常用钻铤基本一样，只是在内螺纹端外表面加工出扣吊卡的槽和安放卡瓦的槽。6. 常用钻铤规范常用钻铤API规范 钻铤外径in（mm）内径in（mm）+1/16（1.59）-0长度ft（m）6（0.152）台肩倒角直径in（mm）1/64（0.4）弯曲强度比连接扣型 4-3/4(120.7)2（50.8）30（9.1）4-33/64（114.7）2.58:13-1/2IF 6-1/4(158.8)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）5-29/32（150）2.63:14IF 6-1/2(165.1)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）6-3/32（154.8）2.76:14-1/2IF 7(177.8)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）6-31/64（164.7）2.73:14-1/2IF 8(203.2)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）7-31/64（190.1）3.02:16-5/8REG 9(228.6)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）8-3/8（212.7）3.17:17-5/8REG三、 钻铤的检验：1、 外观检查：目测管体有无明显损伤、刺漏、弯曲、水眼堵死等。钻铤伤痕检查标准钻铤尺寸 mm伤痕 ( 周长mm长的 %)120.65(4-3/4)4mm(0%)158.75(6-1/4)5 mm(10%)160.10(6-l/2)5 mm(10%)177.8(7)6.5 mm(10%)203.2(8)7 mm(10%)228.6(9)8 mm(10%)2、 对于弯曲超标的钻铤应进行校直。钻铤、加重钻杆弯曲标准 ( 石油部标准 )总长度(m)全长允许弯曲度mm两端允许弯曲度mm 校直送井使用校直送井使用 8-93451.522.5 1245522.55.011.7200NC5O (4-1/2IF) 158.75(6-1/4)149.24.767.95200NC46 (4IF) 120.65(4-3/4)113.55198NC38 (3-1/2IF)8、 钻铤的上扣扭矩。常用钻铤上扣扭矩值 (API) 规格内径扭矩NM扭矩KGM扭矩FtLb228.6(9)76.2112548114858306082.551125481148583060203.2(8)71.447186873335303876.267800691850036177.8(7)71.4444070449732524165.5(6-1/2)57.154O00240822952271.4440002408229522158.8(6-1/4)57.153796838742802071.4430103.2307222216120.7(4-3/4)57.1513424.413709907第三节 加重钻杆一、 加重钻杆的结构与作用加重钻杆是一种特殊的钻杆，其壁厚比普通钻杆大 23 倍，但比钻铤小。加重钻杆的厚壁管体上连接有特别加长的接头，接头根部以及管体中部加大直径部分有经喷焊的硬质合金耐磨圈以增加其强度，同时改善与井壁的接触状态。在一般钻具组合中，加重钻杆加在钻杆和钻铤之间以防止钻柱截面的突然变化，缓和弯曲刚度的变化，同时也减小钻杆的疲劳损伤。加重钻杆也可用来代替一部分钻铤，在钻深井时可以减小扭矩和减少提升系统的提升负荷；在定向井中使用，尤其在大斜度、水平井中代替钻铤，可以在较低扭矩的情况下钻进，减少钻具的磨损，又由于其刚度比钻铤小，与井壁的接触面小，不容易造成压差卡钻。二、 加重钻杆的技术规范1、 长度和钢级加重钻杆一般长度符合API的二类（R2）和三类（R3）钻杆长度标准，即总长9.1米(30英尺)和13.4米 (44英尺)。国外产品用钢钢符合API Spec5D标准，如法国SMFI生产的加重钻杆为 E级，美国 Smith公司下属的Drilco公司生产的加重钻杆为D级。其接头上的耐磨圈是用钨钢粉和钨钢碎屑喷焊的，接头用钢和钻杆接头相同。2、 结构和规格加重钻杆除两端有超长的外加厚接头外，中部还有一加大外径的外加厚部分用以保护管体不受磨损，三类（R3）长度的加重钻杆中间有二个加厚部分。国外产品管体和接头采用对焊。其两端接头和中间加厚部分都有耐磨圈。二类加重钻杆的结构主要尺寸 三类加重钻杆的结构主要尺寸加重钻杆尺寸数据 ( 二类 )公称尺寸(A)管体管体公称尺寸中间加厚( C )吊卡加厚( D )管体机械特性内径ID壁厚面积cm2拉伸屈服负荷KN(lb)扭转屈服强度KN.M(lb.ft)（in）(in2)88.9(3 1/2)52.4(2 1/16)18.26(0.719)40.52(6.280)101.6(4)92.1(3 5/8)1535(345 400)26.54(19 575)101.6(4)65.1(2 9/16)18.26(0.719)47.81(7.410)114.3(4 1/2)104.8(4 1/8)l810(407 550)37.45(27 635)114.3(4 1/2)69.9(2 3/4)22.23(0.875)64.29(9.965)127.0(5)117.5(4 5/8)2435(548 075)55.20(40 715)127.0（5）76.2(3)25.40(l.000)81.07(12.566)139.7(5 1/2)130.2(5 1/8)3070(691 185)76.59(56 495)公称尺寸 (A)接头尺寸和类型外径OD内径钻杆接头重量上扣扭矩机械特性包括管体和接头在内的近似重量(磅)KN.m(lb.ft)拉伸屈服负荷KN(lb)扭转屈服强度KN.m (lb.ft)米(ft )KG(LB)单根9.14M(30ft)KG(LB)88.9(3 1/2)NC38(3 1/2IF)120.7(4 3/455.6(2 3/16)3331(748 750)23.82(17575)369.2(25.3)3374(759)13.42(9 900)101.6(4)NC40(4FH)l33.4(5 1/4)68.3(2 ll/16)3165(711 475)31.89(23 525)433.4(29.7)3961(891)17.96(13 250)l14.3(4 1/2)NC46(4IF)158.8(6 1/4)73.0(2 7/8)4557(l 024 500)52.60(38 800)598.3(41.0)5468(l230)29.56(21 800)127.0(5)NNC50(4 1/2IF)165.l(6 1/2)79.4(3 1/8)5631(1 266 000)69.65(51 375)719.5(49.3)6576(1479)39.86(29 400)三、 加重钻杆的检验1、 检查编号、印记。2、 加重钻杆校直。钻铤、加重钻杆弯曲标准 ( 石油部标准 )总长度(m)全长允许弯曲度mm两端允许弯曲度mm 校直送井使用校直送井使用 8-93451.522.5 1245522.5160130 3-1/2180150 4-1/220O150 5200150C. 检查母接头耐磨高度不大于标准接头，同时不大于现用接头6mm。D. 测量接头外径，如果偏磨，要测量其台肩最小宽度按下表分级。钻杆接头分级标准表钻杆数据接头数据新级(API)优级(API)名义尺寸钢级扣型新接头ODmm新接头IDmm最小外径mm最小外径mm台肩面最小宽度mm88.9mm(3 1/2)ENC38120.768.3120.7114.34.365X12761.9127116.75.556G12754127118.36.35127mm(5)ENC5O161.995.3161.9149.25.95X161.988.9161.9153.197.937G165.182.6165.l154.788.731S168369.91683160.3E. 测量接头镗孔外径和接头外径，检查母接头是否胀大，(测外径要距端部一英寸处 ) 母接头胀大小于 3.175 mm合格。F. 螺纹梳齿规检查螺纹，有无因扭力过大而发生齿距变形拉长现象。公扣螺纹用 API 标准梳齿规检查，即长为 50.8mm 牙规测量一端啮合严密，另一端不严密或用螺距测量出尺寸超过 API 标准 (0.152mm) 的均不能使用。7、 接头丝扣和台肩面检修:台肩或局部碰伤，但能保证密封面大于50%的最小台肩面即为合格，低于其值的应进行修磨。台肩面缺陷深度小于0.79mm 可修磨，允许小于20%的台肩面宽度的麻坑存在，但台肩面宽度的良好密封面必须大于50% 。母扣台肩可修磨两次。其修磨厚度均须小于 0.8mm。8、 检查丝扣磨损情况。 经梳齿规检查，不能超过钻杆丝扣检验标准要求。钻杆丝扣检验标准 (API) 扣距锥度扣型标准扣型顶宽度(mm)标准扣高度(mm)残留高度mm残留扣宽(mm)磨尖扣数 51:4V-O.0401.0602.9972.203O.2223 41:4V-0.05O1.2703.7602.996O.4763 41:6V-0.05O1.2703.7602.996O.4763 41:6V-0.038R1.6513.09982.3050.8753 41:6数字型接头1.6513.07342.280.87539、 严重锈蚀的丝扣不能使用。10、 丝扣磨损或泥浆刺痕不能使用。11、 接头螺纹进行荧光磁粉探伤，检查其有无裂纹。12、 根据检查结果，按己用过的钻杆分类表确定其钻杆级别。13、 按钻杆分级标记示意图做好标记和打钢印。14、 填写检验报告。第五节 钻具管理一、 钻具的现场管理。1. 钻具实行单船管理制度，平台对钻具有财产权，有使用权和全面管理的义务，对在平台的钻具数量、损坏、埋井情况及时向作业部和钻具维修中心汇报。2. 平台现场使用钻具认为需要降级或报废者，做好标记，应立即送回检修中心作技术鉴定进行确认。3. 平台无权私自动用钻具作非钻井使用，需动用时应申报主管生产的领导或主任工程师批准。4. 送回陆地的钻具，回收钻具时，各平台必须将钻具内外壁的泥浆冲洗干净，戴好护丝，对其中需要修理的钻具应涂好标志：绿色现场可修，红色现场不可修或报废，黑色弯曲。5. 送回陆地的钻具在装船后，必须贴上该平台标记，并同时发电报通知钻井调度室和检修中心，以便及时回收。6. 钻具上面不得放置重物或酸、碱性化学药品，不得在上面进行电气焊工作。7. 钻具停用三个月以上时，应在本体涂抹防腐漆，丝