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钻头钻柱钻铤

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钻具知识_精品文档

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紧密距：以规定的扭矩或在其它规定的条件下，旋 合的内外螺纹或量规上，其规定的基准点之间的轴向距 离。
六种可以互换的接头螺纹
在数字型接头中有五种尺寸的接头与内平型接头 中相应接头具有相同的基面节圆直径、锥度、螺距和 长度；有一种尺寸与4″贯眼接头相同，所以可以互 换。按照中华人民共和国国家标准GB9253.1-99《石 油钻杆接头螺纹》规定，可以互换的螺纹有： ① NC26与23/8IF（2A11×2A10）； ② NC31与27/8IF（211×210）； ③ NC38与31/2IF（311×310）； ④ NC40与4FH（4A21×4A20）； ⑤ NC46与4IF（4A11×4A10）； ⑥ NC50与41/2IF（411×410）；
螺纹中径：指母线位于螺纹牙宽和牙槽宽相等处的 假想圆锥体的直径。基面处的中径称为基面中径。基 面中径是圆锥螺纹的主要参数之一。
牙型角（α）：指螺纹轴向截面内两个牙侧边的 夹角。垂直于螺纹轴线的牙型角的平分角线与牙侧边 的夹角（α/2），称为牙型半角。
螺距（P）：相邻两牙对应点的距离在圆锥螺纹轴 线上的投影长度。其数值与沿圆锥母线量得的距离P′ 之间的关系是：P=P′cosθ。
API Spec 5D规定的钻杆管体长度标准有 三类： 第一类（R1）：长5.5～6.7米（18～22英尺） （少用） 第二类（R2）：长8.23～9.14米（27～30英尺） 第三类（R3）：长11.6～13.7米（38～45英尺）
目前常用的是第二类钻杆,钻杆有效长度一般为 9.25—9.5米左右(订货时一般要求接头加长)。 现用的钻杆其管体与接头是采用对焊的方法连接的， 为了增加其连接强度，管体两端对焊部分是加厚的。 加厚形式有内加厚、外加厚和内外加厚三种，常用 用的钻杆以内外加厚为主。

常用钻铤重量及扣型

常用钻铤重量及扣型

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。

石油钻井钻具组合类型及选用

石油钻井钻具组合类型及选用

钻具组合一、钻柱组合1、钻具组合(钻具配合)：指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。

2、下部钻具组合：指最下部一段钻柱的组成。

3、钻柱：是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。

由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、扶正器等钻具所组成。

4、倒换钻具：下钻时，改变部分立根原先的下入顺序，以改变钻具的受力情况。

5、井下三器：指扶正器、减振器和震击器。

6、钻柱中和点：钻柱的总重量减去给钻头加压所用的那部分钻柱的重量，而形成一个即不受拉又不受压的位置，就叫钻柱的中和点。

二、主要钻具组合类型钻柱是联通地面与井下的枢纽。

不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。

如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。

同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。

①(刚性)满眼钻具：由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。

用于防斜稳斜。

②塔式钻具：由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。

用于防止井斜。

③钟摆钻具：在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。

运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。

用于防斜和纠斜。

三、增、降、稳斜钻具组合1、降斜组合:类型L1 L2 强降斜组合9-27 /弱降斜组合0.8 18-272、增斜组合：类型L1 L2 L3 强增斜组合 1.0-1.8 / /中增斜组合 1.0-1.8 18-27 /弱增斜组合 1.0-1.8 9-18 93、稳斜组合:类型L1 L2 L3 L4 L5强稳斜组合0.8-1.2 4.5-6.0 9 9 9中稳斜组合 1.0-1.8 3-6 9-18 9-27 /弱稳斜组合 1.0-1.8 4.5 9 / /稳定器在钻具组合中的安放位置不同，钻具组合所表现的性质就不同，一般地将，近钻头稳定器离钻头越近，钻头的增斜力就越大，反之钻头的增斜力则越小。

钻头及钻柱

钻头及钻柱

一、钻铤 钻挺接在钻头上面,主要是给钻头施加钻压和防止井斜，因此它壁厚而粗大，单 位长度重量大。壁厚一般是38~53毫米,相当于同尺寸钻杆的4~6倍。它的直 径一般与钻杆接头直径相等。这样可以增强刚度，受压时不易弯曲，因而有 利于钻直井眼。 二、钻杆 钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢管制成，壁厚一般为9~11mm。其主 要作用是传递扭矩和输送钻井液,并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因 此,钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。 三、方钻杆 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。 四、稳定器 在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器，组成各种类型的下部钻具组合， 可以满足钻直井时防止井斜的要求，钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。 此外,稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性,从而延长使用寿命，这对 金刚石钻头尤为重要。
钻 杆Biblioteka 钻 铤稳定器 钻 铤 稳定器
钻
铤
钻头
三、金刚石钻头 在坚硬而研磨性高的地层钻进,金刚石钻 头比其它类型钻头的钻速和总进尺高,能减 少起下钻次数,降低钻井成本。近年来大庆 油田中深井钻井口数在不断增加，随着钻 井技术的不断改进，追求更高的钻井经济 效益，金刚石钻头的使用非常普遍。
钻 柱
在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接 起来组成入井的管串称为钻柱。钻柱有如下基本作用： （1）通过它把钻头下到井底和提升到地面。钻井过程中, 无论钻头能钻多深,都必须通过钻柱来实现。 （2）钻柱的钻挺部分是加钻压用的,使钻头能更有效地吃 人地层（禁止用钻杆部分来加压,否则钻杆磨损快、断 裂快），并能防斜。 （3）把旋转运动传给钻头，钻杆可以看作是一根由转盘 驱动的传动轴。 （4）钻柱将钻井液从地面传送到钻头处,因而,钻柱也是 一根竖直的导管。 （5）进行特殊作业,如挤水泥、处理井下事故等。钻柱是 联通地面和地下的枢纽,工作条件十分复杂,正确的管理、 使用钻柱是非常重要的。

第三节 钻铤

第三节 钻铤

8 13/16
223.8
76.2
30或31
9.14或9.45
9 5/32
232.6
76.2
30或31
9.14或9.45
9 11/32
237.3
76.2
30或31
9.14或9.45
10 1/2
266.7
接头扣型
NC23-31 NC26-35 NC31-41 NC35-47 NC38-50 NC44-60 NC44-60 NV44-62 NC46-62 NC46-65 NC46-65 NC46-67 NC50-70 NC50-70 NC50-72 NC56-77 NC56-80 6 5/8 REG NC61-90 7 5/8 REG NC70-97 NC70-100 8 5/8 REG
9 3/4
247.6
10
254
11
279.4
内 英制 +1/160in
1 1/4 1 1/2
2 2 2 1/4 2 1/4 2 13/16 2 1/4 2 13/16 2 1/4 2 13/16 2 1/4 2 1/4 2 13/16 2 13/16 2 13/16 2 13/16 2 13/16 2 13/16 3 3 3 3
四、特础结构钻铤及用途 为减少井下复杂情况或达到其它目的，还有特殊结构或材料的钻铤。 1.异形钻铤 钻铤截面形状除应用最多的圆形外，还有方形、三角形和螺旋形等结
构，其目的在于减少与井壁的接触面积，减少卡钻的可能性。
图4.3.2 螺旋钻铤
②无磁钻铤。 无磁钻铤顾名思义即没有磁性的钻铤。用磁导率很低的不锈合金钢制
钻铤规格尺寸
孔
长
度
公制 +1.59-0mm

地质录井基本认识

地质录井基本认识

地质录井基础知识
六、井壁取心
井壁取心就是用井壁取心器，按指 定的位置在井壁上取出地层岩心的方法 叫井壁取心。通常都是在电测完后立即 进行井壁取心。 一个取心器上有36个孔，每一孔内 装一个取心筒，孔底装有炸药，通过电 缆接到地面仪器车上，以便在地面控制 取心深度和点火、发射。点火后，炸药 将取心筒强行打入井壁，取心筒被钢丝 绳连接在取心器上，上提取心器即可将 岩心从地层中取出。取心时一般是自下 而上进行的，每次可取数颗或数十颗岩 心。
钻井工具认识 三、钻柱 4.稳定器
作用：1）防斜；2）控制井眼轨迹。
钻井工具认识 四、套管 表层套管
作用
封隔上部松软易塌、易漏地层，防止钻井液对上部 淡水层的污染，安装井口防喷器控制井喷，支撑技 术和生产套管的部分重量。
套 管
技术套管
作用
分隔难以控制的复杂地层，在造斜井段要下技术套 管，以利于安全钻进。
地质录井基础知识
四、岩屑录井 岩屑清洗
1.清洗时应充分显露岩石本色，以不漏掉油气显示、不破坏岩屑及矿物为原则。
2.清洗用水要清洁，严禁油污，严禁水温过高
岩屑晾晒 1.见含油气显示的岩屑严禁烘干，应自然晾干或风干。 2.无油气显示的岩屑，环境条件允许应自然晾干，并避免阳光直射；否则，可 采取风干或烘干方法，烘干岩屑应控制温度不大于110℃，严禁岩屑被烘烤变 质。
地质录井基础知识
五、常规荧光录井
3、系列对比 取1克磨碎的岩样，放入玻璃试管 中，倒入5毫升氯仿，再加入适量水进 行“水封”，静置4小时，待与标准系 列对比。
标准系列的配制是系列对比法的 关键，在配制标准系列时，必须采用 本探区及邻近探区的石油、沥青来配 制，这样才能便于对比，获得较为正 确的结果。

钻井工具

钻井工具

钻井工具一、钻头：钻头是破碎岩石的主要工具。

钻头的质量，钻头与岩性，以及与钻头工艺是否适应，直接影响钻井速度，钻井质量和钻井成本。

目前，石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头，牙轮钻头和金刚石钻头。

1、刮刀钻头：刮刀钻头是旋转钻井中最早使用的一种钻头，其特点是结构简单，制造方便，适用于较软底层，机械钻速和钻头进尺较高，不适用于硬地层或软硬较错地层。

2，牙轮钻头；是使用最广泛的一种钻头。

牙轮钻头工作时切削齿交替接触井底，破岩扭矩小，切削齿与井底接触面积小，比压高，易吃入地层，工作刃总长度大，因而，减小了麽损。

牙轮钻头能适应从软到硬的多种地层。

牙轮钻头按牙轮的数量可分为单牙轮钻头，双牙轮钻头，三牙轮和四牙轮钻头。

3、金刚石钻头：是用金刚石材料作为切削刃的钻头。

金刚石钻头由刚体，胎体，水利结构（包括水眼或喷嘴，水槽亦称流道，排屑槽），保径，切削刃（齿）5部分组成。

金钻头按其形状可分为，双锥阶梯形，双锥形，B形，带泼纹B 形。

金刚石钻头是体形钻头，它没有牙轮钻头那样的活动部件，也没有结构薄弱环节，因而，它可以使用高的转速，适用于和高转速的井下动力钻具的一起使用，取得高的效益。

金刚石钻头结构设计，制造比较灵活，生产设备简单，因而，能满足非标准的异型尺寸井眼的钻井需要。

金刚石钻头使用正确时，耐麽且寿命长，适用于深井及研麽性地层使用。

金刚石钻头价格较高。

聚晶金刚石复合片（PDC）钻头：PDC钻头实际上就是微型切削片刮刀钻头。

因而，PDC 钻头的工作原理与刮刀钻头基本相同。

钻头在软到中硬地层以剪切方式破碎岩石，采用较小的钻压就能获得较高的机械钻速。

由于聚晶金刚石层极簿（1㎜左右），极硬，且比碳化钨衬底的耐麽性高100倍以上。

因此，在切削岩石过程中刃口能保持自锐。

锐利的刃口切入地层后，沿扭矩作用方向移动。

剪切岩石，充分利用了岩石剪切强度低的特点，适用于低钻压，高转速。

二、钻柱：钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的刚管柱的总称，包括方钻杆，钻杆，钻铤，各种接头，稳定器，减震器，震击器等井下工具。

【钻井工程】第五章 钻柱及钻具组合设计

【钻井工程】第五章 钻柱及钻具组合设计
5.1.1钻柱的工作状态
（3）钻柱由于旋转产生的离心力。
① 离心力的作用加剧下部钻柱的弯曲，使弯曲半波长度缩 短。
② 钻柱轴线呈变节距的空间螺旋弯曲曲线形状。
6
5.1钻柱的工作状态及受力分析
5.1.1钻柱的工作状态
（4）钻柱旋转运动4种形式 ① 钻柱围绕自身弯曲轴线旋动； ② 钻柱围绕井眼轴线旋转并沿着井壁滑动； ③ 钻柱围绕井眼轴线旋转，沿着井壁反向滚动； ④ 整个钻柱或部分钻柱作无规则的旋转摆动。
1258.82 267.39 266.42
165
0.4
1214.30
0.49
36.91
165
71.4
165
71.4
214
71.4
165
71.4
214
71.4
165
71.4
165
83.0
214
71.4
215. 9
9.0
1214.30
5.2
1214.30
1.5
1214.30
9.0
1214.30
1.5
1214.30
循环液体时的水力载荷所形成
t
1 F
K
d
q
n1 i1
Li
K
i
qc Lc
Qi
K
a
K
f
Qh
10
4
Qh Pt Pb F0 104
24
5.2钻井过程中各种应力的计算
5.2.1钻柱轴向应力的计算
2）钻柱下部压应力的计算
（1）在钻柱空悬或小钻压钻柱仍能保持直线状态的情况下， 泥浆浮力是集中作用在钻柱最下部端面上，此时钻柱最 下端所受的压应力为

初学者必读钻井基本术语及相关知识讲解

初学者必读钻井基本术语及相关知识讲解

钻井工程常识(讲义)目录一、钻井工程术语二、钻机组成及其主要作用三、主要钻具四、钻井方法五、钻井工艺流程一、钻井工程术语1、井：以勘探开发石油和天然气为目的的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。

2、井口：井的开口端。

3、井底：井的底端。

4、裸眼：未下套管部分的井段。

5、井深：从转盘补心面至井底的深度。

6、井壁：井眼的圆柱形表面。

7、环空：井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。

8、井眼轴线：井眼的中心线。

9、井身结构：指的是钻头钻深、相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径及深度、各层套管外的水泥返高以及人工井底等。

10、人工井底：设计的最下部油层下的阻流环或水泥塞面。

(注：该定义不全面，人工井底是可变的)11、井的类别：按一定依据划分的井的总类。

按钻井的目的可分为探井和开发井等；按完钻后的井深可分为浅井(<1200m)、中深井(1200～3000m)、深井(3000～5000m)和超深井(>5000m)；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。

12、探井：指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的，或在确定的有利圈闭上和已发现油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井。

13、开发井：指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。

14、直井：井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。

15、定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。

16、丛式井：在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井(可含一口直井)。

17、救援井：为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。

钻具标准及失效讲解

钻具标准及失效讲解
钻柱越长、钻具 尺寸越大、钻柱重量越大， 上部钻柱所受拉力越大。 泥浆密度越大，其浮力对 上部钻柱拉力影响越大。
钻进过程中钻柱受力
中和点及附近受力 钻柱上不受拉力又不受压力的位置称为 中和点。中和点将钻柱分为下部钻柱和 上部钻柱。 钻头在井底工作不稳定和不均匀送钻操 作，会使中和点移动。 中和点受交变载荷。
•API RP 7A1 旋转台肩接 头螺纹脂试验推荐作法
规定了钻具螺纹脂的材 料和试验方法。
API 标准级别
包含了绝大多数管材、工具的尺寸规格、
钢级，解决了互换性问题。 API 标准早，在全世界范围引用。 API 标准不是最高标准，油田应根据井 况制订订货补充技术条件。 API 标准没有包括所用的标准，有待我 们完善补充。
钻杆作用
提供从钻机到钻头的钻井
液通道，输送钻井液。 把地面动力（扭矩）传递 给钻头并给钻头加压。 起下钻头。
通过钻柱了解和观察钻头工
作情况、井眼情况和地层情 况。 进行取心、处理井下事故， 打捞落物，挤水泥等作业 对地层流体及压力情况进行 测试和评价。
加重钻杆 用于钻铤与钻杆过渡区，缓
井下有害气体对钻具使用寿命的
影响 H2S会导致钻具应力腐蚀开裂 CO2、泥浆里的溶解氧会加剧钻 具腐蚀。
井身结构 深井、定向井、水平井越
来越多。 在造斜段全角变化率（狗 腿度大），钻具受到很大 的弯曲载荷，很易发生疲 劳断裂和摩擦热裂纹。
钻井条件对钻具性能要求 尺寸精度高，特别是螺纹接头加
• API SPEC 7
旋转钻井设备规范
规定了从水龙头转换接头到钻头 的所有旋转钻井设备的尺寸规格（除 钻杆管体外）、螺纹接头类型及测量 方法、标准量规及测量方法、接头和 钻铤的机械性能。还包括小直径工作 管柱、转盘、轴系、钻井泵零部件、 水龙带和刹车块的尺寸要求。

钻井常用钻杆尺寸表

钻井常用钻杆尺寸表

钻井常用钻杆尺寸表一、钻杆的定义和分类钻杆是钻井作业中的一种工具，用于连接钻头和钻机，传递钻井液和提供钻进力。

根据不同的需求和作业条件，钻杆可分为钻柱、钻铤和钻杆接头三种类型。

下面介绍钻井常用钻杆尺寸表。

二、钻柱的尺寸表钻柱是钻杆中的主要部分，一般由多根钻杆组合而成。

根据国际标准，钻柱的尺寸一般以英寸为单位，常见的尺寸有2 3/8、2 7/8、3 1/2、4、4 1/2、5、5 1/2、6 5/8、7、8 5/8、9 5/8、10 3/4等。

其中，数字表示钻柱的外径，分之表示钻柱的内径。

三、钻铤的尺寸表钻铤是连接钻柱和钻头的部分，也称为转桩。

根据国际标准，钻铤的尺寸也以英寸为单位，常见的尺寸有3 1/2、4、4 1/2、5、5 1/2、6 5/8、7、8 5/8、9 5/8、10 3/4等。

与钻柱相比，钻铤的直径一般要稍大一些，以提供足够的空间来容纳钻头。

四、钻杆接头的尺寸表钻杆接头是连接钻柱和钻铤的部分，常用于组装和拆卸钻柱。

根据国际标准，钻杆接头的尺寸也以英寸为单位，常见的尺寸有2 3/8、2 7/8、3 1/2、4、4 1/2、5、5 1/2、6 5/8、7、8 5/8、9 5/8、10 3/4等。

钻杆接头的外径和内径与钻柱的尺寸相对应。

五、钻杆尺寸的选择和应用在钻井作业中，选择合适的钻杆尺寸是非常重要的。

一般来说，钻杆的尺寸应根据井眼尺寸、井深、地层性质、作业条件等因素来确定。

对于浅井和较小直径的井眼，可以选择较小尺寸的钻杆，而对于深井和较大直径的井眼，则需要选择较大尺寸的钻杆，以提供足够的强度和刚度来应对高强度的钻进作业。

六、钻杆尺寸的限制和注意事项在选择钻杆尺寸时，还需要考虑到一些限制因素和注意事项。

首先，钻杆的尺寸应符合钻机的要求，以确保钻杆能够顺利连接和使用。

其次，钻杆的尺寸应考虑到井口设备、井口防喷器和井口防火器的尺寸限制，以便顺利进行作业。

此外，还需要考虑到井深、钻井液性质、钻头类型等因素对钻杆的要求，以确保钻杆能够满足作业需求。

石油钻铤

石油钻铤

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。

石油钻具项目介绍

石油钻具项目介绍

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%。

钻具知识

钻具知识

螺纹中径：指母线位于螺纹牙宽和牙槽宽相等处的 假想圆锥体的直径。基面处的中径称为基面中径。基 面中径是圆锥螺纹的主要参数之一。
牙型角（α）：指螺纹轴向截面内两个牙侧边的 夹角。垂直于螺纹轴线的牙型角的平分角线与牙侧边 的夹角（α/2），称为牙型半角。
螺距（P）：相邻两牙对应点的距离在圆锥螺纹轴 线上的投影长度。其数值与沿圆锥母线量得的距离P′ 之间的关系是：P=P′cosθ。
四、钻杆的规范：
钻杆规范按其管体的外径分，共有φ60.3m（23/8″） φ73mm（27/8″），φ88.9mm（31/2″），φ101.6mm（4″） φ114.3mm（41/2″），φ127mm（5″），φ168.3mm（65/8″） 等8种。目前油田常用的有φ60.3mm（23/8″），73mm （27/8″），φ88.9mm（31/2″），φ127mm（5″）， φ139.7mm（51/2″）5种。中原油田常用的钻杆规范见表.
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，钻井常用的钻杆均采用这种结构。
图 API钻杆加厚端尺寸图 （a）内加厚；（b）外加厚；（c）内外加厚
三、钻杆的钢级
钻杆管体是用无缝钢管制成的，其钢材级别有E-75、 X-95、G-105、S-135、V-140、V-150等六种，其中G105、S-135、V-140、V-150级别为高强度钻杆。钢级 前面的字母表示钢级代号，后面的数字表示钻杆管体 的最小屈服强度。如G105表示钻杆管体的最小屈服强 度105*1000PSI，常用钻杆钢级见表2-1。
常用石油钻杆接头螺纹检测尺寸 单位：mm
序号
2
3 4 5 8 9 10 11 17 19 20 21 24
代号

石油钻井钻进工具—钻头和钻柱详解

石油钻井钻进工具—钻头和钻柱详解

二、刮刀钻头（Drag Bit）
（一）刮刀钻头的结构
上钻头体、下钻头体（分水帽）、 刀翼、水眼。
刀翼
•三刀翼的称作三刮刀钻头
•两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼 尾刮刀钻头
•四刀翼的称作四刮刀钻头
图2-1 刮刀钻头结构
刀翼结构：
（1） 刀翼结构角 刃尖角β —刀翼尖端前后刃之间的夹角。 它
反映了刀翼的尖锐程度。 β 越小，刃部越尖锐，
牙轮布置方案
（1）非自洗无滑动布置：
各牙轮牙齿齿圈不嵌合，单锥、不超顶，不移轴，用于硬地层；
（2）自洗不移轴布置：
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合，副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层；
（3）自洗移轴布置：
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合，副锥、超顶，移轴，用于软地层；
非自洗
自洗无移轴
自洗移轴
牙轮及牙齿的布置
非自洗
自洗无移轴
及牙轮轴、牙轮及牙齿、轴承、储油润 滑密封系统金钢锥体，锥面铣齿或镶装硬质合金齿，内腔有轴承跑道。 • 单锥牙轮：主锥+背锥，硬地层 • 复锥牙轮：主锥+副锥+背锥，软到中硬
a
b
c
a—单锥； b、c—复锥； 1—主锥； 2—副锥； 3—背锥
越容易吃入地层，但强度越低。 一般: 软地层 β =8 ～ 10°；
硬地层 β =12°～ 15°
切削角α — 刀翼前刃和水平面之间的夹角。 在相同钻压下， α 越大，刀刃越容易吃入地层， 但旋转扭矩大，剪切刃 前岩石困难。 一般: 松软地层 α ＝70° 软地层 α ＝70～80°； 中硬地层 α ＝80～85°。 刃后角ψ ＝α -β 刃后角必须大于井底角θ 。
（三）刮刀钻头的应用 • 刮刀钻头制造工艺简单，成本低；

钻井名词

钻井名词

1. 指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。

2. 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。

3.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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. 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。

钻井钻柱

钻井钻柱
3.2.2钻柱剪应力的计算 钻柱剪应力的计算
整个钻柱都受有扭矩作用，因此在钻柱每个横截面上都 产生剪应力。正常钻进时，钻柱所受的扭矩取决于转盘 传给钻柱的功率。
N = Ns + Nb
9549 N 9549( N s + N b ) M = = , N⋅m n n
Wn =
M 9549( N s + N b ) τ= = , MPa Wn n ⋅ Wn
6
3.1钻柱的工作状态及受力分析
3.1.1钻柱的工作状态 钻柱的工作状态
（4）钻柱旋转运动4种形式 ① 钻柱围绕自身弯曲轴线旋动； ② 钻柱围绕井眼轴线旋转并沿着井壁滑动； ③ 钻柱围绕井眼轴线旋转，沿着井壁反向滚动；
④ 整个钻柱或部分钻柱作无规则的旋转摆动。
7
3.1钻柱的工作状态及受力分析
3.1.2钻柱的受力分析 钻柱的受力分析
3.1钻柱的工作状态及受力分析
3.1.2钻柱的受力分析 钻柱的受力分析
（1）轴向拉力和压力 ② 在钻柱最下部端面上还受到静液柱压力的作用，向上的 浮力
0 压 拉 (-) (+) 压 (-) (+) 2 3 1 Z 4 0 拉
N （A）
N （B）
图3-2 钻柱的轴向拉力和压力
9
（A）井内无流体（B）井内有流体 1. 轴向拉应力线；2. 轴向应力线；3. 静液柱压力线；4. 假定减去浮重的拉应力线
1）钻柱上部拉应力的计算 （5）在井下动力钻井时 钻柱所受拉力负荷主要由钻柱自重、井底动力机重量加上 循环液体时的水力载荷所形成
4 1 n−1 σt = Kd q∑Li Ki + (qc Lc + Qi )Ka K f + Qh ×10 F i=1

常用钻井工具常识

常用钻井工具常识

压力平衡
钻井液能够维持井内的压力平 衡，防止井喷或漏失。
冷却钻头
钻井液能够将钻头的热量带走 ，起到冷却作用，延长钻头使
用寿命。
适用场景
01
02
03
04
水基钻井液适用于各种 地层条件，特别是松散、 易塌地层。
油基钻井液适用于复杂、 易塌、高研磨性地层。
泡沫钻井液适用于低压 力、易漏失地层。
乳化钻井液适用于高粘 度、高密度地层，具有 较好的稳定性和润滑性。
。
牙轮钻头
适用于钻软至中硬岩层，具有 较大的切削面和钻孔直径，钻
孔速度快。
工作原理
切削原理
磨削原理
钻头通过旋转切削岩层，将岩屑排出 孔外。
钻头通过磨削破碎岩层，将岩屑排出 孔外。
冲击原理
钻头通过冲击破碎岩层，将岩屑排出 孔外。
适用场景
01
02
03
硬岩层
适用于钻硬度较高的岩层， 如花岗岩、大理石等。
THANKS FOR WATCHING
感谢 据钻井深度和地层情况分段安装，提高稳定性和 适应性。
工作原理
刚性稳定器
利用其刚性结构，直接支撑井壁，减少钻头侧向 摆动，提高钻进效率。
弹性稳定器
利用其弹性结构，吸收地层的变形能量，减少钻 头受到的冲击，延长钻头使用寿命。
分段式稳定器
利用其分段式结构，可根据钻井实际情况分段安 装，提高适应性和稳定性。
压井管汇
通过增加或减少钻井液的重量来调节 井内压力。
泥浆泵
通过活塞的往复运动来产生压力，推 动钻井液循环。
适用场景
防喷器
节流阀
适用于各种钻井作业，特别是深井和高压 油气田。
适用于需要调节钻井液流量和压力的场合 。
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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
（四）稳定器
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
1、作用：防止井斜； 控制井眼轨迹
2、类型：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、 滚轮稳定器 其中：刚性稳定器：螺旋棱（长棱、短棱）； 直棱（长棱、短棱）
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成
（五）配合接头 1、作用：把两端不符合连接条件的钻柱 连接在一起。 2、接头的类型

上方保接头
下方保接头
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成 5、方钻杆技术规范

方钻杆旋转时，上端始终处于转盘面以上， 下部则处在转盘面以下。方钻杆上端至水龙头 的连接部位的丝扣均为左旋丝扣(反扣)，以防 止方钻杆转动时卸扣。方钻杆下端至钻头的所 有连接丝扣均为右旋转扣(正扣)，在方钻杆带 动钻柱旋转时，丝扣越上越紧。为减轻方钻杆 下部接头丝扣(经常拆卸部位)的磨损，常在该 部位装保护接头。加上两端方保接头，全长 14～15米。
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 §2-2 钻柱工作状态及受力分析


5．外挤压力
钻杆测试(DST)时，钻 杆将承受很大的外挤压 力。进行钻杆测试时， 一般都在钻柱底部装一 封隔器，用以封隔下部 地层和管外环空。钻杆 下入井内控制阀是关闭 的，因此钻井液不能进 入钻杆内，封隔器压紧 后打开控制阀，地层流 体才流入钻柱内。
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。Байду номын сангаас
界 压力，钻柱将失去直线稳定状态而发生弯曲并与井触。 压力较大时可能发生多次弯曲。

3. 钻柱的旋转运动形式： (1)自转。钻柱像一根柔性轴，围绕自身轴线旋转。钻柱自 转时，在整个圆周上与井壁接触，产生均匀磨损。弯曲钻柱 在自转时，受到交变弯曲应力的作用，容易发生疲劳破坏。 在软地层弯曲井段，钻柱自转容易形成键槽，起钻时可能造 成卡钻事故。 (2)公转。 钻柱像一个刚体，围绕着井眼轴线旋转并沿着井壁滑动。钻 柱公转时，不受交变弯曲应力的作用，但产生不均匀的单向 磨损(偏磨)，从而加快了钻柱的磨损和破坏。

有效长度 （1）
有效长度
（2）
有效长度 （3）
注：（1）公母扣接头；
有效长度 （4）
（2）双公扣接头 ;
（3）双母扣接头 （4）特殊接头
第二章 钻 柱 §2-1 钻柱的作用与组成 小结： 钻柱在钻井过程中的主要作用 1、钻柱的作用：

钻柱的特殊作用
2、钻柱组成： 钻杆、钻铤、方钻杆、稳定器、

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：




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%。




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。

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。

动载荷：
v Fd F0 gt
pb
pi ps pb
pi
（5）起下钻时钻柱轴向力：
pb pb pbot
Ft K B (q p L p qc Lc ) Ff Fd
pbot
pb
第二章 钻 柱 §2-2 钻柱工作状态及受力分析 （5）中性点
钻柱上轴向力等于零的点(Ｎ点) (亦称中和点，Neutral Point )。 垂直井眼中钻柱的中性点高度：
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。
压力
0
拉力
FW
(-)
(+)
LN
W qc K B
L 式中：N —中性点距井底的高度，m。
N
重要意义： 1）设计钻柱时要确保中性点始终落在钻铤 上。为什么？ 2）指导松扣、造扣等特殊作业。 3）中性点附近钻柱受交变应力作用，易疲 劳破坏。
LN
w
w
钻柱轴向力分布与中性点
第二章 钻 柱 §2-2 钻柱工作状态及受力分析
称为“浮力减轻系数”
（3）正常钻进时的轴向力：
Fw K q p L p qc Lc W


W
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（4）其它轴向力的计算

循环压降引起的附加轴向拉力：
ps
Fh pi pb Ai 104

滑动摩擦阻力：
F f 0.2 ~ 0.3Fm
（1）转盘钻井时，转盘扭矩
2．扭矩
3．弯曲力矩
是由钻柱传递给钻头。井口最 大。 （2）在井下动力钻井中，钻 柱承受的扭矩为动力钻具的反 扭矩，在井底处最大，往上逐 渐减小。
在转盘钻井中，钻柱弯 曲。产生弯曲力矩的作用
当钻柱绕井眼轴线公转时，
4．离心力
将产生离心力。离心力将引起 钻柱弯曲或加剧钻柱的弯曲变 形。
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 §2-2 钻柱工作状态及受力分析
第二章 钻 柱 §2-2 钻柱工作状态及受力分析
二、钻柱的受力分析 1. 概述
（1）自重产生的拉力 （2）钻压产生的压力 （3）钻井液的浮力 轴向力 （4）摩擦阻力 （5） 循环压降产生的附加拉力 （7）起下钻时产生的动载荷 （8）扭距 （9）弯曲应力 （10）离心力 （11）外挤力 （12）振动产生的交变应力 钻柱受力最严重的部位： 1）井口断面—拉力最大，扭距最大； 2）下部受压弯曲部分—交变轴向应力、弯曲应力、扭剪应力 3）中性点—拉压交变载荷。
4、接头及丝扣