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钻铤类产品介绍及工艺特点
由于钻压是靠钻柱重量形成的, 因此钻柱下部受压应力。钻进时, 一般所受钻压数值都大于钻柱的压杆稳定临界值, 因之下部受压部分的钻柱将在自重作用下发生弯曲。弯曲的钻柱在旋转时将引起交变应力, 导致钻柱疲劳破坏。为了降低疲劳破坏的程度, 应当减小弯曲应力。这就要求尽量缩短受压段的长度, 并增大其刚性。因此, 钻柱下端受压部分不使用钻杆而改用钻铤。
钻铤用厚壁无缝钢管制成, 种类有圆钻铤、 螺旋钻铤、 无磁钻铤、 方钻铤等。
普通钻铤: ( 整体钻铤)
当前, 公司已开发出长度12m以内的各种规格的钻铤系列产品, 而且研制开发出新型双台肩螺纹石油钻铤, 以适用于复合载荷下的深井、 高压喷射钻井。产品使用AISI4145H铬钼钢制造, 对微量元素的含量进行有效的控制。
整体钻铤性能表

外径范围
屈服
强度
抗拉
强度
伸长率
布氏
硬度
夏比冲击功
mm
in
MPa
MPa
%
HB
J
79.4～171.4
31/8～63/4
≥788
≥1005
≥13
295～341
≥70J
177.8～279.4
7～11
≥719
≥960
≥13
295～341
≥70J
以7英寸整体钻铤为例介绍此类产品:
外径: 7英寸( 177.8㎜) ; 螺纹连接类型: NC50—70( 4 1/2IF) ; 内径: 57.2㎜/71.4㎜( 2 1/4英寸或2 13/16英寸) ; 长度9150㎜/9450㎜; 台肩倒角直径: 164.7㎜; 弯曲强度比: 2.54: 1/2.73: 1;
公称直径: 174.3㎏/m或163.9㎏/m。其中, 弯曲强度比为: 内螺纹危险断面抗弯截面模数与外螺纹危险断面抗弯截面模数之比。
螺旋钻铤:
螺旋钻铤是在圆钻铤外圆柱面上加工出三条右旋螺旋槽。在外螺纹端接头部分留有一段305~560㎜、 内螺纹端接头部分留有一段457~610㎜不加工螺旋槽的圆钻铤段, 以便于接卸操作和修扣。重量比同尺寸的圆钻铤少4%。
在定向钻井中, 因斜井较大, 钻铤与井壁接触面积大, 更容易发生粘吸卡钻, 螺旋钻铤减少了与井壁的接触面积, 因此得到了广泛的采用。
螺旋钻铤举例:
BI 型钻铤: 此类钻铤有3个螺旋槽, 右旋均布。外径: 165.1㎜～177.8㎜( 6 1/2～7英寸) ; 切削深度7.9±1.59㎜; 导程1168±25.4㎜。
BII型钻铤: 此类钻铤有3个螺旋槽, 右旋, 均布。外轮廓曲线方程: 。式中: ρ—极径; θ—极角; R—半径; e—系数。外径171.5㎜( 6 3/4英寸) ; 最大切削深度7.1㎜; 导程1000±25.4㎜。
无磁钻铤:
无磁钻铤是使用低铬—锰合金钢制造, 该材料是经过严格的化学成分分析锻造而成。该材料经机械性能测试能够确保硬度、 韧性、 冲击值以及抗腐蚀性能符合标准, 具有良好的低磁导率和良好的机械加工性能。
导磁率( 磁场强度=1×105/4πNm) :
最大值: 1.010, 平均值: μr≤1.005 。
磁场梯度: ( 热点) 最大值: B≤0.05
外径范围
屈服
强度
抗拉
强度
伸长率
布氏
硬度
夏比冲击功
mm
in
MPa
MPa
%
HB
J
79.4～171.4
31/8～63/4
≥758
≥827
≥18

177.8～279.4
7～11
≥689
≥758
≥20

方钻杆:
方钻杆位于钻柱的最上端。在钻盘钻井中, 主要作用是传递扭矩并并承受钻柱悬重重量; 在涡轮和螺杆钻具的钻井中, 方钻杆承受钻柱悬重重量和反扭矩。
方钻杆的结构:
方钻杆由驱动部分、 上下接头等组成。上部接头螺纹为左旋螺纹, 下部接头螺纹为右旋螺纹。水眼为圆型。按方钻杆两端接头连接的不同可分为有细扣方钻杆和无细扣方钻杆。中国和API标准系列均用无细扣方钻杆, 其两端接头与方钻杆对焊在一起, 或与方钻杆做成一体。
国产方钻杆驱动部分的断面形状可分为四方钻杆和六方钻杆, 一般大型钻机都使用四方钻杆, 小型钻机多用六方钻杆。
方钻杆的规范:
方钻杆的规范是按方钻杆驱动部分对边宽度来分类的, 长度一般比钻杆单根长2～3m。API方钻杆有12.2m和16.46m两种, 驱动部分长分别为11.28m和15.54m。
API四方钻杆规范( API—Spec7)
尺寸/
㎜
( in)
标准
或
选择
长度/m
驱动部分/㎜
上部反扣接头/㎜
有效长度
LD
全长
L
对边宽
DFL
对角宽
DC
DCC
棱角
半径
RC RCC
接头类型

外径
DU
63.50
( 21/2)
标准
选择
11.28
12.20
63.50
82.34
82.55
7.93
41.27
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
76.20
( 3)
标准
选择
11.28
12.20
76.20
100.01
98.42
9.52
49.21
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
82.55
( 31/4)
标准
选择
11.28
12.20
88.90
115.09
112.71
12.70
56.35
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
107.95
( 41/4)
标准
选择
11.28
15.54
12.20
16.46
107.95
141.29
139.7
12.70
69.85
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
133.35
( 51/4)
标准
选择
11.28
15.54
12.20
16.46
133.35
175.41
171.45
15.87
85.72
65/8REG
196.85

尺寸/
㎜
( in)
标准
或
长度
上部反扣接头/㎜
下部公接头/㎜
长度
LU
倒角直径
DF
接头类型
外径
DL
长度
倒角直径
DF
内经
63.50
( 21/2)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC26
( 23/8IF)
85.72
508
82.94
38.10
76.20
( 3)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC31
( 27/8IF)
104.78
508
100.40
44.45
82.55
( 31/2)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC38
( 31/2IF)
120.65
508
116.28
57.15
107.95
( 41/4)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC46( 4IF)
NC50( 41/2IF)
152.40
155.56
508
145.25
148.03
71.43
69.85
133.35
( 51/4)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
51/2FH
177.80
508
170.65
82.55

注: 1) API方钻杆标准下部接头, 1970年以后标准中规定为公接头。
2) 参看上表。
3) 棱角半径一栏中, 分子为RC 公差, 分母为RCC公差。
4) 接头类型REG、 IF、 FH前的数值为in。

API六方钻杆规范
尺寸/
㎜
( in)
标准
或
选择
长度/m
驱动部分/㎜
上部反扣接头/㎜
有效长度
LD
全长
L
对边宽
DFL
对角宽
DC
DCC
棱角
半径
RC RCC
接头类型

外径
DU
76.20
( 3)
标准
选择
11.28
12.20
76.20
100.01
98.42
9.52
49.21
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
88.90
( 31/2)
标准
选择
11.28
12.20
88.90
115.09
112.71
12.70
56.35
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
107.95
( 41/4)
标准
选择
11.28
15.50
12.20
16.46
114.30
122.24
121.44
7.93
60.72
65/8REG
41/2REG
196.85
146.05
133.35
( 51/4)
标准
选择
11.28
15.54
12.20
16.46
133.35
175.41
171.45
15.87
85.72
65/8REG
196.85
152.40
( 6)
标准
选择
11.28
15.50
12.2
16.4
152.40
173.04
173.02
9.52
86.50
65/8REG
196.85

尺寸/
㎜
( in)
标准
或
长度
上部反扣接头/㎜
下部公接头/㎜
长度
LU
倒角直径
DF
接头类型
外径
DL
长度
倒角直径
DF
内经
76.20
( 3)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC26
( 23/8IF)
85.72
508
82.94
38.10
88.90
( 31/2)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC31
( 27/8IF)
104.78
508
100.40
44.45
107.95
( 41/4)
标准
选择
406.40
186.13
134.54
NC38
( 31/2IF)
120.65
508
116.28
57.15
133.35
( 51/4)
标准
选择
406.40
186.13
NC46( 4IF)
NC50( 41/2IF)
152.40
155.58
508
145.25
154.00
76.20
82.55
152.40
( 6)
标准
选择
406.40
186.13
51/2FH
177.80
508
170.65
88.90

注: 1) 在订货51/2六角方钻杆, 下部接头为4IF或41/2IF时, 水眼内经d选择71.48㎜。
2) 参看上表。
3) 对角宽一栏中, 分子为DC公差, 分母为DCC公差。
4) 接头类型FH、 IF、 REG前的数值单位为in。

国产四方钻杆的尺寸规格

规 格
驱动部分长度
全长
驱动部分
标准
LD
选用
LD
标准
L
选用
L
对边宽
对角宽DC
对角宽
DCC
半径
RC
半径
RCC
偏心孔最小壁厚t
63.5
21/2
11280

12190

63.5
83.3
82.55
7.9
41.3
11.43
76.2
3
11280

12190

76.2
100.0
98.43
9.5
49.2
11.43
88.9
31/2
11280

12190

88.9
115.1
112.70
12.7
56.4
11.43
108.0
41/4
11280
15540
12190
16460
108.0
141.3
139.70
12.7
69.9
12.07
108.0
41/4
11280
15540
12190
16460
108.0
141.3
139.70
12.7
69.9
12.07
133.4
51/4
11280
15540
12190
16460
133.4
175.4
171.45
12.7
85.7
15.88
133.4
51/4
11280
15540
12190
16460
133.4
175.4
171.45
12.7
85.7
15.88

规格
上端内螺纹( 左旋) 接头
下端外螺纹接头
内经
d
螺纹规格类型
外径
倒角直径
螺纹规格
和类型
外径
DLR
长度
LL
倒角直径
DF
标准

选用

标准
DC
选用
DU
长度
LU
标准
DF
选用
DF
63.5
21/2
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC26
( 23/8IF)
85.7
508
82.9
31.8
76.2
3
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC31
( 27/8IF)
104.8
508
100.4
44.5
88.9
31/2
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC31
( 27/8IF)
120.7
508
116.3
57.2
108.0
41/4
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC46
( 4IF)
158.8
508
145.3
71.4
108.0
41/4
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC50( 41/2IF)
161.9
508
154.0
71.4
133.4
51/4
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

51/2FH
177.8
508
170.7
82.6
133.4
51/4
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

NC56
177.8
508
171.7
82.6

国产六方钻杆的尺寸规格

规 格
驱动部分长度
全长
驱动部分
标准
LD
选用
LD
标准
L
选用
L
对边宽
对角宽DC
对角宽
DCC
半径
RC
半径
RCC
偏心孔最小壁厚t
76.2
3
11280

12190

76.2
85.7
85.73
6.4
42.9
12.1
88.9
31/2
11280

12190

88.9
100.8
100.00
6.4
50.0
13.3
108.0
41/4
11280
15540
12190
16460
108.0
122.2
121.44
9.9
60.7
15.9
133.4
51/4
11280
15540
12190
16460
133.4
151.6
149.86
9.5
75.0
15.9
133.4
51/4
11280
15540
12190
16460
133.4
151.6
149.86
9.5
75.0
15.9
152.4
6
11280
15540
12190
16460
152.4
173.0
173.02
9.5
86.5
15.9
152.4
6
11280
15540
12190
16460
152.4
173.0
173.02
9.5
86.5
15.9

规格
上端内螺纹( 左旋) 接头
下端外螺纹接头
内经
d
螺纹规格类型
外径
倒角直径
螺纹规格
和类型
外径
DLR
长度
LL
倒角直径
DF
标准

选用

标准
DC
选用
DU
长度
LU
标准
DF
选用
DF
76.2
3
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC26
( 23/8IF)
85.7
508
82.9
31.8
88.9
31/2
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC31
( 27/8IF)
104.8
508
100.4
44.5
108.0
41/4
65/8
REG
41/2
REG
196.9
146.1
406.4
186.1
134.5
NC38
( 31/2IF)
120.7
508
116.3
57.2
133.4
51/4
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

NC46
( 4IF)
158.8
508
145.3
71.4
133.4
51/4
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

NC50( 41/2IF)
161.9
508
154.0
71.4
152.2
6
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

51/2FH
177.8
508
171.5
82.6
152.2
6
65/8
REG

196.9

406.4
186.1

NC56
177.8
508
171.9
82.6

方钻杆强度
方钻杆尺寸
及类型/㎜
内经/
㎜
下部公端/
in
推荐最小套管外径
in
抗拉屈服值/
KN
抗扭屈服值
N·m
抗弯屈服值
N·m
在屈服应力
时的内压/MPa
螺纹
形式
外径
下部
公端
驱动
部分
下部
公端
驱动
部分
驱动
部分
驱动部分
四

方
63.5
31.75
NC26(23/8IF)
33/8
41/2
1850
1980
13100
16800
16800
205.5
76.2
44.45
NC31(27/8IF)
41/8
51/2
2380
2590
19600
26700
27100
175.8
88.9
57.15
NC38(21/2IF)
43/4
65/8
3220
3230
30800
39300
40100
153.1
108.0
71.44
NC46(4IF)
61/4
85/8
4680
4660
53350
68100
70000
134.5
108.0
71.44
NC50(41/2IF)
63/8
85/8
6320
4660
77600
68100
70000
134.5
133.4
82.55
51/2FH
7
95/8
7150
7580
99000
137000
139400
142.0
六

方
76.2
38.1
NC26(23/8IF)
33/8
41/2
1580
2400
11250
27800
25200
184.1
88.9
47.63
NC31(27/8IF)
41/8
51/2
2200
3160
18150
42700
38800
175.8
108.0
57.15
NC38(21/2IF)
43/4
65/8
3220
4660
30800
77000
69800
172.4
133.4
76.2
NC46(4IF)
61/4
85/8
4260
6710
48050
138700
126100
142.0
133.4
82.55
NC50(41/2IF)
63/8
85/8
5120
6210
63350
130300
118800
142.0
152.4
88.9
51/2FH
7
95/8
6500
8610
89900
204000
185800
125.5

API四方钻杆强度与套管的配合

方钻杆
尺寸/
㎜( in)

内经/
㎜
下部外螺纹
推荐的最
小套管
外径
㎜( in)
拉伸屈服
扭转屈服
弯曲屈服
类型
in
外
径
㎜
下部分
螺纹/
kN
驱动
部分
kN
下部外
螺纹/
N·m
驱动
部分
N·m
经过驱
动部分
棱角N·m
经过驱
动部分
对面N·m
63.5
( 21/2)
31.75
NC26
( 23/8IF)
85.7
114.3
41/2
1852
2418
13084
20608
20473
29964
76.2
( 3)
44.45
NC31
( 27/8IF)
104.8
139.7
51/2
2379
3170
19592
32675
33082
49352
88.9
( 31/2)
57.15
NC38
( 31/2IF)
120.6
168.3
65/8
3220
3974
30777
47996
48945
74977
108.0
( 41/4)
71.44
NC46
(4IF)
152.4
219.1
85/8
4688
5832
53351
83247
85417
131921
108.0
( 41/4)
71.44
NC50(
41/2IF)
155.6
219.1
85/8
6316
5699
77532
85281
87315
133684
133.4
( 51/2)
82.55
51/2FH
177.8
244.5
95/8
7157
9271
98907
167579
170426
257877

API六方钻杆强度与套管的配合

方钻杆
尺寸/
㎜( in)

内经/
㎜
下部外螺纹
推荐的最
小套管
外径
㎜( in)
拉伸屈服
扭转屈服
弯曲屈服
类型
in
外径
㎜
下部分螺纹①/kN
驱动
部分
kN
下部外螺纹N·m
驱动
部分
N·m
经过驱
动部分
棱角N·m
经过驱
动部分
面N·m
76.2
( 3)
38.1
NC26
( 23/8IF)
85.7
114.3
41/2
1585
2942
11253
33895
36200
30777
88.9
( 31/2)
47.63
NC31
( 27/8IF)
104.8
139.7
51/2
2204
3865
18168
52199
55995
47454
108.0
( 41/2)
57.15
NC38
( 31/2IF)
120.6
168.3
65/8
3223
5697
30777
94094
100602
85281
133.4
( 51/4)
76.2
NC46
(4IF)
152.4
219.1
85/8
4274
8205
48064
169477
182900
154156
133.4
( 51/4)
82.55
NC50
(41/2IF)
155.6
219.1
85/8
5173
7604
63384
159309
173951
145208
152.4
( 6)
88.9
51/2FH
177.8
244.5
95/8
6514
10534
89959
249943
269943
226964

① 拉伸截面以距公扣台肩19.05㎜处的丝扣根部计算。