钻井用钻具知识总结
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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。
石油钻井设备与工具-王镇全 第二节 螺杆钻具
定子
转子 转动 方向
封线，形成一Байду номын сангаас一个的密封空
腔。 当具有一定能量的压力液
进入转、定子形成的密封腔，
并从马达的一端流到另一端时， 推动转子在定子中转动，将液 压能转换为机械能，这就是螺 杆马达的基本工作原理。
液流
万向节
3、螺杆马达的机械特性分析
在不计损失时，根据容积式机械工作过程中的能量守恒，在单
1.2 井底温度
型有一定要求外，还要求转子与定子的长度须不小于最小
限度，即最小长度要大于螺距。 转子轴线和定子轴线间有一距离，称为偏心距，一般 以e 表示。
2 、工作原理
螺杆钻具是一种容积式(液压式)机械，其理论基础基于帕斯卡原 理.。
P1>P2
P2
P1
转子和定子具有特殊的啮
合结构，啮合点沿轴向经大于 一个螺距的距离后形成螺旋密
能转换为机械能。
特殊说明
旁通阀不是螺杆钻具工作时的必须部件。在
水平钻井中，为了防止停泵时环空钻井液内的岩 屑从旁通阀的筛板进人马达，往往不装旁通阀， 或把旁通阀的弹簧取出来使旁通阀呈常闭状态， 而在直井段的钻柱上安装一个钻柱旁通阀，来代 替钻具旁通阀的作用。
二、马达的结构及工作原理
1、马达的组成及结构简介
速大扭矩特性。
三） 万向轴总成
万向轴总成由两个元件组成：壳体和万 向轴。壳体通过上、下锥螺纹分别和马达 定子壳下端及传动轴壳体上端相连接。
直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角， 而弯壳体螺杆钻具万向轴壳体则是一个带 有结构弯角的弯壳体。
万向轴有几种不同的结构形式， 例如应用最普遍的为瓣型连接轴和挠 性连接轴(有一定柔度、上下两端为 连接螺纹的光轴）以及其他形式的万 向轴。万向轴的上端和马达转子下端 相连，而下端则和传动轴上端的导帽 相连。
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。
钻具使用与维护注意事项
钻具使用与维护注意事项钻具的使用与维护是保证钻井作业顺利进行的关键环节。
本文将从钻具的使用前、使用中及使用后的注意事项来进行详细介绍，以帮助读者了解钻具使用与维护的重要性，并能正确操作和维护钻具。
一、钻具使用前的注意事项1. 安全检查：在使用钻具之前，必须进行全面的安全检查。
包括检查钻具是否存在损坏或磨损，是否需要修复或更换；检查连接螺纹是否完好，并正确涂抹适当的润滑剂；检查各个部件是否固定牢固，是否存在松动现象等。
只有确保钻具的安全可靠，才能进行后续的工作。
2. 润滑处理：正确的润滑处理可以有效减少钻杆与井壁之间的摩擦力，延长钻具的使用寿命。
使用前必须将钻具的螺纹、齿轮、套筒等部位进行充分润滑，确保工作过程中良好的运转。
3. 重点检查组件：钻具中的一些重要组件对于钻井作业的成功具有至关重要的作用，如钻头、钻杆等。
使用前应特别检查这些组件，确保其完好无损，避免在作业过程中出现故障。
二、钻具使用中的注意事项1. 控制下部力：在钻井作业中，控制下部力是非常重要的。
过大的下部力可能导致钻具弯曲、断裂或钻头卡塞，造成严重事故。
因此，在使用钻具时，应根据具体地质条件、井深和钻头的类型等因素，合理控制下部力，确保钻具的安全运行。
2. 定期检查：在钻井作业过程中，应定期检查钻具的磨损情况，及时发现并处理齿轮磨损、螺纹磨损等问题，以避免工作中断或事故的发生。
3. 防止堵塞：钻井过程中，井壁会不断产生大量的岩屑和泥浆，如果不及时清理，就会造成钻杆堵塞。
因此，在使用钻具时，要定期清理钻具，防止钻具被岩屑和泥浆堵塞，影响钻井作业的进展。
三、钻具使用后的注意事项1. 检查保存：钻具使用完毕后，应进行全面的检查，包括检查钻具是否有损坏或磨损、螺纹是否完好、润滑剂是否充足等。
然后，将钻具进行妥善保存，避免受潮、腐蚀或磨损。
2. 清洗保养：使用后的钻具应进行适当的清洗和保养，以延长其使用寿命。
清洗时应使用适量的清洗剂和清水，彻底清除钻具上的泥浆和岩屑等杂质。
常用钻井工具常识
井下马达的主要使用特性： 1）、用井下马达钻进时，其转速与排量成正比关系，稳定的排量可提供稳定的钻头转速； 2）、马达的转矩发生变化时其压降也随之变化，即随钻头的负荷增减而增减，可从立管压力判断马达的转矩负荷、钻头的负荷和钻具的工作情况。 3）、合理平稳加钻压可提高井下马达寿命，经常加钻压过大，会更快造成定子密封橡胶和转子的损坏。
井下钻井工具常识
钻 头——牙轮钻头、PDC钻头
井下钻井工具常识
井下钻井工具常识
常用的牙轮钻头都为三牙轮钻头，其又分为钢齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头。
牙轮钻头
1、钢齿牙轮钻头 钢齿钻头也称铣齿钻头，其牙齿是在牙轮毛坯上直接铣削加工而成的。钢齿钻头大多用于软的上部地层。
2、镶齿牙轮钻头 镶齿钻头也称碳化钨硬质合金齿钻头，它是将端部形状不同的、圆柱形的碳化钨硬质合金齿镶入牙轮壳体上加工而成的。镶齿钻头具有很高的抗磨损和承载能力，其使用寿命较长，尤其是破碎硬的、研磨性高的地层，石英岩、玄武岩等，效果更好。
井下钻井工具常识
牙轮钻头的IADC分类方法
IADC:国际钻井承包商协会
牙轮钻头的分类都可用IADC编码表示
IADC编码是由四个特征码组成，其前三位是数字型的，第四位为字母型的。 （1）第一位编码——切削结构系列（1~8），代表着钻头的特征。系列1~3指的是铣齿钻头，4~8代表的是镶齿钻头。无论是铣齿钻头还是镶齿钻头，随着系列数字的增大，其代表所适应的地层硬度和研磨性也相应增加。
L(长度）
20“
CMS-XL
26节
CB大补芯
13-1/8“
13-3/8”
CMS-XL
18节
1＃补芯
13-1/8“
9-5/8“
钻具使用与维护注意事项
钻具使用与维护注意事项钻具是石油开采中非常重要的设备，它的使用与维护对于保障钻井的顺利进行和工作人员的安全至关重要。
以下是钻具使用与维护的注意事项：一、正确安装和拆卸钻具1.在安装和拆卸钻具时，要确保工作平台稳固，使用高品质的钢丝绳和起重设备进行操作。
2.确保各部件的互相连接正确牢固，不得出现松动或不良配合现象。
3.在拆卸过程中，注意防止重物滑动或下落造成伤害，使用安全措施，如带好安全带等。
二、注意钻井液的性能与使用1.确保钻井液清洁，定期检查和维护过滤设备，避免其对钻具构件造成损坏。
2.调整钻井液性能，保证其正确使用，以保证钻具的冷却和清洁功能。
三、正确操作井口设备1.在起下小节时，宜采用慢速下降，以免过快造成冲击和损坏。
2.注意井口的清理工作，防止各类杂物进入井内，对悬在井口的钻具和固定器进行维护保养。
四、定期维护和保养钻杆及其附件1.对钻杆进行清洗、除锈、喷漆等工作，防止腐蚀和损坏。
2.定期检查钻杆和附件的连接螺纹，确保其牢固性，必要时更换磨损严重的部件。
3.钻杆采用过程中要注意防止过度磨损和折断，及时更换损坏的钻杆。
五、按规定维护和检查钻铤和钻头1.定期检查钻铤和钻头的磨损情况，根据磨损程度及时更换。
2.使用前对钻头进行质量检查，确保钻头结构完好、刃数一致。
3.使用过程中要注意防止钻头过度应力和卡钻，避免钻头过热和烧毁。
六、保持合理的钻具工作负荷1.遵循合理的钻具工作载荷范围，不超过其设计极限。
2.配备合适的钻具升降设备，避免过大的起下钻载荷。
3.关注钻具工况，注意钻具工作平衡性和施加力的均匀性。
七、安全操作1.操作前必须检查相关设备的安全状况，确认无异常后方可操作。
2.操作人员应熟悉相关钻具设备的操作规程和安全操作规定。
3.骨干操作人员要定期接受相关培训，提高操作水平和安全意识。
八、随时记录和反馈异常情况1.钻具工作过程中，随时记录异常情况，如振动、冲击、异常声音、钻进速度下降等。
2.及时向高级工程师或上级反馈异常情况，及时采取措施排除故障。
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 o ［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。
钻具的识别、组成及组合
目录
• 钻具的识别 • 钻具的组成 • 钻具的组合 • 钻具的选择与使用 • 钻具的发展趋势
01
钻具的识别
钻具的种类
钻头
01
根据地层和钻井需求选择不同类型的钻头，如刮刀钻头、牙轮
钻头和金刚石钻头等。
钻柱
02
包括钻杆、钻铤和钻杆扶正器等，用于传递扭矩和承受钻压。
井口工具
03
钻杆的维护和保养对于保证钻 井安全和提高钻井效率具有重 要意义。
钻铤
钻铤是用于增加钻柱刚性和提供一定重量的工具，通常 由厚壁钢管制成。
在深井和超深井钻井中，钻铤的使用更加重要，可以提 高钻柱的整体刚性和稳定性。
钻铤的重量和尺寸根据实际需要选择，其表面通常经过 防腐处理。
在使用过程中，应定期检查钻铤的磨损和腐蚀情况，及 时更换损坏的钻铤。
使用前应对钻具进行质量检查，包括外观、尺寸和性能等方 面的检测，以确保其符合标准和要求。
02
钻具的组成
钻头
钻头是钻具中最重要的组成 部分，负责破碎岩石，形成
井眼。
1
钻头有多种类型，如刮刀钻 头、牙轮钻头和金刚石钻头 等，根据地层特性和钻井要
求选择合适的钻头。
钻头的质量和性能直接影响 到钻井效率、钻井成本和井 身质量。
对钻具进行清洗、润滑、 保养和维修，延长其使
用寿命。
合理存放钻具，避免潮 湿、腐蚀和碰撞，保持
其性能稳定。
05
钻具的发展趋势
高强度钻具的发展
高强度钻具能够承受更高的钻压和扭矩，提高钻井效率，减少钻具磨损和损坏。
高强度钻具的发展主要依赖于材料科学的进步，如高强度钢材、合金钢等材料的研 发和应用。
高强度钻具的应用范围不断扩大，不仅用于石油和天然气钻井，还可用于地热井、 水井等领域的钻井作业。
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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
*251.89m+○1127mm钻杆*1115.86m+○1_方保接头*0.81m+○1_下旋塞*0.44m+○1_转换接头*0.80m
2.套管的扣型
长圆扣和阶梯扣
1）下套管时先下入的三根和套管鞋要涂好丝扣胶，防止放生井下落鱼，增强下部套管的密封效果，且下套管时，要边下套管边灌浆，防止挤毁套管，且扶正器在斜井段要多于直丼段。
2）下入组合为：引鞋+套管+浮箍+2根套管+浮箍+套管
3）合川001_83_H1井身结构
3.四川合川地区地质分层
3.为了保证井眼畅通，一开施工根据返砂情况，进行短起下作业，短起下要平稳，控制速度，起钻前要循环好泥浆，将井底清洗干净。
4.一开前50米开单泵循环钻进，后使用双泵循环钻进，开泵要平稳，先开单泵循环顶通，在缓慢开第二台泵循环。
5.一开施工前150米用牙轮钻头开眼钻进，之后换PDC钻头螺杆定向稳斜钻进完钻，钻头接触井底缓慢加压，司钻送钻均匀，防溜、防顿。
6.一开完钻后，要通井一次，调节好泥浆性能，循环2~3个循环周彻底清洗井底后，起钻准备下套管。
7.一开固井施工，专门用一个循环罐替泥浆，并通过泥浆泵冲和泥浆罐液面变化两种方式准确计量，水泥塞预留20~40m。
8.二开钻穿套管5~10米，做地破实验，泵使用单凡尔，柴油机转速为800转缓慢加压，在保证套管和井控设备抗内压强度的前提下，在16Mpa以内，如果地层未破裂，按照地层破裂压力16Mpa计算。
9.合川001_83_H1井二开造斜点为1260m钻至井深1770m，进行短期下，短起下至造斜点1260m，后下钻到底，循环两个循环周，约1小时，然后起钻，准备进行两次通井作业，先为单扶通井作业，后进行双扶通井作业。
双扶通井结束后，钻头接触井底时，用稠浆循环2~3个循环周约1小时，后打入封井浆高粘切力高密度，打入多少视井壁状况而定，进行封井，后起钻下套管。
10.对放喷管线试压作业流程
1）下试压塞入套管头，关闭半封闸板，打开反循环压井管汇的平板阀，，打开压井管汇的两处平板阀，打开节流管汇的平板阀，关闭去重浆罐的平板阀，打开主防喷管线处的平板阀。
2）泵冲80单泵缓慢憋压，打压10Mpa,稳压10分钟，压力降不大于0.7Mpa.
3)试压结束后，打开去液气分离器管线的平板阀，泄压。
4）后关闭去液气分离器平板阀，关去节流压井处的平板阀，开立管的平板阀，正常钻进。
11.钻杆s135为乃硫化氢钻杆。
12.定向仪器的使用
上半圆部分增斜，右半圆增方位，90度，全力增方位，180全力降斜，当井下弯螺杆处于某一个工作面时，加压时工具面将向顺时针方向走，减压时工具面是逆时针方向走。
13．API对焊钻杆的规范及加厚尺寸（X、G、S钢级）
14.国产三牙轮钻头系列
国产三牙轮钻头分为钢齿钻头及镶齿钻头两大类，共8个系列。
表4-1国产三牙轮钻头系列
表1-5国产三牙轮钻头的类型与适应地层
15.国产牙轮钻头型号表示方法如下：
例：用于中硬地层、直径为81/2in（215.9mm）的镶齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为215.9XHP5。
16.3NB-1300型钻井泵
17.合川001-83-H1井轨迹控制与监测表。