钻井基础知识讲课

1、提提 纲纲1 1、江汉内部常规井身结构；江汉内部常规井身结构；2 2、常用钻具尺寸；常用钻具尺寸；3 3、井斜的原因。井斜的原因。一、基一、基 本本 概概 念念1 1、江汉内部常规井身结构江汉内部常规井身结构一、基一、基 本本 概概 念念 开钻次开钻次序序导管导管 一开一开二开二开三开三开开窗侧开窗侧钻钻井眼直井眼直径径mm515444.5393.7311.15244.5215.9118套管直套管直径径mm478339.7273.05244.5177.8139.7101.6常用钻常用钻铤铤()177.8(7)177.8(7)177.8(7) 203.2(8) 158.8(61/4) 177.8

2、(7) 158.8(61/4) 158.8(61/4) 101.6(4)常用钻常用钻杆杆() 127(5)127(5)127(5) 127(5) 127(5)73(27/8)备注备注江陵等江陵等复杂地复杂地区区常用常用 常用常用 常用常用 特殊井特殊井2 2、常用钻铤尺寸与钻头直径关系对照表常用钻铤尺寸与钻头直径关系对照表 一、基一、基 本本 概概 念念钻头直径钻头直径 mm(in)钻铤直径钻铤直径 mm(in)508.0(20)660.4(26)254.0(10)279.4(11)444.5(171/2)228.6(9)279.4(11)374.6(143/4)228.6(9)254.0(1

3、0)311.1(121/4)228.6(9)254.0(10)269.9(105/8) 177.8(7)228.6(9) 一、基一、基 本本 概概 念念241.3(91/2)250.8(97/8)177.8(7)203.2(8)212.7(83/8)222.2(83/4)158.8(61/4)171.4(63/4)190.5(71/2)200.0(77/8)127.0(5)158.8(61/4)158.8(61/4)171.4(63/4)120.6(43/4)， 127.0(5)142.9(55/8)152.4(6)104.7(41/8)， 120.6(43/4)120.6(43/4)79.3

4、(31/8)， 88.9(31/2)一、基一、基 本本 概概 念念公式：公式：允许最小钻铤直径允许最小钻铤直径 = 2倍套管接箍外径倍套管接箍外径 - 钻头直径钻头直径 有效井眼直径有效井眼直径 =（钻头直径（钻头直径 + 钻铤直径）钻铤直径）20 在大于在大于215.9mm(8 1/2in)215.9mm(8 1/2in)的井眼中，应采用塔式钻铤的井眼中，应采用塔式钻铤组合，钻铤柱中最下一段钻铤组合，钻铤柱中最下一段钻铤( (一般应不少于一般应不少于1 1立柱立柱) )的外的外径应不小于这一允许最小外径，才能保证套管的顺利下入。径应不小于这一允许最小外径，才能保证套管的顺利下入。 一、基一、

5、基 本本 概概 念念3 3、井斜的原因井斜的原因 钻井实践表明，井斜的原因是多方面的，如地质条钻井实践表明，井斜的原因是多方面的，如地质条件、钻具结构、钻进技术措施以及设备安装质量等。但件、钻具结构、钻进技术措施以及设备安装质量等。但归纳起来，造成井斜的原因主要有两个方面：归纳起来，造成井斜的原因主要有两个方面：第一第一是钻是钻头与岩石的相互作用方面的原因，即由于所钻地层的倾头与岩石的相互作用方面的原因，即由于所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜；斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜；第二第二是钻是钻柱力学方面的原因，即下部钻具受压发生弯曲变形使钻柱力学方面的原因，即下部钻具受

6、压发生弯曲变形使钻头偏斜并加剧钻头受力不平衡而造成井斜。头偏斜并加剧钻头受力不平衡而造成井斜。 一、基一、基 本本 概概 念念3.1 3.1 地层因素地层因素 不同的地区、不同构造部位甚至不同的地层，井斜程度不同的地区、不同构造部位甚至不同的地层，井斜程度的显著差异表明地层因素往往是影响井斜的主要原因。的显著差异表明地层因素往往是影响井斜的主要原因。在倾斜的层状地层中钻进时，由于在层面交界处的岩在倾斜的层状地层中钻进时，由于在层面交界处的岩石不能长时间支持钻压而趋向沿垂直面发生破碎，因而石不能长时间支持钻压而趋向沿垂直面发生破碎，因而井眼下倾一侧的层面上形成小斜台，它对钻头施加一个井眼下倾一侧

7、的层面上形成小斜台，它对钻头施加一个横向作用力，把它推向地层的上倾方向，从而引起井斜横向作用力，把它推向地层的上倾方向，从而引起井斜这就是所谓地层的这就是所谓地层的“小变向器小变向器”作用。地层倾角越大，作用。地层倾角越大，成层性越强，钻压越大，这种作用也越大。成层性越强，钻压越大，这种作用也越大。 一、基一、基 本本 概概 念念 沉积岩层不同方向的物性和强度是有差异的，一沉积岩层不同方向的物性和强度是有差异的，一般来就，垂直层面方向岩石的强度低，可钻性高，所以般来就，垂直层面方向岩石的强度低，可钻性高，所以在钻经这种地层时，钻头总是要保持沿这个破碎阻力最在钻经这种地层时，钻头总是要保持沿这个

8、破碎阻力最小的方向钻进的趋势，当地层呈倾斜状态时，这种自然小的方向钻进的趋势，当地层呈倾斜状态时，这种自然趋势必然导致井斜。趋势必然导致井斜。 一、基一、基 本本 概概 念念 在软硬交错地层钻进时，可能产生突发性的严重在软硬交错地层钻进时，可能产生突发性的严重井斜问题，当钻头从软地层进入硬地层时，由于钻头在井斜问题，当钻头从软地层进入硬地层时，由于钻头在A A、B B两侧的破碎阻力不均，使钻头的钻进方向向地层上两侧的破碎阻力不均，使钻头的钻进方向向地层上倾方向倾斜，当钻头从硬地层进入软地层时，由于类似倾方向倾斜，当钻头从硬地层进入软地层时，由于类似前面所述小变向器作用，迫使钻头沿地层上倾方向钻

9、进。前面所述小变向器作用，迫使钻头沿地层上倾方向钻进。 钻头在破碎呈倾斜的层状岩石时，牙齿在地层上钻头在破碎呈倾斜的层状岩石时，牙齿在地层上倾方向一侧倾方向一侧C C形成较多的岩屑量。由于两侧破碎的不均形成较多的岩屑量。由于两侧破碎的不均衡产生的增斜力，也迫使钻头改变方向。衡产生的增斜力，也迫使钻头改变方向。 一、基一、基 本本 概概 念念 地层造斜力及计算模式。地层造斜力及计算模式。 (1)(1)或或 （2 2）式中：式中： 地层倾角，地层倾角，； 井斜角，井斜角，； W W 钻压，。钻压，。WhFf)( 2sin21WKFf一、基一、基 本本 概概 念念 地层本身并不存在造斜力，这里所说的

10、地层造斜力，地层本身并不存在造斜力，这里所说的地层造斜力，实质上是与地层特性及钻压密切相关的使井眼偏斜的一实质上是与地层特性及钻压密切相关的使井眼偏斜的一种特殊作用。种特殊作用。 用地层造斜力的概念解释和描述岩性比较稳定的地用地层造斜力的概念解释和描述岩性比较稳定的地层和一个层段的井斜机理是比较合实际情况的，但不适层和一个层段的井斜机理是比较合实际情况的，但不适用于软硬交界面上突然发生的严重井斜问题。用于软硬交界面上突然发生的严重井斜问题。 一、基一、基 本本 概概 念念3.2 3.2 下部钻具弯曲的影响下部钻具弯曲的影响 下部钻具在钻压作用下发生弯曲是引起井斜的另一下部钻具在钻压作用下发生弯

11、曲是引起井斜的另一个重要原因，其弯曲程度越严重，井斜也越严重，它对个重要原因，其弯曲程度越严重，井斜也越严重，它对井斜的影响表现在两方面：井斜的影响表现在两方面：下部钻具弯曲使钻头偏斜（相对于井轴），其钻进的下部钻具弯曲使钻头偏斜（相对于井轴），其钻进的方向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。方向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。 一、基一、基 本本 概概 念念 下部钻具弯曲，使钻压改变了作用方向即不再沿下部钻具弯曲，使钻压改变了作用方向即不再沿井眼轴线方向施加给钻头，而是偏斜了一个角度井眼轴线方向施加给钻头，而是偏斜了一个角度 即钻头偏斜角，从而产生一个引起井斜的横向偏斜力即钻头偏斜角，从而产生一个引

12、起井斜的横向偏斜力FBFB。下部钻具组合自身的特性（包括与井眼的间隙）及钻压下部钻具组合自身的特性（包括与井眼的间隙）及钻压决定它的弯曲程度和对井斜的影响。决定它的弯曲程度和对井斜的影响。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 1 1、一开钻具组合一开钻具组合 2 2、二开直井段钻具组合二开直井段钻具组合 3 3、造斜段钻具组合造斜段钻具组合 4 4、增斜段钻具组合增斜段钻具组合 5 5、微增、稳斜钻具组合微增、稳斜钻具组合 6 6、复合钻具组合复合钻具组合 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 1 1、一开钻具组、一开钻具组合合深度根据上部平原组的底界确定，一般为：深

13、度根据上部平原组的底界确定，一般为：50150m；444.5mm P2 177.8mm钻铤钻铤6根根127mm钻杆钻杆133方钻杆方钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 10-20 6750 5二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2 2、二开直井段钻具组合、二开直井段钻具组合2.1 2.1 上部大井眼上部大井眼（1 1）不下技套时）不下技套时, ,采用塔式钻具组合采用塔式钻具组合: :244.5mmP2177.8mm钻铤钻铤6根根158.8mm无磁钻铤无磁钻铤1根根158.8mm钻铤钻铤11 根根127m

14、m钻杆钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 50-80 67217 3030 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2 2、二开直井段钻具组合、二开直井段钻具组合（2 2）下技套时）下技套时, , 采用刚性满眼钻具组合采用刚性满眼钻具组合: :311.2mmP2311.2mmP2203.2mm203.2mm无磁钻铤无磁钻铤1 1根根203.2mm203.2mm钻铤钻铤1 1根根310mm310mm扶正器扶正器203.2mm203.2mm钻铤钻铤1 1根根310mm310mm扶正扶正器器203.2mm20

15、3.2mm钻铤钻铤3 3根根178.8mm 178.8mm 钻铤钻铤9 9根根+127mm+127mm钻杆钻杆 +133mm+133mm方钻杆方钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 50-80 6740 40 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2 2、二开直井段钻具组合、二开直井段钻具组合对可钻性差的海相地层：对可钻性差的海相地层：311.2HA537+ 311扶扶正器正器+ 228.6减震器减震器+ 311扶扶正器正器228.6钻铤钻铤1根根+ 311扶扶正器正器+ 228.6钻铤钻铤2根根+ 2

16、03.2钻铤钻铤7根根+ 177.8钻铤钻铤6根根+ 158.8上击器上击器+ 127加重钻杆加重钻杆7根根+ 127钻杆钻杆+133mm方钻杆方钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 150-180 6740 40 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2 2、二开直井段钻具组合、二开直井段钻具组合对可钻性差的海相地层：对可钻性差的海相地层：减震器减震器的安放位置：的安放位置：直接安放在钻头之上减震效果最佳。直接安放在钻头之上减震效果最佳。随钻震击器随钻震击器的安放位置：的安放位置： 其结构复杂、壁厚受

17、限，不能长期处于压缩弯曲状态，其结构复杂、壁厚受限，不能长期处于压缩弯曲状态，应安放在钻柱受拉部位。一般安放在钻铤柱顶部效果最应安放在钻柱受拉部位。一般安放在钻铤柱顶部效果最佳，如错误地放在中和点上，交替承受拉、压载荷会使佳，如错误地放在中和点上，交替承受拉、压载荷会使其很快损坏。其很快损坏。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2.2 2.2 下部下部 8 1/2井眼井眼直井段防斜钻具组合直井段防斜钻具组合（1 1）钟摆防斜钻具钟摆防斜钻具（2 2）满眼防斜钻具满眼防斜钻具（3 3）偏心防斜钻具偏心防斜钻具（4 4）光钻铤组合光钻铤组合 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用

18、钻具组合 （1 1）钟摆防斜钻具钟摆防斜钻具215.9mmPDC215.9mmPDC钻头钻头158.8mm158.8mm无磁钻铤无磁钻铤1 1根根158.8mm158.8mm钻铤钻铤1 1根根214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm钻铤钻铤1 1根根214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm钻铤钻铤1818根根127mm127mm钻杆钻杆133mm133mm方钻杆方钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 20-30 21730 30 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组

19、合 排量优选：排量优选：一般一般215.9mm215.9mm井眼上返流速调整到井眼上返流速调整到1 11.5m/s1.5m/s，244.5mm244.5mm井眼上返流速调整到井眼上返流速调整到0.80.81m/s1m/s，311.2mm311.2mm井眼上返流速调整到井眼上返流速调整到0.60.60.8m/s0.8m/s。力学理论基础力学理论基础: :实际的井眼都是倾斜的，钻柱某点将和井壁接触，称实际的井眼都是倾斜的，钻柱某点将和井壁接触，称为上切点。未加钻压时，作用在钻头处侧向力只是钻为上切点。未加钻压时，作用在钻头处侧向力只是钻头与上切点之间钻铤重量的横向分量，这个力称作钟头与上切点之间钻

20、铤重量的横向分量，这个力称作钟摆力，使井眼趋于垂直；当施加钻压时，将在钻头处摆力，使井眼趋于垂直；当施加钻压时，将在钻头处产生另一侧向力，此力使井眼偏离原来的方向。这二产生另一侧向力，此力使井眼偏离原来的方向。这二个力的合力决定了钻进方向。个力的合力决定了钻进方向。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 钟摆钻具使用特点：钟摆钻具使用特点： 钟摆钻具能用于不易井斜地区，在使用大钻铤钟摆钻具能用于不易井斜地区，在使用大钻铤条件下，保证较高钻压下钻出几乎垂直的井眼。比使条件下，保证较高钻压下钻出几乎垂直的井眼。比使用光钻铤钻具可增加钻压，而不会增大井斜。用光钻铤钻具可增加钻压，而不会增

21、大井斜。 钟摆钻具也是一种有效的纠斜工具，并广泛应钟摆钻具也是一种有效的纠斜工具，并广泛应用于各油田。用于各油田。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 钟摆钻具使用特点：钟摆钻具使用特点： 尽可能采用大尺寸钻铤加稳定器，形成的钟摆尽可能采用大尺寸钻铤加稳定器，形成的钟摆长，减斜效果好。在具体操作中应严格控制钻压，避长，减斜效果好。在具体操作中应严格控制钻压，避免因加压过大使稳定器以下出现新切点致使钟摆失效；免因加压过大使稳定器以下出现新切点致使钟摆失效；还应与处理地层交界面和加强划眼结合起来。还应与处理地层交界面和加强划眼结合起来。 缺点：缺点：在直井内无防斜作用，与光钻铤一样由

22、在直井内无防斜作用，与光钻铤一样由于刚度小不能有效控制井斜变化率。为满足易斜区快于刚度小不能有效控制井斜变化率。为满足易斜区快速钻井的要求还须使用其他类型的防斜钻具。速钻井的要求还须使用其他类型的防斜钻具。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 钟摆钻具钟摆钻具工作原理工作原理 利用斜井内钻柱切点以下钻铤重量的横向分力把钻头利用斜井内钻柱切点以下钻铤重量的横向分力把钻头压向井眼下方，以逐渐达到减小井斜的效果。这个横向分压向井眼下方，以逐渐达到减小井斜的效果。这个横向分力的作用犹如钟摆一样，故称之为钟摆力。增加钟摆力的力的作用犹如钟摆一样，故称之为钟摆力。增加钟摆力的一个办法是尽可能

23、使用较大尺寸的钻铤，这样钻铤不容易一个办法是尽可能使用较大尺寸的钻铤，这样钻铤不容易被压弯，切点位置相对较高，利于减斜。另一个办法是在被压弯，切点位置相对较高，利于减斜。另一个办法是在此切点略高的位置上安装稳定器，以提高切点位置，增大此切点略高的位置上安装稳定器，以提高切点位置，增大减斜力。同时，也能减小钻头外侧倾角（指产生增斜效果减斜力。同时，也能减小钻头外侧倾角（指产生增斜效果的钻头倾角）。的钻头倾角）。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 钟摆钻具设计要点和操作要求钟摆钻具设计要点和操作要求 操作中应严格控制钻压。同满眼钻具相比，钟摆钻具操作中应严格控制钻压。同满眼钻具相比

24、，钟摆钻具只能使用较小的钻压。对钟摆钻具来说，只能使用较小的钻压。对钟摆钻具来说，稳定器的安放位稳定器的安放位置十分重要。置十分重要。如安放位置偏低则减斜力小，效果差；如安如安放位置偏低则减斜力小，效果差；如安放位置偏高则稳定器以下钻铤会与井壁形成新切点，使钟放位置偏高则稳定器以下钻铤会与井壁形成新切点，使钟摆钻具失效；因此钟摆钻具中稳定器的理想安放位置应在摆钻具失效；因此钟摆钻具中稳定器的理想安放位置应在保证稳定器以下钻铤不与井壁接触的条件下尽量提高些。保证稳定器以下钻铤不与井壁接触的条件下尽量提高些。稳定器安放位置主要稳定器安放位置主要取决于钻铤尺寸、钻压大小和井眼斜取决于钻铤尺寸、钻压大

25、小和井眼斜度度等。等。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 推荐的钟摆钻具组合稳定器的安放位置推荐的钟摆钻具组合稳定器的安放位置井眼直径井眼直径 mm(in)稳定器高度稳定器高度 m339.7(13 3/8)及以上及以上36(四根钻铤单根四根钻铤单根)244.5(9 5/8)311.1(12 1/4)27(三根钻铤单根三根钻铤单根)193.7(7 5/8)244.5(9 5/8)18(两根钻铤单根两根钻铤单根)152.4(6) 及以下及以下9(一根钻铤单根一根钻铤单根)注：每根钻铤单根长度按注：每根钻铤单根长度按9m9m左右计左右计 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组

26、合 （1 1）满眼防斜钻具满眼防斜钻具215.9mm215.9mm三牙轮钻头三牙轮钻头214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm短短钻铤（钻铤（2-3m2-3m）1 1根根214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm无磁无磁钻铤钻铤1 1根根214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm钻铤钻铤2323根根127mm127mm钻杆钻杆133mm133mm方钻杆方钻杆钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 150-180 6730 30 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常

27、用钻具组合 适用范围适用范围满眼钻具适用于不易斜或较为易斜的地区（层）。满眼钻满眼钻具适用于不易斜或较为易斜的地区（层）。满眼钻具是在石油及天然气钻井应用最为广泛的钻具组合之一。具是在石油及天然气钻井应用最为广泛的钻具组合之一。力学理论基础力学理论基础满眼钻具的防斜原理有二点：满眼钻具的防斜原理有二点：能产生较小的钻头倾角能产生较小的钻头倾角（相对于钟摆钻具而言）；（相对于钟摆钻具而言）；利用三点（三个稳定器）直利用三点（三个稳定器）直线性来保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。线性来保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 满眼钻具的满眼钻具的

28、设计要点和操作方法设计要点和操作方法主要有三点：主要有三点：保证下部钻铤有尽可能大的刚度；保证下部钻铤有尽可能大的刚度；保证稳定器之间具有合适的长度；保证稳定器之间具有合适的长度；保证稳定器与井眼之间的间隙尽可能小。满眼钻具能承保证稳定器与井眼之间的间隙尽可能小。满眼钻具能承受较大钻压（相对于钟摆钻具），因而能获得较高的机械受较大钻压（相对于钟摆钻具），因而能获得较高的机械钻速。但满眼钻具在发生井斜后其纠斜效果不如钟摆钻具，钻速。但满眼钻具在发生井斜后其纠斜效果不如钟摆钻具，此时需要起下钻换钟摆钻具纠斜。此时需要起下钻换钟摆钻具纠斜。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 （3 3

29、）偏心防斜钻具偏心防斜钻具 设计了两种组合两种方式：设计了两种组合两种方式： 双扶正器钟摆钻具组合双扶正器钟摆钻具组合215.9PDC215.9PDC钻头钻头158.8mm158.8mm钻铤钻铤1 1根根177.8mm177.8mm偏心短节偏心短节+ +158.8mm158.8mm钻铤钻铤1 1根根+ +214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm钻铤钻铤1 1根根214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm钻铤钻铤1414根根钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 40-60 21730 3

30、0 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 针对偏心短节设计的组合（近似单扶正器钟摆钻具组合）针对偏心短节设计的组合（近似单扶正器钟摆钻具组合） 215.9PDC215.9PDC钻头钻头158.75158.75钻铤钻铤1 1根根177.8177.8偏心短节偏心短节+ +158.75158.75短钻铤短钻铤1 1根根+ +214214扶正器扶正器158.75158.75钻铤钻铤1414根根钻井参数：钻井参数： 适当增大偏心距，有助于改善防斜效果，在适当增大偏心距，有助于改善防斜效果，在215.9215.9井眼中，井眼中，由于井壁约束，可取偏心距由于井壁约束，可取偏心距17mm17m

31、m18mm18mm。 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 40-60 21730 30 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 偏心防斜钻具偏心防斜钻具工作原理工作原理 在钟摆钻具的适当位置安放一个偏心短节而形成。偏心短在钟摆钻具的适当位置安放一个偏心短节而形成。偏心短节的作用是让其下部钻铤轴心产生偏移，在钻柱转动过程中节的作用是让其下部钻铤轴心产生偏移，在钻柱转动过程中产生一个较大的离心力，从而改变钻头处受力状况。由于产生一个较大的离心力，从而改变钻头处受力状况。由于PDCPDC钻头保径作用，其侧切性较强，使用偏心钻具组合，只

32、要设钻头保径作用，其侧切性较强，使用偏心钻具组合，只要设计好底部钻具组合间距，控制钻压，可以使钻头侧向力合力计好底部钻具组合间距，控制钻压，可以使钻头侧向力合力朝下井壁，起到防斜或纠斜目的。偏心组合的应用，可以有朝下井壁，起到防斜或纠斜目的。偏心组合的应用，可以有效控制上部井斜，为解放下部钻压创造了良好条件。效控制上部井斜，为解放下部钻压创造了良好条件。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 偏心防斜钻具影响因素偏心防斜钻具影响因素 钻压的影响钻压的影响根据现场资料统计，对于根据现场资料统计，对于40kN40kN60kN60kN钻压。钻压。PDCPDC钻头速度最侠，钻头速度最侠，若

33、再增加钻压，产生岩屑较多若再增加钻压，产生岩屑较多, ,无法及时返出，导致井底重复无法及时返出，导致井底重复破碎，因此过大钻压是没有必要的。只要把钻压提到破碎，因此过大钻压是没有必要的。只要把钻压提到40kN40kN60kN60kN，能保证很好的防斜性能。，能保证很好的防斜性能。井斜影响井斜影响井斜增大，降斜力降低，当井斜达到一定值时，降斜力很小，井斜增大，降斜力降低，当井斜达到一定值时，降斜力很小，呈稳斜趋势，因此应当控制初始井斜。呈稳斜趋势，因此应当控制初始井斜。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 偏心距影响偏心距影响 在一定范围内，偏心距越大，降斜力越大，可以施加的钻在一

34、定范围内，偏心距越大，降斜力越大，可以施加的钻压也较大，但当偏心距达到一定值后，与井壁产生接触，将压也较大，但当偏心距达到一定值后，与井壁产生接触，将导致钻具性能失效。导致钻具性能失效。地层影响地层影响 地层均有一定造斜力，钻压越大、地层造斜力越大。在地地层均有一定造斜力，钻压越大、地层造斜力越大。在地层平缓，地层各向异性不明显时，使用偏心钻具组合，可稳层平缓，地层各向异性不明显时，使用偏心钻具组合，可稳斜或降斜，当地层造斜力很大时，因降斜力只能部分平缓地斜或降斜，当地层造斜力很大时，因降斜力只能部分平缓地层力故会减缓井斜的增加。层力故会减缓井斜的增加。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常

35、用钻具组合 （4 4）光钻铤组合光钻铤组合 光钻铤利用适当钻压达到防斜目的的技术。其理论基础是，光钻铤利用适当钻压达到防斜目的的技术。其理论基础是，增加钻压引起钻柱屈曲，保持钻柱涡动。有井斜时，使钻柱增加钻压引起钻柱屈曲，保持钻柱涡动。有井斜时，使钻柱产生周期性变化的轴向附加力，无井斜时轴向附加力消失。产生周期性变化的轴向附加力，无井斜时轴向附加力消失。轴向附加力给钻头与地层的接触增加了一个周期性附加分量，轴向附加力给钻头与地层的接触增加了一个周期性附加分量，改变了钻头的破岩速率和方向，所以轴向附加力具有防斜和改变了钻头的破岩速率和方向，所以轴向附加力具有防斜和纠斜作用，而不会增斜，这种光钻铤

36、加压防斜技术的一大特纠斜作用，而不会增斜，这种光钻铤加压防斜技术的一大特点是可以解放钻压。点是可以解放钻压。由于不利于下一步施工，现在已不采用。由于不利于下一步施工，现在已不采用。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 3 3、造斜段钻具组合造斜段钻具组合 215.9mm215.9mm三牙轮钻头三牙轮钻头165mm(1165mm(1 或或1.251.25 ) )单弯螺杆定单弯螺杆定向接头向接头158.8mm158.8mm无磁钻铤无磁钻铤1 1根根+158.8mm+158.8mm钻铤钻铤8 8根根127mm127mm钻杆钻杆133133方钻杆方钻杆 钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(

37、kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 60-80 176-197 25-28 25-28 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 4 4、增斜段钻具组合增斜段钻具组合 215.9mm215.9mm三牙轮钻头三牙轮钻头214mm214mm扶正器扶正器158.8mm158.8mm无磁钻无磁钻铤铤1 1根根158.8mm158.8mm钻铤钻铤2020根根127mm127mm钻杆钻杆133mm133mm方钻方钻杆杆 钻井参数：钻井参数： 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 150-180 67 30

38、 30 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 5 5、微增、稳斜钻具组合微增、稳斜钻具组合 在常规定向井、普通双目标井中常规微增、稳斜钻具组在常规定向井、普通双目标井中常规微增、稳斜钻具组合应用较多。普通定向井定向施工结束后，通常根据井身质合应用较多。普通定向井定向施工结束后，通常根据井身质量要求量要求, , 选择适当的钻具组合来预控井眼轨迹。合适的钻具选择适当的钻具组合来预控井眼轨迹。合适的钻具组合能使钻头按设计的井眼剖面钻进，减少定向次数，提高组合能使钻头按设计的井眼剖面钻进，减少定向次数，提高一次定向成功率，缩短钻井周期，节约钻井成本。一次定向成功率，缩短钻井周期，节约钻

39、井成本。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 微增钻具：微增钻具：216mm216mm钻头钻头+214+214扶正器扶正器+158mm+158mm无磁钻铤无磁钻铤1+214mm1+214mm扶扶正器正器+158mm+158mm钻铤钻铤1+214mm1+214mm扶正器扶正器+158mm+158mm钻铤钻铤+127mm+127mm钻杆钻杆稳斜钻具：稳斜钻具：216mm216mm钻头钻头+214mm+214mm扶正器扶正器+158mm+158mm短钻铤短钻铤+214mm+214mm扶正器扶正器+158mm+158mm钻铤钻铤1+214mm1+214mm扶正器扶正器+158mm+158

40、mm钻铤钻铤+127mm+127mm钻杆钻杆 钻钻 压压(kN) 转转 速速(r/min) 排排 量量(L/S) 泵压泵压（MPa） 150-180 67 30 30 12二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 使用效果使用效果 微增钻具的作用是在钻进过程中能使井斜微增或能稳住微增钻具的作用是在钻进过程中能使井斜微增或能稳住井斜，而方位不变；稳斜钻具的作用是在钻进过程即能稳住井斜，而方位不变；稳斜钻具的作用是在钻进过程即能稳住井斜又能稳住方位。井斜又能稳住方位。 然而在实际使用过程中可能出现以下情况：微增钻具不然而在实际使用过程中可能出现以下情况：微增钻具不增井斜，有时甚至降井斜；稳

41、斜钻具稳不住井斜，井斜呈下增井斜，有时甚至降井斜；稳斜钻具稳不住井斜，井斜呈下降趋势。实践证明当井眼井斜发生变化的时候，方位往往会降趋势。实践证明当井眼井斜发生变化的时候，方位往往会相应的发生变化。当这种变化与设计不符时井眼轨迹就会偏相应的发生变化。当这种变化与设计不符时井眼轨迹就会偏离预定的方向，达不到井身质量的要求，就需要再次定向。离预定的方向，达不到井身质量的要求，就需要再次定向。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 通过分析影响两种钻具组合特性的主要原因是通过分析影响两种钻具组合特性的主要原因是地层因素地层因素，当井眼方位与地层方位一致时，钻具呈增斜特性，反之呈降当井眼方

42、位与地层方位一致时，钻具呈增斜特性，反之呈降斜特性；其次是斜特性；其次是扶正器的外径扶正器的外径尺寸不足，影响了下部钻具组尺寸不足，影响了下部钻具组合的刚性，钻头受力发生变化，使其不能发挥应有的作用。合的刚性，钻头受力发生变化，使其不能发挥应有的作用。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 根据实际情况，可对这两种钻具作如下根据实际情况，可对这两种钻具作如下修正：修正：微增钻具：微增钻具：216mm216mm钻头钻头+ +214mm214mm扶正器扶正器+ +158mm158mm钻铤钻铤1 1根根+ +158mm158mm钻铤（钻铤（12m12m）+ +214mm214mm扶正器扶

43、正器+ +158mm158mm钻铤钻铤1 1根根+ +214mm214mm扶正器扶正器+ +158mm158mm钻铤钻铤+ +127mm127mm钻杆钻杆 稳斜钻具：稳斜钻具：216mm216mm钻头钻头+214mm+214mm扶正器扶正器+178mm+178mm短钻铤短钻铤（1.52m1.52m）+214mm+214mm扶正器扶正器+158mm+158mm钻铤钻铤1 1根根+214mm+214mm扶正扶正器器+158mm+158mm钻铤钻铤+127mm+127mm钻杆钻杆 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 6 6、复合钻具组合、复合钻具组合 复合钻井技术是由高效钻头、大功率直

44、螺杆或弯螺杆作为复合钻井技术是由高效钻头、大功率直螺杆或弯螺杆作为井下工具再加上常规钻具组合钻具以适当转速（井下工具再加上常规钻具组合钻具以适当转速（68-80rpm68-80rpm），），配合井下动力钻具迭加钻进，实现转盘钻进、滑动钻进复合，配合井下动力钻具迭加钻进，实现转盘钻进、滑动钻进复合，来提高井眼轨迹质量及钻井速度的一种新的钻井方法。来提高井眼轨迹质量及钻井速度的一种新的钻井方法。 近两年来的生产实践表明复合钻具具有强大的功能，它具近两年来的生产实践表明复合钻具具有强大的功能，它具有增斜、稳斜、降斜、扭方位等多种功能。这种钻具的优点是有增斜、稳斜、降斜、扭方位等多种功能。这种钻具的优

45、点是当产生的效果与井身质量要求不相符时可以随时进行纠正作业，当产生的效果与井身质量要求不相符时可以随时进行纠正作业，不需要进行起下钻作业，同时机械转速是转盘转速与螺杆转速不需要进行起下钻作业，同时机械转速是转盘转速与螺杆转速之和，机械钻速明显提高，大大地缩短了钻井周期，节约了钻之和，机械钻速明显提高，大大地缩短了钻井周期，节约了钻井成本。井成本。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 复合钻具结构特点不同，其控制井眼轨迹功能不同。复合钻具结构特点不同，其控制井眼轨迹功能不同。1 1、钻头单弯螺杆钻铤钻杆、钻头单弯螺杆钻铤钻杆 该复合钻具组合具有增斜作用，增斜大小与螺杆的弯度大该复合

46、钻具组合具有增斜作用，增斜大小与螺杆的弯度大小和扶正器大小有关，弯度越大则复合钻具组合增斜较快，螺小和扶正器大小有关，弯度越大则复合钻具组合增斜较快，螺杆钻具的扶正器外径通常只有杆钻具的扶正器外径通常只有212mm212mm或或210mm210mm，如果螺杆钻具的，如果螺杆钻具的扶正器外径达到扶正器外径达到214mm214mm，增斜将较快。另外，通过多口井的现，增斜将较快。另外，通过多口井的现场经验，该复合钻具组合的增斜率还与钻具复合钻进时井斜大场经验，该复合钻具组合的增斜率还与钻具复合钻进时井斜大小有关，井斜大于小有关，井斜大于20200 0时的增斜率相对大于井斜小于时的增斜率相对大于井斜小

47、于20200 0时的增时的增斜率。斜率。 二、江汉油田常用钻具组合二、江汉油田常用钻具组合 2 2、钻头单弯螺杆欠尺寸扶正器钻铤钻杆、钻头单弯螺杆欠尺寸扶正器钻铤钻杆 该钻具组合具有稳斜作用。稳斜效果受到扶正器外径大小、该钻具组合具有稳斜作用。稳斜效果受到扶正器外径大小、螺杆弯度大小、钻进参数、地层等多方面因素影响。建南使用螺杆弯度大小、钻进参数、地层等多方面因素影响。建南使用该钻具组合时螺杆弯度该钻具组合时螺杆弯度1.251.250 0，欠尺寸扶正器直径，欠尺寸扶正器直径209209，钻进，钻进时微增井斜，钻进时微增井斜，钻进100m100m大约增井斜大约增井斜0.50.51 1使用单弯螺杆

48、弯使用单弯螺杆弯度度1 10 0，欠尺寸扶正器外径，欠尺寸扶正器外径211211，钻进时微降井斜。地层越硬、，钻进时微降井斜。地层越硬、钻压越高能使该钻具组合不易降井斜，钻压越高能使该钻具组合不易降井斜，三、井口工具三、井口工具 井口工具是指钻井井台台面上实施对钻柱的上井口工具是指钻井井台台面上实施对钻柱的上卸扣、提升下放入井、旋转动力传递的连接专卸扣、提升下放入井、旋转动力传递的连接专用工具。主要由用工具。主要由: :1.1.三吊一卡；三吊一卡；2.2.方补芯；方补芯；3.3.液压大钳等组成。液压大钳等组成。 三、井口工具三、井口工具 三吊一卡：三吊一卡：吊卡、吊钳、吊环；一卡指卡瓦吊卡、吊

49、钳、吊环；一卡指卡瓦 三、井口工具三、井口工具 (1)(1)吊卡吊卡 作用：作用：是钻采提升设备的主要工具之一，处是钻采提升设备的主要工具之一，处在吊环与钻柱之间，扣在钻杆接头或套管接在吊环与钻柱之间，扣在钻杆接头或套管接箍下面，吊环扣入吊卡两吊耳之中。是用来箍下面，吊环扣入吊卡两吊耳之中。是用来悬挂提升和下入钻杆或套管的入井工具。悬挂提升和下入钻杆或套管的入井工具。 三、井口工具三、井口工具 分类：分类：按形式按形式分为侧开式、对开式、闭锁环式；分为侧开式、对开式、闭锁环式；按用途按用途分为钻杆吊卡和套管吊卡，而钻杆分为钻杆吊卡和套管吊卡，而钻杆吊卡又分为斜坡吊卡和普通吊卡；吊卡又分为斜坡吊

50、卡和普通吊卡；按提升载荷按提升载荷分为深井吊卡和普通吊卡。分为深井吊卡和普通吊卡。 三、井口工具三、井口工具 三、井口工具三、井口工具 (2)(2)吊环吊环作用：作用：是石油、天然气钻井和采油作业及修井是石油、天然气钻井和采油作业及修井作业过程中起下钻柱的主要悬挂工具之一，主作业过程中起下钻柱的主要悬挂工具之一，主要用于悬挂吊卡。吊环必须成对供应、使用，要用于悬挂吊卡。吊环必须成对供应、使用，不得搭配使用。成对配备的吊环其长度差应小不得搭配使用。成对配备的吊环其长度差应小于于3mm3mm。钻井中使用的吊环大多为单背吊环。钻井中使用的吊环大多为单背吊环。 三、井口工具三、井口工具 分类：分类：按

51、型式按型式分为单背吊环和双背吊环两种。分为单背吊环和双背吊环两种。单背吊环单背吊环采采用高强度合金整体锻造而成，用高强度合金整体锻造而成，双背吊环双背吊环采用一般合采用一般合金钢，经锻造、焊接而成。金钢，经锻造、焊接而成。吊环的额定载荷有如下吨位级别：（吊环的额定载荷有如下吨位级别：（3030）、）、4545、5555、（5050）、）、7575、150150、250250、350350、450450。最常用的为。最常用的为150150、250250、350350。钻井中使用的吊环大多为单背吊环。钻井中使用的吊环大多为单背吊环。 三、井口工具三、井口工具 (3)(3)吊钳吊钳 作用：作用：是用

52、于石油、天然气钻井和修井作业是用于石油、天然气钻井和修井作业中旋紧或卸开钻柱、套管、油管及类似杆件中旋紧或卸开钻柱、套管、油管及类似杆件或管件连接螺纹的工具，作业中内外钳成对或管件连接螺纹的工具，作业中内外钳成对使用，使用，B B型吊钳是最常用的一种。型吊钳是最常用的一种。 三、井口工具三、井口工具 分类：分类：按型式按型式分为多扣合钳和单扣合钳两种；分为多扣合钳和单扣合钳两种；B B型吊钳为多型吊钳为多扣合钳，可根据管柱的尺寸选择钳头的尺寸加以更扣合钳，可根据管柱的尺寸选择钳头的尺寸加以更换，下换，下339.7mm339.7mm套管用的吊钳为单扣合钳，钳头的套管用的吊钳为单扣合钳，钳头的尺寸

53、不能更换。尺寸不能更换。 三、井口工具三、井口工具 (4)(4)卡瓦卡瓦 作用：作用：是用来放入转盘补芯中，卡住并旋持井是用来放入转盘补芯中，卡住并旋持井筒内的钻杆、钻铤、动力钻具等管柱的工具。筒内的钻杆、钻铤、动力钻具等管柱的工具。 三、井口工具三、井口工具 分类：分类：按用途按用途分为钻杆卡瓦、钻铤卡瓦和套管卡瓦三种；分为钻杆卡瓦、钻铤卡瓦和套管卡瓦三种；按结构按结构分为：三片式、四片式、多片式和吊卡式卡分为：三片式、四片式、多片式和吊卡式卡瓦四种。瓦四种。钻杆卡瓦是三片式的，而钻铤卡瓦有三片式的，也钻杆卡瓦是三片式的，而钻铤卡瓦有三片式的，也有多片式的，有多片式的，77以下的钻铤卡瓦是三

54、片式的，以下的钻铤卡瓦是三片式的，88以上的钻铤卡瓦是多片式的。以上的钻铤卡瓦是多片式的。 三、井口工具三、井口工具 钻 杆 卡 瓦钻 杆 卡 瓦 适 用 的 钻 杆 直 径 为适 用 的 钻 杆 直 径 为 2 3 / 82 3 / 8 51/2in(60.3-139.7mm),51/2in(60.3-139.7mm),按卡瓦牙与钻杆的接按卡瓦牙与钻杆的接触长度分别为短型（触长度分别为短型（SDSSDS）、中型（）、中型（SDMLSDML）和）和加长型（加长型（SDXLSDXL）。）。SDSSDS适用于浅井、适用于浅井、SDMLSDML适用适用于中深井、于中深井、SDXLSDXL适用于深井。

55、适用于深井。 三、井口工具三、井口工具 三、井口工具三、井口工具 (5)(5)安全卡瓦安全卡瓦 作用：作用：是卡瓦中的一种，它是防止无台肩或无是卡瓦中的一种，它是防止无台肩或无接头的钻柱或工具发生滑脱的保险卡紧工具，接头的钻柱或工具发生滑脱的保险卡紧工具，是用于防止钻铤从钻铤卡瓦中滑脱的重要辅助是用于防止钻铤从钻铤卡瓦中滑脱的重要辅助工具。它通常与钻铤卡瓦配合使用，也有时单工具。它通常与钻铤卡瓦配合使用，也有时单独使用，安全卡瓦座在钻铤卡瓦卡瓦的上部，独使用，安全卡瓦座在钻铤卡瓦卡瓦的上部，同卡瓦同时起到卡住钻铤或其它同卡瓦同时起到卡住钻铤或其它管柱的作用。管柱的作用。三、井口工具三、井口工具

56、 安全卡瓦的安全卡瓦的使用节数使用节数多少随卡持物外径的变化而多少随卡持物外径的变化而增减。比如：增减。比如：77钻铤使用的安全卡瓦为钻铤使用的安全卡瓦为1010节，节，88钻铤使用的安全卡瓦为钻铤使用的安全卡瓦为1111节等。节等。 三、井口工具三、井口工具 2 2、方补芯、方补芯 作用：作用：是地面旋转钻井中与转盘方瓦和方钻杆是地面旋转钻井中与转盘方瓦和方钻杆相配合的基本连接工具，转盘通过方补芯将动相配合的基本连接工具，转盘通过方补芯将动力传给方钻杆，带动钻杆和钻头钻进，在用井力传给方钻杆，带动钻杆和钻头钻进，在用井下动力钻具时，方补芯承受反扭矩，阻止动力下动力钻具时，方补芯承受反扭矩，阻

57、止动力钻具上部钻具转动；在钻进时，还可使方钻杆钻具上部钻具转动；在钻进时，还可使方钻杆在其内方中进行送钻和上提作业。在其内方中进行送钻和上提作业。 三、井口工具三、井口工具 分类：分类：按方补芯的结构分按方补芯的结构分为普通（两片式）方补芯为普通（两片式）方补芯和滚子方补芯。和滚子方补芯。现钻井施工中常用的是现钻井施工中常用的是滚滚子方补芯子方补芯。它有四方驱动。它有四方驱动和销轴驱动两种型式。使和销轴驱动两种型式。使用时根据方钻杆的尺寸选用时根据方钻杆的尺寸选用滚子方补芯尺寸。用滚子方补芯尺寸。 三、井口工具三、井口工具 3 3、液压大钳、液压大钳 作用：作用：是一种理想的石油钻井井口工具，

58、广泛适用于是一种理想的石油钻井井口工具，广泛适用于海洋、陆地钻井、修井作业时上卸管柱丝作业。钳头海洋、陆地钻井、修井作业时上卸管柱丝作业。钳头系开口型，它是通过液气来控制钻具紧扣和松扣，它系开口型，它是通过液气来控制钻具紧扣和松扣，它具有安全、省力上扣扭矩可控、上卸扣速度快等优点。具有安全、省力上扣扭矩可控、上卸扣速度快等优点。能自由脱开管柱、机动性强；集扭矩钳和旋扣钳于一能自由脱开管柱、机动性强；集扭矩钳和旋扣钳于一体，上卸扣替代猫头、吊钳和旋绳。体，上卸扣替代猫头、吊钳和旋绳。液压大钳用于不同规格的钻具，即可用于液压大钳用于不同规格的钻具，即可用于88、5 51 1/2/2、55、4 41

59、 1/2/2、3 31 1/2/2五种五种 三、井口工具三、井口工具 作用范围作用范围 起下钻上卸钻杆接头丝扣作业；起下钻上卸钻杆接头丝扣作业； 正常钻正常钻进时卸方钻杆作用；进时卸方钻杆作用； 上卸上卸8 8钻铤；钻铤； 甩钻甩钻杆作业；杆作业； 活动钻具，由于钻机发生故障，使活动钻具，由于钻机发生故障，使绞车、转盘不能工作，为了防止钻具在井内发绞车、转盘不能工作，为了防止钻具在井内发生粘卡时才用于活动钻具，用低速活动钻具的生粘卡时才用于活动钻具，用低速活动钻具的时间一般在时间一般在0.5h0.5h左右。左右。三、井口工具三、井口工具 使用液压大使用液压大钳要选择合钳要选择合适的扭矩：适的扭矩：起下钻作用起下钻作用时，上卸钻时，上卸钻杆接头丝扣杆接头丝扣最大扭矩不最大扭矩不超过超过100KN.m三、井口工具三、井口工具 另外还有其它另外还有其它辅助井口工具辅助井口工具，主要包括：，主要包括：提升短节、提环（提丝）、钻头盒鼠洞卡钳等。提升短节、提环（提丝）、钻头盒鼠洞卡钳等。 四、固控设备四、固控设备 固控设