钻具和钻头上扣扭矩
钻井作业操作规程
钻井作业操作规程1 司钻岗操作的重点要求1.1司钻在操作过程应及时调试好刹把角度，调刹把时大钩上严禁有负荷。
刹带下面严禁垫东西。
1.2钻具在裸眼井段内静止时间不超过3min，以上下活动为主，活动幅度大于4m。
1.3起下钻、钻进作业时刹把上不得离人。
1.4在钻井施工过程中，发生钻具遇卡，司钻一方面安排人员向值班干部汇报，一方面应针对卡钻的性质，及时采取解卡措施。
卡钻初期处理的一般原则：a）上提遇卡以下放为主。
b）下放遇阻卡以大力上提为主。
c）粘附卡钻以压放转动为主。
d）沉砂砂桥卡钻要即使小排量顶泵。
e）尽量保持循环畅通。
2 各工序操作的重点要求2.1下钻2.1.1下钻注意控制钻具下放速度，当悬重超过300KN，司钻应使用辅助刹车。
2.1.2下钻铤时，井架工注意观察提升短节是否倒扣，发现倒扣立即发出信号通知司钻。
2.1.3下完钻铤及时在井口放上小补心。
2.1.4钻具上扣时如用B型大钳紧扣；液压大钳上扣时钳头不得打滑，扭矩应达到附表2、附表3规定的要求（液压大钳上扣扭矩与液压的关系见附表1）。
2.1.5下钻司钻注意观察指重表，遇阻不超过100kKN，遇阻应起钻至正常井段后开泵循环划眼。
2.1.6下钻时外钳、泥浆工注意观察井口钻井液返出情况，连续3柱不返钻井液，司钻应接放钻杆开泵循环，待循环正常后再下钻。
2.1.7井深超过2500m或井下泥浆静止时间超过24h，下钻时应分段顶泵或循环，但应该避免在易垮塌井段顶泵或循环。
2.1.8下钻中途及下钻完开泵要求小排量间断开泵，注意观察泵压表，开泵泵压根据不同地层情况而定，防止憋漏地层，开泵不通应立即起钻至正常井段再接方钻杆开泵。
当井口返出钻井液后，慢慢加大排量至正常。
2.2划眼2.2.1在上部软地层划眼时，当泵开通泵压正常后缓慢下放钻具，遇阻10-20KN后拨动转盘划眼，待悬重恢复后再下放。
以冲划为主，防止出现新眼。
2.2.3下部硬地层划眼时，启动转盘负荷正常后缓慢下放钻具遇阻划眼，开始钻压不超过10-50KN，hua烟正常后再视情况决定划眼钻压。
钻井扭矩波动大的原因
钻井扭矩波动大的原因
钻井扭矩波动大可能由多种原因引起，其中一些主要因素包括：
岩层变化：
钻井过程中，钻头可能会遇到不同硬度、强度和组织的岩层。
当钻头穿过不同的岩层时，钻井扭矩可能会波动，因为不同的岩石对钻头的抵抗程度不同。
井孔不规则性：
井孔的形状和尺寸可能会在地下发生变化，例如井孔可能会变窄或变大，或者存在不规则的裂隙。
这些不规则性可能导致钻井扭矩的波动。
钻具问题：
钻头的设计和状态也可能对扭矩波动产生影响。
例如，磨损、损坏或不适当的钻头选择可能导致扭矩的变化。
泥浆性质：
钻井液或泥浆的性质对扭矩有很大影响。
泥浆的黏度、密度和其他特性会影响钻头在井孔中的运行情况，从而影响扭矩。
地层反馈：
钻井过程中，地层反馈可能导致扭矩的瞬时变化。
例如，当钻头遇到断层或孔隙时，扭矩可能会迅速增加或减小。
设备故障：
钻井设备的故障或不稳定性可能导致扭矩波动。
这可能包括驱动系统、井口设备或传感器的问题。
地层钻井液侵入：
当地层的钻井液侵入井孔时，也可能导致扭矩波动。
这可能由于地层产生裂隙或流体渗透引起。
非均匀性的地质结构：
地质结构的非均匀性，例如不同地层之间的过渡区域，可能导致扭矩的不稳定变化。
在实际钻井操作中，通常通过监测和调整钻井参数，以及选择合适的钻具和钻井液，来减小扭矩波动的影响，确保钻井过程的稳定性。
钻具扭矩、重量计算参考标准
95.2-107.9 120.6
142.9-171.4 190.5-222.2 241.3-342.9 374.6-444.5 508-660.4
上扣扭矩
KN.m 2.4-3.7 4.2-6.9 7.1-11.5 17-26.4 50.3-57.5 65.5-86.1
空气中重 量kn 0 0 0 0 0 0 0
长度m
空气中重 加重钻杆 量kn 外/内径
长度m
1746.3 506.427 127/76 208.49
0
89/52.4
0
0
0
0
0
0
0
40 14 18 29.6
空气中重 量kn
145.943 0 0 0 0 0 0 0 0
228/72 203/72 178/72 178/57.2 165/72 165/57.2 159/72 159/57 127/57.2 120/51 89/38.1
牙轮钻头 上扣扭矩
外径
KN.m
95.2-107.9 120.6
142.9-171.4 190.5-222.2 241.3-342.9 374.6-444.5 508-660.4
4.1-4.7 6.1-7.5 9.5-12.2 16.3-21.7 38-43.4 46.1-54.2 54.2-81.3
0
197
0
172
16.2384 165
0
120
0
95
0
89
0
长度m 0
0 8.97
空气中重 量kn 0 0 0
10.4949 0 0 0 0
0 0
224
65
210
常用钻具紧扣扭矩表
160 11.5 68.8 552.3 7.8 85.05 269.1 38.5 176 11.9 93.42 671.8 7.8 105.01 297.7 48.1 172 9.9 90.26 649.1 7.8 105.01 297.7 46
管体 一级：管体外部凹伤，压痕，缩，变粗，变细，卡瓦损伤及直径减小不超过公称外径的 3％，外腐蚀≤1.4mm，坑深＜1mm，周向长＜二分之一
NC26
4.7
4.4
4.1 1.0 0.9 0.8
NC31
11.8
10.4
9.3
2.1 1.9 1.7
NC38
18.0
17.1 14.9 3.1 2.9 2.6
4″DP 41/2″DP, WDP
HT40
27.0
4.5
NC46
34.5
26.0 21.0 5.8 4.4 3.6
5″DP, WDP
NC50
31/2″DC
扣型 NC26
上扣扭矩 KN·m 液压大钳压力 MPa
6.3
1.20
41/8″DC
NC31
9.2
1.60
43/4″DC
NC35
14.7
2.50
61/4″DC (81/2″LF)
NC46
24.4
4.10
7″DC (91/2″LF)
NC50
43.4
8″DC (121/4″LF)
NC56
65.2
3″四方*12m 31/2″四方*12m 41/4″四方*14m 51/4″四方*12m 51/4″四方*14m 51/4″四方*16m
重量（t /根） 0.5 0.59 0.8 1.2 1.5 1.8
各种钻具上扣扭矩表
常用钻具紧扣扭矩表ZQ100液压大钳与扭矩对应关系(Q10Y-M液气大钳：额定流量：107L/min，最高压力：210Kg/cm2,电机功率：40KW)钻杆，加重钻杆上扣扭矩KN·m 液压大钳压力MPa 规格扣型新一级二级新一级二级2 3/8″DP NC26 4.7 4.4 4.1 1.0 0.9 0.827/8″DP NC31 11.8 10.4 9.3 2.1 1.9 1.7 31/2″DP, WDP NC38 18.0 17.1 14.9 3.1 2.9 2.6 4″DP HT40 27.0 4.541/2″DP, WDP NC46 34.5 26.0 21.0 5.8 4.4 3.65″DP, WDP NC50 43.0 38.5 33.4 7.2 5.5 5.65″非标DP NC52T 50.3 39.6 32.2 8.0 6.7 5.5 51/2″DP, WDP 51/2″FH 57.0 46.0 39.0 9.5 7.6 6.5 1Mpa≈4.53KN·m，1KN·m≈0.22072MPa钻铤及稳定器规格扣型上扣扭矩KN·m 液压大钳压力MPa 31/2″DC NC26 6.3 1.2041/8″DC NC31 9.2 1.6043/4″DC NC35 14.7 2.50 61/4″DC (81/2″LF) NC46 24.4 4.107″DC (91/2″LF) NC50 43.4 7.208″DC (121/4″LF) NC56 65.2 10.8 9″DC (16″,171/2″,26″LF) NC61 92.3 15.20 11″DC NC77 142.5 23.30推荐钻头上扣扭矩表钻头规格API正规扣扭矩KN·m(Mpa) 上体外径（mm）37/8″～41/2″23/8″ 4.1～4.7（1.04）8043/4″～5″27/8″8.2～9.5(2.09) 9457/8″～63/4″31/2″9.5～12.2(2.69) 108～12071/2″～83/4″41/2″16.3～21.7(4.79) 146～15291/2″～141/2″65/8″33.03～43.3(9.56) 193～196143/4″～171/2″75/8″46.94～54.2(11.96) 260～266取芯工具外筒紧扣扭矩工具系列尺寸紧扣扭矩KN·m(Mpa) 备注250P(63/4″) 171.45mm×101.6mm 13.4～16.3（2.33～2.84）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡3道250P(43/4″) 120.65mm×66.675mm 5.5～6.6(0.91～1.12) 白棕绳搭上猫头算一圈，二挡2道川式川7-4 12.5～13.3（2.13～2.33）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡3道川式川5-4 6.0～7.0（1.01～1.22）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡2道注：1）扭矩大时：起钻必须上下倒换钻具。
石油钻井各种钻具参数
一、四方钻杆1、参数规格名称5 2/4＂方钻杆３１/２＂方钻杆备注外径(DFL) 133mm88.9mm内径（d）82.6mm 57.2mm上部反扣接头外径(Du) 196.85mm 196.85mm或146.05mm内径(d) 82.6mm 57.2mm长度(Lu) 406.40mm 406.40mm扣型 6 5/8＂Reg(630)反扣 6 5/8＂Reg(630)反扣或4 1/2＂Reg(430)下部正扣接头外径(DF) 177.8 mm 120.65 mm内径82.55mm 57.15mm长度(Ll) 508mm508mm扣型5 1/2＂FH(521)正扣或Nc50(411) 正扣Nc38正扣或3 1/2IF正扣对角宽度（ＤＣ）175.41mm(12.5m)171.46mm115.09mm或112.71mm楞角半径（Ｒc）15.87mm(12.5m)85.72mm(16.46m)12.7mm(12.5m)56.35mm(16.46m)2、方钻杆允许弯曲度项目校直标准使用标准全长＜3 ＜8不大于15度，并且用标准防补芯能自由通过每米＜1 ＜1.5二、钻铤1、常用钻铤尺寸和基本参数规格名称∮228mm∮203mm∮178mm∮159mm∮152mm∮146mm备注水眼（mm）71.4 71.4 71.4 71.4 71.4 50.8 倒角直径（mm）212.7 190.1 164.7 150.0 144.5 114.7 抗弯强度比317 3.02 2.73 2.63 2.84 2.58公称重量Kg/m 290.6 223.5 163.9 136.97 111.8 74.5 上扣扭矩N.m 922006510043400223702874014640扣型Nc61 Nc56 Nc50 Nc46 Nc44 Nc35磨损后螺纹宽度外螺纹24.0/18 20.4/15.8 15.7/15.3 15.9/13.3 13.5/13.0新/旧内螺纹23.8/17.3 19.6/15.2 14.9/14.7 15.1/12.7 12.7/12.5新/旧均匀磨损后外径200 181.6 165.1 139.7 139.7 140偏磨限定尺寸11.8 9.9 9.0 7.6 6.0 6.7螺旋头数 3 3 3 3 3 3螺旋方向右右右右右右螺旋倒程1000 1000 1000 1000 1000 1000螺旋深度9.5 9.5 7.9 7.1 6.4 4.8弯曲强度比：内螺纹危险截面摸数与外螺纹危险断面抗弯截面摸数之比。
钻具紧扣扭矩要求
43
160
11.5
38.5
157
9.9
33.4
钻铤尺寸参数及操作参数
钻铤公称尺寸
公称内径
倒角圆直径
新钻铤螺纹台肩宽度
磨损后钻铤螺纹台肩宽度
横向伤深×长
纵向伤深度
均匀磨损后外径
偏麿限定尺寸
上紧扭矩KN·m
外螺纹
内螺纹
外螺纹
内螺纹
88.9
38.1
82.9
5
4.2
4.6
4
4×28
4
85.1
3.8
6.3
公司钻杆接头磨损后上紧扭矩表
钻杆
接头螺纹型式
新接头
一级接头
二级接头
公称尺寸mm
公称质量kg/m
钢级
外径mm
内径mm
上紧扭矩KN·m
接头最小外径mm
磨损后内螺纹接头台肩最小宽度mm
适应于接头最小外径的上紧扭矩KN·m
接头最小外径mm
磨损后内螺纹接头台肩最小宽度mm
适应于接头最小外径的上紧扭矩KN·m
73
15.49
S
NC31
111.1
41.3
11.8
103
6.7
10.4
101.5
6
9.3
88.9
19.81
S
NC38
127
54
18
122
8.3
17.1
119.5
7.1
14.9
127
29.05
G
NC50
165.1
82.5
34.9
154.58.72.71527.5
26.1
钻具摩阻与扭矩
1、管柱的摩阻和扭矩钻大位移井时，由于井斜角和水平位移的增加而扭矩和摩阻增大是非常突出的问题，它可以限制位移的增加。
管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩，下套管时套管的摩阻和扭矩。
（1)钻柱扭矩和摩阻力的计算为简化计算，作如下假设：*在垂直井段，钻柱和井壁无接触；*钻柱与钻井液之间的摩擦力忽略不计；*在斜井段，钻柱与井壁的接触点连续，且不发生失稳弯曲。
计算时，将钻柱划分为若干个小单元，从钻柱底部的已知力开始逐步向上计算。
若要知道钻柱上某点的扭矩或摩阻力，只要把这点以下各单元的扭矩和摩阻力分别叠加，再分别加上钻柱底部的已知力。
钻柱扭矩的计算在弯曲的井段中，取一钻柱单元，如图2—1。
该单元的扭矩增量为F r R M =∆（2—1）式中△M —钻柱单元的扭矩增量，N·mR —钻柱的半径，m ；Fr —钻柱单元与井壁间的周向摩擦力，N 。
该单元上端的扭矩为式中M j —从钻头算起，第j 个单元的上端的扭矩，N·m ；Mo —钻头扭矩（起下钻时为零），N?m ，△ M I —第I 段的扭矩增量，N.m 。
钻柱摩阻力的计算（转盘钻）转盘钻进时，钻柱既有旋转运动，又有沿井眼轴向运动,因此，钻柱表面某点的运动轨迹实为螺线运动。
在斜井段中取一钻柱单元，如图2-2。
图2中，V 为钻柱表面C 点的运动速度V t ，V r 分别为V 沿钻柱轴向和周向的速度分量；F 为C 点处钻柱所受井壁的摩擦力，其方向与V 相反；Ft ，Fr 分别为F 沿钻柱轴向和周向的摩擦力的分量，即钻柱的轴向摩擦力和周向摩擦力。
由图2-2VV F V F r ts t t 22/+=(2-3) V V F V F r t s r r 22/+=(2-4)F s =fN(2-5)式中F S —钻柱单元的静摩擦力，N ；f —摩擦系数；N —钻柱单元对井壁的挤压力，N 。
[])sin ()22sin (θθθφW T T N +∆+∆=(2-6) 式中T —钻柱单元底部的轴向力，N ；W —钻柱单元在钻井液中的重量，N ；θ,△θ,Δφ—钻柱单元的井斜角，井斜角增量。
钻具管理办法
钻具管理规定一、钻具探伤管理1.探伤周期要求：1.1钻杆及短钻杆每6个月或纯钻时间800（±25）小时，以先到为准安排探伤。
1.2钻铤每开使用后或纯钻时间250（±25）小时，以先到为准安排探伤。
1.3钻具接头每开使用后或纯钻时间250（±25）小时，以先到为准安排探伤。
1.4扶正器等井下钻具每开使用后或纯钻时间250（±25）小时，以先到为准安排探伤。
1.5方钻杆每6个月或纯钻时间675±25小时，以先到为准安排探伤。
2.钻具修扣，为降低钻铤疲劳破坏，对钻挺定期修扣，每次两头同时修扣2-3cm，修扣周期如下：2.14 3/4″及以下（含4 3/4″）：纯钻时间500±25h。
2.24 3/4″以上：纯钻时间700±25h。
2.3配合接头：纯钻时间700±25h。
2.4方钻杆保护接头，纯钻时间＞500h，应淘汰。
2.5修扣后进行磷化或镀铜表面处理，磷化或镀铜表面处理前进行超声波和磁粉探伤。
二、钻具存放管理1. 钻具按规格分类存放在离地面0.5米以上的管架上。
应保证至少有2个支撑点，钻具两端探出不超过1.5米，方钻杆至少有3个支撑点。
2．钻具分类排放，按内螺纹接头朝钻台方向排齐。
3．钻具上面不得放置重物及酸、碱性化学药品，不得在上面进行电、气焊作业，电焊作业不得将地线搭接钻具不用的钻具应定期进行检查保养。
4．不用的钻具应定期进行检查保养。
5．在转井、回收、装卸和运输过程中，必须戴好护丝。
6. 待修钻具必须及时组织修理，单独存放，不许带接头和各种工具，尤其钻铤上的提升短节必须卸掉，因粘扣无法卸开的钻具，经上报同意后，从内螺纹割开，不能损坏本体。
7. 方钻杆、取芯筒运输时，短途应使用专用架子，长途应装在专用套管内，两头栓牢。
三、钻具使用管理1.无探伤合格报告及超过探伤周期的钻具一律不能入井。
2.入井前的检查：钻具入井前应对螺纹、接头、耐磨带、本体、水眼、内涂层的状况进行检查，如有缺陷，应当剔出，进行修理或报废处理。
各种钻具上扣扭矩表
常用钻具紧扣扭矩表ZQ100液压大钳与扭矩对应关系(Q10Y-M液气大钳：额定流量：107L/min，最高压力：210Kg/cm2,电机功率：40KW)钻杆，加重钻杆上扣扭矩KN·m 液压大钳压力MPa 规格扣型新一级二级新一级二级2 3/8″DP NC26 4.7 4.4 4.1 1.0 0.9 0.827/8″DP NC31 11.8 10.4 9.3 2.1 1.9 1.7 31/2″DP, WDP NC38 18.0 17.1 14.9 3.1 2.9 2.6 4″DP HT40 27.0 4.541/2″DP, WDP NC46 34.5 26.0 21.0 5.8 4.4 3.65″DP, WDP NC50 43.0 38.5 33.4 7.2 5.5 5.65″非标DP NC52T 50.3 39.6 32.2 8.0 6.7 5.5 51/2″DP, WDP 51/2″FH 57.0 46.0 39.0 9.5 7.6 6.5 1Mpa≈4.53KN·m，1KN·m≈0.22072MPa钻铤及稳定器规格扣型上扣扭矩KN·m 液压大钳压力MPa 31/2″DC NC26 6.3 1.2041/8″DC NC31 9.2 1.6043/4″DC NC35 14.7 2.50 61/4″DC (81/2″LF) NC46 24.4 4.107″DC (91/2″LF) NC50 43.4 7.208″DC (121/4″LF) NC56 65.2 10.8 9″DC (16″,171/2″,26″LF) NC61 92.3 15.20 11″DC NC77 142.5 23.30推荐钻头上扣扭矩表钻头规格API正规扣扭矩KN·m(Mpa) 上体外径（mm）37/8″～41/2″23/8″ 4.1～4.7（1.04）8043/4″～5″27/8″8.2～9.5(2.09) 9457/8″～63/4″31/2″9.5～12.2(2.69) 108～12071/2″～83/4″41/2″16.3～21.7(4.79) 146～15291/2″～141/2″65/8″33.03～43.3(9.56) 193～196143/4″～171/2″75/8″46.94～54.2(11.96) 260～266取芯工具外筒紧扣扭矩工具系列尺寸紧扣扭矩KN·m(Mpa) 备注250P(63/4″) 171.45mm×101.6mm 13.4～16.3（2.33～2.84）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡3道250P(43/4″) 120.65mm×66.675mm 5.5～6.6(0.91～1.12) 白棕绳搭上猫头算一圈，二挡2道川式川7-4 12.5～13.3（2.13～2.33）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡3道川式川5-4 6.0～7.0（1.01～1.22）白棕绳搭上猫头算一圈，二挡2道注：1）扭矩大时：起钻必须上下倒换钻具。
石油钻井 各种钻具参数
一、四方钻杆二、钻铤弯曲强度比：内螺纹危险截面摸数与外螺纹危险断面抗弯截面摸数之比。
三、加重钻杆三、加重钻杆三、钻杆1、API钻杆加厚尺寸图（X、G、S）四、转换接头：1、转换接头的种类转换接头根据外形与使用分为以下三种型式A型（同径式）：一只转换接头只有一种外径尺寸，代号为JTA。
B型（异径式）：一只转换接头只有两种外径尺寸，代号为JTB。
C型（左旋式）：转换接头的连接螺纹为左旋形式，代号为JTC转换接头的种类（SY5200—93、SY/T6152—1995）注：（1）、转换接头的连接螺纹弯曲强度比应控制在3.20：20—1.90：1之间。
（2）、转换接头的钻具当其直径差大于15mm时可采用B型转换接头（水龙头转换接头和打捞转换接头除外）。
1、接头型号与标记（1）转换接头型号表示法（SY5200—93）转换接头和光坯代号出厂批次出厂年号制造厂名或标志代号例：某厂（代号R）1989年按SY5200—93标准生产的第13批C型水龙头转换接头，两端有4 1/2正规左旋外螺纹，内径上部57.2mm，下部41.99 mm，标记为：R8913（2）转换接头标记代号（SY5200—93）内螺纹代号水眼直径外螺纹代号内螺纹端螺纹代号水眼直径外螺纹端螺纹代号型式（A、B、C）种类（1、2、3、4、5、6、7）接头代号例：1989年按SY5200—93标准生产第四批B型过度转换接头，一端为NC50外螺纹，另一端为NC46内螺纹，内径50.8mm,标记为：标记槽内标记：R8904外表面标记：JT3BNC44—50.8GXNC—50.8M2、接头螺纹扣型的表示方法螺纹扣型叫法目前有三种，一种是国内各油田习惯叫法（如411/410、521/430）；第二种是美国API石油学会规定的老式叫法（如：4FH（贯眼）、4 1/2内平、4 1/2REG 正规；第三种（数字型）是美国API石油学会规定的新叫法（如：NC50、N46、NC38）。