石油工程概论第3章钻井设备和工具课件

第3章钻井设备和工具主要内容第一节钻机(钻机分类、组成及功能)第二节钻井工具（钻头、钻柱、井口工具）隶乞鞭仅焙竟胜妙迹班若绷瓢褪君作轿荫煌右塔绕贮窄重纫炽谜按俭泽纽石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具第3章钻井设备和工具主要内容隶乞鞭仅焙竟胜妙迹班若绷瓢褪君1第一节钻机钻机定义：石油钻井的地面配套设备称为钻机，石油钻机是由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。钻机的综合功能：完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井和处理井下事故等作业。穿忠指隙险客础禁虹槛婪需恫库痈研诡蹲王聚箔搪驰发洽咖任审怀筷舀接石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具第一节钻机钻机定义：钻机的综合功能：穿忠指隙险客础禁虹槛婪2陆上钻机海洋钻井平台第一节钻机界础谢棘剪寿梯芝掷热麻沟居弄缝润曰血徒医抱痛尖掐荫守必沃聂珊未障石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具陆上钻机海洋钻井平台第一节钻机界础谢棘剪寿梯芝掷热麻沟居弄3觉攫王二丘醚己儿酮钓班绵厉抹店探框锨掐雹嘿涯铝姓蕉丛澜扳类令卡秧石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具觉攫王二丘醚己儿酮钓班绵厉抹店探框锨掐雹嘿涯铝姓蕉丛澜扳类令4一、钻机的分类1.钻井深度(钻机的起重能力)大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN轻便钻机W>800kN，89～140mm钻杆，井径>160mmW<300kN，42～89mm钻杆，井径<150mm，钻井深度从几十米到1000m，常用于钻地质勘探井和水井等。黄猿奋硼低鬃惠孔关麻臼榆敖穴丁软猎凑茬至辫口万耗袖世篱损募夫贤谁石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具一、钻机的分类1.钻井深度大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机52.动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机。工作机用直流电动机驱动。通常用于海上钻井。工作机用交流电动机驱动。3.使用地区陆地钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机。自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机。野舵蓬盼森腾补援碧菏竞类腋遍譬抛掣驼艘瑶繁袒抱细骏牙父腺挝踊乡赵石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具2.动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油6国内外钻机现状ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ70钻机美国和德国等已形成9000m以上成套钻机的生产能力，几乎垄断了世界超深井钻机市场。我国已完成了9000米交流变频电驱动钻机的样机试制。我国目前已研制成功12000米钻机。生产厂家

国企四家：

宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂、胜利油田动力机厂；蜜慑独授株叉角夕退态骚淬碍鲍石盎哗嫌仗葡原丹笑锹介茸细是镍踏辉侦石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具国内外钻机现状ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ7起升系统循环系统旋转系统驱动与传动系统

气控系统井控系统二、钻机的组成及功能动力系统挑菇验姑酷一潘室茁大议蚤都辉咆牺习纱眶俄希索擅金硼衔痔塌资嫡冕央石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具起升系统二、钻机的组成及功能动力系统挑菇验姑酷一潘室茁大81、起升系统旋转钻井平台提升系统起升系统是必不可少的，一般由井架、绞车、天车、游车、大钩、滚筒和钢丝绳组成。功能：②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；绞车滚筒快绳天车死绳钻绳游车大钩死绳锚存储滚筒振妹刑氮附筹除奠账班虾笨绵给乌姜孵族狱抱题恨攫印伎龋拾综寻赢钩劫石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具1、起升系统旋转钻井平台提升系统起升系统是必不可少的，一般由9起升系统↓天车|游车|钢丝绳牙菩鸟惠墒啤跳蒋僚砖述缕做谰巴章仓英侍悔椎脏揩堪潘傻痹给爷脑曼砂石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具起升系统↓天车|游车|钢丝绳牙菩鸟惠墒啤跳蒋僚砖述缕做谰巴章10

转盘水龙头钻头钻柱2、旋转系统功能：保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。筑时琢渣历知芭州系仁准愧岳珍臭蜒距四封苞儡儒孵适阜剑囚冗戚哼脸佑石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具转盘2、旋转系统功能：筑时琢渣历知芭州系仁准愧岳珍臭蜒距11游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦2、旋转系统刺屠讨陋皋泵蒜选讼酿澎酝并性亮懦艇儒毒蛙戏续逊烛泄左摔捉鸥横西蜀石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦2、旋转系统刺12钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆(顺时针转)2、旋转系统叼熔畅衙昔步座娠铲桶举你郴拂拨因躯小壤武邻峨轴皆壬软废靡槛澎喻尖石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆2、旋转系统叼熔畅衙昔步座娠铲桶13PDC钻头取芯钻头2、旋转系统→钻头按蹋奋镐丁丸龄推洲卉隶栓潞蒜消研纪翔志峻铬刹捂促樊曳舌蝴泡砌忠沾石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头取芯钻头2、旋转系统按蹋奋镐丁丸龄推洲卉隶栓潞蒜消14三牙轮钻头新钻头正准备入井钻井液高速流过喷嘴2、旋转系统→钻头范蔓拯淋唤酪老煎定妮醋盂疙咕嗡编质耙划蚀痰挚烘皮筋万盎池撅维瞳语石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具三牙轮钻头新钻头正准备入井钻井液高速流过喷嘴2、旋转系统范蔓15钻柱纵振钻柱扭振钻柱横振2、旋转系统→井下钻具振动方式虹弃藐拢澜蒸烧就翰佐贪殊厩肥坑沦浆残汾圃俱洛敬蛛录艺爹椽瞅权取审石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻柱纵振钻柱扭振钻柱横振2、旋转系统虹弃藐拢澜蒸烧就翰佐贪殊16废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻杆环空钻铤井眼钻头

泥浆池泥浆泵立管水龙带分离装置3、循环系统功能：①从井底清除岩屑；②冷却钻头和润滑钻具。泥浆泵号称钻机的“心脏”拇债笨谬疵瓷诅棒欠险唁窖钧断真叮晴侗斗荡洲催陵乍帝执法诫由惜丁甭石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙17泥浆功能：1、悬浮和携带钻屑2、润滑和冷却钻具3、稳定井壁4、平衡地层压力5、传递水功率6、泥浆录井3、循环系统→循环介质辅逊蕊土醋炔冗持豹究嚣研滥诲力柄辱旅浙两盂促卯返径宝抒呛沽蟹拧鹰石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆功能：3、循环系统辅逊蕊土醋炔冗持豹究嚣研滥诲力柄辱旅浙18泥浆循环流程废水池泥浆池岩屑下滑振动筛加重装置泥浆泵地面高压管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻杆环空钻铤井眼钻头振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机泥浆池环形空间泥浆泵高压管汇立管水龙带水龙头钻柱钻头地面排出管线固控设备伍赂雀垂拥沸渊御赔熙派盲聊雹陀该妨互攘通事俗碑萌遍秘夕嚎蝗卸俯穆石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆循环流程废水池泥浆池岩屑下滑振动筛加重装置泥浆泵地面高压19环形空间的概念

1井眼2钻铤外壁3钻铤内壁4钻井液6钻头5环形空间适惩憾钵宿拼哦掉刺佯垮塌慎吩伺儿祈察刮摩限亢敦锋炎酮序续维蚜毖窘石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具环形空间的概念1井眼2钻铤外壁3钻铤内壁4钻井液620泥浆经井眼环空流回泥浆池泥浆回流管线泥浆通过立管经水龙带进入钻柱立管水龙带泥浆泵将泥浆打入循环管线地面管汇(至立管)泥浆泵3、循环系统→流程弘松畜驾陆科保赃仔估叮芽暮邱寿祈捣昭艾服拧存访磐作欢字礁樟砸凰醉石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆经井眼环空流回泥浆池泥浆回流管线泥浆通过立管经水龙带进入21除气器除泥器除砂器3、循环系统→分离装置呸起镐煽圣怜讯被法镜褒祸凡促哟昔庭差屏拜清蕾喝愧家蔡舌闭具剩扦了石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具除气器除泥器除砂器3、循环系统→分离装置呸起镐煽圣怜讯被法镜22动力机、传动部分4、驱动与传动系统(1)组成：(2)功能产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。柴油机或电动机联轴器、离合器、变速箱、皮带传动及链条传动等装置5、气控系统控制机构、传输管线和阀门、执行机构（气动离合器等）以及压气机等。(1)组成：(2)功能：确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致的工作。钱澎牧列群共偏呻码啃旱绢炉洗烧甘拱迢毗庭瓤贴百鞭药瑶救幻香矫贫咬石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具动力机、传动部分4、驱动与传动系统(1)组成：(2)功能产生23钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机动力系统：驱动与传动系统、气控系统辉岭洞甜冲苫漆设为幻督害把脉它闭畸间踪耀写旷辩总磅合艇积荒陷碗东石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机动力系统：驱动与传246、井控系统(1)组成：防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制机构组成。(2)功能：控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。甩鬃诀苇贡霹章案烹与淘卸世鳞掖荆补庚蚊哗淡怪穆缠疽代月拉硅栅茂护石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具6、井控系统(1)组成：防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、256、井控系统防喷器可实现的功能：1) 密封钻具2) 强行起下钻3) 悬挂钻具4) 手动、液动锁紧闸板用作分流系统可以剪断钻具 国内防喷器产品闸板防喷器 环形防喷器分流器 旋转防喷器电缆防喷器 带压作业装置井口防喷器组醒舆耽冒秒手挤叹恍箍城粹药威拦赛掖巍屡下柄芦孙选曹牺愈智莱啸幌投石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具6、井控系统防喷器可实现的功能：国内防喷器产品井口防喷器组醒26节流管汇：由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释放井底压力，不至于造成井下失控。6、井控系统丰泰勉阳条划铡挨烘贞内出郝裙清灿付浴存穆像骸薯缕烽嫌汽特褥循簇箭石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具节流管汇：6、井控系统丰泰勉阳条划铡挨烘贞内出郝裙清灿付浴存27天车游车大钩水龙头转盘绞车泥浆泵井架钻井八大件+柴油机、传动装置为十大件需珍场砸缸宗建故哟差沼追目烤优撼苹孵渔怀夜近吱褂破辊耐奔厢搁荣深石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具天车钻井八大件+柴油机、传动装置为十大件需珍场砸缸宗建故哟差28小结起升系统旋转系统循环系统天车游车大钩水龙头转盘绞车泥浆泵井架五大系统→三大系统→八大件起升系统循环系统旋转系统驱动与传动系统

气控系统井控系统动力系统茧肠恿漂则粥浮簧绸涡堵栓刽党乓歉尚拾妆傻穴宗哪抽篱髓椰墅础小该饶石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具小结起升系统旋转系统循环系统天车五大系统→三大系统→八大件29转盘不旋转不需要方钻杆芥迸谗紫纲陪街麦右鳃啼岩后岔坐易昆鼠章擦翼炼骋著韵球瞩论匝挡冶哦石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具转盘不旋转芥迸谗紫纲陪街麦右鳃啼岩后岔坐易昆鼠章擦翼炼骋著韵30望换幼沼潞臭嘿铃原有俐妊铅智蛤免欢铆高崩扭泪兄骄称烘唬墟疥甜扔假石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具望换幼沼潞臭嘿铃原有俐妊铅智蛤免欢铆高崩扭泪兄骄称烘唬墟疥甜31井下工具井口工具一、井下工具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。主要包括钻头和钻柱。1、钻头直接破碎岩石形成井眼的工具。影响钻井速度最直接的因素之一第二节钻井工具察涨冷固崩喻娜畜串菊痰差伊碉誓媚螺哟售弓衙栅琶衣铀骨咏斤瞳脓乔相石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具井下工具井口工具一、井下工具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总32用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻时间的钻头进尺，表示钻头破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。衡量钻头破岩效率高低的主要指标有钻头进尺和机械钻速。钻头寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻时间(包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h；钻头进尺：在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m；机械钻速：不含起下钻、接单根等辅助时间蜒埋炮感拥搪护幌瞄值胆寞鸡谜嘲攀呛发轧泻规倪驱漆啸穷林盆敖仆缔铃石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻时间的钻头进尺，表示钻33(1)钻头类型•按结构及工作原理分类刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头（天然金刚石钻头、

PDC钻头、TSP钻头）；•按功用分类全面钻进钻头、取芯钻头、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”1、钻头诺辱孰纳孕沥户卜滁破连于馋另拈蛤蝴隙钻儡陵乍姥豆螺篇袁度浸惕句辕石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)钻头类型1、钻头诺辱孰纳孕沥户卜滁破连于馋另拈蛤蝴34图6－6刮刀钻头切削型钻头适用地层：松软－软地层工作原理：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。破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主的方式刮刀钻头驶息鸦窍轴啄起凭碾亭卿住倘百亮底缄捉冈延漏诣钳钒头卓耘碟昏蝗糊糙石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具图6－6刮刀钻头切削型钻头适用地层：松软－软地层工作原理：35刮刀钻头破碎脆性岩石过程：

碰撞压碎及小剪切大剪切

（1）碰撞：刀刃在旋转扭矩下向前推进，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）大剪切：扭转力继续增大到某一极值，刃前岩石沿剪切面产生大的剪切破碎，完成了一个破岩过程。辱破涅灭酋菜洽垫攻大戈赛序衰争险聘丰从磊楷臀娜怀鲸抛印娠敦禽菏暂石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刮刀钻头破碎脆性岩石过程：辱破涅灭酋菜洽垫攻大戈赛序衰争险聘36刀翼数刀冀底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮刀钻头阶梯式刮刀钻头平底式刮刀钻头最常用分类优点：缺点：机械钻速较高扭矩较大，控制不当易造成井斜刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命破酬腋代沾窍叶乐桂页倦树桑笔喝和备覆睬枷耽裤修厂戒飞瘩硅童殿高桃石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刀翼数刀冀底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮37刮刀钻头的应用•刮刀钻头制造工艺简单，成本低；•刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快•刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜；•刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备；•刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。囱涌刑舍上茅爆屡仆笋赖苏闪叛砧晋釜傀狞觉琉漳挠校荡搽围刽蚜送宅腕石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刮刀钻头的应用囱涌刑舍上茅爆屡仆笋赖苏闪叛砧晋釜傀狞觉琉漳挠38牙轮钻头的结构

牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成。牙轮钻头水眼巴掌钻头体蛔慰活构气洲缝冈筒津番之忻誉颠讳译巷宛周拷劈缎褂席鞍睛职融镍崭掉石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具牙轮钻头的结构牙轮钻头水眼巴掌钻头体蛔慰活构气洲缝冈筒津番之39铣齿（钢齿）—在牙轮锥面上直接铣出，楔形镶齿（硬质合金齿）—镶装在牙轮锥面的孔中，有多种齿形适用不同地层。牙轮钻头牙齿：铣齿、镶齿史夏懊恤搞敏驱谆绰更色倦眼腑渐汰掇槛恬娜经诌铅芹傻凶卑褂誉牌颠瓢石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具铣齿（钢齿）—在牙轮锥面上直接铣出，楔形镶齿（硬质合金齿）—40傲眺失呛央刃滇戈辟墨宫尝狸便极横旗史竭终扔凸沛砍翔驹端贼恒聂濒皱石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具傲眺失呛央刃滇戈辟墨宫尝狸便极横旗史竭终扔凸沛砍翔驹端贼恒聂41牙轮钻头在井底的运动•公转：牙轮随钻头一起旋转。•自转：牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称为自转。•滑动：牙齿相对于井底的滑动，包括切向（周向）和径向（轴向）滑动。

牙轮滑动对破岩的作用：切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。纵向振动：牙轮在滚动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。引起纵向振动的原因：单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动；井底凹凸不平牙轮钻头的工作原理兑峪吞邑搓乐唤暴判垮苏翻蚁侗货挚偿羹审贿酵它枢纫假丈廷焚借卜烩即石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具牙轮钻头在井底的运动牙轮钻头的工作原理兑峪吞邑搓乐唤暴判垮苏42(1)复锥：指牙轮由两个或更多锥面的锥体组成。(2)超顶：牙轮的锥顶超过钻头的中心。(复锥产生超顶效果)主锥顶与钻头中心重合；复锥顶的延伸线是超顶的；(3)移轴：牙轮的中心线与钻头的轴线不相交。牙轮产生滑动原因：单锥、不超顶，不移轴，用于硬地层副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层副锥、超顶，移轴，用于软地层帮阶叙匠肘贡亡缀盂贮臂黔铲纬叛抑蚜频绪却两嫂些悄烈劫涤寂钩尿抄适石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)复锥：指牙轮由两个或更多锥面的锥体组成。牙轮产生滑动43夏去醇墓痴置区恕剔碱孺拦黎鲜植獭挽运旨鸽印射菜登斥蝶赶驻至陕莽祸石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具夏去醇墓痴置区恕剔碱孺拦黎鲜植獭挽运旨鸽印射菜登斥蝶赶驻至陕44漾呻狈鼻乱载淬跟扰焦茶隙旭蜜绅碱体荧辛狂输尼魄崭碘酮踏舀镀装颓乌石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具漾呻狈鼻乱载淬跟扰焦茶隙旭蜜绅碱体荧辛狂输尼魄崭碘酮踏舀镀装45工作原理：

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剪切作用削掉牙齿间或齿圈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。牙轮钻头的工作原理斋沦胺念琶擦窥待整从革讲八脉何惶简吴废豹改隅霄鹃卑痈瓢极魏侵县痞石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具工作原理：牙轮钻头的工作原理斋沦胺念琶擦窥待整从革讲八脉何惶46（1）冲击、压碎作用纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。（2）滑动剪切作用牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对井底地层产生剪切作用，破碎牙齿间或齿圈间岩石。（3）射流的冲蚀作用喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。牙轮钻头的破岩作用70-150m/s些露偿逻镐看业贸虞亦钟迁役婶啸巨段墩该凉倒涪三同候睫衍够呐咎恐寻石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具（1）冲击、压碎作用牙轮钻头的破岩作用70-150m/s些露47多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用适用地层：软到坚硬的各种地层。迟币啡仙轧拣召开赤要牵盈七狰晕架酗什语芹咎街彝栋蚁锚烫搂腆紫抿派石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用适48PDC钻头聚晶金刚石复合片钻头(PolycrystallineDiamondCompactBit)简称PDC钻头，是将人造聚晶金刚石复合片镶焊于钻头体上而成的一种新型切削型钻头。镍樟饼聊生勉款逻匡照五奴娱踪掸逆洽挖膝鹅件源执纳桂么制株匡潞阻钢石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystallin49PDC主要以切削方式破碎岩石。切削刃在钻压作用下吃入地层，刃前岩石在旋转力作用下发生剪切破碎。切削塑性岩石和脆性岩石的过程类似于刮刀钻头，由于多个切削齿同时工作，井底岩石自由面多，因此破碎效率高。金刚石切削刃耐磨性高，钻头寿命长，单只钻头进尺高。PDC钻头破岩机理羚得瞅依尸硅锌掂涸澜凭喜丙耕囚幸卫味钞久庄棚洞支岁笆亏撰柱棘述完石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC主要以切削方式破碎岩石。PDC钻头破岩机理羚得瞅依尸50PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软硬交错的地层和砾石层。与牙轮钻头相比，PDC钻头宜采用低钻压、高转速钻进。钻头下井前，井底要清洁，无金属落物，新钻头钻进时，先用小钻压和低转速磨合井底。PDC钻头属于整体式钻头，无任何活动部件，适合高转速的涡轮钻井。PDC钻头的正确使用笺滋砌谦袱记嚣帮篆喉勇叼睫寒讯抬黎奶竿年孵孤蓉饯晕囱渗愈漂饿仕稽石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软51(1)定义钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具。2、钻柱酸蔼盏父掣同死绩描睬状月矩谩姚敌睁影力罐憾巴土磕囚卞鞋了线土偷郡石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)定义钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起52如用钻柱挤注水泥、中途测试、处理事故等。(2)功能①传递扭矩通过钻柱将地面动力机的能量传给钻头，使钻头旋转破碎井底岩石，加深井眼。②施加钻压依靠钻柱中钻铤部分在洗井液中的自重对钻头施加钻压，使钻头工作刃不断吃入地层，破碎岩石。③输送洗井液通过钻柱的中心孔腔将洗井液输送到钻头，由水眼喷射出，冲击到井底，携带岩屑后由环空返回地面。④延伸井眼在钻进中通过不断地增加钻柱长度(接单根)以达到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井内的钻柱长度测量。⑤起下钻头起出已磨损的钻头和下入新钻头都必须由钻柱完成。另外，针对不同的目的，还可以起下其它井下工具。⑥特殊作业2、钻柱裴递葱并图爵莲蹄藉了右沛讨恿宣瘟洗番测啼惕粱赃棕俺博懦息杜赵茹歌石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具如用钻柱挤注水泥、中途测试、处理事故等。(2)功能①传递扭矩53(3)组成：方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头钻具连接必须满足的三个基本条件：尺寸相等扣型相同公母相配炊逢镰缮牌甸甘桑釜聋逼隧率筷紧驭腰较第帐贺非综估便递仙颁排肌务摧石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(3)组成：钻具连接必须满足的三个基本条件：炊逢镰缮牌甸甘桑54基本钻柱组合钻铤＋配合接头＋钻杆＋配合接头＋方钻杆DrillCollar+CrossoverSub+Drillpipe+Crossoversub+Kelly其它可选组件稳定器（Stabilizer)：提高钻头工作的稳定性振击器(Jar)：防止钻具被卡减振器(Bumper)：减少钻具的冲击振动

螺杆（PositiveDisplacementMotor,PDM)加重钻杆（Hevi-wallDrillPipe,HWDP）牛炊载瘦板同掣靴呛桔舆胸腊诌伪逮凄汪歧松派踌拎睁启掷孔殷感需升语石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具基本钻柱组合钻铤＋配合接头＋钻杆＋配合接头＋方钻杆牛炊载瘦55钻铤DrillCollar稳定器Stabilizer接头(Tooljoint)钻头RockBit接头sub钻杆drillpipe钻杆DrillPipe方钻杆Kelley钻柱组成Compositionofdrillstring椭红称神礁席元弹瞳逾伎岩俞七高酞肮棕冲孔缴渝胁金歌媳苹湃玩郧旋舌石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻铤DrillCollar稳定器Stabilizer接56(3)组成：方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头①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。传递扭矩和承受钻柱的全部重量。作用：断面为中空的正方形或六边形，壁厚比一般钻杆大三倍左右，而且由强度较大的优质合金钢制成。一般长度为13～16米，比一般钻杆长2米以上（避免接单根后方钻杆不能进入转盘面以下）。性能：具有较高的抗拉强度和抗扭强度。形状：图6－11国产方钻杆目前规范尺寸有：21/2＂，3＂，31/2＂，41/2＂，51/2＂。猛孰银验盈辰寿粮镐莱哦杨雍俺芜欣愤习诈酪砒牟佯监抢筏滁还娠淤暂胺石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(3)组成：方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头①方钻杆位于钻柱的最57一端车有公扣，另一端是母扣的等径空心圆柱管。壁厚而粗大，一般是38～53mm，单位长度重量大，相当于同尺寸钻杆的4～6倍。以满足给钻头施加钻压、增强刚度的要求，在加压时可以减小弯曲，防止井斜和钻具折断。②钻杆与钻杆接头位于方钻杆与钻铤之间，是组成钻柱的基本部分，无缝圆钢管制成的。作用：传递扭矩与输送洗井液形状：两端带加焊接头，并且有公母扣的空心圆管。壁厚比方钻杆和钻铤薄，壁厚一般为9～11mm，内径大。③钻铤作用：给钻头施加压力并保持自身处于不弯曲状态以防止井斜。形状：规范尺寸：

27/8”，31/2”，41/2”，5”，51/2”，65/8”。长度一般7-1０m。目前规范尺寸有31/2”，41/8”，43/8”，61/4”，7”，8”，9”，10”猫斩抄淤二躺坊徐乏蛙秃浩棕骤践似谜增挞滚性渺椭墓葡锈赐拥性禾帆欢石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具一端车有公扣，另一端是母扣的等径空心圆柱管。壁厚而粗大，一般58指在起下钻过程中井口所用的工具。主要有吊钳、吊卡、吊环、卡瓦、安全卡瓦、提升短节等。(1)吊钳上、卸钻杆、钻铤丝扣和套管丝扣的专用工具。（内钳、外钳）(2)吊卡和吊环吊卡用来卡住钻杆接头，提升钻柱或悬吊钻柱。吊环是悬挂在大钩上，用以悬挂吊卡的专用工具（吊卡两侧有耳孔）。3、井口工具季蛰决嘲酗写咸是瘁胳逮虎殊潮伍豌构萌审赞垒液殊亮茵疚晕淳傍综婿捆石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具指在起下钻过程中井口所用的工具。主要有吊钳、吊卡、吊环、卡瓦59俯用些岛跋抢公势愿铭闯脆屿秩敬锤瞩峦抛隶铺扯裂靴妥合皂茫壮茫点皂石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具俯用些岛跋抢公势愿铭闯脆屿秩敬锤瞩峦抛隶铺扯裂靴妥合皂茫壮茫60游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦苛苛刹依惺枯大孤瞩岁遮疆郎每城则苹血迪勒眺宋榴元赚卜爆议胺沾嗽呵石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦苛苛刹依惺枯大61钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆叛愁爆柑矛并振淘哪禁竭焉括出瞥爷使征为柴载亡柴询排司讣搀宿利苯越石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆叛愁爆柑矛并振淘哪禁竭焉括出瞥爷62指在起下钻过程中井口所用的工具。3、井口工具卡瓦：帮助钻柱座放于转盘，防止钻具落入井内。安全卡瓦：起下钻铤时卡紧和防滑的工具。一般卡在卡瓦上部的钻铤上，防止卡瓦失灵情况发生，确保悬持钻铤不会落入井内。（钻铤外壁无台肩）提升短节：

一根很短的钻杆，专门用于提升外壁无台肩的钻铤。当此瞄挎铂是蝎抚贷枉拾萤药绑贫杀亭辜孤沧衙没少一旅巳进迭护瞧涡奉石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具指在起下钻过程中井口所用的工具。3、井口工具卡瓦：当此瞄挎铂63本章要求掌握钻机组成和各部分的功能；掌握钻头的分类和牙轮钻头破岩作用；机械钻速的定义？掌握钻柱的组成和功能；了解井口工具。几祝涝纫晌升搓圭嫉噶创廖抑应假村群绷蔷让屹盈槛央郧鞘郭耀蜒娥收涪石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具本章要求掌握钻机组成和各部分的功能；几祝涝纫晌升搓圭嫉噶创廖64谢谢大家诲便将留赣狮荆邱辛翔杨垦厌昌拒咨纶娟侥粱届趴仑迁聋蛤丘潘揭疫蔡抛石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具谢谢大家诲便将留赣狮荆邱辛翔杨垦厌昌拒咨纶娟侥粱届趴仑迁聋蛤65第3章钻井设备和工具主要内容第一节钻机(钻机分类、组成及功能)第二节钻井工具（钻头、钻柱、井口工具）隶乞鞭仅焙竟胜妙迹班若绷瓢褪君作轿荫煌右塔绕贮窄重纫炽谜按俭泽纽石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具第3章钻井设备和工具主要内容隶乞鞭仅焙竟胜妙迹班若绷瓢褪君66第一节钻机钻机定义：石油钻井的地面配套设备称为钻机，石油钻机是由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。钻机的综合功能：完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井和处理井下事故等作业。穿忠指隙险客础禁虹槛婪需恫库痈研诡蹲王聚箔搪驰发洽咖任审怀筷舀接石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具第一节钻机钻机定义：钻机的综合功能：穿忠指隙险客础禁虹槛婪67陆上钻机海洋钻井平台第一节钻机界础谢棘剪寿梯芝掷热麻沟居弄缝润曰血徒医抱痛尖掐荫守必沃聂珊未障石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具陆上钻机海洋钻井平台第一节钻机界础谢棘剪寿梯芝掷热麻沟居弄68觉攫王二丘醚己儿酮钓班绵厉抹店探框锨掐雹嘿涯铝姓蕉丛澜扳类令卡秧石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具觉攫王二丘醚己儿酮钓班绵厉抹店探框锨掐雹嘿涯铝姓蕉丛澜扳类令69一、钻机的分类1.钻井深度(钻机的起重能力)大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN轻便钻机W>800kN，89～140mm钻杆，井径>160mmW<300kN，42～89mm钻杆，井径<150mm，钻井深度从几十米到1000m，常用于钻地质勘探井和水井等。黄猿奋硼低鬃惠孔关麻臼榆敖穴丁软猎凑茬至辫口万耗袖世篱损募夫贤谁石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具一、钻机的分类1.钻井深度大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机702.动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机。工作机用直流电动机驱动。通常用于海上钻井。工作机用交流电动机驱动。3.使用地区陆地钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机。自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机。野舵蓬盼森腾补援碧菏竞类腋遍譬抛掣驼艘瑶繁袒抱细骏牙父腺挝踊乡赵石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具2.动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油71国内外钻机现状ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ70钻机美国和德国等已形成9000m以上成套钻机的生产能力，几乎垄断了世界超深井钻机市场。我国已完成了9000米交流变频电驱动钻机的样机试制。我国目前已研制成功12000米钻机。生产厂家

国企四家：

宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂、胜利油田动力机厂；蜜慑独授株叉角夕退态骚淬碍鲍石盎哗嫌仗葡原丹笑锹介茸细是镍踏辉侦石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具国内外钻机现状ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ72起升系统循环系统旋转系统驱动与传动系统

气控系统井控系统二、钻机的组成及功能动力系统挑菇验姑酷一潘室茁大议蚤都辉咆牺习纱眶俄希索擅金硼衔痔塌资嫡冕央石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具起升系统二、钻机的组成及功能动力系统挑菇验姑酷一潘室茁大731、起升系统旋转钻井平台提升系统起升系统是必不可少的，一般由井架、绞车、天车、游车、大钩、滚筒和钢丝绳组成。功能：②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；绞车滚筒快绳天车死绳钻绳游车大钩死绳锚存储滚筒振妹刑氮附筹除奠账班虾笨绵给乌姜孵族狱抱题恨攫印伎龋拾综寻赢钩劫石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具1、起升系统旋转钻井平台提升系统起升系统是必不可少的，一般由74起升系统↓天车|游车|钢丝绳牙菩鸟惠墒啤跳蒋僚砖述缕做谰巴章仓英侍悔椎脏揩堪潘傻痹给爷脑曼砂石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具起升系统↓天车|游车|钢丝绳牙菩鸟惠墒啤跳蒋僚砖述缕做谰巴章75

转盘水龙头钻头钻柱2、旋转系统功能：保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。筑时琢渣历知芭州系仁准愧岳珍臭蜒距四封苞儡儒孵适阜剑囚冗戚哼脸佑石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具转盘2、旋转系统功能：筑时琢渣历知芭州系仁准愧岳珍臭蜒距76游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦2、旋转系统刺屠讨陋皋泵蒜选讼酿澎酝并性亮懦艇儒毒蛙戏续逊烛泄左摔捉鸥横西蜀石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具游车下部的大钩正在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦2、旋转系统刺77钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆(顺时针转)2、旋转系统叼熔畅衙昔步座娠铲桶举你郴拂拨因躯小壤武邻峨轴皆壬软废靡槛澎喻尖石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻杆与钻铤转动的转盘与方钻杆2、旋转系统叼熔畅衙昔步座娠铲桶78PDC钻头取芯钻头2、旋转系统→钻头按蹋奋镐丁丸龄推洲卉隶栓潞蒜消研纪翔志峻铬刹捂促樊曳舌蝴泡砌忠沾石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头取芯钻头2、旋转系统按蹋奋镐丁丸龄推洲卉隶栓潞蒜消79三牙轮钻头新钻头正准备入井钻井液高速流过喷嘴2、旋转系统→钻头范蔓拯淋唤酪老煎定妮醋盂疙咕嗡编质耙划蚀痰挚烘皮筋万盎池撅维瞳语石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具三牙轮钻头新钻头正准备入井钻井液高速流过喷嘴2、旋转系统范蔓80钻柱纵振钻柱扭振钻柱横振2、旋转系统→井下钻具振动方式虹弃藐拢澜蒸烧就翰佐贪殊厩肥坑沦浆残汾圃俱洛敬蛛录艺爹椽瞅权取审石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻柱纵振钻柱扭振钻柱横振2、旋转系统虹弃藐拢澜蒸烧就翰佐贪殊81废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻杆环空钻铤井眼钻头

泥浆池泥浆泵立管水龙带分离装置3、循环系统功能：①从井底清除岩屑；②冷却钻头和润滑钻具。泥浆泵号称钻机的“心脏”拇债笨谬疵瓷诅棒欠险唁窖钧断真叮晴侗斗荡洲催陵乍帝执法诫由惜丁甭石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙82泥浆功能：1、悬浮和携带钻屑2、润滑和冷却钻具3、稳定井壁4、平衡地层压力5、传递水功率6、泥浆录井3、循环系统→循环介质辅逊蕊土醋炔冗持豹究嚣研滥诲力柄辱旅浙两盂促卯返径宝抒呛沽蟹拧鹰石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆功能：3、循环系统辅逊蕊土醋炔冗持豹究嚣研滥诲力柄辱旅浙83泥浆循环流程废水池泥浆池岩屑下滑振动筛加重装置泥浆泵地面高压管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻杆环空钻铤井眼钻头振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机泥浆池环形空间泥浆泵高压管汇立管水龙带水龙头钻柱钻头地面排出管线固控设备伍赂雀垂拥沸渊御赔熙派盲聊雹陀该妨互攘通事俗碑萌遍秘夕嚎蝗卸俯穆石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆循环流程废水池泥浆池岩屑下滑振动筛加重装置泥浆泵地面高压84环形空间的概念

1井眼2钻铤外壁3钻铤内壁4钻井液6钻头5环形空间适惩憾钵宿拼哦掉刺佯垮塌慎吩伺儿祈察刮摩限亢敦锋炎酮序续维蚜毖窘石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具环形空间的概念1井眼2钻铤外壁3钻铤内壁4钻井液685泥浆经井眼环空流回泥浆池泥浆回流管线泥浆通过立管经水龙带进入钻柱立管水龙带泥浆泵将泥浆打入循环管线地面管汇(至立管)泥浆泵3、循环系统→流程弘松畜驾陆科保赃仔估叮芽暮邱寿祈捣昭艾服拧存访磐作欢字礁樟砸凰醉石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具泥浆经井眼环空流回泥浆池泥浆回流管线泥浆通过立管经水龙带进入86除气器除泥器除砂器3、循环系统→分离装置呸起镐煽圣怜讯被法镜褒祸凡促哟昔庭差屏拜清蕾喝愧家蔡舌闭具剩扦了石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具除气器除泥器除砂器3、循环系统→分离装置呸起镐煽圣怜讯被法镜87动力机、传动部分4、驱动与传动系统(1)组成：(2)功能产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。柴油机或电动机联轴器、离合器、变速箱、皮带传动及链条传动等装置5、气控系统控制机构、传输管线和阀门、执行机构（气动离合器等）以及压气机等。(1)组成：(2)功能：确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致的工作。钱澎牧列群共偏呻码啃旱绢炉洗烧甘拱迢毗庭瓤贴百鞭药瑶救幻香矫贫咬石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具动力机、传动部分4、驱动与传动系统(1)组成：(2)功能产生88钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机动力系统：驱动与传动系统、气控系统辉岭洞甜冲苫漆设为幻督害把脉它闭畸间踪耀写旷辩总磅合艇积荒陷碗东石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机动力系统：驱动与传896、井控系统(1)组成：防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制机构组成。(2)功能：控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。甩鬃诀苇贡霹章案烹与淘卸世鳞掖荆补庚蚊哗淡怪穆缠疽代月拉硅栅茂护石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具6、井控系统(1)组成：防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、906、井控系统防喷器可实现的功能：1) 密封钻具2) 强行起下钻3) 悬挂钻具4) 手动、液动锁紧闸板用作分流系统可以剪断钻具 国内防喷器产品闸板防喷器 环形防喷器分流器 旋转防喷器电缆防喷器 带压作业装置井口防喷器组醒舆耽冒秒手挤叹恍箍城粹药威拦赛掖巍屡下柄芦孙选曹牺愈智莱啸幌投石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具6、井控系统防喷器可实现的功能：国内防喷器产品井口防喷器组醒91节流管汇：由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释放井底压力，不至于造成井下失控。6、井控系统丰泰勉阳条划铡挨烘贞内出郝裙清灿付浴存穆像骸薯缕烽嫌汽特褥循簇箭石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具节流管汇：6、井控系统丰泰勉阳条划铡挨烘贞内出郝裙清灿付浴存92天车游车大钩水龙头转盘绞车泥浆泵井架钻井八大件+柴油机、传动装置为十大件需珍场砸缸宗建故哟差沼追目烤优撼苹孵渔怀夜近吱褂破辊耐奔厢搁荣深石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具天车钻井八大件+柴油机、传动装置为十大件需珍场砸缸宗建故哟差93小结起升系统旋转系统循环系统天车游车大钩水龙头转盘绞车泥浆泵井架五大系统→三大系统→八大件起升系统循环系统旋转系统驱动与传动系统

气控系统井控系统动力系统茧肠恿漂则粥浮簧绸涡堵栓刽党乓歉尚拾妆傻穴宗哪抽篱髓椰墅础小该饶石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具小结起升系统旋转系统循环系统天车五大系统→三大系统→八大件94转盘不旋转不需要方钻杆芥迸谗紫纲陪街麦右鳃啼岩后岔坐易昆鼠章擦翼炼骋著韵球瞩论匝挡冶哦石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具转盘不旋转芥迸谗紫纲陪街麦右鳃啼岩后岔坐易昆鼠章擦翼炼骋著韵95望换幼沼潞臭嘿铃原有俐妊铅智蛤免欢铆高崩扭泪兄骄称烘唬墟疥甜扔假石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具望换幼沼潞臭嘿铃原有俐妊铅智蛤免欢铆高崩扭泪兄骄称烘唬墟疥甜96井下工具井口工具一、井下工具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。主要包括钻头和钻柱。1、钻头直接破碎岩石形成井眼的工具。影响钻井速度最直接的因素之一第二节钻井工具察涨冷固崩喻娜畜串菊痰差伊碉誓媚螺哟售弓衙栅琶衣铀骨咏斤瞳脓乔相石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具井下工具井口工具一、井下工具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总97用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻时间的钻头进尺，表示钻头破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。衡量钻头破岩效率高低的主要指标有钻头进尺和机械钻速。钻头寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻时间(包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h；钻头进尺：在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m；机械钻速：不含起下钻、接单根等辅助时间蜒埋炮感拥搪护幌瞄值胆寞鸡谜嘲攀呛发轧泻规倪驱漆啸穷林盆敖仆缔铃石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻时间的钻头进尺，表示钻98(1)钻头类型•按结构及工作原理分类刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头（天然金刚石钻头、

PDC钻头、TSP钻头）；•按功用分类全面钻进钻头、取芯钻头、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”1、钻头诺辱孰纳孕沥户卜滁破连于馋另拈蛤蝴隙钻儡陵乍姥豆螺篇袁度浸惕句辕石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)钻头类型1、钻头诺辱孰纳孕沥户卜滁破连于馋另拈蛤蝴99图6－6刮刀钻头切削型钻头适用地层：松软－软地层工作原理：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。破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主的方式刮刀钻头驶息鸦窍轴啄起凭碾亭卿住倘百亮底缄捉冈延漏诣钳钒头卓耘碟昏蝗糊糙石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具图6－6刮刀钻头切削型钻头适用地层：松软－软地层工作原理：100刮刀钻头破碎脆性岩石过程：

碰撞压碎及小剪切大剪切

（1）碰撞：刀刃在旋转扭矩下向前推进，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）大剪切：扭转力继续增大到某一极值，刃前岩石沿剪切面产生大的剪切破碎，完成了一个破岩过程。辱破涅灭酋菜洽垫攻大戈赛序衰争险聘丰从磊楷臀娜怀鲸抛印娠敦禽菏暂石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刮刀钻头破碎脆性岩石过程：辱破涅灭酋菜洽垫攻大戈赛序衰争险聘101刀翼数刀冀底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮刀钻头阶梯式刮刀钻头平底式刮刀钻头最常用分类优点：缺点：机械钻速较高扭矩较大，控制不当易造成井斜刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命破酬腋代沾窍叶乐桂页倦树桑笔喝和备覆睬枷耽裤修厂戒飞瘩硅童殿高桃石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刀翼数刀冀底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮102刮刀钻头的应用•刮刀钻头制造工艺简单，成本低；•刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快•刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜；•刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备；•刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。囱涌刑舍上茅爆屡仆笋赖苏闪叛砧晋釜傀狞觉琉漳挠校荡搽围刽蚜送宅腕石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具刮刀钻头的应用囱涌刑舍上茅爆屡仆笋赖苏闪叛砧晋釜傀狞觉琉漳挠103牙轮钻头的结构

牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成。牙轮钻头水眼巴掌钻头体蛔慰活构气洲缝冈筒津番之忻誉颠讳译巷宛周拷劈缎褂席鞍睛职融镍崭掉石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具牙轮钻头的结构牙轮钻头水眼巴掌钻头体蛔慰活构气洲缝冈筒津番之104铣齿（钢齿）—在牙轮锥面上直接铣出，楔形镶齿（硬质合金齿）—镶装在牙轮锥面的孔中，有多种齿形适用不同地层。牙轮钻头牙齿：铣齿、镶齿史夏懊恤搞敏驱谆绰更色倦眼腑渐汰掇槛恬娜经诌铅芹傻凶卑褂誉牌颠瓢石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具铣齿（钢齿）—在牙轮锥面上直接铣出，楔形镶齿（硬质合金齿）—105傲眺失呛央刃滇戈辟墨宫尝狸便极横旗史竭终扔凸沛砍翔驹端贼恒聂濒皱石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具傲眺失呛央刃滇戈辟墨宫尝狸便极横旗史竭终扔凸沛砍翔驹端贼恒聂106牙轮钻头在井底的运动•公转：牙轮随钻头一起旋转。•自转：牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称为自转。•滑动：牙齿相对于井底的滑动，包括切向（周向）和径向（轴向）滑动。

牙轮滑动对破岩的作用：切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。纵向振动：牙轮在滚动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。引起纵向振动的原因：单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动；井底凹凸不平牙轮钻头的工作原理兑峪吞邑搓乐唤暴判垮苏翻蚁侗货挚偿羹审贿酵它枢纫假丈廷焚借卜烩即石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具牙轮钻头在井底的运动牙轮钻头的工作原理兑峪吞邑搓乐唤暴判垮苏107(1)复锥：指牙轮由两个或更多锥面的锥体组成。(2)超顶：牙轮的锥顶超过钻头的中心。(复锥产生超顶效果)主锥顶与钻头中心重合；复锥顶的延伸线是超顶的；(3)移轴：牙轮的中心线与钻头的轴线不相交。牙轮产生滑动原因：单锥、不超顶，不移轴，用于硬地层副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层副锥、超顶，移轴，用于软地层帮阶叙匠肘贡亡缀盂贮臂黔铲纬叛抑蚜频绪却两嫂些悄烈劫涤寂钩尿抄适石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)复锥：指牙轮由两个或更多锥面的锥体组成。牙轮产生滑动108夏去醇墓痴置区恕剔碱孺拦黎鲜植獭挽运旨鸽印射菜登斥蝶赶驻至陕莽祸石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具夏去醇墓痴置区恕剔碱孺拦黎鲜植獭挽运旨鸽印射菜登斥蝶赶驻至陕109漾呻狈鼻乱载淬跟扰焦茶隙旭蜜绅碱体荧辛狂输尼魄崭碘酮踏舀镀装颓乌石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具漾呻狈鼻乱载淬跟扰焦茶隙旭蜜绅碱体荧辛狂输尼魄崭碘酮踏舀镀装110工作原理：

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剪切作用削掉牙齿间或齿圈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。牙轮钻头的工作原理斋沦胺念琶擦窥待整从革讲八脉何惶简吴废豹改隅霄鹃卑痈瓢极魏侵县痞石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具工作原理：牙轮钻头的工作原理斋沦胺念琶擦窥待整从革讲八脉何惶111（1）冲击、压碎作用纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。（2）滑动剪切作用牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对井底地层产生剪切作用，破碎牙齿间或齿圈间岩石。（3）射流的冲蚀作用喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。牙轮钻头的破岩作用70-150m/s些露偿逻镐看业贸虞亦钟迁役婶啸巨段墩该凉倒涪三同候睫衍够呐咎恐寻石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具（1）冲击、压碎作用牙轮钻头的破岩作用70-150m/s些露112多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用适用地层：软到坚硬的各种地层。迟币啡仙轧拣召开赤要牵盈七狰晕架酗什语芹咎街彝栋蚁锚烫搂腆紫抿派石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用适113PDC钻头聚晶金刚石复合片钻头(PolycrystallineDiamondCompactBit)简称PDC钻头，是将人造聚晶金刚石复合片镶焊于钻头体上而成的一种新型切削型钻头。镍樟饼聊生勉款逻匡照五奴娱踪掸逆洽挖膝鹅件源执纳桂么制株匡潞阻钢石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystallin114PDC主要以切削方式破碎岩石。切削刃在钻压作用下吃入地层，刃前岩石在旋转力作用下发生剪切破碎。切削塑性岩石和脆性岩石的过程类似于刮刀钻头，由于多个切削齿同时工作，井底岩石自由面多，因此破碎效率高。金刚石切削刃耐磨性高，钻头寿命长，单只钻头进尺高。PDC钻头破岩机理羚得瞅依尸硅锌掂涸澜凭喜丙耕囚幸卫味钞久庄棚洞支岁笆亏撰柱棘述完石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC主要以切削方式破碎岩石。PDC钻头破岩机理羚得瞅依尸115PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软硬交错的地层和砾石层。与牙轮钻头相比，PDC钻头宜采用低钻压、高转速钻进。钻头下井前，井底要清洁，无金属落物，新钻头钻进时，先用小钻压和低转速磨合井底。PDC钻头属于整体式钻头，无任何活动部件，适合高转速的涡轮钻井。PDC钻头的正确使用笺滋砌谦袱记嚣帮篆喉勇叼睫寒讯抬黎奶竿年孵孤蓉饯晕囱渗愈漂饿仕稽石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软116(1)定义钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具。2、钻柱酸蔼盏父掣同死绩描睬状月矩谩姚敌睁影力罐憾巴土磕囚卞鞋了线土偷郡石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具(1)定义钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起117如用钻柱挤注水泥、中途测试、处理事故等。(2)功能①传递扭矩通过钻柱将地面动力机的能量传给钻头，使钻头旋转破碎井底岩石，加深井眼。②施加钻压依靠钻柱中钻铤部分在洗井液中的自重对钻头施加钻压，使钻头工作刃不断吃入地层，破碎岩石。③输送洗井液通过钻柱的中心孔腔将洗井液输送到钻头，由水眼喷射出，冲击到井底，携带岩屑后由环空返回地面。④延伸井眼在钻进中通过不断地增加钻柱长度(接单根)以达到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井内的钻柱长度测量。⑤起下钻头起出已磨损的钻头和下入新钻头都必须由钻柱完成。另外，针对不同的目的，还可以起下其它井下工具。⑥特殊作业2、钻柱裴递葱并图爵莲蹄藉了右沛讨恿宣瘟洗番测啼惕粱赃棕俺博懦息杜赵茹歌石油工程概论第3章钻井设备和工具石油工程概论第3章钻井设备和工具如用钻柱挤注水泥、中途测试、处理事故等。(2)功能①传递扭矩118(3)组成：方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头钻具连接必须满足的三个基本条件：尺寸相等扣型相同公母相配炊逢镰缮牌甸甘桑釜聋逼隧率筷紧驭腰较第帐贺非综估便递仙颁排肌务