定向钻进 第三章 定向钻进的技术手段
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第二节 孔底动力机造斜钻具
一、螺杆钻PDM
螺杆钻是一种泥浆驱动的正排量马达，简称PDM。 （Positive Displacement Motor）
40年代后期，美国史密斯工具公司首先设计； 50年代初，商品化的螺杆钻投放市场； 60年代，用于打定向井； 70年代，得到广泛应用。
第三章 定向钻进的技术手段
（2）钻杆不转动，减少钻杆磨损和折断；
（3）配合专门造斜件可精确控制钻进方向。
专门造斜件
弯钻杆bending rod 弯接头bending joint 弯外壳bending tube 偏心短节eccentric joint 水力斜接头hydraulic inclined joint
第三章 定向钻进的技术手段
二、专门造斜件
（1）弯钻杆bending rod 弯钻杆由普通钻杆制成，主要结构参数是弯曲角。 由于弯钻杆柔性大，造斜能力低，用于造斜要求不高的软岩层。
（2）弯接头bending joint 弯接头是用接头坯料特别车制的带有一定偏角的简单接头。 其公扣轴线与母扣轴线相交的角度称为弯曲角。 利用弯接头造斜时，一般造斜强度可达0.1 °～ 0.2°/m
（2）人工定向钻进工具 二、人工定向钻进工具
人工定向钻进工具的主要类型：
（1）钻具组合（BHA）
（2）造斜楔（whipstock/deflecting wedge） （3）连续造斜器（continuous whipstock） （4）孔底动力机（down-hole motor）
（5）喷射钻头（jet bit）
第三章 定向钻进的技术手段
第一节 钻具组合
一、保直钻具组合
保直钻具的工作原理： 以满保直和以刚保直，或者是不断变换钻进方向。 满，表示满眼，指钻具直径与钻孔直径相近，孔壁间隙小。 刚，表示刚直，钻具刚度大，压而不弯，在孔底保持直线状态。
第三章 定向钻进的技术手段
第一节 钻具组合
二、增斜钻具组合
增斜钻具的工作原理： 改变孔底钻具结构参数增加钻头倾倒角，或者是利用杠杆作用 增大钻头侧向力，以达到增加钻孔顶角的目的。
第三章 定向钻进的技术手段
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
一、岩层造斜规律
施工初级定向孔
顺层跑
顶层进
层理、片理发育地层
松散地层
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
二、人工定向钻进工具
三、减斜钻具组合
减斜钻具的工作原理：
利用摆锺原理，使钻具在重力作用下像摆锺一样趋于下垂，达到减斜目的。
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具
孔底动力机主要类型 孔底动力机优点
涡轮钻turbine/turbodrilling 螺杆钻PDM 电钻electric drill
（1）充分利用功率，有利于钻头切削性能发挥；
利用专门工具及一定的工艺措施实现定向钻进。 人工定向钻进的实质： 在于人为地使钻具轴线与钻孔轴线一致，保持钻孔原来方向； 或者，人为地使钻具轴线偏离钻孔轴线，从而改变钻孔的顶角和方位。
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
二、人工定向钻进工具
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具
二、专门造斜件
（3）弯外壳bending tube 基本结构与螺杆钻具外壳完全相同，只是将挠性轴部分的外管 精确制成一定的偏心角。 弯外壳代替弯接头，一方面弯曲部靠近钻头，定向稳定， 另一方面，有较大的造斜强度。
（4）偏心短节eccentric joint 主要用于涡轮钻具，常用于大斜度井。其造斜强度为0.2°/m
（5）水力斜接头hydraulic inclined joint
利用专门工具及一定的工艺措施实现定向钻进。
保持孔向的原理： 以满保直、以刚保直
杠杆作用
摆锤作用 楔面推力作用
改变孔向的原理： 钻杆弯曲弹力作用
偏心机构导向作用 定向喷射液流作用
使钻具获得侧向力， 或者对孔底产生不 均匀破碎。
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
第二节 孔底动力机造斜钻具
一、螺杆钻PDM 下钻时，防止转子反转；
螺杆钻具的结构 提钻时，下泄泥浆。
溢流阀
马达组件
转子：呈螺旋状一根轴； 定子：压模制成橡胶衬套
万向接头
将转子偏心回转变成驱动轴同心回转
轴承组件
推力轴承：传递轴向载荷到钻头； 径向轴承：使转轴保持中心位置。
源自文库
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具
一、螺杆钻PDM
螺杆钻是一种泥浆驱动的正排量马达，简称PDM。 （Positive Displacement Motor）
40年代后期，美国史密斯工具公司首先设计； 50年代初，商品化的螺杆钻投放市场； 60年代，用于打定向井； 70年代，得到广泛应用。
第三章 定向钻进的技术手段
（2）钻杆不转动，减少钻杆磨损和折断；
（3）配合专门造斜件可精确控制钻进方向。
专门造斜件
弯钻杆bending rod 弯接头bending joint 弯外壳bending tube 偏心短节eccentric joint 水力斜接头hydraulic inclined joint
第三章 定向钻进的技术手段
二、专门造斜件
（1）弯钻杆bending rod 弯钻杆由普通钻杆制成，主要结构参数是弯曲角。 由于弯钻杆柔性大，造斜能力低，用于造斜要求不高的软岩层。
（2）弯接头bending joint 弯接头是用接头坯料特别车制的带有一定偏角的简单接头。 其公扣轴线与母扣轴线相交的角度称为弯曲角。 利用弯接头造斜时，一般造斜强度可达0.1 °～ 0.2°/m
（2）人工定向钻进工具 二、人工定向钻进工具
人工定向钻进工具的主要类型：
（1）钻具组合（BHA）
（2）造斜楔（whipstock/deflecting wedge） （3）连续造斜器（continuous whipstock） （4）孔底动力机（down-hole motor）
（5）喷射钻头（jet bit）
第三章 定向钻进的技术手段
第一节 钻具组合
一、保直钻具组合
保直钻具的工作原理： 以满保直和以刚保直，或者是不断变换钻进方向。 满，表示满眼，指钻具直径与钻孔直径相近，孔壁间隙小。 刚，表示刚直，钻具刚度大，压而不弯，在孔底保持直线状态。
第三章 定向钻进的技术手段
第一节 钻具组合
二、增斜钻具组合
增斜钻具的工作原理： 改变孔底钻具结构参数增加钻头倾倒角，或者是利用杠杆作用 增大钻头侧向力，以达到增加钻孔顶角的目的。
第三章 定向钻进的技术手段
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
一、岩层造斜规律
施工初级定向孔
顺层跑
顶层进
层理、片理发育地层
松散地层
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
二、人工定向钻进工具
三、减斜钻具组合
减斜钻具的工作原理：
利用摆锺原理，使钻具在重力作用下像摆锺一样趋于下垂，达到减斜目的。
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具
孔底动力机主要类型 孔底动力机优点
涡轮钻turbine/turbodrilling 螺杆钻PDM 电钻electric drill
（1）充分利用功率，有利于钻头切削性能发挥；
利用专门工具及一定的工艺措施实现定向钻进。 人工定向钻进的实质： 在于人为地使钻具轴线与钻孔轴线一致，保持钻孔原来方向； 或者，人为地使钻具轴线偏离钻孔轴线，从而改变钻孔的顶角和方位。
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
（2）人工定向钻进工具
二、人工定向钻进工具
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具
二、专门造斜件
（3）弯外壳bending tube 基本结构与螺杆钻具外壳完全相同，只是将挠性轴部分的外管 精确制成一定的偏心角。 弯外壳代替弯接头，一方面弯曲部靠近钻头，定向稳定， 另一方面，有较大的造斜强度。
（4）偏心短节eccentric joint 主要用于涡轮钻具，常用于大斜度井。其造斜强度为0.2°/m
（5）水力斜接头hydraulic inclined joint
利用专门工具及一定的工艺措施实现定向钻进。
保持孔向的原理： 以满保直、以刚保直
杠杆作用
摆锤作用 楔面推力作用
改变孔向的原理： 钻杆弯曲弹力作用
偏心机构导向作用 定向喷射液流作用
使钻具获得侧向力， 或者对孔底产生不 均匀破碎。
第三章 定向钻进的技术手段
（1）岩层造斜规律 定向钻进的技术手段分为两大类：
第二节 孔底动力机造斜钻具
一、螺杆钻PDM 下钻时，防止转子反转；
螺杆钻具的结构 提钻时，下泄泥浆。
溢流阀
马达组件
转子：呈螺旋状一根轴； 定子：压模制成橡胶衬套
万向接头
将转子偏心回转变成驱动轴同心回转
轴承组件
推力轴承：传递轴向载荷到钻头； 径向轴承：使转轴保持中心位置。
源自文库
第三章 定向钻进的技术手段
第二节 孔底动力机造斜钻具