第3节 钻具与井口工具.ppt

一、钻头 二、钻柱 三、底部钻具组合 四、井口工具 第三节 钻具与井口工具 （1）刮刀钻头 刮刀钻头的分类 刀翼数 刀翼底刃的形状 两翼(鱼尾式)刮刀钻头 三翼刮刀钻头 四翼刮刀钻头 阶梯式刮刀钻头 平底式刮刀钻头 最常用 一、钻头 （1)刮刀钻头 刮刀钻头的破岩形式 刮刀钻头是切削型钻头，对不同类型的岩石，其破岩形式略有不同： 塑性岩石：刃前岩石发生塑性流动，形成切削破碎。 塑脆性岩石：碰撞→挤压、小剪切→大剪切 1 适用于松软地层，机械钻速高； 2 易井斜； 3 刮刀钻头寿命取决于刀翼寿命 一、钻头 (2)牙轮钻头 牙轮钻头的组成：钻头体、牙轮、巴掌、水眼和轴承。 钻头体 巴掌 水眼 牙轮 一、钻头 (2)牙轮钻头 牙轮钻头的分类 多牙轮钻头 牙轮数目 单牙轮钻头 双牙轮钻头 三牙轮钻头 最常用 一、钻头 1909年，美国人夏普和休斯发明了双牙轮钻头，实现了钻头技术上的突破。 实践证明，用这种钻头钻的井眼比较直，比较圆，而且比鱼尾钻头快好几倍。 (2)牙轮钻头 牙轮钻头的破岩形式 冲击-压碎、剪切 牙轮在井底滚动，冲击压碎井底岩石，形成一个个破碎坑； 而破碎坑之间的岩石并没有破碎，靠牙轮的滑动作用来剪切岩石，形成全面破碎； 为了增加滑动作用，结构上增加了：超顶、移轴、复锥。 超顶 移轴 复锥 1 牙轮钻头适用于从软到坚硬的各种地层； 2 牙轮钻头的寿命取决于牙齿和轴承的磨损情况。 一、钻头 (3)金刚石钻头 对硬地层的快速钻井问题，人们想到了最坚硬的物质-金刚石。 1946年，弗兰克研制出了把金刚石镶嵌到钢制钻头胎体上，生产出了金刚石取心钻头。 一、钻头 (3)金刚石钻头 1952年，美国弗兰克做出了第一只钻坚硬地层的镶有金刚石的钻头。 1960年，研发出镶有碳化钨硬质合金片的粗粒金刚石钻头。 1976年，生产聚晶金刚石复合片钻头，称为PDC钻头，成本大降。 1987年，生产出热稳定的聚晶金刚石复合片钻头，称为TSP钻头，能钻更硬、更有磨损性的地层。 PDC钻头 一、钻头 (3)金刚石钻头 金刚石钻头的组成：钻头体、切削齿、水眼与水槽。 钻头体 水眼与水槽 切削齿 一、钻头 (3)金刚石钻头 金刚石钻头的破岩形式 研磨、铣削岩石 1 主要适用于坚硬地层，PDC钻头适用于软到中硬地层； 2 损坏主要为金刚石切削齿的热损坏、胎体被冲蚀、 切削齿受冲击而产生的碎裂。 一、钻头 钻柱 是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具。 功用 传递扭矩 施加钻压 输送钻井液 计量井深 起下钻头 特殊作业 二、钻柱 方钻杆 钻杆 钻铤 稳定器 （1）方钻杆 主要作用： 传递扭矩； 承受钻柱全部重量 主要特点： 中空、断面外形为四边形和六边形； 上端反扣（左旋扣）、下端正扣（右旋扣） ； 长13～16m，比单根钻杆长2m以上； 壁厚比钻杆大3倍。 水龙头 钻杆 方钻杆 转盘面 方钻杆保护接头 （2）钻杆 主要作用： 传递扭矩； 输送钻井液。 主要特点： 两端有接头形成的台肩，便于接单根、起下钻； 壁薄， 9～11mm 。 （3）钻铤 主要作用： 给钻头施加压力。 主要特点： 壁厚且粗大，单位长度重量大，为同尺寸钻杆的4～6倍。 两端无接头 。 （4）其它钻柱部件 接头、稳定器、减震器、震击器。 三、底部钻具组合 井下动力钻具 导向钻井钻具 指起下钻、接单根、下套管过程中在井口所用的各种工具。 （1）吊钳 作用：上、卸钻杆、钻铤和套管丝扣。 四、井口工具 液压大钳 上钳 下钳 刹车带 钳牙 液动马达 大钳的动力是由低速大扭矩的液马达供给，经变速机构的变速将动力传递到缺口大齿轮上，由它经过三个大销子转动上钳外环，从而带动上钳钳头卡紧上部钻杆的接头，进行上口或下口。下钳则由气缸推动下钳钳头转动，以卡紧下部钻杆的接头。 液压大钳 （2）吊卡和吊环 作用：起升、悬持和下放钻具。 （3）卡瓦和安全卡瓦 作用：在井口悬持无台肩钻具，如钻铤等。 （4）提升短节 作用：用来提升外壁无台肩的钻铤和其它井下管串。 结构及原理 测量仪由一次仪表和二次仪表组成。 见图1，一次仪表含死绳固定器和传感器，二次仪表含指示仪和记录仪。 图1 大钩悬重测量仪示意图 1. 死绳固定器 2. 传感器 3. 仪表箱 4. 记录仪 5. 指示仪 6. 连接管线 结构及原理 通过管线把承压室和压力表相连，就形成一个液压指重表。如图，表盘上有内外刻度，内圈悬重外圈钻压。正常情况下钻头脱离井底，外表盘零点对准指针，内圈为 ，而外表盘指示的钻压值为零。当钻进时，钻头与地层接触，大钩负荷减小，而外圈的刻度值便正确地表示出钻压值。 结构及原理 记录仪内装有一根弹簧管，自由