石油钻井设备与工具--钻具系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 钻具系统,石油钻井设备与工具-钻具系统,第1页,序言,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总称。包含：钻柱、,井下动力钻具以及其它一些辅助钻井工具。,经典钻具组合以下:,石油钻井设备与工具-钻具系统,第2页,(215.9mmPDC钻头)（0.75）172 mm螺杆158.8mm(无磁钻铤)NDC1根215mm稳定器158.8mm(钻铤)DC11根127mm(加重钻杆)HWDP20根127mm(钻杆)DP+方钻杆,石油钻井设备与工具-钻具系统,第3页,钻柱是钻井主要工具，它是连通地下与地面枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石所需要能量，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液体能量也是经过钻柱输送到井底。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第4页,井下动力钻具为井底发动机，可在井底驱动钻头旋转,是井身轨迹定向控制必备工具，同时可与转盘复合，实现复合钻井，不但能够实现旋转或滑动钻井，还可提升钻头转速，提升钻井速度。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第5页,伴随钻井深度增加，几千米甚至上万米钻柱，在井下工作条件十分恶劣，它往往是钻井设备与工具中微弱步骤。时常造成井下复杂情况甚至造成井下事故。为防止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。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第6页,第一节 钻柱,钻柱是钻头以上，水龙头以下部分钢管柱总称。它包含方钻杆、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,第7页,一、钻柱作用,1、钻柱在钻井过程中主要作用,(1)为钻井液由井口流向钻头提供通道；,(2)给钻头施加适当压力(钻压)；,(3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头；,(4)起下钻头；,(5)依据钻柱长度计算井深。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第8页,2、钻柱特殊作用,(1)经过钻柱能够观察和了解钻头工作情况、井眼情况及地层情况等;,(2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作业;,(3)对地层流体及压力情况进行测试与评价。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第9页,二、钻柱组成,钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。,钻杆段包含钻杆和接头，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、扩眼器及其它特殊工具。钻柱详细组成随不一样目标、要求而不一样。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第10页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第11页,井段,钻具组合,直井段,165PDC钻头+120钻铤(14根)+88.9钻杆,造斜段,165钻头+单弯螺杆+120无磁钻铤(1根)+120钻铤(13根)+88.9钻杆,增斜段,165钻头+120短钻铤(1根)+161螺旋扶正器(+120无磁钻铤(1根)120钻铤(15根)+88.9钻杆,缓降斜段,165钻头+120钻铤(14根)+88.9钻杆,或者：,165钻头+161螺旋扶正器 120钻铤(1根)+161螺旋扶正器+120无磁钻铤(1根)120钻铤(15根)+88.9钻杆,石油钻井设备与工具-钻具系统,第12页,1、钻杆,钻杆是钻柱基本组成部分。它是用无逢钢管制成，壁厚普通为911mm。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液，并靠钻杆逐步加长使井眼不停加深。所以，钻杆在石油钻井中占有十分主要地位。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第13页,(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。钻杆管体与接头连接有两种方式：一个是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一端母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一个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。,有细扣钻杆当前已基本淘汰，我国现在生产或进口钻杆全部为对焊钻杆(无细扣钻杆)。,为了增强管体与接头连接强度，管体两端加厚。惯用加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第14页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第15页,依据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API）要求，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)。,惯用钻杆尺寸：88.9，114.3，127mm（3 1/2,4 5）三种。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第16页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第17页,(2)钻杆钢级与强度,钻杆钢级是指钻杆钢材等级，它由钻杆钢材屈服强度决定。,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，管材屈服强度越大，钻杆各种强度也就越大。,在钻柱强度设计中，推荐采取提升钢级方法来提升钻柱强度，而不采取增加璧厚方法。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第18页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第19页,（3）钻杆接头及丝扣,钻杆接头是钻杆组成邪分，分公接头和母接头，连接在钻杆管体两瑞。,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大钳咬协力作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大于管体外径，并采取强度更高合金钢。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第20页,丝扣连接必须满足三个条件：,尺寸相等；,丝扣类型相同；,公母扣相匹配。,为便于接头选取，API制订了接头类型标准（石油工业普遍采取）：,石油钻井设备与工具-钻具系统,第21页,APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期有细扣钻杆接头，分为三种形式：,内平式(IF)；,贯眼式(FH)；,正规式(REG）。,内平式接头适合用于外加厚钻杆，贯眼式接头适合用于内加厚钻杆，正规式接头适合用于内加厚钻杆。,三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、锥度不一样。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第22页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第23页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第24页,NC型接头标准(新标准）：,伴随对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新钻杆接头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美国家标准准粗牙螺纹；,两位数字丝扣基面节圆直径大小（英制单位）10,比如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为2.668in。,新旧标准对应关系见下表：,石油钻井设备与工具-钻具系统,第25页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第26页,2、钻铤,钻铤处于钻柱最下部，是下部钻具组合主要组成部分。,特点：,壁厚大（普通为38-53mm，为钻杆4-6倍），含有较大重力和刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。,作用：,给钻头施加钻压；,确保压缩条件下必要强度；,减轻钻头振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳；,控制井斜。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第27页,钻铤形状及特点：,钻铤形状有各种，如圆形、方形、三角形和螺旋形。惯用有圆形和螺旋形两种。螺旋形钻铤上有浅而宽螺旋槽，可降低与井壁接触面积，降低发生压差卡钻可能性。,API钻铤标准：,API钻铤规范见表，钻铤类型代号由两部分组成，第一部分为NC型螺纹代号，第二部分数字为钻铤外径大小（英制单位）10，中间用短线分开。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第28页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第29页,3、方钻杆,方钻杆位于钻柱最上端，有四方和六方两种。钻进时，方钻杆与补心、转盘补心配合，将地面旋转扭炬传递给钻杆，以带动钻头旋转。,工作时，方钻杆上端一直处于转盘面以上，下部则处于转盘面以下。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第30页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第31页,4、稳定器,稳定器又称扶正器，是满眼、钟摆和造斜钻具组合比备工具，在钻具组合中经过调整稳定器位置、数量和直径到达不一样使用要求。,作用：,预防井斜；,控制井眼轨迹；,提升钻头稳定性。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第32页,石油钻井设备与工具-钻具系统,第33页,5、其它钻具,除上述钻具外，依据需要在钻柱中还会有其它钻具，常见钻含有：,减振器,作用：减震器是利用工具内部减震元件或可压缩液体吸收或减小钻井过程中对钻头和钻具冲击和振动负荷。普通安装在靠近钻头部位。,原理：液压减震器作用是经过含有可压缩硅油实现。钻井作业中钻头和钻具受到冲击和震动时，其作用力使工具以极快速度向上运动，此时油腔内液压油受到压缩，一部分将以极高流速经阻尼孔流入缸套腔内，从而起到吸能及缓冲作用。钻头头冲击和震动负荷减小或消失时液体膨胀，下接头以下钻具在本身重力作用下向下运动。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第34页,震击器,作用：,在钻井作业中，下落钻屑、地层膨胀缩径、井下落物、压差或其它原因都可能引发钻柱被卡，为卡钻时解卡，常在钻柱中安放震击器。,种类：,震击器结构类型很多，现有液力向上震击和机械向下震击特征，又有机械锁紧，以进行长久随钻作业。,原理：,震击器内有液力震击系统，其震击力经过超拉钻柱悬重而储存在钻柱中，经一定时间，超拉到达一定值时，震击器释放能量快速作用在被卡钻柱上而发生震击。,石油钻井设备与工具-钻具系统,第35页,