钻井工程钻柱

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❖ 标准方钻杆全长12.19 m,驱动部分长11.25 m。为了适应 钻柱配合的需要,方钻杆也有多种尺寸和接头类型。方钻杆的 壁厚一般比钻杆大三倍左右,并用高强度合金钢制造,故具有 较大的抗拉强度及抗扭强度可以承受整个钻柱的重量和旋转钻 柱及钻头所需要的矩。
上方保接头
ห้องสมุดไป่ตู้
下方保接头
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
有效长度
❖ 2、主要作用:(1)给钻头施加钻压; (2)减轻钻头的振动、摆动和跳动等,使钻头工作平稳; (3)控制井斜。
❖ 3、类 型:光钻铤、螺旋钻铤、扁钻铤。 ❖ 常用尺寸:6-1/4,6-1/2 ,7,8,9 英寸
(三)方钻杆
1、类
型:四方形、六方形
2、特
点:壁厚较大,强度较高
3、主要作用:传递扭矩和承受钻柱的全部重量。
第二章 钻 柱
3. 钻柱的旋转运动形式:
§2-1 钻柱工作状态及受力分析
(1)自转。钻柱像一根柔性轴,围绕自身轴线旋转。钻柱自
转时,在整个圆周上与井壁接触,产生均匀磨损。弯曲钻柱 在自转时,受到交变弯曲应力的作用,容易发生疲劳破坏。 在软地层弯曲井段,钻柱自转容易形成键槽,起钻时可能造 成卡钻事故。
114、(4½),127.0(5英寸),139.7
(3)长度: 18~22ft ,27~30ft, 38~45ft
4、接头及丝扣
(1)丝扣连接:
尺寸相等,丝扣类型 相同,公母扣相匹配。
2)钻杆接头点
壁厚较大,外径较大, 强度较高。
(3)钻杆接头类型: 内平、贯眼、正规。

9、要学生做的事,教职员躬亲共做; 要学生 学的知 识,教 职员躬 亲共学 ;要学 生守的 规则, 教职员 躬亲共 守。21 .7.2121 .7.21W ednesd ay , July 21, 2021

3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的,但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
(四)稳定器
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
1、作用:防止井斜; 控制井眼轨迹
2、类型:刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、 滚轮稳定器
其中:刚性稳定器:螺旋棱(长棱、短棱); 直棱(长棱、短棱)
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
❖ (五)配合接头
❖ 1、作用:把两端不符合连接条件的钻柱 连接在一起。
根加重钻杆,就可防止与钻铤连接的钻杆发生疲劳破 坏;
❖ (2)用于定向井:定向井钻柱中接上加重钻杆后, 可使钻铤和加重钻杆不紧贴在井壁上,从而减少发生 泥饼卡钻的可能性,减少卸扣扭矩,在起钻时上提拉 力也不会超过井内重量太多。此外,还能更好地控制 井斜角和方位角,减少定向工作的次数,从而缩短定
向井的建井周期。
钻井工程
复习旧课:1、钻头的类型 2、金刚石钻头与 PDC钻头的 组成及区别; 3、 钻头的工作原理。
导入新课:钻头是破碎岩石的主要工具,需 要一定的钻压和转速,钻压和转速是由谁 产生和传递的呢?
第二章 钻柱
一、钻柱的作用与组成 二、钻柱的工作 状态与受力分析 三、钻柱设计
四、本章需要10学时
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
容易、可缩短起下钻时间、搬运方便等优点,并能保
持定向井的方位,起到稳斜作用。在大钩负荷和钻压
相同的情况下,使用加重钻杆,还可提高钻机的钻深
能力。国外加重钻杆已广泛用于直井和斜井,据统计
已超过数百万根,但我国很少使用。现就国外使用情
况分述如下:

第二章 钻 柱
§2-1 钻柱的作用与组成 ❖ (1)用于直井:在钻铤和普通钻杆之间连接15~30
配合接头 作业:1、钻柱的概念?
2、钻柱的作用有哪些?
3、钻柱的组成?
第二章 钻 柱 §2-2 钻柱的工作状态及受力分析
一、钻柱的工作状态
1. 起下钻工况下:
(1)直井:直的拉伸、滑动 (2)斜井:随井眼倾斜和弯曲,滑动。
2. 正常钻进工况下
上部受拉伸,下部受压弯曲;在扭矩作用下旋转运动。 下部钻柱弯曲的原因: 钻压的作用使下部钻柱受压缩,当压力达到钻柱的临 界 压力,钻柱将失去直线稳定状态而发生弯曲并与井触。 压力较大时可能发生多次弯曲。
减震器、震击器、 扩眼器、键槽破坏器
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
(一)钻杆
1、作用:传递扭矩和输送钻井液,延长钻柱。 2、结构:管体+接头
有效长度
第二章 钻 柱
§2-1 钻柱的作用与组成
3、规范:
(1)壁厚:9 ~ 11mm
(2)外径:73.0,88.9(3½),101.6,
❖ 2、接头的类型
有效长度 (1)
有效长度 (4)
有效长度 (2)
有效长度 (3)
注:(1)公母扣接头;
(2)双公扣接头 ;
(3)双母扣接头
(4)特殊接头
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
❖ 小结: ❖ 1、钻柱的作用:钻柱在钻井过程中的主要作用
钻柱的特殊作用
2、钻柱组成: 钻杆、钻铤、方钻杆、稳定器、

第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
❖ (4)耐磨表面是用硬质合金加固的接头,寿命可以 延长4倍。

钻柱疲劳失效常发生在钻铤以上数根钻杆上,因
为从钻铤过渡到钻杆时断面急剧变化,弯曲应力集中
在这部分钻杆上。如果在钻铤和钻杆之间加入加重钻
杆,则可以缓和断面的变化,减少应力集中,从而减
少钻具事故。另外,与钻铤相比,加重钻杆还有打捞
一、钻柱的作用
概念:钻柱是钻头以上,水龙头以下各部分的管柱 的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻挺、 各种接头、及 稳定器等井下工具。 (一)、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),使钻头的工作刃 不断吃入岩石; 3、把地面动力(扭矩等)传递给钻头,使钻头不断旋 转破碎岩石; 4、起下钻头; 5、根据钻柱的长度计算井深。

10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。06:17:5906 :17:590 6:177/2 1/2021 6:17:59 AM

11、一个好的教师,是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21. 7.2106:17:5906 :17Jul- 2121-Ju l-21

12、要记住,你不仅是教课的教师, 也是学 生的教 育者, 生活的 导师和 道德的 引路人 。06:17:5906:1 7:5906:17Wed nesday , July 21, 2021
4、常用尺寸:89mm(3-1/2英寸),108mm 133.4mm (5-1/2英寸)。
(4-1/2英寸),

❖ 5、方钻杆统称尺寸:方钻杆统称尺寸指方部截面边宽
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
❖ 6、方钻杆技术规范
❖ 方钻杆位于钻柱的最上端,有四方形和六方形两 种。钻进时,方钻杆与方补心、转盘补心配合,将 地面转盘扭矩传递给钻杆,以带动钻头旋转。

4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为,半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
(二)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,即钻杆测试,又称中途测试
二、钻柱组成 ❖ 方钻杆 ❖ 钻杆 ❖ 钻铤 ❖ 稳定器 ❖ 配合接头和保护接头 ❖ 其它井下工具:

在定向井中,为了保证足够的钻压,所需的加重
钻杆长度比直井在同样钻压下所需长度大,一般在
30°井眼中需加长度15%,在45°井眼中需增加长度 40%,在60°井眼中需增加长度100%。
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
(二)钻铤
❖ 1、结构特点:管体两端直接车制丝扣,无专门接头;壁厚大(38-53毫 米),重量大,是钻杆质量的4~6倍刚度大。
5、方钻杆技术规范
❖ 方钻杆旋转时,上端始终处于转盘面以上, 下部则处在转盘面以下。方钻杆上端至水龙头 的连接部位的丝扣均为左旋丝扣(反扣),以防 止方钻杆转动时卸扣。方钻杆下端至钻头的所 有连接丝扣均为右旋转扣(正扣),在方钻杆带 动钻柱旋转时,丝扣越上越紧。为减轻方钻杆 下部接头丝扣(经常拆卸部位)的磨损,常在该 部位装保护接头。加上两端方保接头,全长 14~15米。

5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己,这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021

内平式:主要用于外加厚钻
杆。其特点是钻杆通体内径相同, 钻井液流动阻力小;但外径较大, 容易磨损。 ❖ 贯眼式:主要用于内加厚钻 杆。其特点是钻杆有两个内径, 钻井液流动阻力大于内平式,但 其外径小于内平式。 ❖ 正规式:主要用于内加厚钻 杆及钻头、打捞工具。其特点是 接头内径加厚处内径管体内径, 钻井液流动阻力大,但外径最小, 强度较大。

15、一年之计,莫如树谷;十年之计 ,莫如 树木; 终身之 计,莫 如树人 。2021 年7月上 午6时1 7分21. 7.2106:17July 21, 2021

16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ,而提 出新的 问题, 却需要 有创造 性的想 像力, 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021 年7月21 日星期 三6时1 7分59 秒06:17:5921
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇,谁就心想事成。21.7.2121.7.2 106:17:5906:17 :59July 21, 2021

14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好, 他就不 能发展 培养和 教育别 人。202 1年7月 21日星 期三上 午6时1 7分59 秒06:17:5921.7. 21

17、儿童是中心,教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。上 午6时17 分59秒 上午6 时17分0 6:17:59 21.7.21
July 2021
❖ 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒,而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
三种类型接头均采用V型螺纹, 但扣型、扣距、锥度及尺寸等都 有很大的差别。
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
第二章 钻 柱 §2-1 钻 柱的作用与组成 ❖ 5、钻杆的通称尺寸:指钻杆本体外径 ❖ 6.加重钻杆 ❖ 加重钻杆是用厚壁钢管制造的新型钻柱构件,管 体两端和中部有超长的外加厚接头或外加厚段,兼有 钻铤和钻杆的功能。它具有以下几个特点: ❖ (1)超长的整体接头可以提供较大的耐磨表面和重 量,接头螺纹可以多次修复; ❖ (2)比同尺寸的钻杆重,管体和接头外径与普通钻 杆一致,内孔是内平的,内孔直径至少等于钻铤的内 径。 ❖ (3)中部外加厚段起小型稳定器作用。受压时管体 可以挠曲,只有两端和中部加厚段接触井壁,管体本 身不受磨损。
❖ (2)公转。
❖ 钻柱像一个刚体,围绕着井眼轴线旋转并沿着井壁滑动。钻 柱公转时,不受交变弯曲应力的作用,但产生不均匀的单向 磨损(偏磨),从而加快了钻柱的磨损和破坏。
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱工作状态及受力分析
(3)公转与自转的结合 钻柱围绕井眼轴线旋转,同时围绕自身轴线转动,即
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