第3节 钻具与井口工具

1、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,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

2、，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

3、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

4、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1316m，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

5、； 壁薄， 911mm,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46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,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

6、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，自由端通过连接板与笔臂转轴摇臂相连，从传感器传输来的液体压力使弹簧管自由端产生位移，带动转轴转动从而使安装在转轴上的记录笔发生偏转，再