2 第二节 钻柱.docVIP

钻 柱 钻柱：是指钻头以上，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。它是连通地面与地下的枢纽。 在用转盘钻井时，是靠钻柱传递破碎岩石所需能量，给钻头加压，以及井内输送洗井液。 在井下动力钻井时，其承受井底动力机的反扭矩，同时涡轮钻具和螺杆钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底的。 其是钻井工具与装备的薄弱环节。（特别是对于深井钻具井下情况又是比较复杂。如卡、堵、蹦等） 从以下几个方面我们可以看出，合理的设计钻柱与下部的钻井组合，对于实现优质快速的钻进具有十分重要的意义。 那么组成钻柱的主要钻井工具有哪些呢？ ①方钻杆 ②钻杆 ③加重钻杆 ④钻铤 ⑤井下马达（涡轮钻具与螺杆钻具） ⑥ 一、钻柱的组成与作用（《甲方手册》，上册） （一）钻柱的作用 1、输送钻井液 为钻井液由井口流向钻头提供通道； 2、传递能量与压力 把地面的动力（扭矩）传递给钻头，同时给钻头施压，使钻头在钻压的作用下吃入岩石，在扭矩的作用下，钻头不断的破碎岩石； 3、起下钻头 钻柱除了以上在正常钻进中作用外，还具有其它一些重要作用： 1）检测 观察钻头的情况、井眼情况、地层情况； 2）特殊作业 取心、挤水泥、打捞井下落物及处理井下其它事故； 3）对地层流体及压力状况等进行测试与评价（中途测试） （二）钻柱的组成 见教材P74，图2—28，典型的钻具组合 二、组成钻柱的主要钻井工具的规范与特性 （一）方钻杆 定义：方钻杆位于钻柱的最上端，其主要的作用是传递扭矩。其位于钻柱的最上方，与水龙头相连。方钻杆的驱动部分断面为中空的四边形与六方形。 由于方钻杆在工作时要承受整个钻柱的重量和旋转柱及钻头所需的扭矩，所以方钻杆的壁厚一般比钻杆大3倍左右，同时使用高强度的合金钢制造。 标准方钻杆的长为12.19cm，驱动部分长为11.25m。常见的方钻杆的规范见P82表2—19（或参考附件文件“方钻杆规格图形.doc”），通常所说的几寸方钻杆指的是方钻杆驱动方形部分的边宽。 由于方钻杆是钻柱的驱动部分，故在正常的钻进时，方钻杆的上端至水龙头的连接部位丝扣均为反扣（左旋）以防止在转动时卸扣。而方钻杆下端至钻头的所有连接丝扣均为正扣（右旋），在工作时丝扣越上越紧。 为了减轻方钻杆下部接头丝扣过快磨损，常在该部位装一保护接头。 （二）钻杆 钻柱中最长的一段就是钻杆，也是其最基本的组成部分。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液。每一根钻杆都包括钻杆的管体与钻杆接头两个部分。 钻杆规范 钻杆管体与接头的连接有两种方式：①有细扣钻杆（管体两端车有细公扣，与接头一端的母细扣连接）这种钻杆目前几乎淘汰；②无细扣钻杆（又称对焊钻杆）（管体与接头用磨擦焊对焊在一起）这种钻杆是目前最常用的一种钻杆。 为了增强管体与接头的连接强度，管体两端是加厚的。常用的加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚。（教材P75图2—30） 列入API（American Petroleum Institute：美国石油学会）标准的共有6种外径的钻杆：、、、、、。而最常用的有、、（88.9mm、114.3mm、127.0mm）三种（教材P75表2—12） 从长度上来分，API标准把钻杆分为三大类： 第一类：5.486～6.706m(18～22ft) 第二类：8.230～9.144m(27～30ft) 第三类：11.582～13.716(38～45ft) 钻杆的强度特征 API规定钻杆的钢级有D级、E级、95（X）级、105（G）级及135（S）级共5种，其中以X、G、S级钻杆为高强度钻杆。（教材P76表2—13：钻杆钢级） 从上表中可以看出：钢级越高，管子的屈服强度就越大。但有一点值得注意的是：在钻杆强度设中，推荐使用高钢级的方法来提高钻杆的强度，而不是单纯的增加钻杆的壁厚。 在课本的P77表2—14中列出新钻杆强度数据。 钻杆的接头 钻杆的接头也是钻杆的组成部分。 ①钻杆接头的一般特性：由于钻杆接头要经常的拆卸，而拆卸一般都用大钳，故在外壁上要承受相当大的咬合力。所以接头的一般要求是： 壁厚度较大 强度较高（30CrMo合金） ②API钻杆接头 由于各钻杆厂家的钻杆采用的接头的类型不一致，为此API对钻杆接头类型作了统一的规定，就形成了石油工业普遍采用的API钻杆接头标准。 ① API旧标准P78表2—15 旧API钻杆接头规范 螺纹 接头形式 适用钻杆 特点 V 型 螺 纹 内平式接头 (IF) 外加厚钻杆 管体内径与接头内径相等,但接头外径较大,虽流动阻力小,有利于提高钻头水功率,但接头易磨损。 贯眼式接头 (FH) 内加厚钻杆 接头内径=管体加厚处内径〈管体部分内径钻井液阻力较大一些，外径比内平式的小一些。 正规式接