第二节 钻柱

第二节钻柱

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

一、钻柱的组成与作用

（一）钻柱的组成

钻柱(Drilling String)是水龙头以下、钻头以上钢管柱的总称。

它包括方钻杆(Square Kelly)、钻杆(Drill Pipe)、钻挺(Drill Collar)、各种接头(Joint)及稳定器(Stabilizer)等井下工具。

(一)钻柱组成

(一）钻柱的组成

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、钻挺、各种接头(Joint)及稳定器等井下

工具。

（二）钻柱的作用(见动画)

(1)提供钻井液流动通道；

(2)给钻头提供钻压；

(3)传递扭矩；

(4)起下钻头；

(5)计量井深；

(6)观察和了解井下情况(钻头工作情况、井眼状

况、地层情况)；

(7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）；

(8)钻杆测试(Drill-Stem Testing),又称中途测试。

1. 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，由无缝钢管制成。

1. 钻杆

(3)连接方式及现状：

a.细丝扣连接，对应钻杆为有细扣钻杆。

b.对焊连接，对应钻杆为对焊钻杆。

1. 钻杆

(4)管体两端加厚方式：

常用的加厚形式有内加厚(a)、外加厚(b)、内外加厚(c)三种.

(a) (b) (c)

（5）规范

壁厚：9 ～11mm 外径：

长度：

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：

"

2

1

,"2

1 ,"21,"8

7 ,83

5

139.70 ,500.127 4

30.1144101.603

90.88 2

73.00 230.60

第一类 5.486～6.706米(18～22英尺)；第二类8.230～9.144米(27～30英尺); 第三类11.582～13.716米(38～45英尺)。

常用钻杆规范（内径、外径、壁厚、线密度等）见表2-12

（6）钢级与强度

钻 杆 钢 级

物 理 性 能

D E95（X）105（G）135（S）

MPa379.21517.11655.00723.95930.70最小屈

服强度lb/in2550007500095000105000135000 MPa586.05723.95861.85930.791137.64最大屈

服强度lb/in285000105000125000135000165000 MPa655.00689.48723.95792.90999.74最小抗

拉强度lb/in295000100000105000115000145000

钢级：钻杆钢材等级，由钻杆最小屈服强度决定。API钢级：D、E、95(X)、105(G)、135（S）级

(7)钻杆接头及丝扣

a.接头类型：公接头、母接头；

b.钻杆接头特点：壁厚较大，外径较大，强度

较高，30CrMo。

c.丝扣连接条件：尺寸相等，丝扣类型相同，

公母扣相匹配。

d.钻杆接头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）；

e.标准：新旧两种标准。有细扣钻杆、NC系列

(8)接头的三种方式

⏹内平式(IF)：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(FH)：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(REG)：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。

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。

接头的三种方式

内平式(IF)：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。

接头的三种方式

贯眼式(FH)：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。

接头的三种方式

正规式(REG)：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。

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。

(9)NC型系列接头

a.举例

NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77

b.表示：NC＋两位数字

NC—National Coarse Thread，（美国）国家标准粗牙螺纹。

xx—表示基面丝扣节圆直径，用英寸表示的前两位数字乘以10。

如：NC26表示的节圆直径为2.668英寸。