钻具的基本组成(定稿)演示幻灯片

钻井基础知识,张发展主讲,1,钻具的基本组成,2,钻具是指方钻杆以下（含方钻杆）钻头以上（含钻头）各部分工具的总称。其基本组成部分是方钻杆、钻杆、钻挺、各种接头及钻头。在钻井中通常把方钻杆、钻杆、钻挺等用各种接头连接起来的入井管串称为钻柱。,3,一、方钻杆1方钻杆的结构及作用方钻杆位于钻柱的最上端，上端与水龙头相连，下端与钻杆相接。方钻杆断面呈正方形或六方形（大型石油钻机都用正方形的），其目的是便于传递扭矩。方钻杆两端均为粗螺纹上端是左旋螺纹，下端是右旋螺纹，其目的是防上钻进过程中自动卸螺纹。为了接单根后方钻杆的方部能进入方补心，要求它比单根长23m，故方钻杆的长度为1314.5m。,4,方钻杆的主要作用是传递扭矩和承受井内钻具的重量。要求方钻杆具有较高的抗扭强度和抗拉强度，所以用优质合金钢制成，其壁厚为钻杆的23倍。,5,2方钻杆规范根据方钻杆两端接头连接的不同，分为有细螺纹和无细螺纹方钻杆。目前我国都采用无细螺纹方钻杆，它是将上下接头与本体对焊连接或将接头和方钻杆制成一体。,6,方钻杆的通称尺寸是指方形边的边宽。方钻杆上端为左旋内螺纹，与水龙头中心管相连，下端为右旋外螺纹，同钻杆相接，通常在其两端分别加入保护接头。,7,二、钻杆钻杆是钻柱的基本组成部分，工作时位于方钻杆与钻挺之间。它由无缝合金钢管制成，壁厚一般为911mm。按其两端与钻杆接头的连接方式分为有细螺纹钻杆和无细螺纹钻杆（对焊钻杆），目前国内外钻井普遍使用对焊钻杆。两端分别接有内外粗螺纹钻杆接头的一根钻杆，现场习惯称单根。我国现生产的钻杆均为对焊钻杆，常用的单根长9m左右，本体壁厚911mm。,8,为了加强钻杆与接头部分的连接强度，分别在钻杆本体两端进行加厚。钻杆加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚。钻杆的通称尺寸为钻杆本体外径。国产钻杆采用公制，API规定标准采用英制。正常钻进时所用钻杆都是右旋螺纹，但处理事故时也会用到左旋螺纹钻杆。,9,三、钻挺1钻挺的结构及作用钻挺是用高级合金钢制成的，其壁厚一般是3852mm，相当于钻杆的46倍，所以单位长度重量大，且具有较高的强度，这样可防止井斜。钻挺的主要作用是给钻头施加压力和防止井斜。,10,2钻挺规范钻挺两端都是粗螺纹。由于其受力复杂，受交变弯曲载荷，特别是外螺纹台肩和内螺纹基部螺纹根处都是应力集中的地方，所以两端都有应力减轻槽，以提高钻挺的使用寿命。,11,四、接头钻井所用接头有多种，可分为连接接头（钻杆接头）、配合接头、保护接头、普通接头（直接头）、特殊接头（弯接头）等。,12,1钻杆接头（1）钻杆接头的结构及作用钻杆接头是钻杆的组成部分，用以连接钻杆。现在都使用对焊钻杆接头，它一端为粗螺纹（外螺纹或内螺纹），另一端无螺纹与钻杆对焊在一起。钻杆接头外径大于钻杆本体外径，螺纹要经常上卸，要求其具有较高的耐磨性和强度，因此接头要用比钻杆高级的合金钢制造。其作用是用以连接钻柱，便于上卸螺纹。,13,（2）钻杆接头的类型根据钻杆接头内径和钻杆本体内径的关系，接头可分为内平、贯眼和正规三类。内平式接头适用于外加厚及内外加厚钻杆，钻井液通过时阻力小，有利于水力功率的利用，但因接头外径大，易于磨损，强度较低。,14,贯眼式接头适用于内外加厚钻杆及内加厚钻杆，钻井液流过时阻力较内平式大，但磨损较内平式小。正规式接头适用于内加厚钻杆，钻井液流过时阻力最大，但磨损小，强度较高。,15,（3）钻杆接头类型的表示我国通常用三位数字表示接头类型。第一位数字表示钻杆本体外径，如2、3、4、5、6分别表示27/8、31/2、41/2、5、51/2、59/16、65/8的钻杆；第二位数字表示接头类型，1、2、3分别表示内平式、贯眼式、正规式；第三位数字表示内外螺纹，l、0分别表示外螺纹、内螺纹。例如420接头代表41/2钻杆贯眼式内螺纹接头（习惯叫公接头、母接头）。,16,还可用字母表示接头类型。国产接头用NP、GY、ZG分别表示内平、贯眼、正规。API制接头用IF、FH、REG分别表示内平、贯眼、正规。,17,2配合接头配合接头是用于连接不同尺寸或不同螺纹型号钻具的。如连接不同尺寸或不同螺纹型号的钻杆（钻挺），连接钻杆和钻挺等。其螺纹型号表示方法同钻杆接头一样。要正确地连接钻柱，必须首先准确地识别接头的类型，然后按照尺寸相等、螺纹型号相同、内外螺纹相配的原则进行连接。,18,如何识别接头类型呢？一般先看接头体上的标记槽（槽宽10mm、槽深l15mm），右旋螺纹接头有一道槽，左旋螺纹接头有两道槽。在标记槽内用钢字码打有具体的尺寸和类型代号，如421、520、631等。当无钢字码或看不清时，可用卡尺量接头有关尺寸，然后查表确定。现场也常用接头尺确定。,19,3保护接头保护接头是一种对钻具起保护作用的特殊配合接头。它同钻具连接后，其某一端螺纹一般不卸开，从而保护了所连接钻具的螺纹。保护接头通常用在较重要的位置，如方钻杆两端、钻杆与钻挺之间等。,20,1刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井早期普遍使用的钻头，它具有结构简单、制造方便、成本低廉等特点。它在低硬度、高塑性地层中使用能够取得很高的钻速及进尺。胜利油田钻井工艺研究院1979年研制出一只人造聚晶金刚石刮刀钻头，创造了313587m的最高钻进记录。,21,五、钻头钻头是破碎岩石的主要工具，位于钻柱的最下端。其主要作用是破碎岩石，形成井眼。为了满足不同钻进工艺、不同岩性地层以及提高钻井速度和降低钻井成本的需要，研制出了多种类型的钻头。按结构分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、PDC钻头等；按功用可分为全面钻进用钻头（全径钻头）、环形破岩用钻头（取心钻头）；按破岩作用可分为切削型、冲击型、冲击切削型（复合型）等。除上述分类外，还有其他分类。,22,刮刀钻头在较硬和含硬质结核、硬夹层的地层钻进时效率大大降低，因转动不均会对钻具和地面设备造成不良影响，而且易发生井斜，井身质量差。刮刀钻头可分为双翼、三翼、四翼刮刀钻头，全径刮刀钻头，取心刮刀钻头等。其基本组成是上钻头体、下钻头体、水眼（喷嘴）、刀翼。,23,2牙轮钻头牙轮钻头是使用最广泛的钻头，适用于从软到硬的各种地层。牙轮钻头破岩时扭矩小，转动平稳，对钻具及地面设备的危害小；工作刃较刮刀钻头长，减少了磨损，延长了使用寿命。但结构较复杂，制造较刮刀钻头困难，成本较高。牙轮钻头的基本组成是钻头体。巴掌（牙爪）、牙轮、轴承、水眼（喷嘴）、储油密封润滑系统。,24,牙轮钻头有单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙轮钻头、多牙轮钻头等。其中使用最多的是三牙轮钻头，它的三个牙轮锥体按120o夹角对称分布。牙轮钻头还可分为全面钻进牙轮钻头、取心牙轮钻头、铣齿牙轮钻头、镶齿牙轮钻头、滚动轴承牙轮钻头、滑动轴承牙轮钻头等。,25,26,钻头,27,3金刚石钻头金刚石钻头是指用金刚石颗粒作切削元件的钻头。起初它仅在坚硬、高研磨性地层中使用，经改进后它在中硬及软地层中也取得了良好的工作指标。金刚石钻头的基本组成是钻头体（钢体）、胎体、金刚石切削刃。,28,4PDC钻头PDC钻头是采用聚晶人造