无磁钻铤及无磁承压钻杆
钻铤类产品介绍及工艺特点
钻铤类产品介绍及工艺特点由于钻压是靠钻柱重量形成的，所以钻柱下部受压应力。
钻进时，一般所受钻压数值都大于钻柱的压杆稳定临界值，因之下部受压部分的钻柱将在自重作用下发生弯曲。
弯曲的钻柱在旋转时将引起交变应力，导致钻柱疲劳破坏。
为了降低疲劳破坏的程度，应当减小弯曲应力。
这就要求尽量缩短受压段的长度，并增大其刚性。
因此，钻柱下端受压部分不使用钻杆而改用钻铤。
钻铤用厚壁无缝钢管制成，种类有圆钻铤、螺旋钻铤、无磁钻铤、方钻铤等。
普通钻铤：（整体钻铤）目前，公司已开发出长度12m以内的各种规格的钻铤系列产品，并且研制开发出新型双台肩螺纹石油钻铤，以适用于复合载荷下的深井、高压喷射钻井。
产品使用AISI4145H铬钼钢制造，对微量元素的含量进行有效的控制。
整体钻铤性能表以7英寸整体钻铤为例介绍此类产品：外径：7英寸（177.8㎜）；螺纹连接类型：NC50—70（4 1/2IF）；内径：57.2㎜/71.4㎜（2 1/4英寸或2 13/16英寸）；长度9150㎜/9450㎜；台肩倒角直径：164.7㎜；弯曲强度比：2.54：1/2.73：1；公称直径：174.3㎏/m或163.9㎏/m。
其中，弯曲强度比为：内螺纹危险断面抗弯截面模数与外螺纹危险断面抗弯截面模数之比。
螺旋钻铤：螺旋钻铤是在圆钻铤外圆柱面上加工出三条右旋螺旋槽。
在外螺纹端接头部分留有一段305~560㎜、内螺纹端接头部分留有一段457~610㎜不加工螺旋槽的圆钻铤段，以便于接卸操作和修扣。
重量比同尺寸的圆钻铤少4%。
在定向钻井中，因斜井较大，钻铤与井壁接触面积大，更容易发生粘吸卡钻，螺旋钻铤减少了与井壁的接触面积，所以得到了广泛的采用。
螺旋钻铤举例：B I 型钻铤：此类钻铤有3个螺旋槽，右旋均布。
外径：165.1㎜～177.8㎜（6 1/2～7英寸）；切削深度7.9±1.59㎜；导程1168±25.4㎜。
B II型钻铤：此类钻铤有3个螺旋槽，右旋，均布。
各类钻具组合
（1）常规钻具组合。
钻头+配合接头+钻铤+配合接头+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
（2）满眼钻具组合。
钻头+1号钻头稳定器(1—3个)+短钻铤+2号稳定器(挡板)+无磁钻铤1。
2根+3号稳定器+大钻铤1根+4号稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
（3）钟摆钻具组合。
钻头+钻铤(易斜地层选用大钻铤或加重钻铤)+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
直井中所用钟摆钻具组合一般为钻头+钻铤1—3根+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆；吊打钻井的钻具组合一般为钻头+钻铤2柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
（4）塔式钻具组合。
钻头+大尺寸钻铤1柱+中尺寸钻铤2柱+小尺寸钻铤3柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
（5）定向井各井段钻具组合。
①造斜段钻具组合。
钻头+井下动力钻具+弯接头+无磁钻铤+钻铤+震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
②增斜段钻具组合。
钻头+稳定器(挡板)+无磁钻铤1～2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
③稳斜段钻具组合。
稳斜段采用满眼钻具组合。
④降斜段钻具组合。
钻头+无磁钻铤1。
2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
⑤水平段钻具组合。
钻头+钻头稳定器+无磁钻铤1根+稳定器+无磁承压钻杆2根+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
（6）打捞钻具组合。
卡瓦打捞矛(简)、内外螺纹锥等打捞工具的钻具组合一般为打捞工具+安全接头+下击器+钻铤+钻杆。
随钻打捞工具的钻具组合一般为：钻头+随钻打捞杯(打捞篮)+钻铤1柱+钻杆。
磨铣工具的钻具组合为：磨鞋(铣鞋)+钻铤1柱+钻杆。
使用液压上击器的钻具组合为：打捞工具+安全接头+液压上击器+加速器+钻杆。
常用钻具介绍
常用钻具一、方钻杆(kelly)方钻杆位于钻柱的最上端，其主要作用是传递扭距和承受钻柱的总量。
方钻杆的驱动部分端面分为正方形和正六边形，石油钻井中用的最多的是正方形，水眼为正六边形，由于壁厚比钻杆大三倍左右，并用高强度的合金钢制造,因此具有较高的抗拉强度与抗扭强度。
二、钻杆(drill pipe)钻杆是钻柱的基本组成部分，它主要用于传递扭距和输送钻井液。
现用钻杆的管体与接头是采用对焊方法连接在一起的。
为了增大接头处的强度，管体两端对焊部分是加厚的，加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
内加厚的缩小管体两端的内径以增加管壁厚度，这种钻杆外径是一致的，接头外径也不太大，在井中旋转时，接头与井壁接触较小，磨损也较小，但因其加厚部分内径较管体内径小,增加了钻井液循环时的流动阻力。
外加厚钻杆的内径是一致的，但管体两端的外径加大，这种钻杆接头的外径比同尺寸钻杆接头的外径大，在井内旋转时增加了接头于井壁的接触摩擦，易磨损；由于这种钻杆内径与管体内径一致，循环钻井液时流动阻力较小。
内外加厚钻井，是将管体两端的内径缩小，外径增大，以增加两端管体的壁厚。
这种结构的钻杆综合了以上两种结构钻杆的优点。
三、加重钻杆(extra-weight drill pipe)加重钻杆特点是壁厚比普通钻杆增加了2倍以上，其接头体比普通钻杆长，管体中部还有特制的耐磨辊。
加重钻杆主要用于一下几个方面:1)用于钻铤和钻杆的过渡区，缓和两者弯曲应力的变化，以减少钻杆的损坏2)在小井眼钻井中代替钻铤，操作方便3)在定向井中代替大部分钻铤，以减少扭距和粘附卡钻等的发生,从而降低成本,同时有利于保持定向井的方位。
由于钻铤与紧闭接触面积大，当转动时与井壁发生很大的摩擦力，因而使井眼有偏转的趋势，当用加重钻杆代替钻铤时，可以减少这种可能，因而有利于保持定向井的方位。
四、钻铤(drill collar)钻铤是钻柱的主要组成部分之一，其作用是给钻头提供钻压，同时使下部钻具组合有较大的刚度，从而使钻头工作稳定，并有利于克服井斜问题。
水平井钻井技术提高措施探讨
要求 ，还要满 足井眼轨迹 对钻柱 的要求 ，减少井下接 头数量 。对于 井斜大 于４ ５度的井 ，要并考虑简单实用 的原 则，尽量减少 井下接 头的数量，井斜 超过 ４ ５ 。的油井，要使用无磁承压钻杆来代替无磁钻铤 ，要注意倒装钻具 ， 降低摩 阻扭矩 ，确保 钻具 向前推进 和钻进作业顺利 开展 。对 于水平段较 长
蕊
中国化工 贸易
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｄ ｅ 三 ｊ
水平井钻井 技术提 高措施探讨
宋 永
胜利油 田黄河钻井 四公 司，山东东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０
摘要：本文对水平井钻井技术存在 的问题进行 了分析 ，提 出了做好 水平井的剖面设计 ，优化井眼轨迹 ，注意减小水平井 的摩 阻和扭矩 ，做好井眼 的净 化工作，加强钻柱的强度设计等措施 ，实现水平井的安全快速钻井 关键词 ：水平井 钻井 优化 井眼轨迹 钻柱强度
、
水 平 井 钻 井 技 术 存 在 的 问题 分 析
１ ＿ 水平井 钻井专业技术人员 队伍水平还需提 高。 目前，水平井 的钻井 专业技术人 员水平 仍然 不太 高， 许 多单位缺乏专业 的技术人员和施工 队伍
一
４ ．做好稳 定井壁 工作 水 平井钻井过程 中大井斜井段 比较 长，地层的层面暴 露较大 ，导致 井 眼出现 不稳定的现象 ，因此 ， 在钻进施工过程中，为了达 到平衡地 层的需要，
时要考 虑选择使用 高扭矩接头并加 入减摩工具 以预防或减 少钻具事 故的发
生。
６ ．搞好 随钻测量
随钻 测 量 技 术 是 水平 井 施 工 的重 要 组 成 部 分 之 一 ，在 水 平 的 施 工 中 ，
无磁钻铤用于的井型
无磁钻铤用于的井型1、8″（外径203、扣型NC56）无磁钻铤用于于17 1/2″-12 1/2″井眼，直井段单、多点仪器跟踪监测。
其钻井组合为：2、8″（扣型630*631）无磁钻铤用于于17 1/2″-12 1/2″井眼MWD（1200）仪器定向。
该无磁与MWD专用无磁悬挂链接使用。
其钻井组合为：钻头+螺杆钻具+单流阀+8″无磁钻铤+8″无磁悬挂+…3、7″（扣型411*410）无磁钻铤用于于9 7/8″-9 1/2″井眼，直井段单、多点仪器跟踪监测。
其钻井组合为：4、7″（扣型411*410）无磁钻铤用于于 9 7/8″-9 1/2″井眼MWD （1200/650）仪器定向。
该无磁与MWD专用无磁悬挂链接使用。
其钻井组合为：钻头+螺杆钻具+单流阀+7″无磁钻铤+6 3/4″无磁悬挂+…5、6 3/4″（扣型411*410）无磁钻铤用于8 1/2″井眼，直井段单、多点仪器跟踪监测。
其钻井组合为：6、6 3/4″（扣型411*410）无磁钻铤用于于 8 1/2″井眼MWD（650）仪器定向。
该无磁与MWD专用无磁悬挂链接使用。
其钻井组合为：钻头+螺杆钻具+单流阀+6 3/4″无磁钻铤+6 3/4″无磁悬挂+…7、5″（扣型411*410）无磁承压钻杆用于8 1/2″井眼的水平井或大斜度的定向井。
它与650MWD仪器悬挂短节链接。
8、4 3/4″（扣型311*310）无磁钻铤用于于6″- 6 5/8″井眼MWD （350）仪器定向。
该无磁与MWD专用无磁悬挂链接使用。
其钻井组合为：钻头+螺杆钻具+单流阀+4 3/4″无磁钻铤+4 3/4″无磁悬挂+…9、3 1/2″（扣型311*310）无磁承压钻杆用于6″- 6 5/8″井眼的水平井或大斜度的定向井。
它与350MWD仪器悬挂短节链接。
10、3 1/2″（扣型311*310）无磁钻铤用于于小于6″井眼MWD（SUPERSILM）仪器定向。
该无磁与MWD专用无磁悬挂链接使用。
定向钻井常用工具及仪器
3-1 无磁钻铤 3-2 螺杆钻具 3-3 测斜仪器
3-1 无磁钻铤
1、作用：为磁性测斜仪提供一个没有局部磁场干扰的工作 环境，防止磁罗盘读数失真。
磁性测斜仪测量井眼数据时，磁罗盘必须与地磁场相符合， 所在的钻柱处不能有使罗盘读数失真的局部磁场。
普通钢钻铤容易被磁化，尤其在接头处还会形成“磁极”， 由此产生的局部磁场会使磁罗盘的读数失真。
3-2 螺杆钻具
1、基本结构
由四部分组成，从上至下依次为： • 旁通阀总成； • 马达总成； • 万向轴总成； • 传动轴总成。
3-2 螺杆钻具 1、基本结构
A、旁通阀总成
• 作用：停泵时使钻柱内空间与
环空沟通，避免起下钻和接单根 时钻柱内钻井液溢出污染钻台， 影响正常工作。
旁通阀是螺杆 钻具的辅助部
结构及工作原理：壳体和万向轴。
a) 直螺杆钻具的万向轴壳体无弯角，而弯壳体 螺杆钻具式，普遍采用瓣 型连接轴和挠性连接轴。
3-2 螺杆钻具 1、基本结构
D、传动轴总成
作用：将马达的旋转动力传递给钻头，同时
承受钻压所产生的轴向和径向负荷。
结构及工作原理：
件。
• 结构：由阀体、阀芯、弹簧、筛 板等组成。
3-2 螺杆钻具 1、基本结构
A、旁通阀总成
工作原理：
a. 开泵时，钻井液压力迫使阀 芯向下运动，造成弹簧压 缩并关闭阀体上的通道 （内装筛板过滤异物）， 此时螺杆钻具可循环钻井 液或正常钻进。
b. 停泵时，钻井液压力消失，被压缩的弹簧上举阀芯，旁通阀 开启，使钻柱内空间与环空沟通。
磁性测斜仪的保护筒、测量时仪器所在的钻铤都必须 使用不能被磁化的无磁材料制成。
3-1 无磁钻铤
钻具管理考核办法(修订)
钻具管理考核办法(修订)第一章总则第一条为进一步加强公司钻具的规范化管理，明确使用单位和各业务口职责，杜绝因钻具管理不科学、使用不合理导致钻具提前失效等情况发生，最大限度的提高钻具使用寿命，保证安全生产顺利进行，结合公司现有钻具的使用情况，特对原《钻具管理考核办法》进行修订。
第二章钻具管理模式第二条生产副经理为钻具考核的管理主体，负责钻具出入库和施工现场领用的管理审批，经营管理业务口负责钻具出入库和库房钻具的管理，工程管理业务口负责钻具在施工现场监督管理工作。
第三条工程管理业务口为钻具考核主体，负责新钻具采购计划管理，计划编制、审批及验收；每月钻具整体考核工作。
主要监督钻探队钻具使用是否严格按照钻具的使用操作要求进行使用，现场钻具管理是否按照要求进行管理及检查钻探队钻具台账每月是否及时更新。
第四条经营管理业务口为钻具管理主体，负责钻具采购工作，保证采购到货时间和采购质量，钻具或随钻仪器外维修理及报废管理，建立健全基地钻具台帐，包括钻具出入库、摆放、台账管理等。
第五条钻探队为钻具使用主体，负责钻具现场使用和管理工作，根据现场钻具的使用情况，每月20日前将更新后现场钻具台账报送工程管理业务口。
若有损坏或报废钻具要及时报送工程管理业务口，并附情况说明，逐级审批进行维修或报废处理。
第三章钻具管理标准第六条钻具完好标准1.井下钻具完好标准⑴定向钻杆完好标准①公母接头丝扣无倒扣、连接密封不漏水。
②钻杆体无弯曲、无磨损。
③内径无杂物、无封堵。
④变径弹簧、密封圈、塑料公母头无变形及磨损，定位挡圈无松动迹象。
⑤单根压降不大于0.1V，信号传输正常。
⑵常规钻杆①公母接头丝扣无倒扣、连接密封不漏水。
②钻杆体无弯曲、无磨损。
③内径无杂物、无封堵⑶上、下无磁及铍铜外管①公母接头丝扣无倒扣、连接密封不漏水。
②钻具本体无弯曲、无磨损。
③内径无杂物、无封堵。
④上无磁信号传输正常。
⑷接头完好标准①公母接头丝扣无倒扣、连接密封不漏水。
定向井专用工具介绍-无磁
（1）无磁钻铤使用长度要根据井斜和方位的不同情况进行合理选择；
（2）测量时，测斜仪位置必须按要求放在无磁钻铤中下部；
（3）由于无磁钻铤比普通钻铤硬度高，上扣时注意不要错扣。
二、无磁承压钻杆
1、ห้องสมุดไป่ตู้义
无磁承压钻杆又叫无磁加重钻杆，它的壁厚介于钻杆和钻铤之间，能承受拉伸载荷，也允许承受压缩载荷。
2、用途
替代无磁钻铤的功用，使具有磁通门或磁性测量仪器不受钻具磁场的影响，确保磁性测量仪器数据准确。
3、规格（表27）
外径（mm）
内径（mm）
连接螺纹
重量（kg）
长度9300mm
紧扣扭矩
KN·m
88.9
52.40
NC38
345
13.4
127.0
76.2
NC50
673
40.0
4、使用要求
（1）无磁承压钻杆使用长度要根据井斜和方位的不同情况进行合理选择；
2、规格（表26）
外径（mm）
内径（mm）
连接螺纹
重量（kg）
长度7620mm
长度7620mm
88.9
38.10
NC26
302
362
120.65
57.15
NC35
531
662
158.75
71.44
NC46
947
1178
158.75
57.15
NC46
1034
1245
165.1
71.44
NC46
1043
（2）测量时，测斜仪位置必须按要求放在无磁承压钻杆中下部；
（3）由于无磁承压钻杆比普通加重钻杆硬度高，上扣时注意不要错扣。
无磁钻铤
第一节无磁钻铤一、作用由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。
然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，利用无磁钻铤可实施无磁环境，并且具有钻井中钻铤的特性。
国外已有相当数量的无磁钻铤产品于1990年列入API标准。
我国根据国外产品和产品样本制订了SY/T 5145-86《无磁钻铤》标准。
二、工作原理无磁钻铤工作原理如图所示：无磁钻铤的作用原理示意图①地磁场线；②磁性测量仪；③钢钻铤；④干扰磁场线；⑤钻头接头；⑥无磁钻铤无磁钻铤上下的干扰磁场线对测量仪器部位没有影响，因而无磁钻铤为磁性测量仪器创造了一个无磁环境，保证了磁性测量仪器测到的数据为真实大地磁场信息。
三、无磁钻铤材料1、蒙乃尔合金（1）、化学成分及机械性能见表（一）（2）、蒙乃尔合金的特点蒙乃尔合金虽然具有不易腐蚀的优点，但是由于镍含量高而存在以下缺点：a.价格昂贵。
b.易磨损。
2、铬-镍钢（表二）这种钢约含18%的铬和镍。
这种钢易于塑性变形导致螺纹过早损坏，特别对需要上紧扭矩高的大钻铤更为不利。
3、以铬和锰为基础的奥氏体钢（表二）其制造方法为半热锻形变强化方法。
这种钢的缺点是对盐水钻井液应力腐蚀很敏感。
4、铍铜合金用铍铜巴氏合金25制造的无磁钻铤钻井液腐蚀性好，尤其对硫化物应力破坏抵抗性更好。
磁化率低，接头不易磨损，机加工性能好，由于其成分为重量百分数铜占98%，铍占2%，所以价格很贵。
5、SMFI无磁钢SMFINM钻铤采用高抗腐蚀、高磁特性的优质无磁材料制造。
SMFIN-MDC无磁材料化学成分见表（三）6、国产锰铬镍钢这种钢含锰16.59%，含铬13.12%,含镍1.91%,相对导磁率小于1.01rцr,化学成分见下表（四）铬锰镍合金钢化学成分见表（四）三、技术规格209.55 71.44 65/8REG 1826 2265228.60 71.44 NC61-90 2217 2760241.30 76.20 75/8REG 2468 3064四、无磁钻铤长度的选择为了保证磁性测量仪器测量结果准确，必须合理选择无磁钻铤的长度。
无磁钻铤
无磁钻铤一、作用由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。
然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，利用无磁钻铤可实施无磁环境，并且具有钻井中钻铤的特性。
国外已有相当数量的无磁钻铤产品于1990年列入API标准。
我国根据国外产品和产品样本制订了SY/T 5145-86《无磁钻铤》标准。
二、工作原理无磁钻铤工作原理如图所示：无磁钻铤的作用原理示意图①地磁场线；②磁性测量仪；③钢钻铤；④干扰磁场线；⑤钻头接头；⑥无磁钻铤无磁钻铤上下的干扰磁场线对测量仪器部位没有影响，因而无磁钻铤为磁性测量仪器创造了一个无磁环境，保证了磁性测量仪器测到的数据为真实大地磁场信息。
三、无磁钻铤材料1、蒙乃尔合金（1）、化学成分及机械性能见表（一）（2）、蒙乃尔合金的特点蒙乃尔合金虽然具有不易腐蚀的优点，但是由于镍含量高而存在以下缺点：a.价格昂贵。
b.易磨损。
2、铬-镍钢（表二）这种钢约含18%的铬和镍。
这种钢易于塑性变形导致螺纹过早损坏，特别对需要上紧扭矩高的大钻铤更为不利。
3、以铬和锰为基础的奥氏体钢（表二）其制造方法为半热锻形变强化方法。
这种钢的缺点是对盐水钻井液应力腐蚀很敏感。
4、铍铜合金用铍铜巴氏合金25制造的无磁钻铤钻井液腐蚀性好，尤其对硫化物应力破坏抵抗性更好。
磁化率低，接头不易磨损，机加工性能好，由于其成分为重量百分数铜占98%，铍占2%，所以价格很贵。
5、SMFI无磁钢SMFINM钻铤采用高抗腐蚀、高磁特性的优质无磁材料制造。
SMFIN-MDC无磁材料化学成分见表（三）6、国产锰铬镍钢这种钢含锰16.59%，含铬13.12%,含镍1.91%,相对导磁率小于1.01rцr,化学成分见下表（四）铬锰镍合金钢化学成分见表（四）三、技术规格四、无磁钻铤长度的选择为了保证磁性测量仪器测量结果准确，必须合理选择无磁钻铤的长度。
定向井工具介绍
confidential
中石油长城钻探测井公司
二、转盘增斜钻具组合（4） 转盘增斜钻具组合（
按增斜能力分为强、中、弱三种。 使用中要注意： 使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增 斜能力也减小。 4. 注意保持低转速。
ID
扶正器
Stabilizer
confidential
中石油长城钻探测井公司
二、扶正器（3） 扶正器（
此类工具不能用于改变井眼方位， 此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤 此类工具是在转盘钻的基础上， 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。
类型
L1 0.8～1.2 ～ 1.0～1.8 ～ 1.0～1.8 ～
L2 4.5～6.0 ～ 3.0～6.0 ～ 4.5
L3 9.0 9.0～18.0 ～ 9.0
L4 9.0 9.0～27.0 ～
-----
L5 9.0
-----
强稳斜组合
中稳斜组合
-----
弱稳斜组合
confidential
中石油长城钻探测井公司
马达总成
旁通阀总成
传动轴总成 万向轴总成
confidential
中石油长城钻探测井公司
一、螺杆（2） 螺杆（
螺杆外型结构： 螺杆外型结构：
confidential
中石油长城钻探测井公司
无磁钻铤应用领域研究报告
无磁钻铤应用领域研究报告无磁钻铤应用领域研究报告引言：无磁钻铤是一种新增型的钻具工具，其独特的无磁性能使得它在特定应用领域展现出巨大的潜力。
本文将围绕无磁钻铤的基本原理、技术特点以及应用领域进行深入研究，以期更好地了解无磁钻铤的发展现状以及未来的发展方向。
1. 无磁钻铤的基本原理无磁钻铤的基本原理是利用非磁性材料替代传统钻具中的磁性材料。
通过选择非磁性材料制造钻铤的主体结构、减小或消除钻铤周围的磁场等方式，达到减少磁性干扰、提高精确度的目的。
无磁钻铤大多采用非铁磁性材料制作，如钛合金、陶瓷等。
通过优化设计，使得无磁钻铤具备良好的刚度和耐磨性，以满足不同应用场景下的需求。
2. 无磁钻铤的技术特点2.1 无磁性能优越无磁钻铤的核心特点在于其优越的无磁性能。
相较于传统钻具，无磁钻铤消除了磁场对附近磁敏感设备的干扰，减少了因钻铤磁性导致的测量误差和系统故障，提高了钻探工作的精确度和可靠性。
2.2 高刚度和耐磨性无磁钻铤采用优质材料制作，具备良好的刚度和耐磨性。
这使得无磁钻铤能够在高负载和恶劣工况下保持稳定的工作性能，延长使用寿命，降低维修成本。
2.3 外形设计多样无磁钻铤的外形设计多样化，可以根据具体应用场景的需求进行定制。
无磁钻铤可以是直径小巧的细钻铤，也可以是大口径的长钻铤，以适应不同的钻孔需求。
3. 无磁钻铤在应用领域的研究进展3.1 海洋勘探领域海洋石油勘探是无磁钻铤的重要应用领域之一。
传统的磁性钻铤在海洋平台上容易受到周围磁场的干扰，影响钻井的准确性。
无磁钻铤通过减小或消除钻铤自身的磁场，显著降低了勘探工作中的磁性干扰，提高了勘探数据的精确度。
3.2 医疗领域无磁钻铤在医疗领域的应用也备受关注。
传统的磁性钻铤在医疗器械植入手术中容易干扰核磁共振成像等检查工具。
无磁钻铤的应用能够有效解决这个问题，提高手术成功率和患者的安全性。
3.3 科学研究领域无磁钻铤在科学研究领域的应用前景广阔。
无磁钻铤可以用于深海科考、地质勘探等领域，帮助科学家获取更加准确的勘探数据，探索地球奥秘。
定向井,丛式井,水平井名词解释
定向井，丛式井，水平井名词解释1，定向井沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定的距离，钻达目标的井。
2，丛式井在一个井场或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井，可含一口直井。
3，救援井为抢救某一口井喷，着火的井而设计施工的定向井，又称救险井。
4，多底井在一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
5，绕障井为避开在地下存在着某种不允许通过或难以穿过的障碍，沿一定井眼轨迹钻达目标的定向井。
6，多目标定向井有两个或两个以上目标的定向井。
7，大斜度井最大井斜角在60~80度的定向井。
8，水平井井斜角大于或等于86度，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。
9，长曲率半径水平井造斜率小于6度/30米的水平井。
10，中曲率半径水平井造斜率为6~20度/30米的水平井。
11，短曲率半径水平井造斜率高达每米1~10度的水平井。
12，斜直井用倾斜钻机或倾斜式井架完成的，自井口开始井眼轨迹首先是一段斜直井段的定向井。
13，井眼轨道表示设计的定向井井眼轴线形状的图形，有称井眼轴线和井身剖面。
14，二维定向井井眼轨道井眼轴线只在某一个给定方位上的铅垂平面内变化，即设计方位角为一常数的井眼轴线。
15，三段制井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为直井段，增斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳，剖面。
16，“S”型井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为垂直段，增斜段，稳斜段，降斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳——降——稳剖面。
17，悬链线井眼轨道设计有悬链线井段的井眼轴线。
18，抛物线井眼轨道设计有抛物线井段的井眼轴线。
19，水平井井眼轨道设计有水平延伸段的井眼轴线。
20，三维定向井井眼轨道设计有方位角变化的井眼轴线21，靶心有地质设计确定的定向井地下坐标点，又称目标点。
22，靶区允许实钻井眼轴线进入目的层时偏离设计靶心的规定范围。
23，靶区半径靶区圆的半径。
24，设计总水平位移靶心至井口铅垂线的距离。
钻井用无磁钻铤介绍
钻井用无磁钻铤一、作用由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。
然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，利用无磁钻铤可实施无磁环境，并且具有钻井中钻铤的特性。
国外已有相当数量的无磁钻铤产品于1990年列入API标准。
我国根据国外产品和产品样本制订了SY/T 5145-86《无磁钻铤》标准。
xqRUj1swM1 W2iy9aazCX二、工作原理hAaHmKcLzV无磁钻铤的作用原理示意图①地磁场线；②磁性测量仪；③钢钻铤；④干扰磁场线；⑤钻头接头；⑥无磁钻铤无磁钻铤上下的干扰磁场线对测量仪器部位没有影响，因而无磁钻铤为磁性测量仪器创造了一个无磁环境，保证了磁性测量仪器测到的数据为真实大地磁场信息。
三、无磁钻铤材料1、蒙乃尔合金（1）、化学成分及机械性能见表（一）（2）、蒙乃尔合金的特点蒙乃尔合金虽然具有不易腐蚀的优点，但是由于镍含量高而存在以下缺点：a.价格昂贵。
b.易磨损。
2、铬-镍钢（表二）这种钢约含18%的铬和镍。
这种钢易于塑性变形导致螺纹过早损坏，特别对需要上紧扭矩高的大钻铤更为不利。
3、以铬和锰为基础的奥氏体钢（表二）其制造方法为半热锻形变强化方法。
这种钢的缺点是对盐水钻井液应力腐蚀很敏感。
4、铍铜合金用铍铜巴氏合金25制造的无磁钻铤钻井液腐蚀性好，尤其对硫化物应力破坏抵抗性更好。
磁化率低，接头不易磨损，机加工性能好，由于其成分为重量百分数铜占98%，铍占2%，所以价格很贵。
5、SMFI无磁钢SMFINM钻铤采用高抗腐蚀、高磁特性的优质无磁材料制造。
SMFIN-MDC无磁材料化学成分见表（三）6、国产锰铬镍钢这种钢含锰16.59%，含铬13.12%,含镍1.91%,相对导磁率小于1.01rцr,化学成分见下表（四）铬锰镍合金钢化学成分见表（四）三、技术规格196.85 71.44 NC56 1580 1967203.20 71.44 65/8REG 1701 2116209.55 71.44 65/8REG 1826 2265228.60 71.44 NC61-90 2217 2760241.30 76.20 75/8REG 2468 3064四、无磁钻铤长度的选择为了保证磁性测量仪器测量结果准确，必须合理选择无磁钻铤的长度。
井身结构、相关术语及定义
KabBiblioteka 25 Laba b a b sin
2 2
2
a b 2
式中： a b －A、B 两点井斜角； a b －A、B 两点方位角 目标点（Target） 靶区半径：包含目标点在内的一个区域称为靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的 一个柱状体。 靶心距：靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离 。 工具面（Tool Face） ：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。
井身的基本要素：测深、井斜角、井斜方位角。 测深（Measured depth） ：井身轴线任意一点到钻盘补心面的井身长度。通常用字母 L 表示，单位米或英 尺。 井斜角 （Hole Inclination or Hole Angle） ： 某测点处的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角称为该 点的井斜角。通常用希腊字母α表示。 井斜方位角（Hole Direction） ：是以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。通常 以 Ø 表示，单位度。它还可以用象限值表示，是指它与正方位线或与正南方位线之间的夹角，象限值 在 0-90°之间变化，并要注明象限。 井斜变化率和方位变化率 井斜变化率：单位井段内井斜角的绝对变化值。通用的单位是：度/10 米，度/30 米和度/100 米。 计算公式： Kα=（△α/△L）*100 井斜方位变化率：单位井段内井井斜方位角的绝对变化值。通用的单位是：度/10 米，度/30 米和度/100 米。计算公式： KØ=（△Ø/△L）*100 其它井身参数：垂深、水平长度、水平位移、闭合方位角或总方位。 垂深： （Vertical Depth Or True Vertical Depth）即测点到钻盘补心面的垂直深度。通常用 H 表示，如 A、 B 点的垂深分别表示为 HA、HB。 水平长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。用 S 表示，如 A 点的水平长度表示 为 SA。 水平位移： （Displacement or Closure Distance）即井眼轴线某一点在水平面上的投影至井口的距离也称 闭合距。用 A 表示，如 A 点的水平位移表示为 AA。 闭合方位角或总方位： （Closure Azimuth）是指以正北方位线为始边顺时针转至闭合距方位线上所转过 的角度。用θ表示，如 A 点的闭合方位角表示为θA。 N（北）坐标和 E（东）坐标：是指测点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。 视平移： （Vertical Section）是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移，它不是真实的水平位移，所 以称之为视平移。AA 为闭合位移，VA 为视平移。 视平移与水平位移越接近，说明井眼方位控制的越好。水平位移都是正值，而视平移可能是正值，也可 能是负值。负值的视平移说明闭合方位线与设计方位线的差值已大于 90 度，这种情况常出现于造斜前 的直井段。 定向井的一些述语或专用名词 最大井斜角： （Maximum Hole Angle）略 磁偏角： （Declination）在某一地区内，磁北方向线与地理北极方位线之间的夹角，称为该地区的磁偏 角。以地理北极方位线为起点，顺时为正值，逆时为负，正值为东磁偏角，负值为西磁偏角。 造斜点（Kick off point） 造斜率：造斜工具的造斜能力。 它等于造斜工具所钻出的井段的井眼曲率， 不等于井斜变化率。 增 （降） 斜率：井斜变化率正值为增斜，负值为降斜。 全角变化率： （Dogleg Severity）全角变化率、狗腿严重度、井眼曲率都是相同的意义，指的是单位井 段内三维空间的角度变化。其常用单位为度/30m。 计算公式：
定向钻井施工技术规定
3.2 裸眼侧钻井井眼准备
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
根据设计井身质量要求、地层特点、原井眼状况、侧钻工具的造斜能力等情况选择侧钻井段。 根据侧钻点情况，确定合适的注塞水泥浆体系，注人工井底，水泥浆必须候凝 48h 以上。 修整水泥塞面，并使井眼畅通。 水泥塞要进行承压试验，承压 200kN，时间 10min，水泥塞不沉降为合格。
4.5.1 钻具水眼畅通，保证仪器能顺利通过。 4.5.2 无磁钻铤及无磁钻杆长度不小于 8m。 4.5.3 水平井、大斜度井应配备不少于 30 根的加重钻杆。配备斜坡钻杆的长度应能满足进行大斜度井 段施工的要求。 4.5.4 外径尺寸小于钻头外径 2mm～6mm 的不同尺寸的稳定器不少于 4 只。 4.5.5 弯接头、定向直接头的定向键完好不变形，安装位置准确。 4.5.6 所有入井的钻具、配合接头必须进行检查探伤，并做好记录。有缺陷的钻具、配合接头严禁下 入井内。
2
Q/SH1035 0536—2010
4.3 有线随钻测量仪
4.3.1 有线随钻测斜的安装、拆卸严格按 Q/SH1035 0855—2009 的规定执行。 4.3.2 钻井队按 Q/SH1035 0855—2009 的规定配合随钻人员施工。 4.3.3 有线随钻探管要及时按生产厂家使用说明要求进行标定，确保探管的测量精度；
无磁钻具的耐磨解决方案
常 重要 的影 响因 素。
（ ３ ） 耐 磨 带 焊 丝 敷 焊 质量 必 须 满 足 以
下技 术 要求 。
境， 这 样 就 能 使 钻 井 测 斜 仪 器不 仅 能 提 供 出真 实 的 磁 场 数 据 ， 还 能 为在 井 下 工作 提 ３无磁钻具的耐磨解决措施 供 安 全可 靠 的 数 据 。 常 用的 无磁 钻 杆 的 工具 如表 １ 所示：
油 田的无 磁 钻具 的外 径磨 损 状 况 ， 认真 分析 柔和 性 ， 另一方面 还 能 使井 下的磨 阻 大 大 减 无磁 钻 具 的磨 损 原 因。 如表２ 所 示
通 过 以 上 表格 数 据 我们 可 以得 知 ： 无磁 少， 钻具 事故也 随 着 减 少。 （ ２ ） 针对 定 向 钻 井 或 复 合钻 井情 况 ， 要
此对 钻井技 术的要求也越 来越高 ， 尤 其 是
钻 具 的 要 求 更是 非常 高 ， 在 这 种 情 况 下， 无 钻 具 的 磨 损状 况 是非 常不 乐 观 的 ， 尤 其 是无 尽 量减 小 钻 具 在 井底 下 的 受力条 件 ， 例 如 可 磁 钻 具 具 有导 磁率 非 常低 并且 还 能 保 障 真 磁 加 重钻杆 接 头 的外径 磨损 状况 更 是严重。 以 在 送钻 时 用司 钻均 匀 送 钻。 实的测 斜器读数 就显得越 来越重要 ， 而 且 ２ ． ２ 无 磁 钻 具磨 损 原 因分 析
① 焊 接 过 程 要 保 持 稳 定 并 且 送 丝 要 平
３ ． １ 无 磁 钻具 的 使 用 稳； （ １ ） 在 组 合 深 井 的 底部 钻 具 时 要 进行 优 ②耐 磨带 尺寸 标 准要 求是 宽度 ３ ０～
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无磁钻铤及无磁承压钻杆技术要求
1、适用范围
本规范适用于Ф120.7mm、Ф165.1mm、Ф177.8mm无磁钻铤及Ф127mm、Ф88.9mm无磁承压钻杆等购置的无磁钻具，具体尺寸要求按照技术图纸（附件）执行。
2、技术要求
2.1外形尺寸要求满足表1
表1
2.2机械性能表
性能及尺寸要求满足表2
表2
2.3执行标准API Spec 7-1，API Spec 7-2
2.4磁性能
2.4.1 当磁场强度为1×105 /4πA/m时，相对磁导率µr≤1.010高斯/奥斯特。
2.4.2沿内孔任意相距100mm的磁感应强度梯度ΔB≤0.05µT。
2.4.3 无磁材质结构为奥氏体结构，不允许出现不可逆磁化。
2.5 直线度
每支无磁钻铤及无磁承压钻杆的直线度偏差为≤4.9mm。
2.6探伤
2.6.1每只无磁钻铤及无磁承压钻杆都要进行全场超声波探伤。
2.6.2无磁钻铤及无磁承压钻杆超声波探伤应符API spec 7-1及SY-T 5144-2007的规定。
3、质量要求
3.1对探伤后的无磁钻铤、无磁承压钻杆产品，要出具相应的探伤报告。
3.2要求提供包含单根无磁钻铤、无磁承压钻杆的炉号、化学成分、机械性能、外形尺寸的质量证明书。
4、供货要求
4.1需提供生产加工全过程的检验结果和产品合格质量证书，并在到货的同时提交。
4.2产品接收
经甲方验收合格的产品，由甲方接收。
5、质量保证
1、钻井施工过程中，在正常情况下操作时，发生无磁钻铤、无磁承压钻杆井下事故以后，甲方及时通知乙方，乙方接到通知以后48小时之内到现场，对无磁钻铤事故进行分析，经协商确认是无磁钻铤、无磁承压钻质量所致，责任由乙方负责，由此造成的无磁钻铤、无磁承压钻损失和钻井全部直接损失由乙
方承担，并在3个月内向甲方支付钻井直接经济损失费。
由甲方责任造成的无磁钻铤、无磁承压钻事故，其责任与损失由甲方承担。
2、如出现无磁钻铤、无磁承压钻事故，需要进行第三方失效检验或分析化验时，双方协商后到中国国家钢铁材料测试中心或中国石油天然气集团公司西安石油管材研究所进行失效检验及分析化验，确定责任方，并由其承担由此造成的钻井直接经济损失。
3、无磁钻具金属结构为无磁奥氏体钢，不允许出现不可逆磁化，如果出现不可逆磁化，厂家终身负责修复或者更换。
附件1：
￠120.7无磁钻铤
附件2：
￠165.1无磁钻铤
附件3：
￠177.8无磁钻铤
附件4：
￠88.9无磁承压钻杆
附件5：
￠127无磁承压钻杆。