第3节 钻具与井口工具

W总 ，而外表盘指示的钻压
值为零。当钻进时，钻头与地层 接触，大钩负荷减小，而外圈的 刻度值便正确地表示出钻压值。
结构及原理
• 记录仪内装有一根弹簧管，自由端 通过连接板与笔臂转轴摇臂相连， 从传感器传输来的液体压力使弹簧 管自由端产生位移，带动转轴转动 从而使安装在转轴上的记录笔发生 偏转，再由时钟带动作匀速转动的 圆形记录纸上划出大钩悬重随时间 变化的曲线。
1记录笔2笔臂3微调螺钉4笔臂转轴架5记录纸托盘 6 记录纸 7 记录仪壳体 8 弹簧管 9 记录时钟 10 记录纸 压帽11记录仪盖12阻尼器 图6 记录仪
超顶
移轴
复锥
一、钻头
(3)金刚石钻头
对硬地层的快速钻井问题，人们想到了最坚硬的物质-金刚石。 1946年，弗兰克研制出了把金刚石镶嵌到钢制钻头胎体上，生产出了金刚 石取心钻头。
一、钻头
(3)金刚石钻头
PDC钻头
1952年，美国弗兰克做出了第一只钻坚硬地层的镶有金刚石的钻头。 1960年，研发出镶有碳化钨硬质合金片的粗粒金刚石钻头。 1976年，生产聚晶金刚石复合片钻头，称为PDC钻头，成本大降。 1987年，生产出热稳定的聚晶金刚石复合片钻头，称为TSP钻头，能钻更 硬、更有磨损性的地层。
（4）其它钻柱部件 • 接头、稳定器、减震器、震击器。
三、底部钻具组合
井下动力钻具
导向钻井钻具
四、井口工具
指起下钻、接单根、下套 管过程中在井口所用的 各种工具。 （1）吊钳
• 作用：上、卸钻杆 、钻铤和套管丝扣 。
液压大钳
大钳的动力是由低速大 扭矩的液马达供给，经 变速机构的变速将动力 传递到缺口大齿轮上， 由它经过三个大销子转 动上钳外环，从而带动 上钳钳头卡紧上部钻杆 的接头，进行上源自文库或下 口。下钳则由气缸推动 下钳钳头转动，以卡紧 下部钻杆的接头。
上钳 刹车带 液动马达 钳牙
下钳
液压大钳
（2）吊卡和吊环 • 作用：起升、 悬持和下放钻 具。
（3）卡瓦和安全卡瓦 • 作用：在井口悬持无台肩钻具，如钻 铤等。 （4）提升短节 • 作用：用来提升外壁无台肩的钻铤和 其它井下管串。
结构及原理
• 测量仪由一次仪表和二次仪 表组成。 • 见图1，一次仪表含死绳固定 器和传感器，二次仪表含指
方钻杆保 护接头
水龙头
方钻杆 钻杆
（2）钻杆 • 主要作用： – 传递扭矩； – 输送钻井液。 • 主要特点： – 两端有接头形成的台肩，便 于接单根、起下钻； – 壁薄， 9～11mm 。
（3）钻铤
• 主要作用： – 给钻头施加压力。 • 主要特点： – 壁厚且粗大，单位长度重 量大，为同尺寸钻杆的4 ～6倍。 – 两端无接头 。
第三节 钻具与井口工具
• 一、钻头
• 二、钻柱
• 三、底部钻具组合
• 四、井口工具
一、钻头
（1）刮刀钻头
– 刮刀钻头的分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头 三翼刮刀钻头 最常用 四翼刮刀钻头 刀翼底刃的形状 平底式刮刀钻头 阶梯式刮刀钻头
刀翼数
一、钻头
（1)刮刀钻头 – 刮刀钻头的破岩形式 刮刀钻头是切削型钻头，对不同类 型的岩石，其破岩形式略有不同 ： • 塑性岩石：刃前岩石发生塑 性流动，形成切削破碎。 • 塑脆性岩石：碰撞→挤压、 小剪切→大剪切
二、钻柱
钻柱
是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组 成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具。 功用 • 传递扭矩 • 施加钻压 • 输送钻井液 • 计量井深 • 起下钻头 • 特殊作业
方钻杆
钻杆
钻铤
稳定器
（1）方钻杆 • 主要作用： – 传递扭矩； – 承受钻柱全部重量 • 主要特点： – 中空、断面外形为四边形和六边形； – 上端反扣（左旋扣）、下端正扣（右旋扣） ； – 长13～16m，比单根钻杆长2m以上； 转盘面 – 壁厚比钻杆大3倍。
1 适用于松软地层，机械钻速高； 2 易井斜； 3 刮刀钻头寿命取决于刀翼寿命
一、钻头
牙轮
(2)牙轮钻头 – 牙轮钻头的组成：钻头 体、牙轮、巴掌、水眼 和轴承。
巴掌 水眼
钻头体
一、钻头
(2)牙轮钻头 – 牙轮钻头的分类
单牙轮钻头 牙轮数目 双牙轮钻头
三牙轮钻头
多牙轮钻头
最常用
1909年，美国人夏普和休斯发明 了双牙轮钻头，实现了钻头技术上 的突破。 实践证明，用这种钻头钻的井眼比 较直，比较圆，而且比鱼尾钻头快 好几倍。
示仪和记录仪。
图1 大钩悬重测量仪示意图 1. 死绳固定器 2. 传感器 3. 仪表箱 4. 记录仪 5. 指示仪 6. 连接管线
结构及原理
• 通过管线把承压室和压力表相连 ，就形成一个液压指重表。如图 ，表盘上有内外刻度，内圈悬重 外圈钻压。正常情况下钻头脱离 井底，外表盘零点对准指针，内 圈为
一、钻头
切削齿
(3)金刚石钻头 – 金刚石钻头的组成： 钻头体、切削齿、水 眼与水槽。
钻头体
水眼与水槽
一、钻头
(3)金刚石钻头 – 金刚石钻头的破岩形式 研磨、铣削岩石
1 主要适用于坚硬地层，PDC钻头适用于软到中硬地层； 2 损坏主要为金刚石切削齿的热损坏、胎体被冲蚀、 切削齿受冲击而产生的碎裂。
一、钻头
(2)牙轮钻头 – 牙轮钻头的破岩形式 冲击-压碎、剪切 • 牙轮在井底滚动，冲击压碎井底岩石， 形成一个个破碎坑； • 而破碎坑之间的岩石并没有破碎，靠牙 轮的滑动作用来剪切岩石，形成全面破 碎； • 为了增加滑动作用，结构上增加了：超 顶、移轴、复锥。 1 牙轮钻头适用于从软到坚硬的各种地层； 2 牙轮钻头的寿命取决于牙齿和轴承的磨损情况。