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:

2、增斜组合：

3、稳斜组合:

钻具基础知识

钻具基础知识一、钻柱的组成与功用（一）钻柱的组成钻柱(Drilling String)是钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称. 它包括方钻杆(Square Kelly)、钻杆(Drill Pipe)、钻铤(Drill Collar)、各种接头(Joint)及稳定器(Stabilizer)等井下工具。（二）钻柱的功用 (1)提供钻井液流动通道； (2)给钻头提供钻压； (3)传递扭矩； (4)起下钻头； (5)计量井深； (6)观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）； (7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）； (8)钻杆测试( Drill-Stem Testing),又称中途测试。 1. 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（3）规范：壁厚：9 ～11mm，一般是9.19mm。外径：根据各种钻杆情况而定，如常用的127，140等。长度：一般在9.5m左右。常用钻杆规范（内径、外径、壁厚、线密度等（2）接头及螺纹螺纹连接条件：尺寸相等，丝扣类型相同，公母螺纹相匹配。钻杆接头特点：壁厚较大，外径较大，强度较高。钻杆接头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）；NC系列 ●内平式：主要用于外加厚钻杆。特点是钻杆通体内径相同，钻井液流动阻力小；但外径较大，容易磨损。 ●贯眼式：主要用于内加厚钻杆。其特点是钻杆有两个内径，钻井液流动阻力大于内平式，但其外径小于内平式。 ●正规式：主要用于内加厚钻杆及钻头、打捞工具。其特点是接头

内径＜加厚处内径＜管体内径，钻井液流动阻力大，但外径最小，强度较大。这种类型接头均采用V型螺纹，但扣型、扣距、锥度及尺寸等都有很大的差别。 NC型系列接头 NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77等。 NC—National Coarse Thread，（美国）国家标准粗牙螺纹。 xx—表示基面丝扣节圆直径，用英寸表示的前两位数字乘以10。如：NC26表示的节圆直径为2.668英寸。 NC螺纹也为V型螺纹, 表2-17所列的几种NC型接头与旧API标准接头有相同的节圆直径、锥度、螺距和螺纹长度，可以互换使用。数字型接头与旧API接头的区别 2、钻铤结构特点：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，刚度大。主要作用： (1)给钻头施加钻压; (2)保证压缩应力条件下的必要强度; (3)减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳； (4)控制井斜。类型：光钻铤、螺旋钻铤、扁钻铤。常用尺寸：6-1/4〃，7 〃，8 〃，9 〃。 3.方钻杆类型：四方形、六方形特点：壁厚较大，强度较高主要作用：传递扭矩和承受钻柱的全部重量。常用尺寸：89mm(3.5英寸)，108mm (4.5英寸)，133.4mm (5.5英寸)。 4.稳定器类型：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、滚轮稳定器。作用： 1）防斜； 2）控制井眼轨迹。二、钻柱的工作状态及受力分析（一）钻柱的工作状态 1. 起下钻工况下直井：直的拉伸、滑动。

常用钻具组合

一、常规钻井（直井）钻具组合： BIT钻头；DC钻铤；SDC 螺旋钻铤；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP 加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器； 1、塔式钻具组合： Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+Φ Φ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83m+Φ Ф×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.83 m+Ф Φ×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165mmDC ×81.83m+Ф 钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m（6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤 ×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.81m+411/4A1 0＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 2、钟摆钻具组合： Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+2 6″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203mmD C×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱 Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+171/2″LF+Φ2 29mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC ×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱 Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10m+Φ308mmL F×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ+顶驱Φ×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 121/4″LF ++Φ229mm SDC ×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ214mmS TB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 3、满眼钻具组合： Φ×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56 母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф165mm SDC ×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08 m+Ф165mm DC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ214mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mmDC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱

钻井知识点

1．钻具口型 5寸（127mm）钻杆411*410扣型、外径127mm、内径108mm。 7寸（178mm）钻挺411*410扣型、外径178mm、内径 71.40mm 8寸（203mm）钻挺631*630扣型、外径203mm、内径 71.40mm 1）完整的钻杆接头代号由四部分组成：对于内平、贯眼、正规型接头螺纹，接头螺纹代号用接头所配钻杆通称外径（以英寸为单位）和代表接头接头类型的符号来表示，而对于数字型接头，用NC和和表示螺纹基面中径尺寸（1/10in）的数字表示。如4IF_42X表示配外径为4in（101.6mm）钻杆、线密度为20.8kg/m、X级钻杆用内平式接头。NC50_62E表示陪外径 5in(127.00mm)、线密度29.0kg/m、E级钻杆用数字型接头。 2）钻挺的扣型表示方法 NC26_35,表示扣型短横线“_”前面的两位数字是以英制单位表示的丝扣节圆直径，后两位数字是以英制单位表示的外径尺寸。水龙头下端扣型（631）上旋塞（631*630）方钻杆扣型（521*630）转换接头（411*520）下旋塞（411*410）方保接头（411*410）书写钻具组合时规范为：外径+名称+长度合川001-83-H1井二开双扶通井钻具组合 ○1311.2mm钻头*0.29m+○1203mm双母接头*0.81m+○1203mm回压凡尔*0.5m+○1 310mm扶正器*1.72m+○1203mm无磁钻挺*9.01m+○1210mm转换接头*0.48m+○1 308mm扶正器*0.97m+○1219mm转换接头*0.46m+○1219mm转换接头*0.80m+○1 127mm加重钻杆*27.72m+○1203mm旁通阀*0.50m+○1127mm加重钻杆

各类钻具组合

（1）常规钻具组合。钻头+配合接头+钻铤+配合接头+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（2）满眼钻具组合。钻头+1号钻头稳定器(1—3个)+短钻铤+2号稳定器(挡板)+无磁钻铤1。2根+3号稳定器+大钻铤1根+4号稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（3）钟摆钻具组合。钻头+钻铤(易斜地层选用大钻铤或加重钻铤)+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。直井中所用钟摆钻具组合一般为钻头+钻铤1—3根+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆；吊打钻井的钻具组合一般为钻头+钻铤2柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（4）塔式钻具组合。钻头+大尺寸钻铤1柱+中尺寸钻铤2柱+小尺寸钻铤3柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（5）定向井各井段钻具组合。①造斜段钻具组合。钻头+井下动力钻具+弯接头+无磁钻铤+钻铤+震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。②增斜段钻具组合。钻头+稳定器(挡板)+无磁钻铤1～2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。③稳斜段钻具组合。稳斜段采用满眼钻具组合。④降斜段钻具组合。钻头+无磁钻铤1。2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。⑤水平段钻具组合。钻头+钻头稳定器+无磁钻铤1根+稳定器+无磁承压钻杆2根+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（6）打捞钻具组合。卡瓦打捞矛(简)、内外螺纹锥等打捞工具的钻具组合一般为打捞工具+安全接头+下击器+钻铤+钻杆。随钻打捞工具的钻具组合一般为：钻头+随钻打捞杯(打捞篮)+钻铤1柱+钻杆。

定向井下部钻具组合设计方法

SY/T5619—1999 定向井下部钻具组合设计方法代替SY/T5619—93 Method of bottom hole assembly design in directional wells 1范围本标准规定了井斜角小于60°的定向井下部钻具组合的设计方法。本标准适用于陆上石油、天然气及地质勘探钻定向井钻具组合设计，侧钻井及大斜度井的下部钻具组合设计也可参照使用。 2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T5051—91 钻具稳定器 SY/T5172—1996 直井下部钻具组合设计方法 3钻铤尺寸及重量的确定 3.1钻铤尺寸的确定 3.1.1在斜井段使用的最下一段（应大于27m）钻铤的刚度应适用于设计的井眼曲率。 3.1.2入井的下部钻具组合中，钻铤的外径应能满足打捞作业。 3.1.3钻头直径与相应钻铤尺寸范围的要求见表1。

表1 钻头直径与相应的钻铤尺寸 mm（in）钻头直径钻铤直径钻头直径钻铤直径 120.7(4 3/4) 79.4(3 1/8) 241.3(9 1/2) 158.8(6 1/4) 177.8(7) 152.4(6) 104.8(4 1/8) 311.2(12 1/4) 203.2(8) 228.6(9) 215.9(8 1/2) 158.8(6 1/4) 444.5(17 1/2) 228.6(9) 3.2无磁钻铤安放位置及长度的确定 3.2.1无磁钻铤安放位置无磁钻铤的安放位置应根据钻具组合的特性（造斜、增斜、稳斜或降斜）、具体尺寸和连接螺纹类型，使之尽可能接近钻头。 3.2.2无磁钻铤长度的确定 3.2.2.1根据图1确定施工井所在区域。 3.2.2.2施工井在1区时，无磁钻铤长度根据图2进行确定。图2（a）为光钻铤组合。在曲线A以下：

石油钻井设备与工具-王镇全 4第四节动力钻具选用

第四节井下动力钻具的选用一、动力钻具性能分析 1、工作特性的区别下图分别给出了涡轮钻具和螺杆钻具的理论特性。由此可对比出二者在工作特性上的区别，从而直观认识二者在工作原理上的差异。从对比中可以得出，螺杆钻具有硬的机械特性，过载能力强；而涡轮钻具有软的机械特性，过载能力差，随着钻压增大导致切削阻力矩增大时，会引起转速下降，易被“压死”而造成制动。从这方面来看，螺杆钻具用于钻井作业更为适用。另一方面,螺杆钻具的压降随着扭矩的变化而变化,因而可通过泵压的变化检测螺杆钻具的工作情况。而涡轮钻具的压降不因载荷的变化而变化，对其在井底的工作状况无法在地表直接检测。 2、转速差异涡轮钻具的转速明显高于螺杆钻具。一般涡轮钻具的空转转速多在1200rpm以上，其工作转速(即空载转速的一半)也多在600rpm以上，而单头螺杆钻具的转速一般在400rpm左右，多头螺杆钻具转速一般100rpm左右。 3、压降差异对比外径相近、工况参数(排量、钻井液密度)相同的这两种钻具的压降可以发现，涡轮钻具的压降远远大于螺杆钻具的压降。涡轮钻具的高压降特性，在钻井水力设计中必须予以充分考虑，特别是在深井钻进的情况下。例如Φ165mm的多头螺杆钻具，其额定工作压降?p一般为3MPa(空载起动压降一般小于1MPa)，而尺寸相近的涡轮钻具，其压降一般可达 5-7MPa。 4、耐温性能差异井下动力钻具内的橡胶部件造成了钻具承温能力的门坎值。螺杆钻具的定子衬里是耐油丁腈橡胶，过高的工作温度会使定子橡胶脆化而造成先期破坏。一般的螺杆钻具工作温度不超过125℃。涡轮钻具内部没有橡胶件，完全不受高温的限制。这是涡轮钻具的一大优点，也是近年来涡轮钻具又一度成为热门产品一个重要原因。 5、直径影响的差异涡轮钻具与螺杆钻具相比，涡轮钻具的功率和扭矩受直径的影响甚大，而直径对螺杆钻具的影响较小。在设计产品或规划产品系列时，对涡轮钻具宜发展大直径产品(过小尺寸会使扭矩太小)；对小直径动力钻具可主要发展螺杆钻具。目前涡轮钻具产品的直径范围是Φ95～Φ320mm，而螺杆钻具产品的直径范围是Φ45-Φ244mm。 6、横振差异螺杆钻具的转子在定子型腔内作平面行星运动，产生离心惯性力，从而造成钻具的横向振动。而涡轮钻具的转子作定轴转动不会引起离心惯性力和横向振动。 7、长度差异在外径相近、扭矩相近的条件下，涡轮钻具的长度明显大于(甚至成倍于)螺杆钻具长度。长度过大对造斜作业不利。涡轮钻具优点： 1、涡轮钻具转速高(400rpm以上)，较适合于TSP钻头、金刚石钻头。 2、涡轮钻具定转子使用寿命长。 3、耐高温和高压，适用于高温高压井。三、动力钻具的选用目前，动力钻具的选用一般遵循以下准则：常规定向井、大位移井、水平井的造斜以及复合钻井选用螺杆钻具。遇到高温情况，可选用减速器涡轮。为提高钻井速度而采用井下动力钻具时，应根据钻头的特点选用动力钻具。一般可采用下列组合：PDC钻头或牙轮钻头+螺杆钻具； PDC钻头或牙轮钻头+减速器涡轮钻具； TSP钻头+高速螺杆或中速涡轮或减速器涡轮；单晶金刚石钻头+中、高速涡轮。第四章井下动力钻具前言 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。其特点总结如下：

钻井钻具扣型知识

扣型是工具中最常见的部分，也是比较难区分的一部分。扣型对于工具师或是监督是很重要的，一个工具师如果不了解扣型，要料、准备到指挥作业都是行不通的，要出大问题的。这一周主要是学习认识各种常见扣型，包括油管扣型，冲管扣型，筛管盲管扣型，密封单元连接扣形，钻杆扣型等。 1、常见油管扣型(Tubing Joint) 油管常用扣型分为三种分别是EU、NU和NewVam。这三种扣型在工具车间都能找到，其中EU和NU单独从扣的外观上很难区分，都是三角扣型，但是从整个管柱就能很容易区分，那就是EU表示外加厚NU表示没有外加厚。New Vam实际是一种梯形扣(扣截面呈矩形)，也是不带外加厚的，所以也很容易区分。下面将用示意图详细介绍三种扣型。1)EU(External upset)外加厚 EU扣是一种外加厚油管扣型。在车间货架上认识变扣接头过程中还会发现三种和EU 有关的biano标识。其中EUE(External Upset End)表示外加厚端，EUP(External Upset Pin)表示外加厚公扣，EUB(External Upset Box)表示外加厚母扣。除了用pin和box表示公扣母扣外，其他表示公扣有1. external thread 2. male 3. male thread。母扣有1. female thread 2. internal thread 3. box 4. box thread。图1-1 EU扣型 2)NU(Non-upset)没有外加厚 NU表示是没有外加厚的油管接头。除了没有外加厚外和EU一般还有一种区别就是NU一般每英寸10扣，EU一般每英寸8扣。其中NUE表示非加厚端或者说端部非加厚。同样E表示End。[以上说法来源《石油大典》。] 图1-2 NU扣型 3)New VAM 这种扣型特点是扣截面基本为矩形，螺距间隔相等，锥度不大，没有外加厚。在车间的生产滑套套筒端部见到。图1-3 New VAM扣型 2.钻杆常用扣型总结钻杆扣一般常见为REG和IF扣，其他如FH等在工具车间没有找到。根据师傅经验REG扣和IF扣一般分别是5扣/in和4扣/in，但是大于4-1/2”即使是4扣/in也是REG扣，也就是说大于4-1/2”一般都是REG扣，小于4-1/2”IF扣较多。 1)REG(API Regular Thread)API标准里的正规扣型正规型钻杆接头采用的螺纹。该型螺纹曾用于连接内加厚钻杆，形成钻杆接头内径小于钻杆加厚端内径，而钻杆加厚端内径又小于钻杆管体内径的通径。[见于95-96页《油气田井下作业修井工程》聂海光王新河等，石油工业出版社2002年2月北京第一版] REG扣和IF扣摸起来，手感不一样。REG扣细腻一些，IF扣粗糙一些，原因就是单位长度的扣密度不同。图1-4是REG扣的剖面示意图，图1-5为实物图。图1-4 REG扣型图1-5 REG扣型实物图 2)IF(API Internal Flush)API标准里的内平扣型内平型钻杆接头采用的螺纹。该型螺纹用于连接外加厚或外内加厚钻杆，形成钻杆接头内径，钻杆加厚端内径与钻杆管体内径相等或相近的通径。[见于95-96页《油气田井下作业修井工程》聂海光王新河等，石油工业出版社2002年2月北京第一版]。图1-6是IF 扣的剖面示意图。图1-6 IF扣型接头示意图 3)FH(API Full Hole)API标准里的贯眼扣型

钻井工程设计(钻具组合部分已完成) 直井

《钻井工程》课程设计乌39井姓名专业班级油工61302 学号201360043 班级序号18 指导教师张俊

1 井身结构 1.1井身结构示意图 1.2井下复杂情况提示 1.3井身结构设计数据表

1.4井身结构设计说明 1.5 钻机选型及钻井主要设备

2.钻具组合设计 2.1一开钻具组合设计本井一开钻井液密度为ρd=1.15g/cm3，最大钻压Wmax=100KN，钻井深度D1=500m，井斜角为0°，钢材密度取7.85g/cm3，安全系数取S N=1.2。 2.1.1选择尺寸配合一开井眼直径381mm，钻头尺寸选用直径381.0mm，根据钻头与钻柱尺寸配合关系，钻铤选用直径为228.6mm的钻铤，钻杆选用直径为127mm的钻杆。 2.1.2钻铤长度设计（1）计算浮力系数K b=1-（ρd/ρs）=1-（1.15/7.85）=0.854 （2）计算第一段钻铤长度本井选用NC61-90线密度q c=2.847kN/m，单根长度为9.1m的钻铤，根据中心点原则该钻铤需用长度为： L c=S N Wmax/(q c K b）=（1.2×100）/（2.847×0.854×1）=49.356m n=49.356/9.1=5.4 根据库存和防斜要求NC61-90钻铤实取6根，上接直径为203.2mm的钻铤9根，直径为177.8的钻铤12根，组成塔式钻具组合。（3）钻铤参数计算钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+ L c3=（6+9+12）×9.1=245.7m 钻铤总浮重为： F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2+ L c31q c3）

定向井底钻具组合的类型

定向井底钻具组合的类型吕永华根据井底钻具组合的设计目的或作用效果不同，可分为以下三类：增斜、降斜、稳斜。实际上常规定向井的最基本钻具组合有四个，即马达造斜钻具，转盘增斜、降斜和稳斜。在渤海地区常用钻具组合的总结如下： 1、在12-1/4井眼中四套基本钻具组合有：马达造斜： 12-1/4BIT+9-5/8Motor（1.15-1.5） +11-3/4STB+8NMDC+8HOS+8S.NMDC+F/V+7-3/4(F/J+JAR)+5HWDP(14) 转盘增斜： 12-1/4BIT+12-1/4STB+8NMDC(1)+8DC(2)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) BOR：(2-4)o/30m 降斜： 12-1/4BIT+8NMDC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) BOR：-(2-3)o/30m 强降斜在钻头上加两根钻挺。稳斜： 12-1/4BIT+12-1/4STB+8S.DC(2) +12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 2、可以通过调整扶正器扶正翼尺寸的大小、扶正器之间钻挺的长度和钻压的大

小达到不同的增降或者稳斜的效果如下：微增组合： 12-1/4Bit+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 微降组合： 12-1/4Bit+8S.DC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 井底钻具组合表现出不同的效果，是由于不同的钻具组合具有各自的力学特性，这主要是钻头处产生的侧向力的方向和大小的不同。从而使钻头按照预定的轨迹前进。如果钻头不是按照预定的井眼轨迹前进，就需要在适当的时候，起钻调整钻具组合。调整钻具的原因有三个：1、井斜不合适 2、方位不合适 3、井斜方位都不合适钻具组合的调整一般都在稳斜井段进行，调整钻具组合时应考虑以下几点： 1、经调整后的钻具入井后具有预料的性能 2、一般情况下采用微调的形式，以避免大幅度增斜/降斜导致稳斜段狗腿太大，造成井下事故 3、尽量争取调整后的钻具能有较长的井段的进尺，以避免反复起下钻调整钻具，一是保证快速钻进，二是避免波浪形井眼轨迹地层因素同样影响着井眼轨迹，很明显同一套钻具组合在不同的地层表现出的性能是不一样的，或者说轨迹方位和井斜的变化率是不一样的，这是由于

各种钻具组合设计方法

一、直井下部钻具组合设计方法（一）钻铤尺寸及重量的确定 1.钻铤尺寸的确定（1）为保证套管能顺利下入井内，钻柱中最下段（一般不应少于一立柱）钻铤应有足够大的外径，推荐按表1选配。表1:与钻头直径对应的推荐钻铤外径

（2）钻铤柱中最大钻铤外径应保证在打捞作业中能够套铣。 ⑶ 在大于190.5mm的井眼中，应采用复合（塔式）钻铤结构（包括加重钻杆），相邻两段钻铤的外径差一般不应大于25.4mm最上一段钻铤的外径不应小于所连接的钻杆接头外径。每段长度不应少于一立柱。（4）钻具组合的刚度应大于所下套管的刚度。 2.钻铤重量的确定：根据设计的最大钻压计算确定所需钻铤的总重量,然后确定各种尺寸钻铤的长度，以确保中性点始终处于钻铤柱上，所需钻铤的总重量可按式（1）计算: Wc= Pm axKs/K 其中: (1) K = 1- P m/ p s 式中：Wc所需钻铤的总重力，kN; Pma——设计的最大钻压，kN; Ks——安全系数，一般条件下取，当钻铤柱中加钻具减振器时, 取; Kf——钻井液浮力减轻系数; P m -- 钻井液密度，g/cm3； P s -- 钻铤钢材密度，g/cm3。

( 二 ) 钟摆钻具组合设计 1. 无稳定器钟摆钻具组合设计：为了获得较大的钟摆降斜力 , 最下端1?2柱钻铤应尽可能采用大尺寸厚壁钻铤。 2.单稳定器钟摆钻具组合设计 (1) 稳定器安放高度的设计原则： a. 在保证稳定器以下钻铤在纵横载荷作用下产生弯曲变形的最大挠度处不与井壁接触的前提下 , 尽可能高地安放稳定器。 b. 在使用牙轮钻头、钻铤尺寸小，井斜角大时，应低于理论高度安放稳定器。 (2) 当稳定器以下采用同尺寸钻铤时 , 可用式(2) 计算稳定器的理论安放高度： Ls={[-b+ （b2-4ac ）1/2 ]/2a} 1/2其中： 2) b=+r)2式中：Ls――稳定器的理论安放高度，m P --- 钻压，kN;

常见钻具组合及定向井

一、满眼钻具组合又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具,是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合。刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。具体如下： 1.在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时，它的作用是保持井眼沿直线方向加深。上扶正器能抵消由于上扶正器以上的钻柱弯曲所产生的横向力，使上扶正器以下的钻柱居中，同时也帮助下扶正器抵消地层横向力。下扶正器的作用抵消地层横向力，限制钻头的横向移动，当地层造斜力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使钻头沿铅直方向钻进。 2. 增斜时钻具的防斜作用：当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减小井斜的变化。在地层横向力的作用下，下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧，抵抗地层横向力，限制钻头横向移动。同时地层横向力势必要扭弯下扶正器上的短钻铤，由于钻铤刚度大，能有力地抵抗此地层的横向力。中扶正器也帮助中扶正器以下的钻柱抵抗地层横向力。因此，限制了钻头的横向移动和侧斜。在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上扶正器以上的钻铤因自重的作用靠在井壁低侧，并以上扶正器为支点将力下传，作用于上扶正器下的一根钻铤上有一个弯矩，此弯矩使中扶正器靠井壁高的一侧，再以中扶正器为支点将力下传使钻头趋向于井壁低的一侧，产生一个纠斜力。所以满眼钻具在增斜地层中，能限制井斜角的增大速度，可防止狗腿、键槽等现象的发生。

钻井知识

1、钻井液都有哪些主要功用？答：1携带岩屑2悬浮岩屑3冷却润滑钻头和钻具4清洗井底冲刷地层5依靠液柱压力平衡油气层压力，防止井喷6防止井塌，稳定井壁7通过循环，进行岩屑录井8帮助涡轮或螺杆钻具传递动力。 2、钻井液失水太大，对钻井施工有什么影响？答：1钻井液失水太大会使泥饼加厚，增大钻具与井壁之间的摩擦阻力，容易发生粘卡。2在钻井液液柱压力作用下，渗入井壁，使某些遇水膨胀的地层发生缩径或垮塌，甚至造成卡钻。3由于井内出现缩径，起钻时往往会出现拔活塞现象。 3、钻井液密度太高对钻井施工有什么影响？答：1使钻速减慢2容易引起压差卡钻3有时会把地层压漏4上提或下放钻具摩擦阻力增大5流动性差，导致泵压增高。 4、钻井液含砂量太大对钻井施工有什么影响？答：1容易刺坏钻井泵液力端配件，缩短凡尔座、凡尔体、活塞、缸套及盘根等零部件的寿命；2容易刺坏井下钻具和钻头水眼；3容易刺坏地面高压管线及组装闸门的弯头；4井内钻井液静止时间太长，会沉淀形成砂桥，导致下钻遇阻或遇卡；5如果在循环罐内静止时间较长，同样会发生沉淀，清理循环罐要花费大量劳动力，是一项艰苦的工作；6直接影响钻井液密度的稳定。 5、为了降低摩擦阻力，往钻井液内混入原油时都有哪些主要注意事项？答：1注意防火，准备好灭火器；2计算出混油后密度下降多少，注意加重；3准备好乳化剂，以防止原油在钻井液中不乳化；4控制混油速度，最好分几个循环周，缓慢均匀地混入；5认真地检查防喷器是否灵活好用 6、请用汉字注出下列几种药品的名称？答：Na2CO3纯碱；NaOH烧碱；BaSO4重晶石（硫酸钡）；CaCO3方解石粉（碳酸钙） SAS 磺化沥青；OSAMK硅腐植酸钾；KHPAM聚丙烯酸钾；NH4HPAN铵盐； 7、目前所用的除砂器、除泥器，清洁器的正常工作压力一般都是多少个兆帕？答：一般都不低于0.3兆帕。 8、离心机有哪些主要作用？答：主要作用有：1清除钻井液中细微的固有时体颗粒；2降低钻井液密度；3配合污水处理器处理污水。 9、振动筛筛布上的目数是怎么测量计算的？答：测量计算方法是以每平方英寸的筛布上有多少个孔即为多少目的筛布。 10、振动筛有时候会发生跑钻井液的故障。这是什么原因？怎么处理？答：跑钻井液的主要原因是：1钻井液排量大于振动筛的负荷2钻井液粘度高，筛布目数细漏不下去3堵漏时钻井液中混入了大量的纤维物质，糊住筛网，影响钻井液下漏4起钻停止循环后没及时把筛布洗干净，钻井液干了把筛布糊死5停电6电压偏低马达转速不够，振动力不足。处理方法：1当钻井液排量较大的时候，应当两个或三个振动筛同时使用2钻井液粘度高时，应当用目数少孔大的筛布3进行堵漏时，根据具体情况可以考虑不用振动筛；4每次停止循环后应及时把振动筛布洗净；5经常检查保养，调整皮带松紧适当；6停电之前应当及时通知泥浆工妥善处理；7保证电压稳定，马达转速正常。 11、除砂器、除泥器的旋流漏斗会被堵死是什么原因？应当怎样预防？答：主要原因是振动筛使用不合理或筛布损坏，其次是除砂泵和除泥泵的上水管没装滤网，大颗粒岩屑进入旋流漏斗而堵死。因此，在使用固控设备时，一定要保证安装位置合理，筛布完好，在砂泵和除泥泵的上水管处装上滤网。

钻具组合设计

第四章轨迹控制钻具组合设计 4．1 下部钻具组合设计原则（1）虔诚水平机下部钻具组合设计的首要原则是造斜率原则，保证所有设计组合的造斜率到要求是井眼控制轨迹控制的关键。为了使所设计的钻具组合能够对付在实钻过程中造斜能力又是难以发挥的意外情况，往往有意识在设计时使BHA得造斜能力比井深设计造斜率搞20％~30％。（2）在设计水平井下部钻具组合时，要考虑和确定测量方法、仪器类别及型号。水平井用最普遍的是MWD，即无线传输的随钻测斜仪，它允许工作在定向钻进和转盘钻进两种情况，但是由于信号靠泥浆脉冲来进行运输，工程参数传输慢，而浅层水平井由于地层软进尺快；为了提高定向精度，实验之初的1~2口井可在定向钻进的起始井段所用的钻具组合中，考虑采用有线随钻测斜仪，形成经验后全部推广MWD。（3）在设计水平井钻具组合时，考虑到井底温度较低，一般选用常温型螺杆钻具；而在常规水平井中有时井底温度高于125℃，此时应考虑选用高温型螺杆钻具。（4）在设计水平井下部钻具组合时，也要考虑工作排量和螺杆钻具许用最大排量之间的关系。如果排量明显大于螺杆钻具的额定排量和最大排量时，应考虑选用中空转子螺杆钻具。（5）在设计水平井下部钻具组合时，为了安全生产，组合必须保证足够的强度、工作可靠性，并满足井下事故处理作业队钻具组合的结构要求。图4-1为螺杆钻具基本形式。 / 由于浅层水平井井眼长度太短，一旦预测的井眼轨迹与设计不一致，几乎没有纠正的余地，而且还无法填井重钻，因此，运用科学合理的方法，准确地计算造斜能力、按设计要求完成完成轨迹是浅层大位移水平井成功的关键。 4·2 钻具组合造斜率预测 4·2·1现有的方法评价三点定圆法的优点在于计算简单，强调了结构弯曲对工具造斜率的影响，并在一定程度反映了稳定器位置的影响。但该方法的缺点也十分突出，如；（1）未考虑钻具的受力与变形对造斜率的影响，即把造斜率计算建立在绝对刚性的条件下的几何关系基础上；（2）未考虑钻具刚度对造斜率所得结果的影响，用该式计算γ、L 1、L2相同的两种直径，不同刚度的钻具的造斜率所得结果相同；（3）未考虑近钻头稳定器位置（L1）对造斜率的影响。由此式可得出：在上稳定器位置固定的前提下（L1 + Ｌ２＝Ｃonstant）,移动近钻头稳定稳定器（L1变化）不改变工具的造斜率。这一结论与钻井实践明显相悖。（4）未考虑井眼扩大对工具造斜率的影响；（5）由此公式可推出转盘钻BHA（无结构弯角即γ= 0 ）不会变更井斜的推论（r = 0则k =0，必然稳斜），但实际上转盘钻BHA有降斜、稳斜、增斜之分；（6）当不接上稳定器时，因只有“两点”而无法用该式计算造斜率。由现场钻井实践验证，用上式求出的造斜率与实际造斜率存在较大的误差。另外，国内在计算同向双弯组合造斜率时采用的“双半径法”（根据上述三点定圆法演变而来），验证也有明显误差。极限曲率法（Kc法）是建立在BHA受力变形分析基础上，综合考虑了工具或BHA的诸多

常见钻具组合及定向井教学内容

常见钻具组合及定向井

常规钻具组合

各种常规钻具组合 1、满眼钻具（packed hole assembly ）又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具,是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合。刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。 1）在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时，它的作用是保持井眼沿直线方向加深。 2）增斜时钻具的防斜作用：当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减小井斜的变化。满眼钻具在增斜地层中，能限制井斜角的增大速度，可防止狗腿、键槽等现象的发生。 3）降斜时钻具的作用：如果井眼已发生了偏斜，而地层横向力又使其趋向恢复垂直状态，满眼钻具的作用是防止井斜角过快地减小。钻具在降斜时能有力地抗衡地层降斜力，减少井眼的降斜率，使其不致于产生狗腿、键槽等不良现象。 2、钟摆钻具钟摆钻具是为了减少井斜角而设计的一种钻具组合，是利用斜井内切点以下钻铤重量的横向分力把钻头推向井壁低的一侧，以达到逐渐减小井斜的效果。这个横向分力如钟摆一样，所以称之为“钟摆力”，运用这个原理组合的钻具称为钟摆钻具。对于一定斜度的井眼来说，井斜角是一定的，因此增大降斜力的主要方法是增大切点以下的钻铤重量，其办法有二：一是使用大尺寸钻铤或加重钻铤。显然在同一钻压下，大尺寸钻铤不易被压弯，并且切点位置高，因而切点以下钻铤长度L大，有利于增大降斜力。二是在比切点略高的位置上，安装一个扶正器，以提高切点位置，增大其下部钻铤重量，使降斜力增大。除此之外，扶正器对其下部钻铤还起到扶正作用，因而可减少钻头倾斜角，限制增斜力的增大。当然最理想的办法是采用大尺寸钻铤加扶正器，这样组成的钻具不仅钟摆的长度大，而且重量也大，其降斜效果更好。 3、塔式钻具塔式钻具就是在钻头之上，使用几段直径自下而上逐渐减小，形如塔状的钻铤组合。钻铤应不少于12根；这种防斜钻具的特点就是底部钻铤重量大，刚度大，整个钻铤柱的重心低，稳定性好。能产生较大的钟摆减斜力。在松软地层，井径易扩大，对于扶正器满眼钻具或扶正器钟摆钻具，由于其井径与扶正器间隙值大，防斜效果差。使用塔式钻具则能得到满意的效果。此外，塔式钻具还有结构简单，使用方便，不需要进行扶正器位置计算的优点，也不存在扶正器、方钻铤的磨损及修复等问题，但塔式钻具也存在底部间隙小，易卡钻，钻铤尺寸多，操作部方便等不足。塔式钻具防斜效果的好坏，取决于钻具的塔式组合。要求组合的重心低、底部钻铤直径大、整个钻铤重量大、每一级钻铤尺寸差值小。

常用钻具组合

常用钻具组合集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#