井下钻具分类及组合

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。

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1.钻具的分类1.1钻杆1.1.1钻杆的作用钻杆是钻柱的主要和最基本组成部分，它的主要作用是传递扭矩、输送钻井液和在钻井过程中不断连接加长钻柱以达到不断加深井眼的目的。

1.1.2钻杆的结构钻杆由管体和接头两部分构成。

如下图所示钻杆按制造方法分为有细扣钻杆和对焊钻杆两种。

前者已被淘汰，后者在加工过程中，为增加管体与接头连接处的强度，管体两端对焊部分是加厚的，加厚形式分内加厚、外加厚、内外加厚三种，分别用英文字母IU、EU、IEU表示。

内加厚钻杆在钻井过程中钻井液循环时流动阻力大，但接头磨损较小;外加厚钻杆在工作中钻井液循环时流动阻力小，但接头磨损较大;而内外加厚钻杆综合以上两种特点，故多使用该类加厚形式的钻杆。

1.1.3钻杆的钢级钻杆的管体是由高级无缝钢管轧制而成的，常用钢级有E-75、X-95、G-105、S-135等四个级别，分别用代号E、X、G、S表示，其中X级、G级、S级为高强度钻杆。

钢级代号后的数字表示该钢级钻杆所承受最小抗拉屈服强度的千分之一，单位是磅力/平方英寸。

1.1.4钻杆的规范通常所说钻杆的规范是指管体外径尺寸，常用的有60.3 mm、73.0mm，88.9mm、127.0mm、139.7mm等五种钻杆管体长度范围分三类，一类是 5.49～6.71m，二类是8.23～9.14m，三类是1l.58～13.72m。

1.2钻铤1.2.1钻铤的作用钻铤在钻具组合中位于钻头与钻杆或加重钻杆之间，主要作用是给钻头提供钻压及控制井斜。

钻铤一般用高级合金钢精锻而成，现国产钻铤也有轧制钢棒经热处理、机加工而成的。

钻铤是在管体上直接加工连接螺纹，中间有较小水眼，壁厚相当于钻杆的4～6倍，单位长度的重量比同尺寸的钻杆大4～5倍，刚性大。

1.2.2钻铤的结构钻铤根据外形与材料分A型(圆柱式)、B型(螺旋式)、C型(无磁式)三种型式，分别用代号ZT，LT、WT表示。

圆柱式钻铤结构示意图如下图所示：螺旋式钻铤与圆柱式钻铤不同之处就是在外圆柱表面加工有螺旋槽，因此在钻井过程中与井壁接触面积减小，这样可减少粘附卡钻的发生；无磁钻铤用导磁率很低的不锈合金钢制成，主要用于钻井过程中在钻柱内的测斜。

1.2.3钻铤的规范通常所说钻铤的规范是用新钻铤管体外径尺寸来表示的。

常用的有88.9mm、104.8mm、158.8mm、165.1mm、177.8mm、203.2mm、228.6mm等几种。

钻铤由于刚性大，在钻井过程中，由于弯曲应力作用容易在内螺纹接头根部最末啮合处及外螺纹接头根部发生疲劳破坏，所以购货时往往要求在这两处加工有应力减轻槽。

应力减轻槽如下图所示：Box Stress-Relief FeatureBoreback Box Stress-Relief Feature1.2.4钻铤的型号钻铤的型号按下列原则标记：1.3方钻杆1.3.1方钻杆的作用及结构方钻杆位于钻柱的最上部，主要作用是将转盘的旋转运动和扭矩传递给钻柱，使钻柱旋转起来，以带动钻头破碎岩石，由于它在钻柱的最上部，所以承受钻柱的全部重量。

方钻杆根据外形分为以下两种形式:四方方钻杆:管体横截面内为圆形，外为正四方形的方钻杆，代号为FZGS。

六方方钻杆:管体横截面内为圆形，外为正六方形的方钻杆，代号为FZGL。

方钻杆由中间驱动部分、上部接头、下部接头构成。

上部接头为内螺纹，连接水龙头，由于在钻井过程中转盘为顺时针旋转，所以上部接头加工成左旋螺纹(LH)，下部接头加工成右旋外螺纹，用于连接钻杆。

方钻杆结构示意图1.3.2方钻杆的规范通常所说方钻杆的规范是指驱动部分的对边宽度尺寸，长度要根据钻井用的钻杆长度来定。

一般方钻杆的长度应比钻杆单根长2～3m。

API方钻杆有12.2m和16.5m两种长度，驱动部分长分别为11.3m和15.5m。

（常用方钻杆尺寸见管子修理工上册59页表2-1-3）二、钻具组合BHA井底钻具组合（Bottom hole assembly）钻头以上30-50米的钻具，用于控制井斜和方位。

不同地层、不同工况下，根据设计目的或作用不同，常规定向井的最基本井下钻具组合也不同。

下图为最常用钻具组合：2.1导向钻井技术的钻具组合选择2.1.1单弯螺杆角度的选择根据井眼曲率，最大井斜参数确定单弯螺杆的度数，根据经验，一般在0.75°~1.25°之间。

单弯螺杆是在两种工况下使用，造斜段滑动钻进单弯螺杆不仅提供井下动力，同时其单弯部分相当于原造斜段使用的单弯接头，其单弯角度决定了造斜率的大小。

复合钻进阶段单弯螺杆不仅提供井下动力和转盘一起工作提高钻头的转速，同时，其单弯部分相当于直井使用的偏轴接头，具有一定的防斜作用。

单弯角度过大，会使钻具承受较大的交变应力，而遭受疲劳破坏。

2.1.2稳定器尺寸的选择常规钻井中，216mm井眼稳定器外径一般要大于等于210mm；在导向钻井中单弯螺杆，上下两个稳定器如果同常规井一样大小，，会使钻具承受过大的弯曲应力，通过室内分析与实践，使用范围为208~210mm。

2.1.3钻具结构的选择常规定向井，在不同的工况段，是通过多次改变钻具而实现的，每改变一次钻具结构，就要起下一趟钻。

而导向钻井是造斜、增斜、稳斜、降斜几个工序使用一套钻具组合，而不用起下钻改变钻具结构。

因此，导向钻进的钻具结构要满足定向井不同工序的要求，不仅提高钻井速度，减少起下钻次数，在控制井身质量方面，更要优于常规钻井的井身质量。

“双稳定器稳斜型”：216mmPDC钻头+单弯螺杆（自带208~210mm上下扶正器）+159mm 无磁钻铤+159mm钻铤15根+127mm钻杆2.1.4钻头类型的选择一般使用PDC钻头。

不仅速度快，在复合钻进中，也不存在掉牙轮的风险。

2.1.5泥浆参数的选择在滑动钻进阶段，要求摩擦阻力系数小于0.15。

防止粘钻具，造成钻压加不到钻头上，影响钻进速度。

使用到向钻进技术后，钻井速度明显提高，整个节奏加快，要求泥浆性能的调整满足快速钻井的需求。

泥浆密度、粘度、失水要优适当的超前性，防止井下复杂，保证施工顺利。