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钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
石油钻机drilling rig:用于钻油气井和开采地下石油天然气的成套设备。
通常由起升系统、旋转系统、钻井流体循环系统、动力驱动系统、传动系统、控制系统、钻机辅助设备等构成。
功能：1.通过钻柱给钻头提供必要的钻速、扭矩、钻压，以破碎井下岩石达到钻探目的。
2.循环系统能及时清洗井底产生的碎屑，并使之携带出地面，以利于钻头在井下继续钻进。
3.起升系统能以一定速度起升井内钻柱和下放钻柱，并能下放套管。
4.钻井过程中，钻柱可能在井内发生遇阻、卡钻等情况，钻机必须有能处理以上事故的能力。
5.钻完一口井后钻机必须有移动性和拆装能力。
分类按钻井能力不同分类：浅井钻机、中深井钻机、深井钻机和超深井钻机。
按驱动方式来分类：机械驱动钻机mechanical drive rig、直流电驱动钻机AC-SCR-DC drive rig、交流变频电驱动钻机AC-VFD-AC drive rig、机电复合驱动钻机和液压钻机hydraulic drilling rig；按搬家rig move、安装、移动方式不同区分:撬装钻机skid-mounted rig、车装钻机self-propelled rig、拖挂式钻机trailer-mounted rig、整体移动钻机unitary move rig；按使用场合分类：陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、极地钻机；此外还有区别与常规钻机的斜直井钻机。
基本参数1.名义钻深：钻机在规定的钻井绳数下使用规定的钻杆柱时，钻机的经济钻井深度。
2.最大勾载：在规定的最多绳数下，下套管、处理事故或进行其他特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。
3.绞车额定功率、游动系统绳数、钻井钢丝绳直径、钻井泵单台功率、钻盘开口直径、钻台高度、井架高度。
井架derrick树立于钻台上用于石油钻井时提升和下放钻具的起重架。
主要有井架主体、天车台、立管操作台、下套管扶正装置和工作梯组成。
按主体结构可分为塔型架、K型架cantilever mast、A型架A-mast(具体包括伸缩式K型架telescoping mast和垂升式K型架bootstrap mast)。
第二节第节螺杆钻具(中国石油大学谭春飞主讲)目录一、概述1.井下动力钻具简介2.井下动力钻具发展概述3.井下动力钻具分类3井下动力钻具分类二、螺杆钻具简介、结构及分类1.螺杆钻具简介1螺杆钻具简介2.螺杆钻具结构3螺杆钻具分类3.螺杆钻具分类三、螺杆钻具各部分的工作原理1.旁通阀总成1旁通阀总成2.螺杆钻具马达部分万向轴总成3.万向轴总成4.传动轴总成一、概述1.井下动力钻具简介将动力发动机置于井底直接与钻头相联驱动钻头破碎岩石进行钻井的井下动力装置，称为井下动力钻具。
这种钻井方式称为井下动力钻具钻井。
特点：1)井下动力钻具钻井时，钻杆不转，只承受钻头的反扭矩，这样可1)井下动力钻具钻井时钻杆不转只承受钻头的反扭矩这样可改善钻柱的受力状况，减少钻柱与套管之间的磨损；2)井下动力钻具与转盘钻井相比，转速快，有利于提高机械钻速；3)可实现井身轨迹的定向控制。
4)可与转盘复合，实现复合钻井。
不仅可以实现旋转或滑动钻井，还可提高钻头转速，提高钻井速度。
还可提高钻头转速提高钻井速度2.井下动力钻具发展概况井下动力钻具发展概况世界上第个井下动力钻具的专利于1873年注册于美国，比转盘钻世界上第一个比转盘钻井的提出还早11年；但其真正应用是在20世纪20、30年代的前苏联。
前苏联作为全球主要应用涡轮钻具钻井的国家，在20世纪50年代中期以前，作为全球主应涡轮钻钻井的家在纪年代中期前前苏联80%以上的油井是用涡轮钻具钻成的。
20世纪30年代，法国工程师根据对阿基米德螺旋泵的研究成果设计了单螺杆泵。
1955年，美国戴纳公司(Dyna)在单螺杆泵的基础上研制开发单螺杆钻具，于1958年起开始出售商品，一时占领世界市场。
1966年，前苏联的苏井科学技研究院开始研制多头螺具全苏钻井科学技术研究院VNIIBT开始研制多头螺杆钻具。
井下动力钻具发展概况2.井下动力钻具发展概况随着定向井数目的增加，20世纪70年代，人们对螺杆钻具的兴趣与日俱增。
螺杆钻具的结构和工作原理
螺杆钻具是一种以钻井液为动力，将液体压力能转换为机械能的容积式井下动力钻具。
其主要结构包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成等部分。
其中，马达总成是核心部件，由转子和定子两个部件组成。
工作原理是：当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达时，在马达的进、出口形成一定的压力差，这个压力差推动转子绕定子的轴线旋转。
通过万向轴和传动轴，将转速和扭矩传递给钻头，从而实现钻井作业。
在钻进过程中，高压钻井液流进螺杆钻具，经过定子（橡胶衬套）与转子（螺杆）之间的螺旋通道向下揉捏，在定子与转子间构成高压腔室和低压腔室。
转子在压差效果下发生位移，即产生偏心扭矩，迫使转子发生新的位移，持续下行，又发生新的高压和低压腔室，在压差效果下，迫使转子发生新的位移。
钻具的分类及组合单位：长庆钻井管局公司宁定服务部姓名：丛成目录前言 (5)1.钻具的分类 (5)1.1钻杆 (5)1.1.1钻杆的作用 (5)1.1.2钻杆的结构 (5)1.1.3钻杆的钢级 (6)1.1.4钻杆的规范 (6)1.2钻铤 (7)1.2.1钻铤的作用 (7)1.2.2钻铤的结构 (7)1.2.3钻铤的规范 (8)1.2.4钻铤的型号 (9)1.3方钻杆 (9)1.3.1方钻杆的作用及结构 (9)1.3.2方钻杆的规范 (10)二、钻具组合 (10)2.1导向钻井技术的钻具组合选择 (12)2.1.1单弯螺杆角度的选择 (12)2.1.2稳定器尺寸的选择 (12)2.1.3钻具结构的选择 (12)2.1.4钻头类型的选择 (13)2.1.5泥浆参数的选择 (13)2.2刚性满眼钻具 (13)2.2.1工作原理 (13)2.2.2满眼钻具组合设计 (15)2.2.3提高钻柱的弯曲刚度 (16)2.2.4扶正器与井壁之间的间隙控制 (16)2.3塔式钻具 (16)2.4钟摆钻具 (17)2.4.1工作原理 (18)2.4.2扶正器的安放位置 (18)结束语 (19)摘要钻具是下井工具的总称。
包括：方钻杆、钻杆、加重钻杆、钻铤（无磁钻铤）、转换接头、钻具稳定器、井下动力钻具、减震器、钻头等。
而将这些下井工具连接起来组成的管串称为钻柱。
钻柱是连通地面与地下的枢纽。
钻井过程中，地面动力的传递和钻井液的输送，依靠钻柱来实现;地层的变化、井下的复杂情况，也可以通过钻柱反映到地面上来;此外钻井过程中的其他作业，如取心、处理井下事故、中途测试等都必须依靠钻柱来实现。
钻柱一旦出现事故，会带来一定的经济损失。
因此管理好、使用好、选择合理的钻具组合在钻井过程中尤为重要。
关键词：钻具井下工具钻具组合Adsteact Downhole drilling tool is the general teem. Include:Kelly,drill pipe ,heavy weight drill pipe,drill collar(non-magnetic drill collars),adapters,drill stabilizer,downhole drill motor,shock absorbers,drill and so on.And tools to link these to go down the string as consisting of drill pipe.Drill string is connectedon the ground and underground hub.Drilling process,the ground power transmission and fluid delivery,reling on the drill string to achieve;formation changes,the complexity of the situation underground,also reflected by the drill string to the ground;addition drilling and other operations,such as coring to deal with mine accident,and so must rely on the middle of the best drill string to achieve.Once the drill accident will bring some economic loss.Therefore,to manage,use a good,reasonable choice of bottom hole assembly buring drilling is particularly important.Keywords: drill downhole tolls BHA前言钻具是下井工具的总称。
井下动力钻具
2007-07-27 16:19:37| 分类：Drilling | 标签：directional drilling |字号订阅
井下动力钻具是定向井，水平井的必备工具。
开始人们用它配合弯接头进行定向作业，和扭方位做业。
目前已发展到配合高效能钻头连续钻进。
井下动力钻具最早使用的是涡轮钻具，大约70年代末和80年代初我国开始引进美国的耐维钻具（NaVil Drill）和代钠钻具（DiNa Drill），进而引进了生产线。
经过我国科技人员的研究和改造，已形成具有我国特色的螺杆钻具，目前，已有很多品种和系列，能够满足不同钻井工作的需要。
一，螺杆钻具的组成
螺杆钻具有四大部分组成，他们是旁通阀，马达总成，万向轴和传动轴总成，下面分别介绍
1，旁通阀
旁通阀安装在螺杆钻具的最上端，它的作用是下钻过程中，允许钻井液从环空流入钻具内，起钻过程中允许钻井液从钻具内流入环空。
钻进过程中旁通阀是关闭的。
旁通阀的打开和关闭靠的是内部的活塞移动，循环时，钻井液流经活塞，由于流道的变化，在活塞上产生一定的压降，这个压降推动活塞下移，进而关闭旁通阀。
停止循环后，活塞处于自由状态，弹簧推动活塞上移，旁通阀打开。
2，马达总成
马达总成包括转子和定子两部分：
（1），转子是一根加工成螺旋形的钢轴，转子的上端是自由的，其下端与万向轴相连。
单头马达转子的轴截面是圆的，整个转子象一个拉直的弹簧是螺旋状的。
多头马达转子的轴截面是梅花瓣形的，有几个梅花瓣就称为几头。
目前见到最多的是九头。
（2），定子内是一个模压成型的橡胶套筒，它的内部是螺旋通道，包容转子。
橡胶套筒固定在马达的钢制本体上一起成为定子。
单头马达定子的橡胶套筒截面是长圆型的（两头是半圆，中间是长方形），多头马达定子的橡胶套筒截面也是梅花瓣形的，但它比与之配合的转子多一个梅花瓣，就是通常说的多一个头。
当转子装入定子后，这两个零件的几何形状的差异形成了一系列空腔。
当钻井液在泵的驱动下通过马达时，它流经转子与定子间的空腔，推动转子旋转。
单头马达的转速很高，多头马达的转速低，但多头马达的扭矩大，单头马达的扭矩小。
3，万向轴
由于马达的转子工作时做的是偏心旋转运动，而传动轴总成工作时做的时同心运动，要把这两个部件的运动联合起来，就需要万向轴接头。
螺杆钻具的万向轴采用的是两个万向接头组成一个万向轴。
4，传动轴总成
传动轴总成的作用是将马达转子的能量传给钻头，通过外壳与定子相连控制钻头的钻进方向。
传动轴总成是螺杆钻具中最要害的部位，因为传动轴总成内的轴承常常决定螺杆钻具的工作寿命，轴承组合的功能主要有以下两个。
（1），把轴向载荷传递到钻头上，这是通过止推轴承实现的，止推轴承由钢球和包容钢球的弹性承载滚道组成。
为了提高螺杆钻具的轴向承载能力，采用的是多组止推轴承。
（2），使传动轴居中，以确保主轴平稳运转。
这是通过使用径向轴承实现的。
径向轴承是用弹性合成材料制成的套筒型轴承。
在传动轴总成中，通常装有两个径向轴承，称为上径向轴承和下径向轴承。
轴向轴承装在上下径向轴承之间。
上径向轴承兼做限流器，控制一定的钻井液流过，就是靠这些少量的钻井液来润滑径向轴承和轴向轴承的，这就是为什么使用螺杆钻具时要求钻井液的含砂量越小越好。
二，螺杆钻具型号的表示方法
新出厂的螺杆钻具它的型号都喷在定子上，这里以大港螺杆钻具标牌为主介绍如下：
G：代表高温定子
K：代表可调弯壳体
S：代表水平井专用
0：代表空心转子
1：代表改进型
2：代表短马达（挠轴）
3：代表单弯壳体
4：代表双弯壳体或弯接头
5: 代表扶正器
6：代表扶正器加单弯壳体
7：代表扶正器加双弯壳体或加弯接头
C：径向轴承是船用橡胶轴承
Y：径向轴承是硬质合金轴承
J：径向轴承是CC合金轴承
钻头最大水眼压降（Mpa）
钻具的外径尺寸（mm）
螺杆钻具的标志
马达转子头数（单头省略）
三，螺杆钻具的现场使用
1，地面检查
钻具下井前，应在钻台上按下述方法进行试验：
a．用提升短节将螺杆钻具提起坐入转盘卡瓦内，卡好安全卡瓦后携去提升短节。
b．检查旁通阀：用木棒下压旁通阀阀芯，从上部注满水，此时旁通阀应不漏，水面无明显下降，然后松开阀芯，阀芯能自动复位，部分水从旁通阀筛网中流出，这说明旁通阀完好，转子和定子的配合也完好。
c．接上方钻杆，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放钻具式旁通阀筛孔处于转盘下易于观察的位置。
d。
开泵：逐渐提高排量直到旁通阀关闭、马达启动为止，记下此排量（马达的最小工作排量）。
不停泵上提钻具至能看见驱动接头（主轴）转动为止，观察钻具的运转情况，此时，应有少量的钻井液从驱动接头和压紧短节间隙流出。
增大排量至本井准备使用排量（推荐排量内），记录下排量和泵压。
停泵前应将旁通阀筛孔位于转盘以下，停泵后片刻钻井液应从旁通阀筛网流出。
e。
检查轴承间隙，待钻井液从钻具中全部流出后将螺杆钻具提出转盘面检查轴承间隙。
通过将螺杆钻具提起和立着压在转盘上来测量驱动短节的上下移动值，若该值超过制造厂家所推荐的最大许用值时，应更换轴承。
2，钻具下井
a．下放钻具及其组合应小心地控制下放速度，以防撞到砂桥、井壁台阶和套管鞋上使钻具损坏。
下钻遇阻，应开泵循环，慢慢地转动钻具划眼通过。
b。
对于深井和高温井，在下钻过程中要分段循环钻井液，这样可以防止钻具堵塞，或因高温造成对定子的损坏。
c。
不可顿钻和将钻具座入井底。
3，启动和钻进
a．钻具下到预先计划的井深位置，可以开泵循环，开始的排量要小，逐渐增大至准备使用排量，此时的循环泵压（又称离井底泵压）应等于地面实验泵压加上循环压耗。
b。
钻进：螺杆钻具是一种容积式马达，它的特性之一，马达所产生的扭矩与马达两端所产生的压力降成正比，钻头钻进时，随着钻压的升高，工作扭矩的增大，马达两端的压力降液成正比例的增加，循环系统压力表能反映出该压力的增值。
通过监视地面立管压力，便可以判断钻头的钻压；
钻进时的立管压力=循环泵压+钻具钻压压力降
送钻要均匀，严禁钻压大幅度变化，如遇泵压突然上升很多，是螺杆钻具被压死，应立即停泵，然后上提钻具重新启动。
4，起钻
螺杆钻具正常时起钻与常规起钻相同，如出现钻杆内钻井液满管，是旁通阀未打开，此时应及时向环空灌满钻井液，上下活动钻具，打开旁通阀。
四，螺杆钻具的故障分析与排除
使用任何一种井下工具，总会出现一些影响工具使用的问题，在使用螺杆钻具时，注意观察立管压力的变化，可发现和判断钻进过程中出现的许多问题。
正确分析和采取适当的措施，往往可节省起、下钻所耗费的时间和费用。
1，钻进时地面压力突然升高通常表示马达制动停转，如果马达处于制动状态，钻井液在高压下强行通过转子和定子间的空隙，对定子产生严重的刺坏，时间稍长，就会破坏转子和定子间的正常密封，造成马达失效。
如果发现这种情况，必须立即停泵，上提钻具使钻头处于自由状态。
2，钻井液中的岩屑堵塞马达、卡住轴承，也会引起立管压力升高。
使用堵漏材料时，必须慎重选择颗粒尺寸。
如果钻头已提离井底的情况下，开泵的立管压力仍然很高，这就很可能时轴承被卡。
3，钻头喷嘴堵塞引起立管压力升高，钻进或循环过程中，泵压突然升高一个固定值，升后稳定不变，钻进进尺正常，这种情况是堵塞了一个喷嘴。
4，钻进时，如牙轮卡死可能引起马达的重复制动，牙轮卡死后，钻头扭矩明显增大，且不稳定，这将造成马达运转不正常，立管压力波动。
5，下钻到底后，在排量正常的情况下，循环泵压很低，有钻压无进尺，钻压对泵压无影响，可能是旁通阀关不上或钻柱有严重漏失。
6，下钻到底后，在排量正常的情况下，循环泵压很低，或钻进过程中泵压突然下降一个固定值，但有钻压就有进尺，钻压对泵压明显影响，这种情况是钻头喷嘴脱落。
7，提起钻具，泵压明显降低，加上钻压泵压升高，但无进尺，这种情况是转子脱落。
