第3节 钻具与井口工具
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精品课件
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。
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
精品课件
一、钻头
（1）刮刀钻头
– 刮刀钻头的分类
刀翼数
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
精品课件
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
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
精品课件
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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。
精品课件
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精品。课件
• 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精品的课件磨损情况。
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。
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
精品课件
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 W 总，而外表盘指示的钻压
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 精品课件
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
精品课件
一、钻头
(2)牙轮钻头 – 牙轮钻头的分类
牙轮数目 最常用
单牙轮钻头 双牙轮钻头 三牙轮钻头 多牙轮钻头
方钻杆保 护接头
精品课件
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 。
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（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 。
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（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。
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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 示仪和记录仪。
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
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方钻杆 钻杆 钻铤 稳定器
精品课件
（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。
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（4）其它钻柱部件 • 接头、稳定器、减震器、震击器。
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三、底部钻具组合
井下动力钻具
精品课件
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 。
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液压大钳
液动马达
上钳 刹车带 钳牙
下钳Байду номын сангаас
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，进行上口或下 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。
精品课件
液压大钳
精品课件
（2）吊卡和吊环 • 作用：起升、 悬持和下放钻 具。
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。
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一、钻头
(2)牙轮钻头
– 牙轮钻头的破岩形式
超顶
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 移轴 碎；
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。
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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。
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。
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
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一、钻头
（1）刮刀钻头
– 刮刀钻头的分类
刀翼数
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
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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
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
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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。
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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精品。课件
• 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精品的课件磨损情况。
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。
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
精品课件
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 W 总，而外表盘指示的钻压
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 精品课件
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
精品课件
一、钻头
(2)牙轮钻头 – 牙轮钻头的分类
牙轮数目 最常用
单牙轮钻头 双牙轮钻头 三牙轮钻头 多牙轮钻头
方钻杆保 护接头
精品课件
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 。
精品课件
（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 。
精品课件
精品课件
（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。
精品课件
精品课件
精品课件
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 示仪和记录仪。
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
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方钻杆 钻杆 钻铤 稳定器
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（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。
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（4）其它钻柱部件 • 接头、稳定器、减震器、震击器。
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三、底部钻具组合
井下动力钻具
精品课件
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 。
精品课件
液压大钳
液动马达
上钳 刹车带 钳牙
下钳Байду номын сангаас
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，进行上口或下 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。
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液压大钳
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（2）吊卡和吊环 • 作用：起升、 悬持和下放钻 具。
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。
精品课件
一、钻头
(2)牙轮钻头
– 牙轮钻头的破岩形式
超顶
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 移轴 碎；
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。
精品课件
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。