钻柱受力分析

第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
（一）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
有效长度
第二章 钻 柱
§2-1 钻柱的作用与组成
3、规范：
（1）壁厚：9 ～ 11mm （2）外径：73.0，88.9（3½），101.6， 114、（4½），127.0（5英寸），139.7 （3）长度： 18～22ft ，27～30ft， 38～45ft
4、接头及丝扣
（1）丝扣连接：
尺寸相等，丝扣类型 相同，公母扣相匹配。 壁厚较大，外径较大， 强度较高。 内平、贯眼、正规。
2）钻杆接头点
（3）钻杆接头类型：
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成 内平式：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：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：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。
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第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成 (1)用于直井：在钻铤和普通钻杆之间连接15～30 根加重钻杆，就可防止与钻铤连接的钻杆发生疲劳破 坏； (2)用于定向井：定向井钻柱中接上加重钻杆后， 可使钻铤和加重钻杆不紧贴在井壁上，从而减少发生 泥饼卡钻的可能性，减少卸扣扭矩，在起钻时上提拉 力也不会超过井内重量太多。此外，还能更好地控制 井斜角和方位角，减少定向工作的次数，从而缩短定 向井的建井周期。 在定向井中，为了保证足够的钻压，所需的加重 钻杆长度比直井在同样钻压下所需长度大，一般在 30°井眼中需加长度15％，在45°井眼中需增加长度 40％，在60°井眼中需增加长度100%。
钻井工程
复习旧课：1、钻头的类型 2、金刚石钻头与 PDC钻头的 组成及区别； 3、 钻头的工作原理。 导入新课：钻头是破碎岩石的主要工具，需 要一定的钻压和转速，钻压和转速是由谁 产生和传递的呢？
第二章 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
四、本章需要10学时
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成




第二章 钻 柱 §2-1 钻 柱的作用与组成 5、钻杆的通称尺寸：指钻杆本体外径 6．加重钻杆 加重钻杆是用厚壁钢管制造的新型钻柱构件，管 体两端和中部有超长的外加厚接头或外加厚段，兼有 钻铤和钻杆的功能。它具有以下几个特点： (1)超长的整体接头可以提供较大的耐磨表面和重 量，接头螺纹可以多次修复； (2)比同尺寸的钻杆重，管体和接头外径与普通钻 杆一致，内孔是内平的，内孔直径至少等于钻铤的内 径。 (3)中部外加厚段起小型稳定器作用。受压时管体 可以挠曲，只有两端和中部加厚段接触井壁，管体本 身不受磨损。
一、钻柱的作用 概念：钻柱是钻头以上，水龙头以下各部分的管柱 的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻挺、 各种接头、及 稳定器等井下工具。 （一）、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)，使钻头的工作刃 不断吃入岩石； 3、把地面动力(扭矩等)传递给钻头，使钻头不断旋 转破碎岩石； 4、起下钻头； 5、根据钻柱的长度计算井深。
常用尺寸：6-1/4，6-1/2 ，7，8，9 英寸
（三）方钻杆 1、类
型：四方形、六方形 2、特 点：壁厚较大，强度较高 3、主要作用：传递扭矩和承受钻柱的全部重量。 4 、 常 用 尺 寸 ： 89mm(3-1/2 英 寸 ) ， 108mm (4-1/2 英 寸 ) ， 133.4mm (5-1/2英寸)。

第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成


(4)耐磨表面是用硬质合金加固的接头，寿命可以 延长4倍。 钻柱疲劳失效常发生在钻铤以上数根钻杆上，因 为从钻铤过渡到钻杆时断面急剧变化，弯曲应力集中 在这部分钻杆上。如果在钻铤和钻杆之间加入加重钻 杆，则可以缓和断面的变化，减少应力集中，从而减 少钻具事故。另外，与钻铤相比，加重钻杆还有打捞 容易、可缩短起下钻时间、搬运方便等优点，并能保 持定向井的方位，起到稳斜作用。在大钩负荷和钻压 相同的情况下，使用加重钻杆，还可提高钻机的钻深 能力。国外加重钻杆已广泛用于直井和斜井，据统计 已超过数百万根，但我国很少使用。现就国外使用情 况分述如下：
（二）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，即钻杆测试，又称中途测试

第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
二、钻柱组成 方钻杆 钻杆 钻铤 稳定器 配合接头和保护接头 其它井下工具： 减震器、震击器、 扩眼器、键槽破坏器
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
（二）钻铤

1、结构特点：管体两端直接车制丝扣，无专门接头；壁厚大(38-53毫 米），重量大，是钻杆质量的4～6倍刚度大。
有效长度

2、主要作用：(1)给钻头施加钻压; (2)减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳； (3)控制井斜。

3、类
型：光钻铤、螺旋钻铤、扁钻铤。

5、方钻杆统称尺寸：方钻杆统称尺寸指方部截面边宽
第二章 钻 柱

§2-1 钻柱的作用与组成
6、方钻杆技术规范 方钻杆位于钻柱的最上端，有四方形和六方形两 种。钻进时，方钻杆与方补心、转盘补心配合，将 地面转盘扭矩传递给钻杆，以带动钻头旋转。
标准方钻杆全长12．19 m，驱动部分长11．25 m。为了适应 钻柱配合的需要，方钻杆也有多种尺寸和接头类型。方钻杆的 壁厚一般比钻杆大三倍左右，并用高强度合金钢制造，故具有 较大的抗拉强度及抗扭强度可以承受整个钻柱的重量和旋转钻 柱及钻头所需要的矩。