石油钻井设备与工具王镇全第六节其它类型钻头.pptx
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石油钻井设备与工具--钻具系统课件
石油钻井设井设备与工具--钻具系统
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（3）钻杆接头及丝扣
钻杆接头是钻杆的组成邪分，分公接头和母接头， 连接在钻杆管体的两瑞。
接头上车有丝扣（粗扣），用以连接各单根钻杆。在 钻井过程中，接头处要经常拆卸，按头表面受到相当大的 大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大 于管体外径，并采用强度更高的合金钢。
石油钻井设备与工具--钻具系统
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第一节 钻柱
钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的 钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻 铤、各种接头及稳定器等井下工具
石油钻井设备与工具--钻具系统
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一、钻柱的作用 1、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)； (3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头； (4)起下钻头； (5)根据钻柱的长度计算井深。
常用钻杆的尺寸：88.9，114.3，127mm（3 1/2″4 ½ ″ 5″）三 种。
石油钻井设备与工具--钻具系统
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石油钻井设备与工具--钻具系统
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(2)钻杆的钢级与强度
钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢材的 屈服强度决定。
API将钻杆钢材等级分为五级： D、E、95(X)、105(G)、135(S)。 钻杆钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强 度也就越大。 在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提 高钻柱的强度，而不采用增加璧厚的方法。
内平式接头适用于外加厚钻杆，贯眼式接头适用于内 加厚钻杆，正规式接头适用于内加厚钻杆。
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
石油钻井设备与工具--钻具系统
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石油钻井设备与工具--钻具系统
石油钻井设备与工具钻头选型
活性。
03 钻头选型原则
钻头类型及特点
牙轮钻头：适用于不同地层，具有较高的破碎率和钻速 刮刀钻头：适用于软到中硬地层，具有较高的进尺和较低的钻压 PDC钻头：适用于中硬到硬地层，具有较高的钻速和较低的钻压 复合片钻头：适用于硬到坚硬地层，具有较高的破碎率和较低的钻压
钻头选型依据
钻井目的：明确钻井的目的和需求，选择合适的钻头类型。
优缺点：刮刀钻头具有结构简单、 工作可靠、成本低等优点，但钻速 较低
三牙轮钻头
结构特点：由 三个牙轮、轴 承、喷嘴、牙 掌、牙轮罩等
组成
工作原理：三 个牙轮围绕中 心轴旋转，通 过滚动摩擦力
破碎岩石
应用范围：适 用于软到中硬 地层的钻井作
业
优点：钻速高、 进尺多、钻头 寿命长、轴承 使用寿命长、
可靠性高
钻头维护与保养
定期检查钻头磨损情况 及时更换磨损严重的钻头 对钻头进行清洗和润滑 存放时避免阳光直射和潮湿环境
06
案例分析：不同地层条 件下的钻头选型
砂岩地层条件下的钻头选型
砂岩地层的特性： 砂岩地层主要由 砂粒组成，具有 较高的硬度和脆 性。
钻头选型要点： 针对砂岩地层的 特性，选择具有 较高硬度和抗冲 击能力的钻头， 以适应砂岩地层 的硬度变化。
钻杆：连接钻头和钻机的管道，用于输 送钻井液和岩屑
钻头：用于破碎岩石，形成井眼
钻井液：用于冷却钻头、携带岩屑、保 护井壁等
固井设备：用于将水泥浆注入井筒，固 结井壁，防止油气水倒流
井口装置：用于控制井口压力、温度等 参数，保证钻井安全
石油钻井设备发展趋势
自动化和智能化： 随着技术的不断 发展，石油钻井 设备正朝着自动 化和智能化的方 向发展，提高钻 井效率和安全性。
03 钻头选型原则
钻头类型及特点
牙轮钻头：适用于不同地层，具有较高的破碎率和钻速 刮刀钻头：适用于软到中硬地层，具有较高的进尺和较低的钻压 PDC钻头：适用于中硬到硬地层，具有较高的钻速和较低的钻压 复合片钻头：适用于硬到坚硬地层，具有较高的破碎率和较低的钻压
钻头选型依据
钻井目的：明确钻井的目的和需求，选择合适的钻头类型。
优缺点：刮刀钻头具有结构简单、 工作可靠、成本低等优点，但钻速 较低
三牙轮钻头
结构特点：由 三个牙轮、轴 承、喷嘴、牙 掌、牙轮罩等
组成
工作原理：三 个牙轮围绕中 心轴旋转，通 过滚动摩擦力
破碎岩石
应用范围：适 用于软到中硬 地层的钻井作
业
优点：钻速高、 进尺多、钻头 寿命长、轴承 使用寿命长、
可靠性高
钻头维护与保养
定期检查钻头磨损情况 及时更换磨损严重的钻头 对钻头进行清洗和润滑 存放时避免阳光直射和潮湿环境
06
案例分析：不同地层条 件下的钻头选型
砂岩地层条件下的钻头选型
砂岩地层的特性： 砂岩地层主要由 砂粒组成，具有 较高的硬度和脆 性。
钻头选型要点： 针对砂岩地层的 特性，选择具有 较高硬度和抗冲 击能力的钻头， 以适应砂岩地层 的硬度变化。
钻杆：连接钻头和钻机的管道，用于输 送钻井液和岩屑
钻头：用于破碎岩石，形成井眼
钻井液：用于冷却钻头、携带岩屑、保 护井壁等
固井设备：用于将水泥浆注入井筒，固 结井壁，防止油气水倒流
井口装置：用于控制井口压力、温度等 参数，保证钻井安全
石油钻井设备发展趋势
自动化和智能化： 随着技术的不断 发展，石油钻井 设备正朝着自动 化和智能化的方 向发展，提高钻 井效率和安全性。
石油钻井设备与工具-王镇全连续油管钻井技术
Stiff Wire Line (SWL)
• High angle wells for real time logging (PLT)
• Depth correlation • Perforating • Treatment monitoring • DUCT directional
• Memory logging….?
连续油管钻井技术
一、连 续 油 管 钻 井 技 术简介
连续油管亦称挠性油管、盘管。连续油管钻 井技术是90年代国 外大力研究和发展的热门钻 井技术之一。1991年，ELF公司首次使用新研制 的连续油管在巴黎盆地钻井取得成功，并证实了 它的可行性。
1、地面设备 地面设备主要包括连续油管作业机 及有关设备、循环系统和井控系统。
Clean out - vertical
+
=
Fluid velocity
Particle terminal velocity
Lift velocity
Clean out – high angle
RIH to top of fill Pump fluid at high rates Wash into fill Displace fill out of well Pump rate / velocity critical
连续油管注入头 连续油管注入头主要用来为连续油 管下入井内提供推力，并控制连续油管下入速度，承载 悬空连续油管的全部重量。
连续油管钻井技术
液压动力系统 液压动力系统的功能是，为连续油 管作业提供液压控制和操作动力。
控制台 由各种开关和仪表组成，用于监测并操纵 连续油管钻井作业。
②循环系统：泥浆泵通过滚筒向连续油管内注入、循 环。
钻井设备和工具PPT课件
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分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
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牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
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2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
38
牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
石油钻采机械概论(1-6)课件PPT课件
降低能耗和提高产量；通过优化油气分离技术，可以提高原油质量和处理效率。
06
石油钻采机械的未来发展
石油钻采机械的技术创新
自动化技术
提高钻采机械的自动化水平，减 少人工操作，提高生产效率。
智能化技术
利用人工智能、大数据等技术，实 现钻采机械的智能决策、智能控制 和智能监测。
环保技术
研发低能耗、低排放、低污染的钻 采机械，降低生产过程中的环境污 染。
石油钻采机械概论(1-6)课 件ppt课件
• 石油钻采机械概述 • 石油钻机 • 钻井泵 • 钻头与钻具 • 采油设备 • 石油钻采机械的未来发展
01
石油钻采机械概述
石油钻采机械的定义与分类
定义
石油钻采机械是指用于钻探和开 采石油、天然气等资源的专用机 械设备。
分类
根据用途和功能的不同，石油钻 采机械可分为钻井机械、采油机 械、修井机械等。
石油钻采机械的应用场景
陆地油田
石油钻采机械主要用于陆 地油田的钻探和开采。
海洋油田
随着海洋资源的开发，石 油钻采机械也逐渐应用于 海洋油田的钻探和开采。
其他领域
石油钻采机械还可应用于 地热能、煤层气等其他资 源开采领域。
02
石油钻机
石油钻机的组成与工作原理
总结词
了解石油钻机的组成和工作原理是掌握其性能和操作的基础。
选择和使用合适的钻头与钻具对于提高钻井 效率、降低成本和减少事故至关重要。
详细描述
根据地层特性、钻井设计和技术要求，选择 适合的钻头类型和规格。同时，要确保钻具 的强度、耐磨性和抗腐蚀性能等满足要求。 在使用过程中，要注意控制钻压、转速和送 钻等参数，以充分发挥钻头与钻具的性能。
钻头与钻具的维护与保养
06
石油钻采机械的未来发展
石油钻采机械的技术创新
自动化技术
提高钻采机械的自动化水平，减 少人工操作，提高生产效率。
智能化技术
利用人工智能、大数据等技术，实 现钻采机械的智能决策、智能控制 和智能监测。
环保技术
研发低能耗、低排放、低污染的钻 采机械，降低生产过程中的环境污 染。
石油钻采机械概论(1-6)课 件ppt课件
• 石油钻采机械概述 • 石油钻机 • 钻井泵 • 钻头与钻具 • 采油设备 • 石油钻采机械的未来发展
01
石油钻采机械概述
石油钻采机械的定义与分类
定义
石油钻采机械是指用于钻探和开 采石油、天然气等资源的专用机 械设备。
分类
根据用途和功能的不同，石油钻 采机械可分为钻井机械、采油机 械、修井机械等。
石油钻采机械的应用场景
陆地油田
石油钻采机械主要用于陆 地油田的钻探和开采。
海洋油田
随着海洋资源的开发，石 油钻采机械也逐渐应用于 海洋油田的钻探和开采。
其他领域
石油钻采机械还可应用于 地热能、煤层气等其他资 源开采领域。
02
石油钻机
石油钻机的组成与工作原理
总结词
了解石油钻机的组成和工作原理是掌握其性能和操作的基础。
选择和使用合适的钻头与钻具对于提高钻井 效率、降低成本和减少事故至关重要。
详细描述
根据地层特性、钻井设计和技术要求，选择 适合的钻头类型和规格。同时，要确保钻具 的强度、耐磨性和抗腐蚀性能等满足要求。 在使用过程中，要注意控制钻压、转速和送 钻等参数，以充分发挥钻头与钻具的性能。
钻头与钻具的维护与保养
钻井设备和工具PPT课件
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6、井控系统
(1)组成： 防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制 机构组成。
(2)功能： 控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
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6、井控系统
国内防喷器产品
闸板防喷器 环形防喷器
分流器
旋转防喷器
电缆防喷器 带压作业装置
防喷器可实现的功能：
1) 密封钻具 2) 强行起下钻 3) 悬挂钻具 4) 手动、液动锁紧闸板 5) 用作分流系统 6) 可以剪断钻具
2
第一节 钻机
陆上钻机
海洋钻井平台
3
4
一、钻机的分类
1.钻井深度
(钻机的起 重能力)
大型钻机
W>800kN， 89 ～ 140mm钻杆， 井径> 160mm
超重型钻机 H>5000m，
W>2500kN
重型钻机 H＝3000～5000m
W＝2000～2500kN
轻便钻机
中型钻机
H＝1000～ 2500m
驱动与传动系统 动
力
气控系统
系
统
井控系统
起升系统 旋转系统 循环系统
天车 游车 大钩 水龙头 转盘 绞车 泥浆泵 井架
五大系统→三大系统→八大件 29
转盘不旋转 不需要方钻杆
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第二节 钻井工具
井下工具 井口工具
一、井下工具
水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。 主要包括钻头和钻柱。
1、钻头
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游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
钻工正安放卡瓦
2、旋转系统
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2、旋转系统
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆 (顺时针转)
钻井井下作业工具大全展示ppt课件
03
常见钻井井下作业工具介绍
牙轮钻头
01
02
03
结构组成
由钻头体、牙轮、轴承及 喷嘴等部件组成。
工作原理
通过牙轮在井底滚动破碎 岩石，同时利用喷嘴喷射 钻井液清洗井底并冷却钻 头。
适用范围
适用于软到中硬地层的钻 井作业。
金刚石钻头
02
01
03
结构组成
由钻头体、金刚石复合片、喷嘴等部件组成。
工作原理
尺寸检查
核对工具尺寸是否符合设计要求，特别是关键部位的尺寸。
使用前检查与准备工作
• 性能测试：对工具进行必要的性能测试，如密封性、耐压性等。
使用前检查与准备工作
清洁工具
清除工具表面的油污、泥土等杂质。
润滑保养
对需要润滑的部位进行润滑保养，确保工具在井下作业过程中运 转顺畅。
安装调试
按照操作规程对工具进行安装和调试，确保工具处于正常工作状 态。
• 经济性：在满足安全和适应性的前提下，选择性价比高的工具。
选型原则和方法
01
选型方法
02
03
04
了解井身结构和井眼轨迹，确 定所需工具的基本类型和规格
。
分析地层特性，选择适合地层 特性的工具材料和结构。
参考类似井的作业经验，选择 经过验证的可靠工具。
使用前检查与准备工作
外观检查
检查工具表面是否有裂纹、变形、严重磨损等缺陷。
02
钻井井下作业工具核心技术
钻头设计与制造技术
钻头类型与结构
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等，介绍各 种钻头的结构特点、适用地层及工作原理。
钻头材料
阐述钻头制造中常用的高性能合金钢、硬质合金、 金刚石等材料的性能特点与选用原则。
石油钻采机械概论(1-6)课件PPT课件
泥浆净化系统
处理循环泥浆，去 除岩屑和杂质。
钻井设备选型原则与方法
地质条件适应性
根据地层岩性、井深、 井斜等选择合适的钻机
和钻具。
经济性
在满足钻井要求的前提 下，尽量降低设备投资
和运行成本。
可靠性
选用技术成熟、性能稳 定的设备，确保钻井作
业顺利进行。
安全性
考虑设备的安全防护措 施和应急处理能力，保
根据故障诊断结果采取相应的维修措 施，如更换损坏的元件、清洗堵塞的 管路、调整压力或流量等参数，使系 统恢复正常运行。同时，加强日常维 护和保养工作，定期检查并更换液压 油或润滑油，保持系统清洁和干燥， 以延长使用寿命和减少故障发生。
06 石油钻采机械自动化与智 能化技术
自动化与智能化技术应用概述
行。
03 采油设备
采油设备分类及特点
抽油机
通过抽油杆带动深井泵，将原油从地下抽到地面，适用于不同粘度和 产量的油井。
电潜泵
将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下进行抽油的举升设备， 适用于高产液、高含水油井。
螺杆泵
通过螺杆在泵壳内旋转产生的吸力和压力来抽取原油，适用于高粘度、 高含砂、高含气油井。
分类
石油钻采机械种类繁多，按照功能和用途可分为钻井设备、采油设备、修井设 备等；按照驱动方式可分为电动、液动、气动等；按照结构形式可分为立式、 卧式、移动式等。
石油钻采机械发展历程
初期阶段
早期的石油钻采主要依靠人力和简单 的机械设备，效率低下，安全风险高。
未来趋势
未来石油钻采机械将继续向高效、节 能、环保、智能化方向发展，同时注 重提高设备的可靠性和维护性。
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Closed (Low Pressure)
Open (Full Pump Pressure)
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超高压喷射钻头
超高压喷射钻头
PDC钻头基本结构
常规固定喷嘴
超 高 压 喷 嘴
常规可换喷嘴
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。21.3.821.3.8Monday, March 08, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。07:54:2407:54:2407:543/8/2021 7:54:24 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。21.3.807:54:2407:54Mar-218-Mar- 21
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。07:54:2407:54:2407:54Monday, March 08, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。21.3.821.3.807:54:2407:54:24Marc h 8, 2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月8日星期 一上午7时54分 24秒07:54:2421.3.8
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月上午 7时54分21.3.807:54March 8, 2021
1）双心扩眼钻头
待扩井眼
扩眼直径
领眼钻头直径
双心钻头工作原理
2）水力胀开式扩眼器
种类及特点： 领眼钻头+水力控制扩眼接头 特点：扩眼直 特点：新型扩眼钻头，克服了以上扩眼钻头的缺点，
但加工制造有难度
水力胀开式扩眼器
可变径扩眼钻头( Expandable Bit)
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年3月8日 星期一7时54分 24秒07:54:248 March 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。上 午7时54分24秒 上午7时54分07:54:2421.3.8
Thank You...
You made my day!
---敢为天下先，勇争第一
第四节 其它类型钻头
一、刮刀钻头
2、取芯钻头
三、扩眼钻头
1、常规扩眼
2、局部扩眼
种类及特点： 双心钻头（PDC钻头、牙轮钻头）
特点：边钻边扩，转弯半径小。但井眼轨迹及扩眼直径较难控制， 适合在没有先导眼的情况下或侧钻井中使用。 领眼钻头+双心扩眼接头扩眼器 特点：可较好的保证扩眼直径和控制井眼轨迹。但转弯半径较大， 在定向井中受到一定限制