下部钻具组合
定向井下部钻具组合设计方法
SY/T5619—1999定向井下部钻具组合设计方法代替SY/T5619—93 Method of bottom hole assembly design in directional wells1范围本标准规定了井斜角小于60°的定向井下部钻具组合的设计方法。
本标准适用于陆上石油、天然气及地质勘探钻定向井钻具组合设计，侧钻井及大斜度井的下部钻具组合设计也可参照使用。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T5051—91 钻具稳定器SY/T5172—1996 直井下部钻具组合设计方法3钻铤尺寸及重量的确定3.1钻铤尺寸的确定3.1.1在斜井段使用的最下一段（应大于27m）钻铤的刚度应适用于设计的井眼曲率。
3.1.2入井的下部钻具组合中，钻铤的外径应能满足打捞作业。
3.1.3钻头直径与相应钻铤尺寸范围的要求见表1。
表1 钻头直径与相应的钻铤尺寸 mm（in）钻头直径钻铤直径钻头直径钻铤直径120.7(4 3/4) 79.4(3 1/8) 241.3(9 1/2) 158.8(6 1/4) 177.8(7) 152.4(6) 104.8(4 1/8) 311.2(12 1/4) 203.2(8) 228.6(9)215.9(8 1/2) 158.8(6 1/4) 444.5(17 1/2) 228.6(9)3.2无磁钻铤安放位置及长度的确定3.2.1无磁钻铤安放位置无磁钻铤的安放位置应根据钻具组合的特性（造斜、增斜、稳斜或降斜）、具体尺寸和连接螺纹类型，使之尽可能接近钻头。
3.2.2无磁钻铤长度的确定3.2.2.1根据图1确定施工井所在区域。
3.2.2.2施工井在1区时，无磁钻铤长度根据图2进行确定。
图2（a）为光钻铤组合。
在曲线A以下：无磁钻铤长度为9.1m；仪器位置距无磁钻铤底部3.3m。
石油钻井钻具组合类型及选用
钻具组合一、钻柱组合1、钻具组合(钻具配合)：指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。
2、下部钻具组合：指最下部一段钻柱的组成。
3、钻柱：是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。
由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、扶正器等钻具所组成。
4、倒换钻具：下钻时，改变部分立根原先的下入顺序，以改变钻具的受力情况。
5、井下三器：指扶正器、减振器和震击器。
6、钻柱中和点：钻柱的总重量减去给钻头加压所用的那部分钻柱的重量，而形成一个即不受拉又不受压的位置，就叫钻柱的中和点。
二、主要钻具组合类型钻柱是联通地面与井下的枢纽。
不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。
如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。
同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。
①(刚性)满眼钻具：由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。
用于防斜稳斜。
②塔式钻具：由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。
用于防止井斜。
③钟摆钻具：在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。
运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。
用于防斜和纠斜。
三、增、降、稳斜钻具组合1、降斜组合:类型L1 L2 强降斜组合9-27 /弱降斜组合0.8 18-272、增斜组合：类型L1 L2 L3 强增斜组合 1.0-1.8 / /中增斜组合 1.0-1.8 18-27 /弱增斜组合 1.0-1.8 9-18 93、稳斜组合:类型L1 L2 L3 L4 L5强稳斜组合0.8-1.2 4.5-6.0 9 9 9中稳斜组合 1.0-1.8 3-6 9-18 9-27 /弱稳斜组合 1.0-1.8 4.5 9 / /稳定器在钻具组合中的安放位置不同，钻具组合所表现的性质就不同，一般地将，近钻头稳定器离钻头越近，钻头的增斜力就越大，反之钻头的增斜力则越小。
定向井下部钻具组合设计方法
定向井下部钻具组合设计方法-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANSY/T5619—1999定向井下部钻具组合设计方法代替SY/T5619—93Method of bottom hole assembly design in directional wells1范围本标准规定了井斜角小于60°的定向井下部钻具组合的设计方法。
本标准适用于陆上石油、天然气及地质勘探钻定向井钻具组合设计，侧钻井及大斜度井的下部钻具组合设计也可参照使用。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T5051—91 钻具稳定器SY/T5172—1996 直井下部钻具组合设计方法3钻铤尺寸及重量的确定钻铤尺寸的确定在斜井段使用的最下一段（应大于27m）钻铤的刚度应适用于设计的井眼曲率。
入井的下部钻具组合中，钻铤的外径应能满足打捞作业。
钻头直径与相应钻铤尺寸范围的要求见表1。
表1 钻头直径与相应的钻铤尺寸 mm（in）钻头直径钻铤直径钻头直径钻铤直径(4 3/4) (3 1/8) (9 1/2) (6 1/4)(7)(6) (4 1/8) (12 1/4) (8)(9)(8 1/2) (6 1/4) (17 1/2) (9)无磁钻铤安放位置及长度的确定无磁钻铤安放位置无磁钻铤的安放位置应根据钻具组合的特性（造斜、增斜、稳斜或降斜）、具体尺寸和连接螺纹类型，使之尽可能接近钻头。
无磁钻铤长度的确定根据图1确定施工井所在区域。
施工井在1区时，无磁钻铤长度根据图2进行确定。
图2（a）为光钻铤组合。
在曲线A以下：无磁钻铤长度为；仪器位置距无磁钻铤底部。
在曲线A以上：无磁钻铤长度为；仪器位置距无磁钻铤底部；图2(b)为满眼或螺杆钻具组合在曲线B以下：无磁钻铤长度为；仪器位置距无磁钻铤底部；在曲线B和C之间：无磁钻铤长度为；仪器位置距无磁钻铤底部；在曲线C以上：无磁钻铤长度为；仪器位置距无磁钻铤底部；3．2．2．3施工井在2区时，无磁钻铤长度根据图3进行确定。
钻柱与下部钻具组合设计
表3 防止卡瓦挤毁钻杆的σy/σt比值
横 向 卡瓦 摩 擦 负 载 60.3 长度 系 数 系 数 /mm (μ) (Ks) 0.06 4.35 1.27 0.08 304.8 0.10 0.12 0.14 0.06 4.00 3.68 3.42 3.18 4.36 1.25 1.22 1621 1.19 1.20
89(31/2)
89,108(31/2, 41/4)
从上表可以看出，一种尺寸的钻头可以 使用两种尺寸的钻具，具体选择就要依据 实际条件。选择的基本原则是： 1.钻杆由于受到扭矩和拉力最大，在供 应可能的情况下，应尽量选用大尺寸方钻 杆。
2.钻机提升能力允许的情况下，选择大尺寸钻杆是 有利的。因为大尺寸钻杆强度大，水眼大，钻井 液流动阻力小，且由于环空较小，钻井液上返速 度高，有利于携带岩屑。入境的钻柱结构力求简 单，以便于起下钻操作。国内各油田目前大都用 127mm(5 in)钻杆。 3.钻铤尺寸决定着井眼的有效直径，为了保证所钻 井眼能使套管或套铣筒的顺利下入，钻铤中最下 部一段（一般应不少一立柱）的外径应不小于允 许最小外径，其允许最小钻铤外径为 允许最小钻铤外径＝2×套管接箍外径－钻头直径
pca = p/Sc 式中：pca——钻杆许用外挤压力，Mpa； p ——钻杆的最小抗挤强度，Mpa； Sc ——安全系数，一般应不小于1.125。
4）抗扭强度。在钻斜井、深井、扩眼和处理卡钻 事故时，钻杆受到的扭矩很大，抗扭强度计算也 就显得极其重要。APIRP7G标准给出了各种尺 寸、钢级及不同级别钻杆的抗扭强度数据。 在钻井过程中，钻杆承受的实际扭矩很难准确计算， 可用下式近似估算： M = 9.67P/n 式中：M——钻杆承受的扭矩，kN•m； P——是钻柱旋转所需的功率，kw； n——转速，r/min。
07底部钻具组合设计
07底部钻具组合设计
底部钻具组合是一种使用不同类型的钻具组合在一起的方法，以深入
地路口进行钻探作业。
它也被称为多点集中钻探。
底部钻具组合设计有多
种形式，可以根据钻井要求或钻井工程的专业性来进行组合，以更好地达
到钻探的目的。
为钻井项目组合底部钻具，要根据钻井要求和实际情况来组合。
首先，根据钻井要求，确定底部钻具组合的类型，然后根据实际情况，确定具体
组合钻具的型号，比如，如果钻探要求的凿岩连接应该比较牢固，就可以
考虑选择项点式把手钻具；如果钻探要求穿越比较深而又有起伏的地形，
就可以考虑选择抽油机或者顶杆；如果钻探要求比较深而又地形比较坦平，就可以考虑选择钢板或钢套管。
其次，组合的底部钻具的类型和数量也需要根据实际情况来确定。
比如，如果钻探要求起伏较高，需要多点同时进行，就需要两个以上的钻具
组合；如果钻探要求只单点，就只使用一支钻具；如果钻探要求有结构的
连接，可以使用两支不同的钻具。
因此，组合的底部钻具数量和类型需要
根据钻井要求和实际情况来确定。
井下钻具分类及组合
钻具的分类及组合单位：长庆钻井管局公司宁定服务部姓名：丛成目录前言 (5)1.钻具的分类 (5)1.1钻杆 (5)1.1.1钻杆的作用 (5)1.1.2钻杆的结构 (5)1.1.3钻杆的钢级 (6)1.1.4钻杆的规范 (6)1.2钻铤 (7)1.2.1钻铤的作用 (7)1.2.2钻铤的结构 (7)1.2.3钻铤的规范 (8)1.2.4钻铤的型号 (9)1.3方钻杆 (9)1.3.1方钻杆的作用及结构 (9)1.3.2方钻杆的规范 (10)二、钻具组合 (10)2.1导向钻井技术的钻具组合选择 (12)2.1.1单弯螺杆角度的选择 (12)2.1.2稳定器尺寸的选择 (12)2.1.3钻具结构的选择 (12)2.1.4钻头类型的选择 (13)2.1.5泥浆参数的选择 (13)2.2刚性满眼钻具 (13)2.2.1工作原理 (13)2.2.2满眼钻具组合设计 (15)2.2.3提高钻柱的弯曲刚度 (16)2.2.4扶正器与井壁之间的间隙控制 (16)2.3塔式钻具 (16)2.4钟摆钻具 (17)2.4.1工作原理 (18)2.4.2扶正器的安放位置 (18)结束语 (19)摘要钻具是下井工具的总称。
包括：方钻杆、钻杆、加重钻杆、钻铤（无磁钻铤）、转换接头、钻具稳定器、井下动力钻具、减震器、钻头等。
而将这些下井工具连接起来组成的管串称为钻柱。
钻柱是连通地面与地下的枢纽。
钻井过程中，地面动力的传递和钻井液的输送，依靠钻柱来实现;地层的变化、井下的复杂情况，也可以通过钻柱反映到地面上来;此外钻井过程中的其他作业，如取心、处理井下事故、中途测试等都必须依靠钻柱来实现。
钻柱一旦出现事故，会带来一定的经济损失。
因此管理好、使用好、选择合理的钻具组合在钻井过程中尤为重要。
关键词：钻具井下工具钻具组合Adsteact Downhole drilling tool is the general teem. Include:Kelly,drill pipe ,heavy weight drill pipe,drill collar(non-magnetic drill collars),adapters,drill stabilizer,downhole drill motor,shock absorbers,drill and so on.And tools to link these to go down the string as consisting of drill pipe.Drill string is connectedon the ground and underground hub.Drilling process,the ground power transmission and fluid delivery,reling on the drill string to achieve;formation changes,the complexity of the situation underground,also reflected by the drill string to the ground;addition drilling and other operations,such as coring to deal with mine accident,and so must rely on the middle of the best drill string to achieve.Once the drill accident will bring some economic loss.Therefore,to manage,use a good,reasonable choice of bottom hole assembly buring drilling is particularly important.Keywords: drill downhole tolls BHA前言钻具是下井工具的总称。
教学媒体4-底部钻具组合分析
二、定向井底部钻具组合
增斜钻具实例-长庆小井眼
反扭角计算 定点造斜时的反扭角计算公式
180 M ϕ= Gπ
⎞ ⎛ l1 l 2 ⎟ ⎜ + ⎟ ⎜I I p2 ⎠ ⎝ p1
二、定向井底部钻具组合
增斜钻具实例-长庆小井眼
变径扶正器增斜: 165bit*0.18+311*310*0.42+变径扶正器*1.17 + 121DC*125.44 + 311*310*0.35 + 88.9DP 钻压80 kN，转速90rpm 单弯螺杆增斜: 165bit*0.18+311*310*0.36+ 121 单弯螺杆 *4.8 +121NDC+121DC*18+88.9DP 钻压80 kN，转速90rpm
二、定向井底部钻具组合
二、定向井底部钻具组合
增斜钻具
二、定向井底部钻具组合
增斜钻具
二、定向井底部钻具组合
增斜钻具
钻具增斜能力与井斜角的关系 单位：°/25m 2° 1# 2# 3# 4# 5# 6# 5.20 11.8 0.0095 -0.218 0.0977 -0.0067 10° 5.3122 11.921 -0.0671 1.0543 0.1415 -0.0039 40° 5.6478 10.76 -0.5274 3.9418 0.1948 -0.0159 90° 6.0266 11.68 -1.097 4.2046 0.128 -0.0347
一、直井防斜钻具组合
防斜钻具
刚性满眼钻具： •原理：提高BHA刚度，防止弯曲 •主要包括：满眼钻具组合、方钻铤 •特点： 结构原理简单，现场易操作 强造斜趋势地层难以控制井斜 无纠斜能力 对井壁要求严格
钻具组合设计
第四章轨迹控制钻具组合设计4．1 下部钻具组合设计原则（1）虔诚水平机下部钻具组合设计的首要原则是造斜率原则，保证所有设计组合的造斜率到要求是井眼控制轨迹控制的关键。
为了使所设计的钻具组合能够对付在实钻过程中造斜能力又是难以发挥的意外情况，往往有意识在设计时使BHA得造斜能力比井深设计造斜率搞20％~30％。
（2）在设计水平井下部钻具组合时，要考虑和确定测量方法、仪器类别及型号。
水平井用最普遍的是MWD，即无线传输的随钻测斜仪，它允许工作在定向钻进和转盘钻进两种情况，但是由于信号靠泥浆脉冲来进行运输，工程参数传输慢，而浅层水平井由于地层软进尺快；为了提高定向精度，实验之初的1~2口井可在定向钻进的起始井段所用的钻具组合中，考虑采用有线随钻测斜仪，形成经验后全部推广MWD。
（3）在设计水平井钻具组合时，考虑到井底温度较低，一般选用常温型螺杆钻具；而在常规水平井中有时井底温度高于125℃，此时应考虑选用高温型螺杆钻具。
（4）在设计水平井下部钻具组合时，也要考虑工作排量和螺杆钻具许用最大排量之间的关系。
如果排量明显大于螺杆钻具的额定排量和最大排量时，应考虑选用中空转子螺杆钻具。
（5）在设计水平井下部钻具组合时，为了安全生产，组合必须保证足够的强度、工作可靠性，并满足井下事故处理作业队钻具组合的结构要求。
图4-1为螺杆钻具基本形式。
/由于浅层水平井井眼长度太短，一旦预测的井眼轨迹与设计不一致，几乎没有纠正的余地，而且还无法填井重钻，因此，运用科学合理的方法，准确地计算造斜能力、按设计要求完成完成轨迹是浅层大位移水平井成功的关键。
4·2 钻具组合造斜率预测4·2·1现有的方法评价三点定圆法的优点在于计算简单，强调了结构弯曲对工具造斜率的影响，并在一定程度反映了稳定器位置的影响。
但该方法的缺点也十分突出，如；（1）未考虑钻具的受力与变形对造斜率的影响，即把造斜率计算建立在绝对刚性的条件下的几何关系基础上；（2）未考虑钻具刚度对造斜率所得结果的影响，用该式计算γ、L 1、L2相同的两种直径，不同刚度的钻具的造斜率所得结果相同；（3）未考虑近钻头稳定器位置（L1）对造斜率的影响。
教学媒体-底部钻具组合分析
教学媒体-底部钻具组合分析底部钻具组合分析是地质工程领域中非常重要的一个课题。
底部钻具是一种用于地下钻探的工具，它起到了穿越地层、取得地下样本和获取地质数据的关键作用。
在进行地质勘探、地下资源开发和地下工程施工时，对底部钻具的组合进行分析是必不可少的。
底部钻具的组合分析主要涉及以下几个方面：1. 钻头选型：底部钻具的钻头是与地层直接接触的部分，因此选取合适的钻头对于底部钻具的工作效率和成本控制至关重要。
钻头的选取需要考虑地层的类型、硬度、厚度等因素，以及钻井工艺要求。
2. 钻杆组合：底部钻具一般由多根钻杆组成，钻杆的组合需要满足一定的要求。
首先，钻杆的长度要能够满足钻井深度的要求；其次，钻杆的材质和规格要符合钻井工艺要求；最后，钻杆之间的接口要牢固可靠，以确保钻井过程的安全稳定。
3. 钻井液设计：钻井液是底部钻具工作的重要辅助材料，主要用于冷却、润滑和清洁钻头、传递钻井动力以及保持钻井井壁稳定。
钻井液的设计需要根据地层特点和钻井施工要求，选择合适的材料、粘度和密度等参数。
4. 钻井参数控制：底部钻具的工作稳定性和效率与钻井参数的控制密切相关。
钻井参数包括钻进压力、转速、进给速度、冲击频率等。
将这些参数进行合理调整，可以提高底部钻具的工作效率和钻井质量。
底部钻具组合分析需要将上述几个方面进行综合考虑，根据具体的工程需求和地质条件，确定最优的钻具组合方案。
这个过程需要相关领域的专业知识和经验，并且需要借助于现代科技手段，如计算机模拟和仿真技术。
总之，底部钻具组合分析是一门复杂而重要的学科。
通过对底部钻具的钻头、钻杆、钻井液和钻井参数等方面进行综合分析，可以为地质工程提供可靠的钻井方案，提高钻井效率和质量，并为地下资源开发和地下工程施工提供有力支持。
底部钻具组合分析是地质工程中一个非常重要且复杂的任务。
底部钻具是钻井工程中的核心工具，它能够穿越地层，取得地下样本并获得地质数据。
因此，正确选择和组合底部钻具对于地质勘探、地下资源开发和地下工程施工具有重要意义。
钻具组合图
钻具组合图一、常规钻井（直井）钻具组合：BIT钻头；DC钻鋌；SDC 螺旋钻鋌；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器；1、塔式钻具组合：Φ444.5mmBIT×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165 mmDC×54.51m+Φ139.7mmDPΦ311.1mmBIT×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165m mDC×81.83m+Φ139.7mmDPФ311.1mmBIT×0.32m+Ф244.5mm LZ×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203 mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDPΦ311.1mmBIT×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mm DC×81.75m+Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDP钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m （6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ215.9mmBIT×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165 mmDJ×8.81m+411/4A10＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m （15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱2、钟摆钻具组合：Φ660.4mmP2×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×1 8.24m+730/NC61公+26″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+ 26″LF+731/NC56母+Φ203mmDC×94.94m+410/NC56公+Φ139.7mmDP+顶驱Φ444.5mmGA114×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC ×18.24m+171/2″LF+Φ229mmSDC×9.24m+171/2″LF+NC61公/NC56母+Φ2 03mmDC×121.94m+8″随震+8″DC×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141. 94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmBIT×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203 mmDC×9.10m+Φ308mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmDB535Z×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9. 24m +NC61公/NC56母+121/4″LF+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.9 4m+410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmDB535FG2×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 12 1/4″LF ++Φ229mm SDC×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mmBIT×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSD C×1.39m+Φ214mmSTB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ139.7mmHWOP×141.94 m +Φ139.7mmDP+顶驱3、满眼钻具组合：Φ311.1mmH136×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24 m+NC61公/NC56母+121/4″LF+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m +410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф16 5mm SDC×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mm DC×244.63m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7m mDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ21 4mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф16 5mmDC×244.63m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.25m+Φ214mmSTB×1.50m+Ф165mmSDC×1.38m+Φ2 14mmSTB×1.40m+Ф165mmDC×8.81m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm SJ×6.11m+Ф165mmDC×229.22m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱二、定向井（水平井）钻具组合：1、直井段钻具组合：采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合、满眼钻具组合。
钻井基本术语介绍
磨芯：在取芯钻进中，由于岩芯被卡或被 堵，导致岩芯面与岩芯面之间的磨损。
岩芯收获率：岩芯长与取芯进尺之比的百 分数。
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水基钻井液：以水为连续相的钻井液。其 成份一般可含有水（可以是淡水、盐水、 饱和盐水）油；胶体颗粒；惰性固相颗粒； 化学处理剂等。
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谢谢
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裸眼侧钻：在预定井深采用定向工具钻出 新井眼的工艺过程。
套管开窗侧钻：在套管上开窗钻新井眼的 工艺过程。
切割套管侧钻：用磨铣工具磨掉一段套管， 使井眼在360o方位全部裸露，便于井下动 力钻具向任何方向定向侧钻的工艺过程。
井斜角：井眼轴线上某一点的切线（钻进 方向）与该点垂线之间的夹角。
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方位角：井眼轴线上某一点的切线（钻进方向） 在水平面上的投影线，与真北方向线之间的夹角 （沿顺时针方向）。
大斜度井：最大井斜角在60o～86o的定向 井。
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多目标定向井：有两个或两个以上目标的定向井。 绕障井：为避开在存在着某种不允许通过或难以
穿过的障碍，沿一定井眼轨道钻达目标的定向井。 长曲率半径水平井：造斜率小于6o/30m的水平井。 中曲率半径水平井：造斜率6o－20o/30m的水平
井。 短曲率半径水平井：造斜率高达1o－10o/m的水平
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卡钻：凡钻柱在井内不能上提、下放或转 动叫做卡钻。
泥包卡钻：钻入泥页岩地层不能及时清除 井底岩屑，钻井液与岩屑混合物紧紧包住 钻头或其他井下工具，造成的卡钻。
砂桥卡钻：岩屑在井径变化处急聚堆积造 成的卡钻。
沉砂卡钻：岩屑在井底沉积造成的卡钻。 键槽卡钻：钻井作业过程中，钻具在井壁
直井下部钻具组合设计方法
SY/T5172-1996代替SY5172-87 直井下部钻具组合设计方法1范围本标准规定了石油与天然气钻井工程钻直井用下部钻具组合的设计原理及方法。
本标准适用于石油与天然气地层倾角小的常规直井钻井的下部钻具组合设计。
2钻铤尺寸及重力的确定2.1钻铤尺寸的确定2.1.1为保证套管能顺利下入井内，钻柱中最下段（一般不应少于一立柱）钻铤应有足够大的外径，推荐按表1选配。
表1 与钻头直径对应的推荐钻铤外径钻头直径钻铤外径142.9～152.4 104.7，120.6158.8～171.4 120.6，127.0190.5～200.0 127.0～158.8212.7～222.2 158.8～171.4241.3～250.8 177.8～203.2269.9 177.8～228.6311.2 228.6～254.0374.6 228.6～254.0444.5 228.6～279.4508.0～660.4 254.0～279.42.1.2钻铤柱中最大钻铤外径应保证在打捞作业中能够套铣。
2.1.3在大于190.5mm的井眼中,应采用复合(塔式)钻铤结构(包括加重钻杆)，相邻两段钻铤的外径差一般不应大于25.4mm。
最上一段钻铤的外径不应小于所连接的钻杆接头外径。
每段长度不应少于一立柱。
2.1.4钻具组合的刚度应大于所下套管的刚度。
2.2钻铤重力的确定根据设计的最大钻压计算确定所需钻铤的总重力,然后确定各种尺寸钻铤的长度,以确保中性点始终处于钻铤柱上，所需钻铤的总重力可按式(1)计算：PmaxKsWc= (1)K f其中：ρmK f=1－ρs式中：Wc——所需钻铤的总重力，kN；Pmax——设计的最大钻压，kN；Ks——安全系数，一般条件下取1.25，当钻铤柱中加钻具减振器时，取1.15；K f——钻井液浮力减轻系数；ρm——钻井液密度，g/cm3；ρs——钻铤钢材密度，g/cm3。
3钟摆钻具组合设计3.1无稳定器钟摆钻具组合设计为了获得较大的钟摆降斜力,最下端1～2柱钻铤应尽可能采用大尺寸厚壁钻铤。
下部钻具组合稳定性有限元分析方法及应用
文章 编号 ： ０ ０— ６ ４ ２０ ）３— １８— ４ １０ ２ ３ （０ ７ ０ ０ １ ０
下部钻具组合稳定 性有限元分析 方法及应 用
况雨春 蒋建 宁 ， 洁 何振奎 刘有义 ， 申 ， ，
（ ．西南 石油大学 ， ｔｉ成都 ６０ ０ ２ １ ￣ＪＩ １ ５０； ．中石化河南 油 田分公 司石油工程技术研究 院）
维普资讯
第 ３期
况雨春等 ： 下部钻具组合稳定性有 限元分析方法及应用
ｌ９ １
减 小 。在某 一载 荷 水 平 下 ， 种 负 的应 力 刚 度 超 过 这
维普资讯
第２ ９卷 第 ３期 ２０ ０ ７年 ６月
西 南 石 油 大 学 学 报
Ｊｕｎ ｌｏ ｏ ｔｗｅｔ ｅｒｌｕ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｕｈ ｓ ｔ ｅ ｍ ｎｖ ｒｉ Ｐ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ９ １２
Ｎｏ ３ ．
ｏ７ Ｊ ｎ ２０ ｕ
能加 在钻头上 ， 造成钻井 效率 的降低 。 从而 载荷时， 弱化 效应 超过 钻柱 结构 的国 有 刚度 ， 时没 此 位 结 增 强下部 钻具 的稳 定性 可 以通 过安 放 扶 正器 来 有 了净 刚度 ， 移无 限增加 ， 构 发生 失稳 。基本 思 实现 ， 而扶 正 器安 放 的位 置 将 直 接 影 响 下 部 钻 具 路是 ： 然 采用有 限元分析软件对包括钻铤 和扶正器 的
这种 效应 会 导 致 结构 在 承 受 应 力 后 抵 抗 横 向载 力分析 ； 苏义脑院士将纵横弯曲连续梁理论发展至可 应 ， 当压 力增 加 时 ， 结构 抵 抗横 向变形 能 力 求解井下动力钻具、 带弯角、 变截面组合 的三维分析 ， 荷 能力 降低 ，
收 稿 日期 ： ０ ５—１ ２０ ２—２ ８
带旋转导向钻井工具的下部钻具组合力学分析
带旋转导向钻井工具的下部钻具组合力学分析可控弯接头是旋转导向钻井系统实现导向功能的关键工具,本文对可控弯接头下部钻具组合进行了静力学和动力学两个方面的研究。
根据下部钻具组合的结构特点,将可控弯接头工具置于下部钻具组合中,并设计4组不同结构参数的可控弯接头钻具组合;通过SolidWorks软件建立其三维模型,采用有限元软件计算其静力学和动力学特性。
基于ANSYS建立可控弯接头钻具组合的有限元模型,通过有限元静力学仿真分析得到在可控弯接头工具实现导向功能时,钻具组合结构参数和钻压与最大应力和变形的关系曲线。
通过计算不同结构参数下和不同导向轴偏摆角度下的模态特性,得到可控弯接头钻具组合结构参数和导向轴偏摆角度与固有频率的关系曲线。
在模态分析的基础上对可控弯接头钻具组合进行谐响应分析,得到可控弯接头钻具组合钻压和导向轴偏摆角度与频率响应的关系曲线。
通过瞬态动力学分析,得到可控弯接头钻具组合以及可控弯接头的位移与时间的关系曲线以及应力与时间的关系曲线。
下部钻具组合的非线性静力学分析与计算
下部钻具组合的非线性静力学分析与计算下部钻具组合的非线性静力学分析对下部钻具的设计和钻井参数的合理选择具有重要的意义。
为此，本文继承前人的研究成果，结合现代钻井技术和工程经验，从非线性静力学的角度对下部钻具组合进行了分析与计算，具体内容包括：（1）根据下部钻具组合在井眼中的工作状态，综合考虑钻具在自重和钻压作用下引起的纵向弯曲，及其下部钻具与井壁的接触非线性，建立了下部钻具组合的几何和接触双重非线性静力学模型。
（2）运用有限元分析中的空间梁单元和接触间隙元方法，对下部钻具组合的双重非线性静力学模型进行分析与求解。
（3）分析了钻柱的非线性屈曲，并考虑了在钻柱重力和井壁切向摩擦的影响下，采用微分求积法(DQ method)，对直井中钻柱非线性屈曲控制微分方程进行了求解。
（4）分析了下部钻具螺纹连接区应力的分布，对下部钻具螺纹连接部位进行了结构优化设计。
在满足下部钻具强度条件下，改进的螺纹应力减轻槽，可有效降低下部钻具螺纹连接处的应力集中水平。
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5．2下部钻具组合
下部钻具组合是指用于施加钻压的那部分钻柱的结构组成。
一般是由钻铤和扶正器组成。
通过调节扶正器的按放位置、距离和扶正器的数量，下部钻具组合可以是增斜组合、降斜组合及稳斜组合三种。
但是无论哪一种组合，其实质是施加钻压后，钻柱发生弯曲变形，在钻头上产生侧向力，由于侧向力的作用，使钻头合力方向不再与井眼轴线重合，造成井斜。
为了防止井斜，应当使钻柱组合在施加钻压后，产生的钻头侧向力为零，使钻头合力与井眼轴线重合。
5．3钻井参数组合
钻井参数主要是钻压和转速。
在一定的钻柱组合时，通过调节钻压和转速，可改变钻头侧向力的大小和方向，从而改变井斜的大小和方向。
5．4钻头结构引起井斜
牙轮钻头的移轴、复锥和超顶，都要引起钻头轴线偏离井眼中心线，产生侧向切削。
6井斜控制原理及方法
控制井斜实质就是控制钻头造斜力，使其为降斜力。
要达到这个目的，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可使钻头侧向力为降斜力，抵抗地层造斜力的作用强度，使井斜控制在一定范围内。
目前使用的钟摆钻具、塔式钻具、偏心钻铤等是以增大降斜力为目的的钻柱。
他们可以起在直井中防斜，在斜井中纠斜的作用。
刚性满眼钻柱、方钻铤、螺旋钻铤等是以强大的刚度反抗地层造斜的作用。
在直井中防斜，在斜井中稳斜，井斜了不能使用刚性满眼钻柱。
但是通过调节扶正器安放间距和钻井参数，刚性满眼钻柱也可以是增斜或降斜钻柱。
6．1、钟摆钻具
这种钻具是在钻头的上方一定距离处，一般是18—27米左右按装一个扶正器。
当其发生井斜时，扶正起靠下井壁上，扶正器下面的钻柱重量在钻头上产生一个指向下井壁的力，这个力就是钟摆力，是降斜力，使井斜减少。
钟摆钻具使用关键是扶正器的安放距离，太大在扶正器下面产生新切点，钟摆失效；太小钟摆力也小，效果也不好。
另外，钻压不能太大，过大的钻压使钟摆失效。
是一种既能防斜又能纠斜的钻具。
在现场得到广泛使用。
6．2刚性满眼钻具
所谓刚性满眼钻具是指组成下部钻具的刚度大，在钻井过程中不会发生弯曲变形。
要实现这种钻井，一是采用大尺寸钻铤，二是在下部钻柱上安放三个以上的扶正器，使钻柱扶正器填满井眼。
其防斜原理是：
* 在紧靠钻头处安装一个近钻头扶正器，在地层造斜力很大的情况下，近钻头扶正器支撑在井壁上，限制钻头横向移动，抵抗地层造斜力的作用，减少由于下部钻柱弯曲而产生的钻头倾斜角；
使用大尺寸钻铤加扶正器使井眼填满，在较大的钻压下钻柱不会发生弯
曲，保持钻柱在井眼内居中，减少钻头倾斜，限制了由于钻柱弯曲产生的造斜力。
为了充分发挥刚性满眼钻具的作用，则至少要安装三个扶正器。
用有限元法和连续梁法可以计算刚性满眼钻具的力学特性。
6．3塔式钻具
下部钻具是由几种不同尺寸的钻铤组成，并且是紧靠钻头处的直径最大，随后逐渐递减，形如塔形。
故叫塔式钻具。
这种钻具组合下部钻具重量大、重心低、钻头工作平稳，并能产生较大的钟摆力。
塔式钻具在井径易扩大地层中钻进防斜效果好，井斜变化率小。
6．4 偏心钻铤
偏心钻具是将普通钻铤的一侧开孔或削掉一部分重量，这样就成了偏心钻铤。
当钻柱旋转时就会产生偏心旋转，从而产生指向重边的离心力。
这个离心力在由高边向低边运动时产生加速运动敲打并切削下井壁，从而在斜井中起纠斜作用，由于偏心旋转钻柱不会发生自转，在直井中可防斜，在斜井中可纠斜。
6．5压不弯钻具
这种钻具是俄罗斯研制的一种防斜工具。
由心轴和外壳组成。
心轴承受钻压，而外壳不承受钻压。
所以外壳可在很大的钻压下不发生弯曲，保持直线状态。
该钻具在长庆油田和四川使用，效果较好。
是一种防斜打快的好工具。
6．6钻头水力加压器
钻头水力加压器是90年代国外发展起来的，用水力能量给钻头施加钻压的一种工具。
常用于大斜度井和水平井施加钻压。
在井斜中使用这种工具可以可减少或不使用钻铤来施加钻压。
这就可以防止钻具弯曲，使钻具始终保持直线状态，
而不会产生钻头侧向力。
6．7柔杆钻具
柔杆钻具是在钻头上接一个立柱的加重钻杆，施加钻压时允许钻柱发生弯曲，钻井时适当提高转速，使钻柱造成公转，在公转的状态下不会井斜。
在江汉和大庆油田使用过这种钻具。
6．8 方钻铤
有四方和六方钻铤。
主要特点是刚度大，导向性好。
钻柱在较大的钻压下不会发生弯曲。
原因是方钻铤的棱角可以和井壁接触，支撑在井壁上，从而提高钻柱的弯曲刚度。
缺点是钻柱扭矩大。
6．9螺旋钻铤
这种钻具是在钻铤上加工螺旋槽，未加工螺旋糟的部分与井壁间隙很小。
这样钻柱不易发生弯曲，现场普遍使用这种钻铤。
优点井斜变化率很小。
6．10可伸缩式钻柱稳定器
可伸缩式稳定器分为地面控制的机械式的和液压式的稳定器，最先进的是90 年代中期开始发展起来的自动闭环稳定器。