钻铤类产品介绍及工艺特点

常用钻具一、方钻杆(kelly)方钻杆位于钻柱的最上端，其主要作用是传递扭距和承受钻柱的总量。

方钻杆的驱动部分端面分为正方形和正六边形，石油钻井中用的最多的是正方形，水眼为正六边形，由于壁厚比钻杆大三倍左右，并用高强度的合金钢制造,因此具有较高的抗拉强度与抗扭强度。

二、钻杆(drill pipe)钻杆是钻柱的基本组成部分，它主要用于传递扭距和输送钻井液。

现用钻杆的管体与接头是采用对焊方法连接在一起的。

为了增大接头处的强度，管体两端对焊部分是加厚的，加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。

内加厚的缩小管体两端的内径以增加管壁厚度，这种钻杆外径是一致的，接头外径也不太大，在井中旋转时，接头与井壁接触较小，磨损也较小，但因其加厚部分内径较管体内径小,增加了钻井液循环时的流动阻力。

外加厚钻杆的内径是一致的，但管体两端的外径加大，这种钻杆接头的外径比同尺寸钻杆接头的外径大，在井内旋转时增加了接头于井壁的接触摩擦，易磨损；由于这种钻杆内径与管体内径一致，循环钻井液时流动阻力较小。

内外加厚钻井，是将管体两端的内径缩小，外径增大，以增加两端管体的壁厚。

这种结构的钻杆综合了以上两种结构钻杆的优点。

三、加重钻杆(extra-weight drill pipe)加重钻杆特点是壁厚比普通钻杆增加了2倍以上，其接头体比普通钻杆长，管体中部还有特制的耐磨辊。

加重钻杆主要用于一下几个方面:1)用于钻铤和钻杆的过渡区，缓和两者弯曲应力的变化，以减少钻杆的损坏2)在小井眼钻井中代替钻铤，操作方便3)在定向井中代替大部分钻铤，以减少扭距和粘附卡钻等的发生,从而降低成本,同时有利于保持定向井的方位。

由于钻铤与紧闭接触面积大，当转动时与井壁发生很大的摩擦力，因而使井眼有偏转的趋势，当用加重钻杆代替钻铤时，可以减少这种可能，因而有利于保持定向井的方位。

四、钻铤(drill collar)钻铤是钻柱的主要组成部分之一，其作用是给钻头提供钻压，同时使下部钻具组合有较大的刚度，从而使钻头工作稳定，并有利于克服井斜问题。

1.1钻铤
表钻铤规范
1.1.1普通钻铤
1.1.2螺旋钻铤
螺旋钻铤是在圆钻铤外圆柱面上加工出三条右旋螺旋槽，距离外螺纹
305-560mm，内螺纹457-610mm不加工螺旋槽。

在定向钻井中,因井斜较大，螺旋钻铤与井壁接触面积小，减小了粘吸卡钻的危险。

型3个螺旋槽,右旋,均布
特点:B
Ⅰ
型3个螺旋槽,右旋,均布②钻铤外轮廓曲线方程:ρ=R-e(1-cos3特点:①B
Ⅱ
θ)
ρ-- 极径，θ--极角，R--半径，e--系数
1.1.3无磁钻铤
1.1.4方钻铤
特点：比同尺寸的圆钻铤刚度大，有较长的棱边与井壁接触,能连续扶正钻头和支撑井壁，减慢井斜角变化的好工具。

钻具组合
1.方钻铤:钻头+牙辊扩大器+方钻铤1根+扶正器+常用钻铤
2.双方钻铤:钻头+牙辊扩大器+方钻铤1根+扶正器(或牙辊扩大器)+方钻铤1根+扶正器+常用钻铤
3.悬杆方钻铤组合:钻头+大尺寸钻铤1根+方钻铤1,2根+扶正器(或牙辊扩大器)+常用钻铤。

岩心钻探钻头标准岩心钻探是地质勘探的重要技术之一，它通过钻探设备获取地下的岩心样本，以研究地质结构、岩层组成和矿产资源等信息。

在这个过程中，钻头是关键的钻探工具，其性能直接影响到钻探效率和质量。

本文将详细探讨岩心钻探钻头的标准和要求。

一、岩心钻探钻头的分类1. 按照材质分类（1）钢钻头：主要用于软岩石的钻探，具有成本低、易加工等优点。

（2）钻铤钻头：采用高强度、高耐磨的合金材料制造，适用于中硬岩石的钻探。

（3）金刚石钻头：适用于硬岩、坚硬岩石的钻探，具有很高的钻进速度和耐磨性。

（4）复合钻头：将金刚石和硬质合金镶嵌在钻头表面，具有金刚石钻头和硬质合金钻头的优点，适用于多种岩石的钻探。

2. 按照结构分类（1）平底钻头：钻头底部为平底，适用于软岩石的钻探。

（2）凹底钻头：钻头底部为凹形，可以提高钻头的稳定性和钻进速度。

（3）尖底钻头：钻头底部为尖形，适用于硬岩和坚硬岩石的钻探。

（4）组合钻头：由多个不同类型的钻头组合而成，适用于多种岩石的钻探。

二、岩心钻探钻头的要求1. 钻头的硬度和韧性钻头在钻进过程中需要承受巨大的压力和摩擦，因此要求钻头具有足够的硬度和韧性。

硬度太高容易导致钻头脆性增加，硬度太低则会影响钻头的切削性能。

2. 钻头的耐磨性钻头在钻进过程中会与岩石产生剧烈的摩擦，要求钻头具有较高的耐磨性。

耐磨性高的钻头可以提高钻进速度，减少钻头更换频率。

3. 钻头的稳定性钻头在钻进过程中需要保持良好的稳定性，以防止钻头偏移钻进轨迹。

稳定性好的钻头可以提高钻进精度，减少孔斜率。

4. 钻头的冷却和润滑性能钻头在钻进过程中会产生大量的热量，要求钻头具有良好的冷却和润滑性能。

良好的冷却和润滑性能可以有效降低钻头温度，提高钻进速度，延长钻头使用寿命。

5. 钻头的安装和调整方便性钻头在钻进过程中可能需要频繁更换，要求钻头具有方便的安装和调整性能。

方便的安装和调整性能可以提高钻探效率，减少作业时间。

三、岩心钻探钻头的标准1. 国家标准我国对岩心钻探钻头有相应的国家标准，如GB/T 16950-2014《地质岩心钻探钻具》等。

公司产品基本知识钻铤钻铤是用来给钻头提供钻压，扶正钻头，保持井眼轨迹。

主要生产工序流程：校直-下料-钻孔-车外圆-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包螺旋钻铤螺旋钻铤是在普通钻铤外圆柱面上加工出三条螺旋槽，是用来减少与井壁的接触面积，有效防止压差卡钻。

主要生产工序流程：校直-下料-钻孔-车外圆-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-铣螺旋槽-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包装带吊卡槽、卡瓦槽螺旋钻铤在普通钻铤或螺旋钻铤的内螺纹端外表面上加工吊卡槽和卡瓦槽，起下钻时就可不用提升短节和安全卡瓦。

主要生产工序流程：校直-下料-钻孔-车外圆-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-精车卡瓦槽（吊卡槽）-铣螺旋槽-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包装整体加重钻杆加重钻杆的壁厚介于钻杆和钻铤之间，井下作业时连接在钻杆和钻铤之间，起过度作用。

主要生产工序流程：校直-下料-钻孔-车外圆-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-精车-敷焊耐磨带-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包装整体螺旋加重钻杆整体螺旋加重钻杆是在井下作业时连接在钻杆和钻铤之间，起过度作用，用来减少与井壁的接触面积，有效地防止压差卡钻。

主要生产工序流程：探伤-校直-下料-钻孔-车外圆-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-精车-铣螺旋槽-敷焊耐磨带-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包装方钻杆方钻杆是整个钻柱的驱动部分。

方钻杆分为四方钻杆和六方钻杆两种。

主要生产工序流程：校直-下料-钻孔-粗车-探伤-热处理调质-探伤-性能试验-校直-下料-镗孔-精车-铣方-抛丸-扩内锥孔-精车公、母扣-螺纹滚压-打标记-磷化（镀铜）-喷漆-包装ZSJ/ZXJ型随钻震击器随钻震击器是连接在钻具中随钻柱一起进行钻井作业的井下解卡工具。

在石油钻探过程中钻铤是钻柱的重要组成部分。

钻铤位于钻柱下部连接着钻头。

除了传递扭矩之外，还行程钻压以使钻头钻进。

在使用过程中，钻铤受环境的应力腐蚀作用及交变的弯曲疲劳应力是造成失效破坏的主要因素。

近几年由于不断发生石油钻铤的断裂事件，因此引起有关方面的极大重视。

钻铤原材料为电弧冶炼的42CrMo钢，热轧状态交货，生产厂将热轧状态的钻铤校直，粗加工，然后调质处理（860℃±10℃正火，790℃-800℃淬火，520℃-525℃回火），校直去应力回火为520℃保温6h出炉空冷，检验机械性能，精加工后交石油部使用。

一、AISI4145H钻铤用钢供货技术指标1、钢材的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T702《热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差》第2组的规定。

2、冶炼方法：采用电弧炉+炉外精炼+真空脱气方法冶炼。

3、AISI4145H 钢的化学成分表1 单位为％3.1有害元素应符合表2规定表2 单位为％3.2 钢材成品化学成分允许偏差应符合GB/T222中表2的规定。

4、交货状态：钢材根据合同要求以退火状态交货,交货状态的钢材布氏硬度为187～229HBS。

5、力学性能钢材Φ25㎜热处理毛坯的力学性能应符合表3的规定。

表3表4 Φ25㎜热处理毛坯工艺5.1 对检验要求5.1.1 冲击检验：夏比V型冲击功，纵向冲击试样以三个为一组。

冲击试样尺寸：10×10×55㎜。

5.1.2 拉力试验为纵向毛坯。

6、末端淬透性钢材按GB225检测末端淬透性，热处理工艺和钢的淬透性值应符合表5规定。

表57、非金属夹杂物钢材按GB/T 10561进行非金属夹杂物检验，应符合表5的规定。

表5 单位：级8、低倍组织8.1 钢材的横向酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、裂纹、分层、白点、气泡、翻皮及夹杂等缺陷。

8.2 钢材的横向酸浸低倍组织要求:一般疏松≤2.0级;中心疏松≤2.0级;偏析≤2.0级.9、无损探伤钢材逐支进行超声波探伤，探伤标准：GB/T4162－91，精度为A 级。

石油钻具（钻杆、钻铤）项目简介1．产品介绍1.1 产品简介石油钻具是石油及天然气钻采设备重要的部件，是石油专用管材的重要组成部分，具体包括钻铤、钻杆、转换接头、扶正器等，其中钻杆、钻铤为最主要的两种石油钻具产品。

石油钻具工作示意图钻杆是钻柱的基本组成部分，主要用于传递扭矩、输送钻井液，以及在钻井过程中不断连接钻杆，以达到不断加深井眼的目的。

钻杆是钻井作业中条件最恶劣的。

它除了承受扭矩以外，还受由钻柱本身重量而产生的拉应力，这种应力越往上越大。

钻铤是钻柱的最重要组成部分之一，具有向钻头提供钻进的压力及提高钻柱刚性的作用。

1.2 产品主要分类钻杆可分为普通钻杆、方钻杆和加重钻杆等。

普通钻杆是钻柱的主要组成部分，上面连着方钻杆，下面连着钻铤，其作用是传递扭矩，使钻头向下钻进，加深井眼。

方钻杆位于钻柱的最上端，其主要作用是传递扭矩，工作是承受钻柱的重量，由驱动部分（正方形或六角形）、上部接头（左旋螺纹）、下部接头（右旋螺纹）组成；最常用的是正方形的方钻杆。

加重钻杆是普通钻杆与钻铤之间的过渡钻柱段，它能有效地缓解钻铤与钻杆在结合中过渡段的应力集中，提供钻压并能有效地减少钻柱与井壁的联接面积及外径磨损率。

加重钻杆主要用在钻井的造斜曲率段和水平段进行动力传递，并利用其柔性保证钻井中测井和定向要求。

钻铤可分为：圆柱式钻铤：由普通合金钢制造，管体横截面内外皆为圆形。

螺旋式钻铤：由普通合金钢制造，管体外表面具有螺旋槽。

无磁式钻铤：用磁导率很低的不锈钢合金钢制造，管体横截面内外皆为圆形。

由于勘探开发钻井设备不断更新改进，钻井速度加快、钻井深度增加，部分井下需要安装检测仪器设备，为防止高速钻探中产生的磁场对仪器设备的影响，需在钻柱下部连接一定长度用弱磁性（即顺磁性）不易磁化的不锈钢制成的厚壁无磁钻铤。

1.3 产品主要工艺路线石油钻杆生产工艺路线石油钻铤生产工艺路线2. 世界石油行业现状及发展2.1 世界石油供需现状及发展2.1.1 世界石油需求预测欧佩克在《世界能源和石油展望2007》中认为世界能源需求持续增长，到2030年世界能源需求量达到155.80亿桶油当量，其中化石燃料占能源需求的93%，石油在能源结构中的份额从2005年的39.2%降到2030年的36.5%。

一、钻铤重量与扣型1、重量9寸 2.6吨8寸2t7寸 1.56寸 1.12、扣型9"钻铤扣型为730×731，8"钻铤扣型为630×631，7"钻铤扣型为410×411。

6 1/4"钻铤为4A10×4A11。

4 1/8"钻铤为210×211。

二、钻杆重量与扣型1、重量5寸0.85t/柱5寸半0.98-1.1 t/柱2、扣型5"钻杆扣型一致为410×411。

2 7/8"钻杆扣型一致为210×211。

三、钻杆、钻铤尺寸参数及工作参数一级钻杆参数表（SY/T5824-93）钻铤尺寸参数及工作参数（单位：mm）四、钻具上扣扭矩公称尺寸 5 1/2" 5" 3 1/2" 2 7/8" 2 7/8" 2 7/8" 2 3/8" 2 3/8" 紧扣扭矩59200 43100 20300 11500 8900 8900 4750 4750五、国内常规扣型参数综合技术参数表1 API钻杆接头的力学性能（所有规格）最小屈服强度最小拉伸强度psi N/mm2 psi N/mm 最小伸长率百分比母接头最小布氏硬度120.000 827.4 140.000 965.3 13285表2 旋转台肩式连接产品尺寸123456789101112连接号或规格螺纹牙型每英寸牙数锥度在直径上测量点螺纹中径外螺纹大端大径外螺纹圆柱根部直径1/64外螺纹小端大径外螺纹锥部长度内螺纹最小长度内螺纹锥部长度内螺纹扩锥孔大端直径数字（NC）型NC23 V-0.038R 4 2 2.35500 2.563 2.437 2.063 3 3-1/8 3-5/8 2-5/8 NC26 V-0.038R 4 2 2.66800 2.876 2.750 2.376 3 3-1/8 3-5/8 2-15/16 NC31 V-0.038R 4 2 3.18300 3.391 3.266 2.808 3-1/2 3-5/8 4-1/8 3-29/64 NC35 V-0.038R 4 2 3.35100 3.739 3.625 3.114 3-3/4 3-7/8 4-3/8 3-13/16 NC38 V-0.038R 4 2 3.80800 4.016 3.891 3.349 4 4-1/8 4-5/8 4-5/64 NC40 V-0.038R 4 2 4.07200 4.280 4.156 3.530 4-1/2 4-5/8 5-1/8 4-11/32 NC44 V-0.038R 4 2 4.41700 4.625 4.499 3.875 4-1/2 4-5/8 5-1/8 4-11/16 NC46 V-0.038R 4 2 4.62600 4.834 4.709 4.084 4-1/2 4-5/8 5-1/8 4-29/32 NC50 V-0.038R 4 2 5.04170 5.250 5.135 4.500 4-1/2 4-5/8 5-5/8 5-5/16 NC56 V-0.038R 4 2 5.61600 5.876 5.703 4.626 5 5-1/8 5-5/8 5-15/16 NC61 V-0.038R 4 2 6.17800 6.438 6.266 5.063 5-1/2 5-5/8 6-1/8 6-1/2 NC70 V-0.038R 4 2 7.05300 7.313 7.141 5.813 6 6-1/8 6-5/8 7-3/8 NC77 V-0.038R 4 2 7.74100 8.000 7.828 6.376 6-1/2 6-5/8 7-1/8 8-1/16正规（REG）型2-3/8REG V-0.040 5 3 2.36537 2.625 2.515 1.875 3 3-1/8 3-5/8 2-11/16 2-7/8REG V-0.040 5 3 2.74037 3.000 2.890 2.125 3-1/2 3-5/8 4-1/8 3-1/16 3-1/2REG V-0.040 5 3 2.23987 3.500 3.390 2.562 3-3/4 3-7/8 4-3/8 3-9/164-1/2REG V-0.040 5 3 4.36487 4.625 4.515 3.562 4-1/4 4-3/8 4-7/8 4-11/16 5-1/2REG V-0.050 4 3 5.23402 5.520 5.410 4.333 4-3/4 4-7/8 5-3/8 5-37/64 6-5/8REG V-0.050 4 2 5.75780 5.992 5.882 5.159 5 5-1/8 5-5/8 6-1/16 7-5/8REG V-0.050 4 3 6.71453 7.000 6.890 5.688 5-1/4 5-3/8 5-7/8 7-3/32 8-5/8REG V-0.050 4 3 7.66658 7.952 7.840 6.608 5-3/8 5-1/2 6 8-3/64贯眼（FH）型5-1/2FH V-0.050 4 2 5.59100 5.825 --- 4.992 5 5-1/8 5-5/8 5-29/32 6-4/5FH V-0.050 4 2 6.51960 6.753 --- 5.920 5 5-1/8 5-5/8 6-27/32注: 1.见图1,2. 除另外规定,所有尺寸为英寸。

- 84 -工 业 技 术0 引言世界石油定向井行业普遍使用CrMnN 不锈钢作为随钻电阻率材料，如P550、P530、15-15H 等。

这类无磁不锈钢能保证电阻率设备的非磁使用环境，但可焊性通常较差。

常规的电弧焊、钨极氩弧焊会导致该类钢中氮的烧损，进而导致奥氏体的稳定性下降、磁导率上升，相对磁导率超过1.01。

脉冲激光焊接是以聚焦的激光束作为能源照射焊件表面，利用产生的热量进行焊接的[1]。

面对210mm 电阻率钻铤生产制造的需求，该文研发了P550无磁高强度不锈钢钻铤对接焊接的材料与工艺。

1 210mm 随钻电阻率钻铤对接焊接材料工艺1.1 焊接材料的选定采用对接焊接的210mm 随钻电阻率钻铤的材质是P550奥氏体不锈钢，其成分如表1所示。

利用X-MET 光谱仪对原材料进行检测，材料性能符合标准要求。

表1 P550Cr-Mn-N 不锈钢的化学成分元素成分C Mn Cr Mo Ni 标准含量（%）Max 《0.0620.50~21.6018.30~20.00Min》0.50Min》1.40实测结果（%）-21.4119.260.552.27对合金元素对不锈钢奥氏体稳定性的影响，该文选用以Inconel625合金作为焊材脉冲激光焊熔敷接头的打底层。

Inconel625是一种含有大量Cr、Mo、Nb 的镍铁基材料，具有较好的力学性能及耐蚀性，在碱水、盐水、淡水、中性盐和空气中几乎不发生腐蚀，因此在石油、化工等领域得到了广泛应用[2]。

再在脉冲激光焊接增材Inconel625合金打底层上以Inconel625合金焊丝-钨极氩弧焊，逐层完成接头的焊接。

1.2 焊接材料与工艺根据对电阻率本体材料及焊料的选定，结合焊接的方式，设定主要焊接工艺如下。

1.2.1 焊前预热将焊接部位（自距焊缝两端各150mm，计354mm 的区域）用电热带加热，要求预热至70℃以上开始焊接。

1.2.2 焊接接头根部打底层要求厚度不小于12mm，使用脉冲激光焊方式。

钻铤的标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钻铤是一种重要的工具和加工设备，在各个领域都有着广泛的应用。

钻铤的标准化是确保其质量和性能的关键，也是保障生产效率和安全的重要因素。

本文将深入探讨钻铤的定义、应用领域和标准的重要性，希望能够为读者提供更深入的了解和认识。

文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行阐述钻铤的标准。

首先，在引言部分将对钻铤的背景和意义进行简要介绍，引出本文的研究目的。

接下来，在正文部分将详细探讨钻铤的定义、应用领域以及标准的重要性，通过理论分析和实际案例展示钻铤标准在各行业中的作用和价值。

最后，在结论部分将对全文进行总结，分析钻铤标准对行业发展的影响，并展望未来钻铤标准的发展方向和趋势。

通过对以上结构的安排，本文旨在为读者提供关于钻铤标准的全面了解和深入思考的机会。

1.3 目的：本文的目的是探讨钻铤标准在工程领域中的重要性和必要性。

通过对钻铤的定义、应用领域以及标准的重要性进行分析和探讨，旨在引起读者对这一领域的关注和思考。

同时，希望通过本文能够传达出对钻铤标准的尊重和重视，促进相关行业对标准的遵守和制定，提高工程质量和安全水平。

通过深入研究钻铤标准，为相关领域的从业者提供参考和借鉴，推动钻铤标准的进一步完善和发展。

2.正文2.1 钻铤的定义钻铤是一种工程刀具，通常用于在硬质材料上进行切削、打孔或者研磨。

它由工件材料的加工过程中，旋转而产生的副产物或者废屑移除。

钻铤通常具有锋利的切削边缘，可以通过旋转和轴向进给运动来切削工件。

钻铤的形状和尺寸可以根据具体的加工要求和工件材料的硬度来确定，通常包括直径、长度、切削角度等参数。

在工程领域中，钻铤是非常常用的工具，可用于加工金属、木材、塑料等材料，具有广泛的应用前景。

2.2 钻铤的应用领域:钻铤作为一种工具，在许多领域都发挥着重要作用。

其中最常见的应用领域包括地质勘探、石油开采、地基工程和矿产开采等。