第26卷 第5期2005年9月 石油学报 AC TA PETROL EI SIN ICA Vol.26 No.5Sept. 2005 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)“旋转导向钻井系统关键技术研究” (2003AA602013)和中国石油化工集团公司重大攻关项目(J P01005)联合资助。 作者简介:闫文辉,男,1965年9月生,1999年获西安石油学院硕士学位,现为西安石油大学副教授,硕士生导师,主要从事石油机械设计及设备 检测与故障诊断方面的教学和科研工作。E 2mail :ywh369@https://www.doczj.com/doc/4a18139102.html, 文章编号:0253Ο2697(2005)05Ο0094Ο04 旋转导向钻井工具的研制原理 闫文辉 彭 勇 张绍槐 (西安石油大学机械工程学院 陕西西安 710065) 摘要:介绍了旋转导向钻井工具的工作原理及结构,指出了研制该工具的主要技术特点。旋转导向钻井工具主要由稳定平台单元、工作液控制分配单元和偏置执行机构单元3部分组成,其测试元件将测得的井眼参数通过短程通讯传输到随钻测量仪,再由随钻测量仪将信息传输到地面。同时,旋转导向钻井工具接收由地面发出的指令,并通过稳定平台单元调控工作液来控制分配单元中的上盘阀高压孔的位置。工作液控制分配单元将过滤后的泥浆依次分配到3个柱塞,给推板提供推靠动力,并使该推靠力的合力方向始终保持在上盘阀高压孔所对应的位置,在近钻头处形成拍打井壁的侧向力。通过对侧向力的大小、方向和拍打频率的调整,可直接控制该工具的导向状态。 关键词:旋转导向钻井工具;测试元件;导向控制;井眼参数;随钻测量中图分类号:TE82 文献标识码:A Mechanism of rotary steering drilling tool YAN Wen 2hui PEN G Y ong ZHAN G Shao 2huai (College of Mechanical Engineering ,X i πan S hi you Universit y ,X i πan 710065,China ) Abstract :The working principle and structure of a rotary steering drilling tool are introduced.The main technical properties of the tool are described.The tool mainly includes three parts :①unit of stabilization platform ;②unit for controlling and assigning work 2ing liquid ;③unit of Push 2the 2Bit working structure.The wellbore data can be transmitted to measurement while drilling (MWD )u 2nit f rom the test component in the tool through a short distance communication component and then transmitted to the instrument on ground by MWD unit.At the same time ,the receiver in the component receives the instruction f rom the instrument on ground ,and then control the high 2pressure hole located on the upper plate hose by controlling and assigning working liquid with a controller in the stabilization platform unit.The unit for controlling and assigning working liquid takes the filtered mud as the working liquid distribu 2ted in three mud pipes in turn.The mud provides the “pad ”with a motive force and maintains the direction of the join force on the position in accord with the high 2pressure hole on the upper valve all the time.Thus there will form a side force near the bit flapping the wall of the well.The adjustment of the size and direction of the side force acted on the wall and the flapping f requency could di 2rectly control the steering state of the drilling tool. K ey w ords :rotary steering drilling tool ;measurement unit ;steering control ;wellbore data ;measurement while drilling 旋转导向钻井技术是20世纪90年代初发展起来的一项自动化钻井新技术。国外钻井实践证明,在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术,既提高了钻井速度、减少了事故,也降低了钻井成本。国外目前主要有3种不同类型的旋转导向钻井系统,即:Auto Trak 旋转闭环钻井系统、Power Drive 调制式全旋转导向钻井系统和Geo 2Pilot 旋转导向自动钻井系统[1～8]。国内学者也对该 技术进行了介绍并开展了相关的研究工作[9～14]。胜利石油管理局与西安石油大学联合,研制和开发了具有自主知识产权的旋转导向钻井系统。该旋转导向钻 井技术主要包括井下旋转自动导向钻井系统、地面监控系统以及将上述两部分相结合的双向通讯技术[15]。笔者主要对井下旋转自动导向钻井系统中的旋转导向钻井工具进行了介绍。 1 旋转导向钻井工具工作原理 旋转导向钻井工具的最基本功能有2种:①导向功能;②稳斜或不导向功能。导向功能是指当需要向某一个井斜、方位导向时,可由稳定平台通过控制轴将上盘阀高压孔的中心即工具面角调整到与所需导向的井斜、方位相反的位置上,这时钻具沿所需的井斜及方位进行
钻头、钻柱及井口工具 第一节刮刀钻头 (1) 第二节牙轮钻头 (2) 第三节金刚石钻头 (9) 第四节 PDC 钻头 (12) 第五节钻柱及其受力情况 (16) 第六节钻柱的损坏及合理使用 (17) 第七节井口工具 (19) 钻头是破碎岩石形成井眼的主要工具，可根据其结构、功用及原理进行分类，现场常用的钻头有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、PDC钻头等。 第一节刮刀钻头 刮刀钻头是旋转钻井法中最早使用的钻头，它的结构简单，制造方便，在泥岩、疏松的砂岩、泥质砂岩、页岩等低硬度、高塑性地层中钻进，可得到较高的机械钻速和钻头进尺，并且各油田均能自己设计和制造。刮刀钻头按刀片的数量不同可分为两翼刮刀钻头、三翼刮刀钻头、四翼刮刀钻头等。最常用的是三翼刮刀钻头。由于刮刀钻头需要扭拒大，容易扭断钻具目前已经很少使用。
2、 巴掌 第二节牙轮钻头 牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。这是由于牙轮钻头旋转时具有冲 击、压碎 和剪切破碎岩石的作用，牙齿与井底的接触面积小，比压高、工作扭矩 小、工作刃总长度大等。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石，成为使用最 广泛的钻头。 牙轮钻头可按牙轮数目的多少分为单牙轮钻头， 双牙轮钻头、三牙轮钻头和 多牙轮 钻头等。目前普遍使用的是三牙轮钻头。 、三牙轮钻头的结构 三牙轮钻头可分为五个部分，即钻头体、巴掌、牙轮、轴承和水眼。密封喷 射式钻头 除上述基本部分外，还有储油补偿系统。 1、钻头体 钻头体上部车有丝扣用于连接钻柱，下部带有巴掌。钻头体上镶装喷嘴。牙 轮钻头可 分为有体式和无体式两类。 钻头体与巴掌分别制造，然后将巴掌焊接在 钻头体下侧的叫做有体式钻头，这种钻头的上部丝扣均为母扣；巴掌与三分之一 钻头体做为一体，然后将三部分合焊在一起的叫做无体式钻头， 无体式钻头均为 公扣。 巴掌与牙轮轴相连，上面有轴颈，用于支承牙轮。 3?牙轮 牙轮是一个外面带有牙齿，内腔加工成与轴颈相对应的滚动体跑道 （或滑动 磨擦面）的锥体，分单锥与复锥两种结构，如图 5-5所示。仅有主锥和背锥两个 不同锥度的牙轮叫单锥牙轮，适用于硬或研磨性较强的地层；除主、 背锥外还有 1?2个副锥的牙轮叫复锥牙轮，适用于软或中硬地层。牙轮表面的牙齿，由牙 齿毛胚铣削加工或钻孔镶嵌两种方式制成。牙齿是钻头破岩的主要元件。由牙轮 毛胚铣削加工而成的牙齿叫铣齿， 这种钻头叫铣齿钻头。将金属材料加工成一定 形状的牙齿，镶嵌并固定在轮壳上的钻头叫镶齿钻头。 ] 4、轴承 牙轮钻头的轴承结构有滚动轴承和滑动轴承两种。 目前广泛采用大轴承滑动 副一滚珠轴承一第二道止推一小轴滑动副的滑动密封轴承结构。其类型有四种： （1） 普通滑动轴承，目前国产镶齿密封滑动轴承喷射钻头，大多采用这种 类型的结构； （2） 带固定衬套的滑动轴承； 三■半底三止阶栩 三反阶 图5—2刀真図畀略狀
Φ178旋转导向钻井工具机械结构设计 摘要:旋转导向钻井技术是石油工业工程技术领域的关键技术之一，得到了石油钻井工程界的极大关注，发挥着越来越重要的作用，主要应用于水平井、大位移井、超深井、三维多目标井等复杂结构的井作业。本文综述了旋转导向钻井工具的国内外现状，闸明了在我国发展旋转导向钻井技术的重要性和必要性，介绍了它的工作原理及结构组成，指出了研制该工具的主要技术特点。调制式旋转导向钻井工具的导向执行机构是靠内外泥浆液压力差驱动的原理来实现的，这是旋转导向钻井工具能否正常工作的关键。所以，对其液压盘阀分配系统进行分析计算，及其在井下不同工况下所受的力进行分析计算。分析了旋转导向钻井系统的井下钻井工具系的偏置方式和导向方式，完成了导向执行机构机械部分的设计。 关键词:旋转导向钻井工具；机械结构设计；压力差；
Φ178 Rotary Steerable Drilling Tool Mechanical Structure Design Abstract:In many oil industry engineering filed key technologies,rotary steerable drilling technology is one that has been paid much attention to in recent years and exhibits more and more importance in oil drilling industry, mainly used in horizontal well,extended reach well,ultra-deep well ,3D multi-target well the complex structure of multi-lateral wells in wells operating. This paper reviews the domestic and international drilling tool status, illustrates the development of rotary steerable drilling technology of the importance and necessity to introduce the working principle and its composition, that the development of the main technical features of the tool. Modulated rotary steerable drilling tool driven by the executing agency is the pressure difference between inside and outside the mud fluid-driven principles to achieve, which is whether the drilling tool to work the key. Therefore,its hydraulic disc distribution system analysis and calculation, and its different working conditions in underground analyzing and calculating the force. Analysis of downhole rotary steerable drilling tool drilling system orientation bias way. Complete guide the design of mechanical parts of the implementing agencies. Key words: Rotary steering drilling tool；Mechanical parts design；Pressure difference
常用打捞工具及工作原理 一、抓卡打捞工具 1、倒扣接头 2、 LT-T卡瓦打捞筒 （1）、概述 LT－T型可退式卡瓦打捞筒是抓捞井内光滑外径落鱼最有效的工具，如钻杆、钻铤、接头、接箍、随钻工具和测试仪器等，能承受大载荷，设计有落鱼密封结构，能高泵压循环，也可以在井内释放落鱼。带有铣鞋，用于修整落鱼的飞边破口，使落鱼顺利进入捞筒。根据用途的不同配有加长节、壁钩、加大引鞋等附件。卡瓦打捞筒结构如图。 （2）、原理 每套卡瓦打捞筒的最大抓捞直径用螺旋卡瓦，如钻铤、接头、接箍、随钻工具等，通常有三种抓捞尺寸。篮状卡瓦是抓捞管身或小一级的钻具用，有数种抓捞尺寸，因落鱼直径减小之后再用螺旋卡瓦则使卡瓦剖面增厚，形成刚度太大，影响胀缩效果。抓捞时选用与落鱼外径相适合的一级卡瓦装入捞筒。用螺旋卡瓦时配用螺旋卡键和A行盘根，用篮状卡瓦时配密封控制环，每个密封控制环的内孔粘衬有和篮状卡瓦打捞尺寸配套的R行盘根，O型密封圈是通用件。上接头是筒体和捞柱的中间连接件，若打捞部位距鱼顶较远时，在筒体和上接头之间连接加长节。筒体的下部和引写连接。 筒体带有特殊宽锯齿形内螺纹，它和卡瓦地锯齿形外螺纹配合，并约束卡瓦的胀大缩小，每种卡瓦打捞筒的筒体都能换装数种打捞尺寸的卡瓦。 螺旋卡瓦形似一个圆柱弹簧，锯齿形外螺纹与筒体配合，虽然螺距一致，但和筒体螺纹接触的工作面窄得多，内孔为多头锯齿形螺纹捞牙。篮状卡瓦形似花篮，为完整的锯齿行形螺纹与筒体的锯齿形内螺纹配合，内孔也是多头锯齿形螺纹捞牙。周向开有胀缩槽，似一个弹簧卡头。无论是螺旋卡瓦还是篮状卡瓦，受轴向压力后直径增大，受拉力后直径减小，它们的内外锯齿形螺纹均为左旋，顺时镇旋转是卸扣，这样就可以释放落鱼，卡瓦的胀大和缩小，是使落鱼能进入卡瓦并抱紧。 （3）、使用 ①、A型盘根必须装平到位，否则会形成上接头筒体的连接螺纹拧不到位，发生不密封或更为严重的事故。 ②、当卡瓦、控制环（或螺旋卡键）、引鞋等和筒体组装好后，必须检查卡瓦在筒体内的行程，要求上下运动十分灵活。
钻井英语缩写 1.DP drill pipe 钻杆 2.HWDP heavy weight (wall) drill pipe 加重钻杆 3.DC drill collar 钻铤 4.BHA bottom hole assembly 井下钻具 组合 5.STB stabilizer 钻杆扶正器 6.PNMDC pony non-magnetic drill collar 短无磁钻铤 7.SMDC short non-magnetic drill collar 短无磁钻铤 8.PDM positive displacement motor 螺 杆 9.BOP blowout preventer 封井器 10. BOPE blow out preventer equipment 封井器设备 11. IBOP inside blowout preventer 内 防喷工具 12. CSG casing 套管 13. TBG tubing 油管 14. JNT/JT joint 单根 15. XO cross-over 配合接头 16. IF internal flush 内平 17. FH full hole 贯眼 18. REG regular 正规 19. IU internal upset 内加厚 20. EU external upset 外加厚 21. EUE external upset 外加厚 22. IEU internal＆external upset 内外 加厚 23. OH open hole 裸眼 24. WOB weight on bit 钻压 25. RPM revolutions per minute 转速/ 分钟 26. SPM strokes per minute 冲程/每分 钟 27. ECD equivalent circulating density 当量泥浆密度 28. MT metric ton 公制吨 29. DST drill stem test 钻具测试 30. KS key seat 键槽 31. KSW key seat wiper 键槽清洁器 32. STDS stands 立柱33. VIS viscosity 粘度 34. PV plastic viscosity 塑性粘度 35. YP yield point 屈服值 36. FL filtrate loss 滤失 37. WL water loss 失水 38. TVD true vertical depth 垂深 39. MD measured depth 测量井深 40. TD total depth 总井深 41. PBTD plug back total depth 人工井 底 42. PCS piece 件，个 43. KOP kick off point 造斜点 44. DIR direction 定向 45. AZM azimuth 方位 46. DEV deviation 井斜 47. ROP rate of penetration 机械转速 48. ID inside-diameter 内径 49. OD outside diameter 外径 50. FTG footage 进尺 51. PPG pounds per gallon （密度）每 加仑磅 52. PSI pounds per square inch 磅每平 方英尺 53. SGL single 单根 54. LP low pressure 低压 55. HP high pressure 高压 56. H P horsepower 马力 57. HHP hydraulic horsepower 水马力 58. HTHP high temperature high pressure 高温高压 59. AD assistant driller 副司钻 60. LCM lost circulation material 堵 漏剂 61. API American petroleum institute 美国石油协会 62. IADC international association of drilling contractors 国际钻井承包商 协会 63. CNPC China national petroleum 中 国石油天然气总公司 64. P/N part number 零件型号 65. S/N serial number 系列号 66. N/W net weight 净重 67. G/W gross weight 毛重
一、公锥 1、名称：公锥 2、用途：公锥是一种专门从油管、钻杆等有孔落物的内孔进行造扣打捞的工具。 3、结构：它是长锥形整体结构，分接头和打捞丝扣两部分。 4、工作原理 当公锥进入打捞落物内孔后，加适当钻压，并转动钻具，迫使打捞螺纹挤压吃入落鱼内壁进行造扣，当其能承受一定拉力和扭矩时，可上提或倒扣起出全部或部分落物。 当工具下至鱼顶以上1-2m时开泵冲洗，并逐步下放工具至鱼顶，观察泵压及悬重，泵压突然上升，悬重下降时，正明公锥进入鱼腔，可进行造扣打捞。 7、注意事项 操作时不准猛顿鱼顶,防止将鱼顶或打捞丝扣顿坏。切忌在落鱼外壁与套管内壁之间的环空造扣，以免造成严重后果。工具下井前上部应接安全接头。 二、母锥 1、名称：母锥 2、用途：它是一种专门从油管、钻杆等柱状落物外壁进行造扣打捞的工具。 3、结构：它是长锥形整体结构，由接头与本体两部分构成。 它是靠打捞螺纹在钻压与扭矩作用下，吃入落物外壁进行造扣打捞。 6、操作方法 当工具下至鱼顶以上1-2m时开泵冲洗，并逐步下放工具至鱼顶，观察泵压及悬重，泵压突然上升，悬重下降时，证明鱼顶进入母锥，可进行造扣打捞。 7、注意事项 操作时不准猛顿鱼顶,防止将鱼顶或打捞丝扣顿坏。打捞外径较小落鱼时应加引鞋。工具下井前上部应接安全接头。 三、滑块卡瓦捞矛 1、名称：滑块卡瓦捞矛 2、结构：上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉 3、用途：是一种内捞工具，专门从落物内孔打捞，也可进行倒扣作业 当工具进入落鱼后，卡瓦依靠自重向下滑动，与矛杆发生相对位移，与矛杆中心线距离增大，直至与落鱼内壁接触，上提管柱，斜面向上运动产生的径向力，迫使卡瓦吃入落物，实现打捞； 6、操作方法 1）地面检查矛杆尺寸是否合适，卡瓦上下滑动是否灵活； 2）下至鱼顶以上1-2米，开泵冲洗，并记录悬重、泵压及方入； 3）继续下放管柱，悬重有下降显示，观察捧鱼方入与入鱼方入变化； 4）上提管柱，悬重增加，证明捞获； 5）倒扣时，上提至设计倒扣负荷再增加10-20KN，进行倒扣作业； 7、注意事项 落物重量较大、严重遇卡或鱼顶为外螺纹时，为防止不损坏鱼顶，在工具外面加尺寸合适的引鞋；工具下井前上部应接安全接头。
钻井常用打捞工具 一.公锥 公锥是一种从管体内部打捞管状物的工具。因此，要求被打捞的管状落物要有一定的抗破损强度。第二，鱼顶的端面和管子内径基本要规则，以便公锥能顺利进入鱼顶。 公锥常用于打捞钻铤的水眼、钻杆接头的水眼、钻杆加厚部分的水眼以及井下特殊工具的水眼部分，带接箍的油管等。 公锥有1：12（高强度公锥，没有排屑槽，锯齿螺纹）；1：16；1：24；1：32几种锥度，打捞直管落物应尽量选择1：24或1：32锥度小一些的公锥。 （一）使用公锥下井前必须注意以下几点： 1.掌握鱼顶所处井眼段的井眼直径，鱼顶以下钻具的压缩距等。公锥搬运时严禁摔打，紧扣时防折伤。 2.掌握鱼顶的内径和最大外径。 3.公锥尺寸，包括：水眼、造扣部分最小直径、最大直径、有效扣长，接头最大直径。丝扣是否完好，检查一下丝扣强度，以不缺不卷为好。 4.公锥造扣部位必须在尖端以后的100㎜以上。 5.分析当鱼顶和公锥在井眼内直径上相反方向各自都绝对靠边时，公锥尖端是否能进入鱼顶水眼内。 6.复杂井段打捞最好使用原钻具结构。 7.根据井内钻具被卡的情况以及被卡后，卡点以上钻具自由段的
长度，确定是否使用安全接头，如果打捞钻铤必须使用安全接头。 8.使用安全接头，必须清洁丝扣，分件清洗，掌握对扣和卸扣圈数。 9.准确计算鱼顶方入和造扣方入。如果井内情况允许和必要时，可下相应尺寸的钻头探鱼顶后再进行打捞。 （二）公锥入井的操作 1. 紧公锥接头扣时，接头距转盘面越近越好，避免折伤公锥丝杆，造成井下事故复杂化。 ２.下钻要慢，防止井内突然遇阻折断公锥（尤其带有下击器的钻具）。 ３.下钻完调试好方入，卸去井口回压凡尔（最好方入调在方钻杆的中部） ４.接方钻杆开泵循环，在鱼顶以上0.3~0.5米大排量冲洗鱼顶10-20分钟。 ５.掌握并记录开泵时悬重，停泵时悬重。开泵时上提摩阻悬重，下放时摩阻悬重；停泵时上提摩阻悬重和下放时摩阻悬重。 ６.下放钻具探鱼顶 A.在有把握公锥绝对能进入鱼顶水眼时，可低排量（记下泵压）开着泵静放探鱼顶。钻压控制在摩阻悬重增加10~20KN，遇阻后，泵压有上升的趋势时摘泵。记下此时的方入，有可能是进入鱼顶，不要转动转盘急于造扣。 ａ）上提钻具至计算鱼顶以上，注意观察有无挂卡现象。
常用打捞工具、磨铣工具、震击工具、套铣工具及段铣工具操作注意事项 钻井打捞技术服务公司技术部 2000年1月10日
打捞工具、磨铣工具、震击工具及套铣工具是为了预防和处理井下事故而设计的工具，但在过去的实际操作过程中，由于主、客官原因，造成工具破坏、落井等事故，有的甚至造成井眼报废，使公司及客户蒙受巨大损失，为了以后不再发生类似问题，在以后的操作中应注意如下事项： 一．打捞工具 1．打捞矛 〈1〉使用前必须保养、检查好各关键部位。 〈2〉运输时，必须把矛瓦包好，防止磕碎。 〈3〉下井前各连接部位按要求紧扣，防止把工具拉变形或扣不紧，造成工具落井。 〈4〉丝扣连接部位严禁电、气焊。 2．打捞筒 〈1〉选用捞筒规格必须与所用井眼相匹配。 〈2〉下井前各配件必须按要求装配好，丝扣连接部位按要求紧扣，防止紧扣力矩过大，造成筒体变形，工具报废。 〈3〉筒体各连接部位严禁电、气焊。 〈4〉捞鱼时要卡好方入，防止下放过多，鱼顶顶住捞筒上接头，造成退鱼困难。 〈5〉捞鱼后需要循环，必须在下井前装好捞筒密封盘根。 二．磨铣类工具 1．磨鞋
〈1〉磨鞋外径必须与井眼尺寸相匹配。 〈2〉带引子磨鞋磨铣时要根据井下情况卡好时间，通常8~10小时，防止引子落井。 2．高效磨铣鞋 磨铣时要保证泥浆性能良好，泵排量合适，满足悬浮、携带铁屑的要求，防止卡钻。 三．震击类工具 1．超级震击器 〈1〉震击器上井前必须在室内试验架上做好试验，合格的才能上井，防止把不工作的震击器下井。 〈2〉震击器下井前按规定扭矩紧扣，本体部位丝扣不要随意紧卸，防止把压力体等部位紧账扣，造成工具非正常损坏。 〈3〉震击器工作吨位不应超过其最大震击吨位，震击时先从低吨位开始，逐渐加大，每震击一周（5次左右）要停一段时间（15分钟），活动钻具，使震击器液压油得到冷却，延长其使用寿命。 〈4〉震击器各连接部位严禁焊接。 2．地面震击器 〈1〉震击时严禁接方钻杆，防止把水龙头震脱。 〈2〉震击调节吨位时，应由低吨位开始工作。 〈3〉震击时吊卡、大钩要绑好，防止大钩脱钩或吊卡活门震开。 3．开式下击器 〈1〉运输及存放过程中，应呈关闭状态，防止震击杆弯曲变形。
常用打捞工具操作使用方法 一、公锥 公锥是钻具、油管的水眼打捞工具（内部打捞工具），公锥是一次性打捞工具，因为在造扣和卸开时可能会受损伤。 特点：造扣面积小，容易造进扣；直径小，易断裂；水眼小，不能进行爆炸松扣、浴井等作业。 公锥的规格是根据钻具水眼的尺寸设计和制造的，常用的规格71115/゛等。6 5゛、5゛、有：23/゛、//゛、4゛、/82822公锥的锥度通常是1:16，也有1:20、1:24,、1:32的。锥度小，造进的扣数多；在落鱼比较轻的情况下，可以加工成1:12的锥度。 操作使用方法： 1/゛以下的钻杆要接钻1、钻具组合：公锥＋安全接头＋钻杆。32铤。 2、测量、会草图。 3、计算鱼顶方入和造扣方入。 4、冲洗鱼顶，探鱼顶，根据泵压判断公锥是否插进水眼。 5、停泵造扣，开始加压10KN左右，转1～2圈引扣，再逐渐增1/゛以上的公锥一般加压30～40KN，加造扣扭矩及钻压。4有效造进26～8扣以后才上提钻具。在公锥小、井眼大、无钻铤的情况下，要控制造扣钻压。 6、捞住落鱼以后，试开泵，观察水眼是否畅通。上提3～5m猛刹2～3次，证实捞稳方可起钻。
1 注意事项 1、下车、搬运和上扣时防止碰撞，用液气打钳紧扣，控制扭矩，不宜过紧。 2、造扣时加压不得过多，在大井眼和大斜度井内加压后，要控制扭矩，防止公锥折断。 3、可以短期循环，起钻控制速度，不允许转动转盘。 4、起出井口时防止挂断，不允许在井口卸公锥。 二、大头公锥 大头公锥是钻具的丝扣打捞工具（内部打捞工具），在打捞丝扣完好的情况下可以再次使用。其型号与钻具的扣型相同，锥度与同扣型的接头锥度一样（内平扣1:6,贯眼扣1:4）。 特点：强度高，不会折断，与丝扣接触的锥面同时造扣，牢靠（造扣很紧），不易滑扣，可接震击器；水眼比较大，便于测卡、爆炸松扣。要损坏钻具丝扣。 操作使用方法： 1/゛以下的钻杆要1、钻具组合：大头公锥＋安全接头＋钻杆。32接钻铤。根据井下情况需要可接震击器。 2、测量、会草图，检查打捞丝扣硬度。 3、探鱼顶，上提0.5m冲洗鱼顶。 4、小排量循环，下放钻具，遇阻后若泵压升高，说明公锥进入 鱼头母扣，如果泵压不变，可拨动钻具。 5、停泵造扣（因泵压会使钻具上顶），开始加压10KN左右，转2
φ178旋转导向钻井工具设计及控制轴的动力学分析 摘要：旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向，主要应用于大位移井、多分支井等复杂结构的井作业。本文综述了旋转导向钻井工具的国外现状，阐明了在我国发展旋转导向钻井技术的重要性和必要性，介绍了它的工作原理及结构组成 ,指出了研制该工具的主要技术特点。调制式旋转导向钻井工具的导向执行机构是靠外泥浆液压力差驱动的原理来实现的，这是旋转导向钻井工具能否正常工作的关键。所以，对其液压盘阀分配系统和控制轴进行分析计算，及其在井下不同工况下所受的力进行分析计算。分析了旋转导向钻井系统的井下钻井工具系统的测控方式，偏置方式和导向方式。完成了导向执行机构机械部分的设计，最后，对控制轴进行了动力学分析，并对工具进行了经济型评价和总结。 关键词：旋转导向钻井；设计；动力学分析
Design and Control of the Dynamic Analysis of Shaft of 178 mm Diameter Rotary Steerable Drilling Tool Abstract Rotary steerable drilling technology is the development of modern drilling technology-oriented direction, mainly used in extended reach well, the complex structure of multi-lateral wells in wells operating. This paper reviews the domestic and international drilling tool status, illustrates the development of rotary steerable drilling technology of the importance and necessity to introduce the working principle and its composition, that the development of the main technical features of the tool. Modulated rotary steerable drilling tool driven by the executing agency is the pressure difference between inside and outside the mud fluid-driven principles to achieve, which is whether the drilling tool to work the key. Therefore,its hydraulic disc distribution system and control valve axis analysis and calculation, and its different working conditions in underground analyzing and calculating the force. Analysis of downhole rotary steerable drilling tool drilling system monitoring and control system mode, manner and orientation bias way. Complete guide the design of mechanical parts of the implementing agencies, and finally, axis of the dynamic analysis of the control, and the tools of the economic evaluation and summary. Keywords Rotary Steerable Drilling; Design; Dynamic Analysis
钻井分直井和定向井。定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。 普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。 1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。 修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。 平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。 打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。 安装：立井架，安装钻井设备。 2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。 钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。 钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。亦即钻压=悬重一钻重。 井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每小时进尺数。钻时是每进尺1m所需时间，以分钟表示。此二者互成倒数。 洗井：井底岩石被钻头破碎以后形成小的碎块，称为岩屑。岩屑积多了会妨碍钻头钻切新的井底，引起机械钻速下降。所以必需在岩屑形成以后及时地把它们从井底上清除掉，并携出地面，这就是洗井。 洗井用洗井液进行。洗井液可以是水、油等液体或空气、天然气等气体。当前用得最多的是水基泥浆，即粘土分散于水中所形成的悬浮液。也有人称洗井液为钻井液，但多数人则把各种洗井液统称之为泥浆。 钻柱是中空的管柱，把洗井液经钻柱内孔柱入井中，从钻头水眼中流出而冲向井底，将岩屑冲离井底，岩屑随同洗井液一同进入井眼与钻柱之间的环形空间，向地面返升，一直返出地面，见图3-1。岩屑在地面上从洗井液中分离出来井被清除掉，不含岩屑的洗井液再度被注入井内，重复使用。洗井液为气体时则不再回收。
【建筑工程管理】钻井工程基础知识
第一节钻井工程 钻井分直井和定向井。定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。 普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。动画3-1 一、钻井过程 1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。 修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。 平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。
打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。 安装：立井架，安装钻井设备。 2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。 钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。 钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。亦即钻压=悬重一钻重。 井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每小时进尺数。钻时是每进尺1m所需时间，以分钟表示。此二者互成倒数。 洗井：井底岩石被钻头破碎以后形成小的碎块，称为岩屑。岩屑积多了会妨碍钻头钻切新的井底，引起机械钻速下降。所以必需在岩屑形成以后及时地把它们从井底上清除掉，并携出地面，这就是洗井。 洗井用洗井液进行。洗井液可以是水、油等液体或空气、天然气等气体。当前用得最多的是水基泥浆，即粘土分散于水中所形成的悬浮液。也有人称洗井液为钻井液，但多数人则把各种洗井液统称之为泥浆。
公锥工作原理： 当公锥进入打捞落物内孔后，加适当的钻压，并转动钻具，迫使打捞丝扣挤压吃入落鱼内壁进行造扣。当所造之扣能承受一定的拉力和扭矩时，可以采用上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。 母锥工作原理： 母锥工作原理与公锥相同，均依靠打捞丝扣在钻具压力与扭矩作用下，吃入落物外壁造扣，将落物捞出。就造扣机理而言，属挤压吃入，不产生切屑。 滑块卡瓦打捞矛工作原理： 当矛杆与卡瓦进入鱼腔之后，卡瓦依靠自重向下滑动，卡瓦与斜面产生相对位移，卡瓦齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力，迫使卡瓦咬入落物内壁，抓住了落物。 接箍捞矛工作原理： 接箍捞矛实质上是一种内外螺纹的对扣打捞。为了能使接箍捞矛进入接箍，卡瓦沿纵向开了若干个槽，每个槽间便是一个卡瓦片，依其弹性变形进入接箍母扣中。又靠芯轴和卡瓦内外锥面贴合后的径向胀力，保持对扣后的连接性能，从而抓住落鱼。 可退式打捞矛工作原理： 1、打捞 自由状态下圆卡瓦外径略大于落物内径。当工具进入鱼腔时，圆卡瓦被压缩，产生一定的外胀力，使卡瓦贴紧落物内壁。随芯轴上行和提拉力的逐渐增加，芯轴、卡瓦上的锯齿形螺纹相互吻合，卡瓦产生径向力，使其咬住落鱼实现打捞。 2、退出 一旦落鱼卡死，无法捞出需退出捞矛时，只要给芯轴一定的下击力，就能使圆卡瓦与芯轴的内外锯齿形螺纹脱开，再正转钻具2～3圈，圆卡瓦与芯轴产生相对位移，促使圆卡瓦沿芯轴锯齿形螺纹向下运动，直至圆卡瓦与释放环上端面接触为止，上提钻具，即可退出落鱼。 卡瓦打捞筒工作原理： 当工具的引鞋引入落鱼之后，下放钻具，落鱼将卡瓦上推，压缩弹簧，使卡瓦脱开筒体锥孔上行并逐渐分开，落鱼进入卡瓦，此时卡瓦在弹簧力作用下被压下，将鱼顶抱住，并给鱼顶以初夹紧力。上提钻具，在初夹紧力作用下，筒体上行，卡瓦、筒体内外锥面贴合，产生径向夹紧力，将落鱼卡住，提钻即可捞出。 对于不同直径的落鱼，只要在筒体许可的情况下更换不同的卡瓦，即可打捞不同尺寸的落鱼。 可退式打捞筒工作原理： 当可退式卡瓦打捞筒捞获落鱼后，上提钻具，卡瓦外螺旋锯齿形锥面与筒体内相应的齿面有相对位移，而将落鱼卡紧捞出。 短鱼顶打捞筒工作原理： 在进入落鱼后，首先将卡瓦上推，使其螺旋锥面脱开，则卡瓦被胀大，鱼顶进入。提拉钻具则筒体上行，两螺旋锥面贴合，卡瓦咬入落鱼，随提拉力的增加夹紧力加大，实现打捞。一旦落鱼遇卡需退出工具时，可加给捞筒以下击力，使篮式卡瓦、筒体的螺旋锥面脱开，再行右旋钻具并上提，螺旋卡瓦内径与鱼头间产生正向扭矩，迫使卡瓦处于松扣胀大状态，阻止了螺旋锥面的贴合，工具被退出。
钻井基础知识
钻井基础知识 1 钻头 钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。 2 钻机八大件 钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。 3 钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。 4 钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井；4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力。 5 常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。 6 钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。
7 钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。 8 预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法，d、dc指数法，页岩密度法；(3)完井后，采用密度测井，声波时差测井，试油测试等方法。 9 钻井液静液压力和钻井中变化 静液压力，是由钻井液本身重量引起的压力。钻井中变化，岩屑的进入会增加液柱压力，油、气水侵会降低静液压力，井内钻井液液面下降会降低静液压力。防止钻井液静液压力变化的方法有：有效地净化钻井液；起钻及时灌满钻井液。 10 喷射钻井 喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法。 11 影响机械钻速的因素 (1)钻压、转速和钻井液排量；(2)钻井液性质；(3)钻头水力功率的大小； (4)岩石可钻性与钻头类型。 12 钻井取心工具组成 (1)取心钻头：用于钻取岩心；(2)外岩心筒：承受钻压、传递扭矩；(3)内岩心筒：储存、保护岩心；(4)岩心爪：割断、承托、取出岩心；(5)还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等。 13 取岩心 取岩心是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩心，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。 14 平衡压力钻井 在钻井过程中，始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。 15 井喷