石油钻井设备与工具王镇全第一节钻柱
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钻井设备和工具PPT课件
环保技术应用
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
石油钻井设备与工具-王镇全 第一节 钻井工程常用术语
力表读数表示。常用兆帕为单位。
15、钻进 使用一定的破岩工具，不断地破碎井底岩石，加深井眼的过程。 16、开钻 指下入导管或各层套管后第二次开始钻进的统称。 17、完钻
指全井钻进阶段的结束。
18、完井时间 指完成井眼的全部施工所需的时间为完井时间。 19、钻井周期 一开到完钻的全部时间。
20、建井周期
10、钻进技术参数 指钻进过程中可控制的参数。主要包括钻压、转速、泵压、流量。 11、钻压 钻进时施加于钻头的沿井眼前进方向上的力。单位为KN。 12、转速
指钻头的旋转速度。单位为rpm(转/分)。
13、流量 单位时间内通过泵的排出口的泥浆体积。单位为l/s(升/秒）。 14、泵压 泵出口处的液体压力。其大小取决于外载，—般由泵出口处的压
般最大井斜角小于60度。 4、大斜度井
井身轨道的大部分井段井斜角超过60度。
5、水平井 井斜角达到近90度并维持一定长度的水平延伸段的井。 6、深井 井深超过4000m的井叫深井。 7、超深井 井深超过6000m的井。 8、钻井设计 钻井施工的依据，包括地质设计、工程设计、工程进度设计和成 本设计。 9、钻井工程质量 主要包括井身质量、取心收获率和固井质量等，是衡量钻井工程 优劣的重要指标。
指从钻机搬迁安装到完井为止的全部时间。包括搬迁安装时间， 钻进时间和完井时间三部分。
21、井身结构
包括井中套管的层数及各层套管的直径，下入深度和管外的水 泥浆返高(或深)，以及相应各井段钻进所用钻头直径。井身结构设计 是钻井施工设计的基础(图2-1)。 22、钻柱 钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称。 23、井底钻具组合 在钻柱下部用于井眼轨迹测量和控制的部分钻具组合。
图2-1 井身结构示意图
24、机械钻速:（ROP—Rate
钻井设备和工具PPT课件
24
6、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。
25
6、井控系统
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
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 5) 用作分流系统 6) 可以剪断钻具
2
第一节 钻机
陆上钻机
海洋钻井平台
3
4
一、钻机的分类
1.钻井深度
(钻机的起 重能力)
大型钻机
W>800kN， 89 ～ 140mm钻杆， 井径> 160mm
超重型钻机 H>5000m，
W>2500kN
重型钻机 H＝3000～5000m
W＝2000～2500kN
轻便钻机
中型钻机
H＝1000～ 2500m
驱动与传动系统 动
力
气控系统
系
统
井控系统
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 29
转盘不旋转 不需要方钻杆
30
31
第二节 钻井工具
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称。 主要包括钻头和钻柱。
1、钻头
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
12
2、旋转系统
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆 (顺时针转)
石油行业中常见的钻井设备及作业流程
石油行业中常见的钻井设备及作业流程钻井是石油行业中的一个重要环节，它涉及到石油的开采和探明储量。
在钻井作业中，常见的钻井设备有钻机、钻铤、岩石钻头等。
本文将介绍这些设备的功能和使用方法，并对钻井作业流程进行详细的探讨。
一、钻机钻机是钻井作业中最常见的设备之一，它具有将钻铤或岩石钻头推进到地下的功能。
钻机通常由钻井塔架、提升系统、旋转系统和钻井液循环系统组成。
钻机的运作原理是利用钻杆的旋转和下压力来推进钻铤或岩石钻头。
在钻井过程中，钻机将钻铤或岩石钻头连续地向地下推进，同时还会通过旋转系统对其进行旋转，从而加速钻进速度。
二、钻铤钻铤是一种用于切削和破碎地下岩石的工具。
它的形状通常是圆柱形，底部有齿轮或其他切削结构。
在钻井作业中，钻铤经常被安装在钻杆的末端，并通过钻机的旋转系统进行旋转。
钻铤的主要功能是将地下岩石切削或破碎成小块，以便于后续的钻井作业。
它的使用方法是通过钻机的下压力和旋转系统的旋转使其逐渐钻入地下，同时利用其齿轮或切削结构来切削或破碎岩石。
三、岩石钻头岩石钻头是一种用于切削地下岩石的工具，它的形状通常是圆锥形或圆柱形。
岩石钻头被安装在钻杆的末端，并通过钻机的旋转系统进行旋转。
岩石钻头的主要功能是切削地下岩石，使其变成碎屑并带出地面。
与钻铤相比，岩石钻头更适用于较硬的岩石层。
在钻井作业中，通常需要根据地质勘探结果选择合适的岩石钻头。
钻井作业流程钻井作业流程包括井口准备、套管下套、钻井阶段、取芯、测井、完井等几个主要环节。
井口准备是为了确保钻井作业的安全和顺利进行，包括搭建钻井塔架、安装钻机等工作。
套管下套是为了加固井壁，防止井壁塌方。
在这一环节中，钻机会安装套管，并通过旋转和下压力将其推入地下。
钻井阶段是钻井作业的核心环节，从地表钻入地下并取芯。
它的目的是探明石油储量，并为后续的工作提供数据支持。
取芯是指在钻井作业中获取地下岩石样品。
通过取芯，可以对地下岩石的性质、组成和储油能力进行分析。
石油钻井设备与工具-王镇全 第一节 钻柱
扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼
不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重 要的地位。
(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有 两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。 有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。 为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式
钻具组合
Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻铤(1根)+ Ф120钻铤(13 根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁 钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
增斜段
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的
钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻
井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂
情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下
复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻
井工具，以实是钻头以上，水龙头以下部分的
钻铤形状及特点： 钻铤形状有多种，如圆形、方形、三角形和螺旋形。
常用的有圆形和螺旋形两种。螺旋形钻铤上有浅而宽的螺
旋槽，可减少与井壁的接触面积，减少发生压差卡钻的可 能性。 API钻铤标准： API钻铤规范见表，钻铤类型代号由两部分组成，第 一部分为NC型螺纹代号，第二部分数字为钻铤外径大小 （英制单位）×10，中间用短线分开。
石油工程概论第3章钻井设备和工具
.
第二节 钻井工具
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
.
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；
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状
阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 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
.
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。
钻柱横振
钻 柱 纵 振
.
3、循环系统
泥浆池 泥浆泵 立管 水龙带 分离装置
加重装置
功能：
①从井底清除岩屑； ②冷却钻头和润滑钻具。
废水池
泥浆泵号称钻机的“心脏”
.
泥浆泵
水龙带 水龙头
立管 地面管汇
方钻杆
泥浆振动筛 泥浆池
钻杆 环空
钻屑下滑
钻铤 井眼
钻头
3、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻 屑
➢ PDC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，
石油钻井设备与工具-王镇全 第一节 钻机系统简介
钻机级别，以100m 为单位计 的钻机名义钻深范围的上限。
钻机代号
• 主要钻机类型： • ZJ15，ZJ20，ZJ32，ZJ45，ZJ60，ZJ80。
泥浆泵(组)
泥浆固控系统
3、起升系统设备 为了起下钻具，下套管，钻机配备有一套起
升设备，以辅助完成钻井作业。这套设备由钻井
绞车、辅助刹车、游动系统 (钢丝、天车、游动
滑车及大钩)和井架组成。这实质上就是一台重型
起重机。另外，还有用于起下操作的井口工具及 机械化设备 (吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移运
为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩来自石，钻机配备有转盘系统。为实现钻头给 进，钻机配备有钻具送进装置。
DQ-60D/D1/D2直流电动顶驱
2、循环系统设备
为了及时清洗井底，携带岩屑，保护 井壁，钻机配备有全套钻井液的循环设备， 如钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及 调配设备(固控设备)等。
固控设备
第六章
新型石油钻机简介
前言
石油钻机是用来钻油气井的一套钻井设备。
钻井作业正向高效率、低成本、自动化、智能
化方向发展。钻井技术的进步依靠的是钻井装备
的发展和突破。
石油钻机的重大技术进步
1、深井、超深井钻机； 2、特种钻机； 3、驱动方式； 4、大功率高压钻井泵； 5、智能化控制系统。
ZJ40DB
本章简要介绍钻机的基本组成，并重
三、钻机的命名
GB1806一86规定我国钻机型号命名法如下：
ZJ
厂家代号及改型序号(厂家代号用 一个汉语拼音字母表示， 改型序 号用阿拉伯数字表示)
钻机特征，链条并车钻机用L表示， 三角胶带并车钻机用J表示，齿轮 传动钻机用C表示；电驱动钻机用 D表示；自行式车装钻机用Z表示； 半拖挂车装钻机用T表示。
钻机代号
• 主要钻机类型： • ZJ15，ZJ20，ZJ32，ZJ45，ZJ60，ZJ80。
泥浆泵(组)
泥浆固控系统
3、起升系统设备 为了起下钻具，下套管，钻机配备有一套起
升设备，以辅助完成钻井作业。这套设备由钻井
绞车、辅助刹车、游动系统 (钢丝、天车、游动
滑车及大钩)和井架组成。这实质上就是一台重型
起重机。另外，还有用于起下操作的井口工具及 机械化设备 (吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移运
为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩来自石，钻机配备有转盘系统。为实现钻头给 进，钻机配备有钻具送进装置。
DQ-60D/D1/D2直流电动顶驱
2、循环系统设备
为了及时清洗井底，携带岩屑，保护 井壁，钻机配备有全套钻井液的循环设备， 如钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及 调配设备(固控设备)等。
固控设备
第六章
新型石油钻机简介
前言
石油钻机是用来钻油气井的一套钻井设备。
钻井作业正向高效率、低成本、自动化、智能
化方向发展。钻井技术的进步依靠的是钻井装备
的发展和突破。
石油钻机的重大技术进步
1、深井、超深井钻机； 2、特种钻机； 3、驱动方式； 4、大功率高压钻井泵； 5、智能化控制系统。
ZJ40DB
本章简要介绍钻机的基本组成，并重
三、钻机的命名
GB1806一86规定我国钻机型号命名法如下：
ZJ
厂家代号及改型序号(厂家代号用 一个汉语拼音字母表示， 改型序 号用阿拉伯数字表示)
钻机特征，链条并车钻机用L表示， 三角胶带并车钻机用J表示，齿轮 传动钻机用C表示；电驱动钻机用 D表示；自行式车装钻机用Z表示； 半拖挂车装钻机用T表示。
石油钻井设备与工具-王镇全 第一节 岩石及其性质
式称为塑脆性破坏。 三种破坏形式的岩石分别称为脆性岩石，塑性岩石，塑脆性岩石。
2、衡量岩石弹塑性的指标
为衡量岩石的弹塑性，引入塑性系数的概念. 岩石的塑性系数(Kn)：岩石破碎前所消耗的总能量与弹性变形所 消耗能量之比。(测定方法见岩石的压入硬度）
A OBDE面积 kn Ae OBC面积
按塑性系数的大小将岩石分为6级（见表）。
强度和抗弯强度。 岩石的强度特性见下表:
从实验结果可以看出：岩石的抗剪强度约为其抗压强度的1／5～1
／11；岩石的抗弯强度约为抗压强度的1／5～1／12，而岩石的抗拉强度 仅为岩石抗压强度的1／10～1／50。 因此，在破碎岩石时需要优选破岩方法，尽量选择拉、剪方式破岩。 根据岩石的强度特性，选择有效的破碎方法，是提高碎岩效率的有效途
在较小的载荷作用下就开始塑性变形，其后形变随变形时间的延长而
增长，曲线倾角趋近于零。
1、岩石的破坏形式
岩石从变形到破坏有三种形式：
破坏前不存在任何不可逆的变形，则这种破坏称为脆性破坏；
破坏前发生大量的不可逆变形，且没有明显的弹性变形阶段，则这 种破坏形式称为塑性破坏；
破坏前经历明显的弹性变形和塑性变形阶段，则岩石的这种破坏形
2、岩石可钻性的意义
①优选钻井方式；
②优选钻头；
③预测钻井速度。
3、岩石可钻性分级方法
目前石油钻井岩石可钻性分级的方法主要有以下几种：
①按岩石的单项力学性质指标； ②综合力学指标法； ③利用模拟钻进实验确定可钻性； ④利用测井资料确定可钻性。
举例：按压入硬度分级 岩石可钻性与压入硬度存在着相关关系，一般情况下机械钻速 和压入硬度成反比。以压入硬度作为衡量可钻性的指标。 按压入硬度将岩石的可钻性分为12级。
2、衡量岩石弹塑性的指标
为衡量岩石的弹塑性，引入塑性系数的概念. 岩石的塑性系数(Kn)：岩石破碎前所消耗的总能量与弹性变形所 消耗能量之比。(测定方法见岩石的压入硬度）
A OBDE面积 kn Ae OBC面积
按塑性系数的大小将岩石分为6级（见表）。
强度和抗弯强度。 岩石的强度特性见下表:
从实验结果可以看出：岩石的抗剪强度约为其抗压强度的1／5～1
／11；岩石的抗弯强度约为抗压强度的1／5～1／12，而岩石的抗拉强度 仅为岩石抗压强度的1／10～1／50。 因此，在破碎岩石时需要优选破岩方法，尽量选择拉、剪方式破岩。 根据岩石的强度特性，选择有效的破碎方法，是提高碎岩效率的有效途
在较小的载荷作用下就开始塑性变形，其后形变随变形时间的延长而
增长，曲线倾角趋近于零。
1、岩石的破坏形式
岩石从变形到破坏有三种形式：
破坏前不存在任何不可逆的变形，则这种破坏称为脆性破坏；
破坏前发生大量的不可逆变形，且没有明显的弹性变形阶段，则这 种破坏形式称为塑性破坏；
破坏前经历明显的弹性变形和塑性变形阶段，则岩石的这种破坏形
2、岩石可钻性的意义
①优选钻井方式；
②优选钻头；
③预测钻井速度。
3、岩石可钻性分级方法
目前石油钻井岩石可钻性分级的方法主要有以下几种：
①按岩石的单项力学性质指标； ②综合力学指标法； ③利用模拟钻进实验确定可钻性； ④利用测井资料确定可钻性。
举例：按压入硬度分级 岩石可钻性与压入硬度存在着相关关系，一般情况下机械钻速 和压入硬度成反比。以压入硬度作为衡量可钻性的指标。 按压入硬度将岩石的可钻性分为12级。
石油钻井设备与工具-王镇全连续油管钻井技术
Coiled Tubing SandVac Rig Up
NWohrethreS?ea Platform
CWThadtr?illing Rig Up
Pumping / displacing
• Create under-balance • Create over-balance (kill) • Circulate • Flush • …..
③ 井控系统：连续油管防喷器组。
2、底部钻具组合（BHA）
① 连续油管连接器 ②紧急分离工具：钻井过程中，钻具遇卡时该工具可 使连续油管与下部钻具分离，并使液压和电力通讯安全切断。 ③ 多路传输接头：实现井下与地面的数据传送。 ④定向工具：定向工具具有在地面控制定向和实时测 得井下数据的能力。
⑤ 助推器 ⑥ 循环阀 ⑦ 导向工具 ⑧ 马达：主要作用是使钻头产生旋转。 ⑨ 钻头
Stuffing box
注入装置的类型
Model Min pipe Max pipe Max Snub Max Pull
HR440
1”
2 ⅜” 20,000 lb 60,000 lb
HR5100 1 ½”
3 ½” 50,000 lb 100,000 lb
HR560
1”
2 ⅜” 26,000 lb 60,000 lb
hydraulic pressure to seal • Self lubricating polymers • Change while CT in wellbore • Intended to wear & be replaced
控制室
CTU Control Cabin
井控系统
Main components
flowrate • Small electric units exist • Future designs electric or electric over
石油钻井设备与工具-王镇全 工具本科教学日历
中国石油大学(北京)教务处制
教学时间
授课内容提要
周学时
（周学时大于2，可合并单元格）
学时分配
备注
周次
星期
节次
讲课
实验
习题
9
3
5
1
1
绪论：
第一章石油钻井设备、工具仪器简介
4
4
10
3
5
1
1
第二章钻头
4
4
11
3
5Байду номын сангаас
1
1
第二章钻头
4
4
12
3
5
1
1
第三章井下动力钻具
4
2
2
13
3
5
1
1
第四章测量与控制工具
4
4
14
2005至2006学年第二学期
教学日历
课程名称石油工程新材料与工具性质选修
总学时32讲课32实验其它＿＿＿＿＿
授课班级石工03学生人数＿＿154＿
任课教师＿王镇全＿＿职称＿副教授＿＿
所在院(系、部)石油天然气工程学院
系(教研室)主任签字____________________
教材名称： 作者：
出版单位： 出版时间：
3
5
1
1
第四章测量与控制工具
第五章其它井下钻具
4
4
15
3
5
1
1
第五章其它井下钻具
第六章新型钻机简介
4
4
16
3
5
1
1
第六章新型钻机简介
考试
4
2
2
教学时间
授课内容提要
周学时
（周学时大于2，可合并单元格）
学时分配
备注
周次
星期
节次
讲课
实验
习题
9
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绪论：
第一章石油钻井设备、工具仪器简介
4
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第二章钻头
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5Байду номын сангаас
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第二章钻头
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第三章井下动力钻具
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第四章测量与控制工具
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2005至2006学年第二学期
教学日历
课程名称石油工程新材料与工具性质选修
总学时32讲课32实验其它＿＿＿＿＿
授课班级石工03学生人数＿＿154＿
任课教师＿王镇全＿＿职称＿副教授＿＿
所在院(系、部)石油天然气工程学院
系(教研室)主任签字____________________
教材名称： 作者：
出版单位： 出版时间：
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第四章测量与控制工具
第五章其它井下钻具
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第五章其它井下钻具
第六章新型钻机简介
4
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第六章新型钻机简介
考试
4
2
2
石油钻井钻进工具—钻头和钻柱详解
二、刮刀钻头（Drag Bit）
（一）刮刀钻头的结构
上钻头体、下钻头体（分水帽）、 刀翼、水眼。
刀翼
•三刀翼的称作三刮刀钻头
•两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼 尾刮刀钻头
•四刀翼的称作四刮刀钻头
图2-1 刮刀钻头结构
刀翼结构：
（1） 刀翼结构角 刃尖角β —刀翼尖端前后刃之间的夹角。 它
反映了刀翼的尖锐程度。 β 越小，刃部越尖锐，
牙轮布置方案
（1）非自洗无滑动布置：
各牙轮牙齿齿圈不嵌合，单锥、不超顶，不移轴，用于硬地层；
（2）自洗不移轴布置：
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合，副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层；
（3）自洗移轴布置：
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合，副锥、超顶，移轴，用于软地层；
非自洗
自洗无移轴
自洗移轴
牙轮及牙齿的布置
非自洗
自洗无移轴
及牙轮轴、牙轮及牙齿、轴承、储油润 滑密封系统金钢锥体，锥面铣齿或镶装硬质合金齿，内腔有轴承跑道。 • 单锥牙轮：主锥+背锥，硬地层 • 复锥牙轮：主锥+副锥+背锥，软到中硬
a
b
c
a—单锥； b、c—复锥； 1—主锥； 2—副锥； 3—背锥
越容易吃入地层，但强度越低。 一般: 软地层 β =8 ～ 10°；
硬地层 β =12°～ 15°
切削角α — 刀翼前刃和水平面之间的夹角。 在相同钻压下， α 越大，刀刃越容易吃入地层， 但旋转扭矩大，剪切刃 前岩石困难。 一般: 松软地层 α ＝70° 软地层 α ＝70～80°； 中硬地层 α ＝80～85°。 刃后角ψ ＝α -β 刃后角必须大于井底角θ 。
（三）刮刀钻头的应用 • 刮刀钻头制造工艺简单，成本低；
钻井工具讲义
z zzzzzz zzzz z zzzzz zzz钻铤z注明钻铤的各部尺寸， 包括类型、外径，内孔，长 度、扣型、是否带卡瓦槽和 吊卡槽、耐磨带等信息。
z订购说明 购说明转换接头z转换接头分为A、B、C、D四类。
订购时需注明扣型 长度 内外径尺寸 订购时需注明扣型、长度、内外径尺寸。
石油钻杆螺纹z z z z内平扣，用IF表示； 贯眼扣 用FH表示； 贯眼扣，用 表示 正规扣，用REG表示。
数字扣 用NC表示 数字扣，用石油钻杆螺纹z应力槽应力槽的加工是可选的 ，内螺纹加工后孔式应力槽石油钻杆螺纹z冷滚压加工对钻柱螺纹根部和应力槽进行冷滚压加工，使工作的表面留有残留的 压应力，提高工件的表面粗糙度，提高抗疲破坏的能力。
冷滚压设备滚压后金相片×100滚压前金相片×100稳定器（扶正器）三螺旋整体稳定器 可换套稳定器直四棱整体稳定器 HF3000稳定器套 非旋转稳定器 可换套稳定器稳定器（扶正器）中软地层层 层软地层硬和研磨地层z滚轮铰孔器减震器z减震器安装钻头的上面，利 用减震器里的减震元件 来吸收钻进时的冲击振 动载荷 以提高钻井速 动载荷，以提高钻井速 度，保护钻具。
z z z z蝶簧减震器以蝶簧作为减震元件液压减震器硅油作为减震元件单向减震器 双向减震器减震器z单向减震器单向减震器对纵向的冲击载荷起减震作用。
z双向减震器双向减震器不仅能吸收纵向振动载荷还能吸收由扭矩产生的振动 和冲击载荷。
钻具止回阀z钻具止回阀钻具止回阀是一种内防喷器，是用来防止高压油气 从钻具的水眼中喷出。
泥浆能够从止回阀的上部流向 下部，但不能倒流。
常见有箭形回压阀、浮阀、投入止回阀 订购时需注明种类、外径或扣型和最大使用压力。
最大使用压力分为35MPa和70MPa 。
zzzzzz方钻杆旋塞阀zzzzzzzzzzzzz zz zz zzzz z zzzzz。
钻井工程理论与技术第二章钻进工具钻头(3学时).pptx
牙轮钻头工作时，牙轮滚动，单齿与双 齿交替接触井底，使钻头产生纵向振动。 钻头纵向振动产生的冲击载荷和钻压通过 牙齿作用在岩石上，对井底岩石产生冲击 压碎作用，形成体积破碎坑穴。
（2）滑动剪切作用
牙轮钻头的超顶、复锥和移轴结构，使 牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底 的滑动，剪切齿间岩石。
二、牙轮钻头（Roller Bit）
第二章 钻进工具
第一节 钻头 第二节 钻柱
第一节 钻 头
一、概 述 二、牙轮钻头 三、金刚石钻头 四、PDC钻头
一、概 述
1. 钻头分类
按结构及工作原理分
刮刀钻头 牙轮钻头 PDC钻头 金刚石钻头
按功用分
全面钻进钻头 取心钻头 扩眼钻头
一、概 述
2. 钻头尺寸系列
3-3/4 ~ 36 in
3. 钻头性能指标
2. 钻压在1.36~2.7吨/英寸范围内，钻速与所加钻压成正比。一般常用最 佳范围：1.82~2.27吨/英寸。
3. 增加转速，可提高钻速，但轴承和牙齿磨损加快。常用转速范围： 55rpm~110rpm。
4. 在排量满足携带岩屑要求的前提下，尽可能提高泵压，以充分利用 高压水射流的破岩作用，提高钻速。
（二）金刚石钻头结构
冠部
胎体
金刚石钻头为无活动部件的整体
式钻头。由钢体、胎体（冠部和保
径部分）、水眼及水槽、金刚石切
保径
排
削刃等部分组成。
屑 槽
金刚石
钢体
水槽
水眼
胎体
接头 钢体 金刚石
三、金刚石钻头（Diamond Bit）
（二）金刚石钻头结构
1. 钻头冠部形状
a．双锥阶梯形； b．双锥形； c．“B”形； d．脊圈式“B” 形
（2）滑动剪切作用
牙轮钻头的超顶、复锥和移轴结构，使 牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底 的滑动，剪切齿间岩石。
二、牙轮钻头（Roller Bit）
第二章 钻进工具
第一节 钻头 第二节 钻柱
第一节 钻 头
一、概 述 二、牙轮钻头 三、金刚石钻头 四、PDC钻头
一、概 述
1. 钻头分类
按结构及工作原理分
刮刀钻头 牙轮钻头 PDC钻头 金刚石钻头
按功用分
全面钻进钻头 取心钻头 扩眼钻头
一、概 述
2. 钻头尺寸系列
3-3/4 ~ 36 in
3. 钻头性能指标
2. 钻压在1.36~2.7吨/英寸范围内，钻速与所加钻压成正比。一般常用最 佳范围：1.82~2.27吨/英寸。
3. 增加转速，可提高钻速，但轴承和牙齿磨损加快。常用转速范围： 55rpm~110rpm。
4. 在排量满足携带岩屑要求的前提下，尽可能提高泵压，以充分利用 高压水射流的破岩作用，提高钻速。
（二）金刚石钻头结构
冠部
胎体
金刚石钻头为无活动部件的整体
式钻头。由钢体、胎体（冠部和保
径部分）、水眼及水槽、金刚石切
保径
排
削刃等部分组成。
屑 槽
金刚石
钢体
水槽
水眼
胎体
接头 钢体 金刚石
三、金刚石钻头（Diamond Bit）
（二）金刚石钻头结构
1. 钻头冠部形状
a．双锥阶梯形； b．双锥形； c．“B”形； d．脊圈式“B” 形
钻井完井培训2钻井装备
1）振动筛
振动筛是用振动+过筛的方法去除泥浆中较大颗 粒的岩削，其筛布孔眼的目数决定着去除岩削颗粒 的大小。属于常用设备。
2）除砂器和除泥器
除砂器和除泥器是用旋流离心的方法去除泥浆 中较小颗粒的岩削，其转速的高低决定着去除岩削 颗粒的大小。除砂器和除泥器均位于振动筛之后， 根据需要而用。
井控系统（The well Control)
第一章 旋转钻井装备
第一节 钻井现场 第二节 旋转钻井钻机 第三节 井口装置 第四节 钻井作业装备选型配套方法
钻井现场
钻井现场是指打井施工时在井口周围平整出来的 一块平地。
用于:
安装井架、动力系统、旋转系统、起升系统、循 环系统、井控系统等钻井设备。
用于:
存放钻杆、套管、水罐、油罐、泥浆处理剂和各 种配件等材料。
动力机
动力机有柴油机和电动机两种。多数情况下是用柴油机来驱动钻井设 备，也有用柴油机发电再用电动机驱动钻井设备的方案，其目的是为 了取得某些优良的传输特性。动力机功率的大小由钻机规模来组配。
传动装置
传动装置用于多台动力机的并车及驱动。 主要传动形式有： 链条传动：用于深井钻机多台动力机并车。 三角胶带传动：多用于钻机泥浆泵的驱动。有时也用于动 力机的并车及传动。 万向轴及齿轮传动：小型钻机的转盘多用万向轴驱动，其 绞车变速多用齿轮变速箱。 摩擦离合器：常用于旋转工况下动力的离合。钻机绞车及 动力传动中多采用气动式，未冲气前动力断 开，冲气后抱紧，动力可传过。
在发生溢流时，井口可能是全空 的，也可能有钻杆，方钻杆。胶 芯可封住任何形状的井口。但因 封闭全空井口时芯子易坏，所以 除非是紧急情况，不建议用于无 钻杆时的全封闭，封闭以后可以 允许钻柱进行小量活动。
振动筛是用振动+过筛的方法去除泥浆中较大颗 粒的岩削，其筛布孔眼的目数决定着去除岩削颗粒 的大小。属于常用设备。
2）除砂器和除泥器
除砂器和除泥器是用旋流离心的方法去除泥浆 中较小颗粒的岩削，其转速的高低决定着去除岩削 颗粒的大小。除砂器和除泥器均位于振动筛之后， 根据需要而用。
井控系统（The well Control)
第一章 旋转钻井装备
第一节 钻井现场 第二节 旋转钻井钻机 第三节 井口装置 第四节 钻井作业装备选型配套方法
钻井现场
钻井现场是指打井施工时在井口周围平整出来的 一块平地。
用于:
安装井架、动力系统、旋转系统、起升系统、循 环系统、井控系统等钻井设备。
用于:
存放钻杆、套管、水罐、油罐、泥浆处理剂和各 种配件等材料。
动力机
动力机有柴油机和电动机两种。多数情况下是用柴油机来驱动钻井设 备，也有用柴油机发电再用电动机驱动钻井设备的方案，其目的是为 了取得某些优良的传输特性。动力机功率的大小由钻机规模来组配。
传动装置
传动装置用于多台动力机的并车及驱动。 主要传动形式有： 链条传动：用于深井钻机多台动力机并车。 三角胶带传动：多用于钻机泥浆泵的驱动。有时也用于动 力机的并车及传动。 万向轴及齿轮传动：小型钻机的转盘多用万向轴驱动，其 绞车变速多用齿轮变速箱。 摩擦离合器：常用于旋转工况下动力的离合。钻机绞车及 动力传动中多采用气动式，未冲气前动力断 开，冲气后抱紧，动力可传过。
在发生溢流时，井口可能是全空 的，也可能有钻杆，方钻杆。胶 芯可封住任何形状的井口。但因 封闭全空井口时芯子易坏，所以 除非是紧急情况，不建议用于无 钻杆时的全封闭，封闭以后可以 允许钻柱进行小量活动。
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常用钻杆的尺寸：88.9，114.3，127mm（3 1/2″4 ½ ″ 5″）三 种。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
(2)钻杆的钢级与强度
钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢材的 屈服强度决定。
API将钻杆钢材等级分为五级： D、E、95(X)、105(G)、135(S)。 钻杆钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强 度也就越大。 在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提 高钻柱的强度，而不采用增加璧厚的方法。
缓降 斜段
或者： Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋ Ф120钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器+
Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15
根)+ Ф88.9钻杆
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
1、钻杆
钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢 管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递 扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼 不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重 要的地位。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
（3）钻杆接头及丝扣
钻杆接头是钻杆的组成邪分，分公接头和母接头， 连接在钻杆管体的两瑞。
接头上车有丝扣（粗扣），用以连接各单根钻杆。在 钻井过程中，接头处要经常拆卸，按头表面受到相当大的 大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大 于管体外径，并采用强度更高的合金钢。
①内平式(IF)； ②贯眼式(FH)； ③正规式(REG）。
内平式接头适用于外加厚钻杆，贯眼式接头适用于内 加厚钻杆，正规式接头适用于内加厚钻杆。
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
3、方钻杆
方钻杆位于钻柱的最上端，有四方和六方两 种。钻进时，方钻杆与补心、转盘补心配合，将 地面旋转扭炬传递给钻杆，以带动钻头旋转。
工作时，方钻杆上端始终处于转盘面以上， 下部则处于转盘面以下。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
2、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。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
二、钻柱的组成 钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大
部分组成。 钻杆段包括钻杆和接头，下部钻具组合主要
是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、 扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同 的目的、要求而不同。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
井段
钻具组合
直井 Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+
段
Ф88.9钻杆
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
2、钻铤 钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。 特点： 壁厚大（一般为38-53mm，为钻杆的4-6倍），具有较大的重力和
刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。 作用： ① 给钻头施加钻压； ② 保证压缩条件下的必要强度； ③ 减轻钻头的振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳； ④ 控制井斜。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
井下动力钻具为井底发动机，可在井 底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的 必备工具，同时可与转盘复合，实现复合 钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还 可提高钻头转速，提高钻井速度。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的 钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻 井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂 情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下 复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻 井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井 下作业。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
钻铤形状及特点： 钻铤形状有多种，如圆形、方形、三角形和螺旋形。
常用的有圆形和螺旋形两种。螺旋形钻铤上有浅而宽的螺 旋槽，可减少与井壁的接触面积，减少发生压差卡钻的可 能性。 API钻铤标准：
API钻铤规范见表，钻铤类型代号由两部分组成，第 一部分为NC型螺纹代号，第二部分数字为钻铤外径大小 （英制单位）×10，中间用短线分开。
石油钻井设备与工具王 镇全第一节钻柱
2020/11/29
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
前言
钻具系统是钻头以上、水龙头以下部 分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻 柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井 工具。
典型的钻具组合如下:
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172 mm 螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋ Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11 根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋ Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式 有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
根据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API） 的规定，钻杆按长度分为三类： 第一类:5.486一6.706m(18一22ft); 第二类:8.230-9.144m(27-30ft); 第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地 面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石 所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井 液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻 柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动 力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底 的。
NC型接头标准(新标准）：
随着对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新的钻杆 接头NC型接头标准，也称数字型接头。NC型接头以字母NC 和两位数字表示，如NC50，NC26，NC31。
NC—美国标准粗牙螺纹； 两位数字—丝扣基面节圆直径大小（英制单位）×10 例如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为 2.668in。 新旧标准的对应关系见下表：
造斜 段
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻 铤(1根)+ Ф120钻铤(13根)+ Ф88.9钻
杆
增斜 段
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁钻铤(1 根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9
钻杆
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
第一节 钻柱
钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的 钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻 铤、各种接头及稳定器等井下工具
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
一、钻柱的作用 1、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)； (3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头； (4)起下钻头； (5)根据钻柱的长度计算井深。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
丝扣的连接必须满足的三个条件：
①尺寸相等； ②丝扣类型相同； ③公母扣相匹配。
为便于接头选用，API制订了接头类型的标准 （石油工业普遍采用）：
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的 有细扣钻杆接头，分为三种形式：
除上述钻具外，根据需要在钻柱中还会有其它钻具，常见的钻具有： ①减振器
作用：减震器是利用工具内部的减震元件或可压缩液体吸收或减小钻井 过程中对钻头和钻具的冲击和振动负荷。一般安装在靠近钻头的部位。
原理：液压减震器的作用是通过具有可压缩的硅油实现的。钻井作业中 钻头和钻具受到冲击和震动时，其作用力使工具以极快的速度向上运动，此 时油腔内的液压油受到压缩，一部分将以极高的流速经阻尼孔流入缸套腔内， 从而起到吸能及缓冲的作用。钻头头的冲击和震动负荷减小或消失时液体膨 胀，下接头以下钻具在自身重力的作用下向下运动。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/29
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。
有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
4、稳定器
稳定器又称扶正器，是满眼、钟摆和造斜钻具组合 的比备工具，在钻具组合中通过调整稳定器的位置、数量 和直径达到不同使用要求。
作用： 防止井斜； 控制井眼轨迹； 提高钻头稳定性。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
5、其它钻具
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
(2)钻杆的钢级与强度
钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢材的 屈服强度决定。
API将钻杆钢材等级分为五级： D、E、95(X)、105(G)、135(S)。 钻杆钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强 度也就越大。 在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提 高钻柱的强度，而不采用增加璧厚的方法。
缓降 斜段
或者： Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋ Ф120钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器+
Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15
根)+ Ф88.9钻杆
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
1、钻杆
钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢 管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递 扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼 不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重 要的地位。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
（3）钻杆接头及丝扣
钻杆接头是钻杆的组成邪分，分公接头和母接头， 连接在钻杆管体的两瑞。
接头上车有丝扣（粗扣），用以连接各单根钻杆。在 钻井过程中，接头处要经常拆卸，按头表面受到相当大的 大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大 于管体外径，并采用强度更高的合金钢。
①内平式(IF)； ②贯眼式(FH)； ③正规式(REG）。
内平式接头适用于外加厚钻杆，贯眼式接头适用于内 加厚钻杆，正规式接头适用于内加厚钻杆。
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
3、方钻杆
方钻杆位于钻柱的最上端，有四方和六方两 种。钻进时，方钻杆与补心、转盘补心配合，将 地面旋转扭炬传递给钻杆，以带动钻头旋转。
工作时，方钻杆上端始终处于转盘面以上， 下部则处于转盘面以下。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
2、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。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
二、钻柱的组成 钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大
部分组成。 钻杆段包括钻杆和接头，下部钻具组合主要
是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、 扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同 的目的、要求而不同。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
井段
钻具组合
直井 Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+
段
Ф88.9钻杆
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
2、钻铤 钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。 特点： 壁厚大（一般为38-53mm，为钻杆的4-6倍），具有较大的重力和
刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。 作用： ① 给钻头施加钻压； ② 保证压缩条件下的必要强度； ③ 减轻钻头的振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳； ④ 控制井斜。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
井下动力钻具为井底发动机，可在井 底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的 必备工具，同时可与转盘复合，实现复合 钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还 可提高钻头转速，提高钻井速度。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的 钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻 井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂 情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下 复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻 井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井 下作业。
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
钻铤形状及特点： 钻铤形状有多种，如圆形、方形、三角形和螺旋形。
常用的有圆形和螺旋形两种。螺旋形钻铤上有浅而宽的螺 旋槽，可减少与井壁的接触面积，减少发生压差卡钻的可 能性。 API钻铤标准：
API钻铤规范见表，钻铤类型代号由两部分组成，第 一部分为NC型螺纹代号，第二部分数字为钻铤外径大小 （英制单位）×10，中间用短线分开。
石油钻井设备与工具王 镇全第一节钻柱
2020/11/29
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
前言
钻具系统是钻头以上、水龙头以下部 分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻 柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井 工具。
典型的钻具组合如下:
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(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172 mm 螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋ Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11 根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋ Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式 有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
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根据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API） 的规定，钻杆按长度分为三类： 第一类:5.486一6.706m(18一22ft); 第二类:8.230-9.144m(27-30ft); 第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。
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钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地 面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石 所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井 液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻 柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动 力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底 的。
NC型接头标准(新标准）：
随着对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新的钻杆 接头NC型接头标准，也称数字型接头。NC型接头以字母NC 和两位数字表示，如NC50，NC26，NC31。
NC—美国标准粗牙螺纹； 两位数字—丝扣基面节圆直径大小（英制单位）×10 例如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为 2.668in。 新旧标准的对应关系见下表：
造斜 段
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻 铤(1根)+ Ф120钻铤(13根)+ Ф88.9钻
杆
增斜 段
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁钻铤(1 根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9
钻杆
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第一节 钻柱
钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的 钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻 铤、各种接头及稳定器等井下工具
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一、钻柱的作用 1、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)； (3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头； (4)起下钻头； (5)根据钻柱的长度计算井深。
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丝扣的连接必须满足的三个条件：
①尺寸相等； ②丝扣类型相同； ③公母扣相匹配。
为便于接头选用，API制订了接头类型的标准 （石油工业普遍采用）：
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APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的 有细扣钻杆接头，分为三种形式：
除上述钻具外，根据需要在钻柱中还会有其它钻具，常见的钻具有： ①减振器
作用：减震器是利用工具内部的减震元件或可压缩液体吸收或减小钻井 过程中对钻头和钻具的冲击和振动负荷。一般安装在靠近钻头的部位。
原理：液压减震器的作用是通过具有可压缩的硅油实现的。钻井作业中 钻头和钻具受到冲击和震动时，其作用力使工具以极快的速度向上运动，此 时油腔内的液压油受到压缩，一部分将以极高的流速经阻尼孔流入缸套腔内， 从而起到吸能及缓冲的作用。钻头头的冲击和震动负荷减小或消失时液体膨 胀，下接头以下钻具在自身重力的作用下向下运动。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/29
石油钻井设备与工具王镇全第一节钻 柱
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(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。
有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。
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4、稳定器
稳定器又称扶正器，是满眼、钟摆和造斜钻具组合 的比备工具，在钻具组合中通过调整稳定器的位置、数量 和直径达到不同使用要求。
作用： 防止井斜； 控制井眼轨迹； 提高钻头稳定性。
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5、其它钻具