石油钻井设备与工具--钻具系统
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钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
石油钻井机械基础知识
石油钻井机械基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 石油钻井 (2)1.2 机械钻井 (3)二、钻井设备 (5)2.1 钻井泵 (6)2.2 钻井电机 (8)2.3 离心泵 (9)2.4 传动系统 (10)2.5 井架与底座 (11)三、钻井工具 (12)四、钻井工艺 (14)4.1 钻前准备 (15)4.2 钻进技术 (16)4.3 下井工具 (18)4.4 特殊钻井工艺 (19)五、安全与环保 (20)5.1 安全规定 (21)5.2 环保要求 (22)六、维护与保养 (23)6.1 日常检查 (25)6.2 定期保养 (26)6.3 故障排除 (28)七、发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (31)7.2 节能减排 (32)7.3 智能化发展 (33)一、基本概念石油钻井机械是石油勘探开发过程中不可或缺的工具，其主要功能是用于钻探地层以获取油气资源。
这些机械包括钻头、钻柱、钻机、泥浆泵等关键设备，它们共同协作，确保钻井过程的顺利进行。
钻头：钻头是石油钻井过程中的关键部件，其设计与材料的选择直接影响到钻井效率和钻探成本。
现代钻头通常采用高强度材料制造，并经过精密的设计，以确保在复杂地层中的高效钻进。
钻柱：钻柱是由多根钻杆连接而成的圆柱形结构，用于传递钻井动力和承受钻井过程中的巨大扭矩。
钻柱的长度和强度对于钻井深度和安全性至关重要。
钻机：钻机是石油钻井机械的核心部分，负责提供钻井所需的动力和控制系统。
钻机的类型多样，包括旋转钻机、顶驱钻机、钻井泵等，它们各自适用于不同的钻井环境和需求。
泥浆泵：泥浆泵是石油钻井过程中的重要设备，其主要功能是将水和添加剂混合成泥浆，以润滑钻头、冷却钻具并携带出钻探产生的岩屑。
泥浆泵的性能直接影响到钻井的效率和质量。
1.1 石油钻井裸眼钻井：指在地表直接进行的钻井作业。
这种类型的钻井主要用于获取地表岩层的地质资料，以便为后续的开发提供依据。
牙轮钻井：采用牙轮钻头进行钻井作业，适用于软、中硬岩层的钻探。
石油钻井设备与工具-王镇全 4第二节 螺杆钻具
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。
万向轴的作用是把马达转子的平面行 星运动转化为传动轴的定轴转动，同时把 马的工作转矩传递给传动轴和钻头。
层气开采、建筑管道施工和国防工程等方面的钻进作业。
•
在油气钻井中，螺杆钻具主要被用于钻特殊工艺井，
也可以用来钻直井。所谓特殊工艺井，是指常规直井以外
的所有其他井型，如定向井、大斜度井、水平井、大位移
井、多分支井、丛式井等。在这些特殊工艺井中，通常应
用螺杆钻具进行井眼轨道控制作业，如造斜、纠斜、扭方
位，采用导向螺杆钻具还可以进行稳斜钻进。
2、弯角与造斜率的关系
弯角越大，造斜率越高，但在旋转钻 井时转速受到限制。
弯 角 角 度
造斜率
3、 稳定器结构
导向螺杆钻具与常规螺杆钻具的另一个不同之处在于 导向螺杆钻具的传动轴壳体上带有不同形式的稳定器。常 用的稳定器形式包括：
1）螺旋稳定器（三条翼片、五条翼片）； 2）对称直条稳定器（一般为五条翼片均匀分布） 3）非对称直条稳定器 稳定器的形式和外径尺寸对造斜或稳斜的效果影响较 大，在选用导向螺杆钻具时，应对此予以重视。
正常钻进时，旁通阀关闭。此时泥浆流经马 达把压力能转换为机械能。
特殊说明ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
海洋石油钻井知识介绍
脱气器：用于分离掉泥浆中的天然a气。
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钻井常用工具介绍－井口工具
井口工具包括各种卡瓦、吊卡、吊环、 大钳、气动、液动工具
一．吊卡
吊卡是我们应用的提升工具之一，吊卡从结构上 分为：平台肩吊卡；18度吊卡；卡瓦式吊卡；气
动吊卡；单根吊卡等。
平台肩吊卡主要用于套管、油管、钻铤等带台肩 的管串，目前我们用的主要有套管吊卡、钻挺吊
盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特 种功能。
钻机的传动方式分为：
机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）
机械－蜗轮传动（液力传动）
电传动
液压传动
6. 控制系统：为使钻机各个系统协调地工作，钻机上配有气控制、液压控制、
机械控制和电控制等各种控制装备，及集中控制台和显示仪表等。
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钻机设备介绍
四．钻井仪表：
1. 指重表：表示钻井钢丝绳受力大小的仪器，由指重表和灵敏表组成，内圈黄
针（指重表）指示大钩悬重，外圈白针（灵敏表）钻井时可以指示钻压。打 捞时可以指示接触鱼顶的状态、阻卡时显示出井内摩擦阻力的大小。
2. 泥浆泵压力表：一般由两只，分别指示两台泥浆泵的压力。 3. 泥浆泵冲数表：记录瞬时泵冲和累计冲数，可用于井控压井、固井、挤水泥
卡。
18度吊卡是我们最常用的吊卡，主要应用在18度 钻杆管串的起升，从2-7/8”~5-½”尺寸不等。
卡瓦式吊卡主要用于小尺寸钻具或油管管串，它
的负荷比较小，尺寸范围主要在1.050”~3-½”,负 荷在20T~75T不等。
气动吊卡属于半自动化的吊卡，目前我们用的还
不多。下套管用的卡盘应该属于这个范畴，方便
7. 钻机底座：用来安装钻井设备、方便钻井设备钻井设备的移动等。
石油钻井八大系统[知识探索]
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1.4、大钩
钻井大钩是重要提升 设备。
上部与游车相接，尖 钩钩住水龙头上部提 环。
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2、旋转系统
作用：驱动钻具旋转以破碎岩层
组成：水龙头、转盘、钻具（一般包括方钻杆、钻杆、钻 铤和钻头，扶正器、减震器以及配合接头等）
工作原理：转盘通过方钻杆带动整个钻柱（由钻杆和钻铤
等钻具组成）和钻头旋转，钻头直接破碎岩石，水龙头提
供高压泥浆的通道。
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2.1、水龙头
钻机提升部件与旋转 钻具之间的过渡部件。
上部的提环与大钩相 连，下部中心管与方 钻杆相连。水龙头上 的鹅颈管与水龙带相 连接，中心管与钻具 相连形成泥浆循环通 道。
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提环 鹅颈管
中心管
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2.2、转盘
钻杆铤头 14
钻柱
方钻杆
钻柱连接示意图
钻铤
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3、循环系统
作用：由钻井液（泥浆）将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地 面上来，同时冷却钻头保护井壁
组成：泥浆罐、钻井泵、地面管汇（包括高压管汇、立管、水 龙带等 ）泥浆净化设备（包括震动筛、旋流器、离心机等）。
工作原理：钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入并加压，经过地面管 汇进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出， 经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，经各级泥浆 净化设备净化，然后重复使用。
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5、传动系统
作用 把柴油机或柴油机 组的动力分配到各 个工作机组
组成 机械传动、电动传 动、液压传动
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6、控制系统
作用 指挥各系统协调工 作
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。
钻井主要设备的基本组成及功用
DZ225/7.5-ZT底座起升前
八、钻机的辅助设备
（1）组成 由供电、供气、供水、供油、器材储存、防喷设施、钻
井液的配制、储存、处理设施及各种仪器仪表等组成。
（2）作用 满足钻井工艺的各种要求。
二、钻井主要设备的基本组成及功用
1、井架 2、天车 3、绞车 4、游动滑车 5、大钩 6、转盘
7、水龙头 （动力水龙头） 8、钻井泵 9、动力机 10、联动机
4、游动滑车
（1）组成： 由上横梁、滑轮 、滑轮轴、侧板 组、轴承、下提 环及侧护罩等组 成。
（2）功用：
与 天 车 组 成 游 动 系 统 。
5、大钩
（1）组成： 由吊环、吊环
销、吊环座、定位 盘、弹簧、筒体、 钩身、轴承及制动 锁紧装置等组成。
（2）功用：
是悬挂水龙头 和钻具；悬挂吊环 、吊卡等辅助工具 ，可起下钻具和下 套管；起吊重物， 安装设备或起放井 架等。
游动系统。
3、绞车
（1）组成： 由支撑系统、传动系统、控制系统、 制动系统、卷扬 系统、润滑及冷却系统等组成。
（2）功用： 是起下钻具和下套管； 控制钻压；上卸钻具螺 纹；起吊重物和进行其 他辅助工作。
伊顿水冷盘刹的应用
2000M钻机绞车
70D钻机绞车
JC50D
卷扬系统
（主滚筒、 副滚筒、各 种猫头等卷 绳装置）
动力设备
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。
（1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
（2）功用：是将动力机发出的动力分配给各工作机。
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
八、钻机的辅助设备
（1）组成 由供电、供气、供水、供油、器材储存、防喷设施、钻
井液的配制、储存、处理设施及各种仪器仪表等组成。
（2）作用 满足钻井工艺的各种要求。
二、钻井主要设备的基本组成及功用
1、井架 2、天车 3、绞车 4、游动滑车 5、大钩 6、转盘
7、水龙头 （动力水龙头） 8、钻井泵 9、动力机 10、联动机
4、游动滑车
（1）组成： 由上横梁、滑轮 、滑轮轴、侧板 组、轴承、下提 环及侧护罩等组 成。
（2）功用：
与 天 车 组 成 游 动 系 统 。
5、大钩
（1）组成： 由吊环、吊环
销、吊环座、定位 盘、弹簧、筒体、 钩身、轴承及制动 锁紧装置等组成。
（2）功用：
是悬挂水龙头 和钻具；悬挂吊环 、吊卡等辅助工具 ，可起下钻具和下 套管；起吊重物， 安装设备或起放井 架等。
游动系统。
3、绞车
（1）组成： 由支撑系统、传动系统、控制系统、 制动系统、卷扬 系统、润滑及冷却系统等组成。
（2）功用： 是起下钻具和下套管； 控制钻压；上卸钻具螺 纹；起吊重物和进行其 他辅助工作。
伊顿水冷盘刹的应用
2000M钻机绞车
70D钻机绞车
JC50D
卷扬系统
（主滚筒、 副滚筒、各 种猫头等卷 绳装置）
动力设备
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。
（1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
（2）功用：是将动力机发出的动力分配给各工作机。
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
钻井主要设备的基本组成及功用
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。 （1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
是将动力机发出的动力分配给各工作机。 （2）功用：
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
（1）组成： 由绞车、井架、天 车、游车、大钩及钢丝 绳等组成。 （2）作用： 主要作用是起下钻 具、控制钻压、下套管 以及处理井下复杂情况 和辅助起升重物。
二、旋转系统
（1）组成： 由转盘、水龙头（动力水 龙头）、井内钻具（井下 动力钻具）等组成。
（2）作用： 其主要作用是带动井内钻 具、钻头等旋转、破碎岩 石，连接起升系统和钻井 液循环系统。
钻井设备
安全经验分享
钻井主要设备的基本组成
本章节介绍的主要内容有：
一、钻机的主要系统和设备 二、钻井主要设备的基本组成及功用
结束
钻井主要设备的基本组成
一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作
机及辅助设备组成。要具有起下钻能力、旋转钻
进能力、循环洗井能力。
主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大
三、钻井液循环系统
（1）组成： 由钻井泵、地面管汇、立管、水龙头、钻井液配 制净化处理设备、井下钻具及钻头喷嘴等组成。 （2）作用： 主要作用是冲洗净化井底、携带岩屑、传递动力。
四、传动系统
（1）组成： 由动力机与工作 机之间的各种传 动设备（联动机 ）和部件组成。 （2）作用： 是将动力传递并 合理分配给工作 机组。
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常用钻杆的尺寸：88.9，114.3，127mm（3 1/2″4 ½ ″ 5″）三 种。
(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。
钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地 面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石 所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井 液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻 柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动 力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底 的。
井下动力钻具为井底发动机，可在井 底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的 必备工具，同时可与转盘复合，实现复合 钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还 可提高钻头转速，提高钻井速度。
井下事故等特殊作业; (3)对地层流体及压力状况进行测试与评价。
二、钻柱的组成 钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大
部分组成。 钻杆段包括钻杆和接头，下部钻具组合主要
是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、 扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同 的目的、要求而不同。
井段
钻具组合
直井 Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+
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。
2、钻柱的特殊作用 (1等; (2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理
(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有 两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。
有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。
钻杆
缓降 斜段
或者： Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋ Ф120钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器+
Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15
根)+ Ф88.9钻杆
1、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。
（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。
丝扣的连接必须满足的三个条件：
2、钻铤 钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。 特点： 壁厚大（一般为38-53mm，为钻杆的4-6倍），具有较大的重力和
刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。 作用： ① 给钻头施加钻压； ② 保证压缩条件下的必要强度； ③ 减轻钻头的振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳； ④ 控制井斜。
第四章 钻具系统
前言
钻具系统是钻头以上、水龙头以下部 分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻 柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井 工具。
典型的钻具组合如下:
(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172 mm 螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋ Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11 根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋ Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
NC型接头标准(新标准）：
随着对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新的钻杆 接头NC型接头标准，也称数字型接头。NC型接头以字母NC 和两位数字表示，如NC50，NC26，NC31。
NC—美国标准粗牙螺纹； 两位数字—丝扣基面节圆直径大小（英制单位）×10 例如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为 2.668in。 新旧标准的对应关系见下表：
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的 钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻 井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂 情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下 复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻 井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井 下作业。
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
段
Ф88.9钻杆
造斜 段
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻 铤(1根)+ Ф120钻铤(13根)+ Ф88.9钻
杆
增斜 段
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁钻铤(1 根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式 有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
根据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API） 的规定，钻杆按长度分为三类： 第一类:5.486一6.706m(18一22ft); 第二类:8.230-9.144m(27-30ft); 第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。
①尺寸相等； ②丝扣类型相同； ③公母扣相匹配。
为便于接头选用，API制订了接头类型的标准 （石油工业普遍采用）：
APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的 有细扣钻杆接头，分为三种形式：
①内平式(IF)； ②贯眼式(FH)； ③正规式(REG）。
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。
(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。
钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地 面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石 所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井 液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻 柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动 力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底 的。
井下动力钻具为井底发动机，可在井 底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的 必备工具，同时可与转盘复合，实现复合 钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还 可提高钻头转速，提高钻井速度。
井下事故等特殊作业; (3)对地层流体及压力状况进行测试与评价。
二、钻柱的组成 钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大
部分组成。 钻杆段包括钻杆和接头，下部钻具组合主要
是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、 扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同 的目的、要求而不同。
井段
钻具组合
直井 Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+
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。
2、钻柱的特殊作用 (1等; (2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理
(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有 两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。
有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。
钻杆
缓降 斜段
或者： Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋ Ф120钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器+
Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15
根)+ Ф88.9钻杆
1、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。
（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。
丝扣的连接必须满足的三个条件：
2、钻铤 钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。 特点： 壁厚大（一般为38-53mm，为钻杆的4-6倍），具有较大的重力和
刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。 作用： ① 给钻头施加钻压； ② 保证压缩条件下的必要强度； ③ 减轻钻头的振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳； ④ 控制井斜。
第四章 钻具系统
前言
钻具系统是钻头以上、水龙头以下部 分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻 柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井 工具。
典型的钻具组合如下:
(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172 mm 螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋ Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11 根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋ Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
NC型接头标准(新标准）：
随着对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新的钻杆 接头NC型接头标准，也称数字型接头。NC型接头以字母NC 和两位数字表示，如NC50，NC26，NC31。
NC—美国标准粗牙螺纹； 两位数字—丝扣基面节圆直径大小（英制单位）×10 例如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为 2.668in。 新旧标准的对应关系见下表：
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的 钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻 井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂 情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下 复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻 井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井 下作业。
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
段
Ф88.9钻杆
造斜 段
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻 铤(1根)+ Ф120钻铤(13根)+ Ф88.9钻
杆
增斜 段
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁钻铤(1 根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式 有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
根据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API） 的规定，钻杆按长度分为三类： 第一类:5.486一6.706m(18一22ft); 第二类:8.230-9.144m(27-30ft); 第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。
①尺寸相等； ②丝扣类型相同； ③公母扣相匹配。
为便于接头选用，API制订了接头类型的标准 （石油工业普遍采用）：
APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的 有细扣钻杆接头，分为三种形式：
①内平式(IF)； ②贯眼式(FH)； ③正规式(REG）。
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。