第一章-钻具

第四部分钻井工具目录第一章钻具第一节方钻杆第二节钻铤第三节加重钻杆第四节钻杆第五节钻具管理第二章井下工具第一节稳定器第二节随钻震击器第三节扩大器第四节浮阀第五节钻具内防喷器第六节水力割刀第三章井上工具第一节钻杆吊卡第二节吊环第三节钻杆卡瓦第四节手动大钳第五节钻铤吊卡及卡瓦、安全卡瓦第六节套管吊卡、单根吊卡、套管卡瓦第七节转盘补心第四章打捞工具第一节铅模第二节公锥第三节母锥第四节卡瓦打捞筒第五节磁铁打捞器第六节一把抓第七节反循环打捞篮和反循环强磁打捞篮第八节磨鞋第九节安全接头第十节套管打捞矛第一章钻具钻具是指地面方钻杆以下钻头以上各部分工具的总称。在钻井过程中，将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接起来组成入井的管串称为钻柱。钻柱是联通地面与地下的枢纽，又是钻井设备与工具的薄弱环节。随着钻井深度越来越深，对钻柱性能的要求也越高。钻柱的特点：首先，钻柱钻柱必须是空心的，以便循环泥浆；其次，钻柱要具有一定的强度，以传递功率。钻柱各组成部分都是具有一定壁厚的空心体。钻柱是有多种不同部件组成，它的组成随钻井条件和钻井方法不同而有所区别。但其基本部分是方钻杆、钻杆、钻铤及接头所组成。本章主要介绍钻具的各组成部分作用、结构、规范以及现场检查方法等方面的一些常识。第一节方钻杆一、方钻杆的作用与结构方钻杆位于钻柱的最上端，其上部与水龙头相接，下部与钻杆连接。主要作用是传递扭矩和承受钻柱的全部重量。为了循环泥浆和有效地传递扭矩，方钻杆断面制成中空的正方形或六边形。石油钻井大型钻机都用四棱方钻杆，地质勘探小型钻机用六棱方钻杆。方钻杆由于所处的工作条件十分繁重，要求它具有较高抗拉强度和抗扭强度。所以方钻杆壁厚比一般钻杆大三倍左右，而且多用强度较大的优质合金钢制成。API标准方钻杆用D、E级或高强度的合金钢AISI4145钢制成。要求保证制造质量的均衡性。方钻杆两端接头有丝扣以便连接。在钻进中方钻杆的上端始终处于转盘面上，为了防止方钻杆在旋转中自动卸扣，所以方钻杆上端的丝扣为反扣，下端为正扣。方钻杆的长度一般应比钻杆单根长2～3米，以免接单根以后方钻杆不能进入转盘面以下。一般长度为13～16米。二、方钻杆的规范根据方钻杆两端接头连接的不同，可将方钻杆分为有细扣和无细扣两种。1.有细扣方钻杆。方钻杆两端车有公细扣，上端为反细扣，下端为正细扣。使用时上端的接头一端为细反口另一端为正公粗反扣；下端接头一端为正细扣另一端为正公粗扣的接头。带细扣的方钻杆常因产生疲劳而导致破坏。目前除俄罗斯部分地区还采用外，我国和美国都不采用。2.无细扣方钻杆。方钻杆两端没有细扣，上下接头与方钻杆对焊连接。或者将接头与方钻杆做成一体。根据用途不同，四方钻杆分为：2-1/2、3、3-1/2、4-1/4、5-1/4五种尺寸规格。六方方钻杆分为：3、3-1/2、4-1/4、5-1/4六种尺寸规格。常用的石油钻井方钻杆有3-1/2、5-1/4两种尺寸规格的方钻杆。通常说的方钻杆通称尺寸是指对边边宽（D4）尺寸。3-1/2六方钻杆的连接扣型为：顶端6-5/8REG反扣，底端为3-1/2IF；5-1/4六方钻杆的连接扣型为：顶端6-5/8REG反扣，底端扣型为4-1/2IF。API四角形方钻杆规范通称尺寸in对边宽mm对角宽mm内径mm上接头扣型反扣下接头扣型正扣总体长度Ftm2-1/263.583.331.756-5/8REGNC26（2-3/8IF）4012.20376.2100.044.256-5/8REGNC31（2-7/8IF）4012.203-1/288.9115.157.156-5/8REGNC38（3-1/2IF）4012.204-1/4108.0141.371.436-5/8REGNC46（4IF）NC50（4-1/2IF）405412.2016.465-1/4133.4175.482.556-5/8REGNC56（5-1/2FH）405412.2016.46API六角形方钻杆规范R1D245°R245°DLL2L1L3D4右旋外螺纹连接六角形方钻杆dR1RD245°R245°DLL2L1L3D4D3左旋内螺纹连接右旋外螺纹连接四角形方钻杆左旋内螺纹连接通称尺寸in对边宽mm对角宽mm内径mm上接头扣型反扣下接头扣型正扣总体长度InM376.285.738.16-5/8REGNC26（2-3/8IF）4012.203-1/288.9100.844.46-5/8REGNC31（2-7/8IF）4012.204-1/4108.0122.257.26-5/8REGNC38（3-1/2IF）405412.2016.465-1/4133.4151.676.282.66-5/8REGNC46（4IF）NC50（4-1/2IF）405412.2016.466152.4173.088.96-5/8REGNC56（5-1/2FH）405412.2016.46三、方钻杆的检验1、检查方钻杆的编号印记。2、检查方钻杆弯曲程度，方钻杆弯曲度标准如下表。方钻杆弯曲度标准表方钻杆全长m校直标准mm使用标准mm165〈4〈61223〈5每米弯曲度〈153、外观检查、目测有无明显损伤、弯曲、刺漏及水眼不通等情况。4、驱动部分表面磨损不超过对边的1/3。5、检查丝扣：用梳齿检查公母扣的好坏和公扣拉长情况；用荧光磁粉对螺纹进行探伤。6、本体进行无损检测。7、检查公、母扣：母扣直径涨大小于3.175mm，公扣有拉长现象不能使用。第二节钻铤一、钻铤的作用钻铤是钻柱下部结构的主要组成部分，它除给钻头提供钻压外，在直井钻进时，还使下部钻具组合以其较大的刚度扶正钻头而改善钻头工作的稳定性和有利于克服井斜的问题。钻铤壁厚而粗大，单位长度重量大。壁厚一般是38～53毫米，相当于钻杆（同尺寸）的4～6倍，单位长重量比同尺寸钻杆大4～5倍。它的直径一般与钻杆接头直径相等或者稍大。这样可以增强刚度，在加压时可以减小下部的弯曲，防止井斜和钻具折断。钻铤的规范：钻铤一般为高级合金钢制造，国产钻铤采用D55钢，API有的用AISI4145铬钼合金钢制造。有的钻铤中部用普通钢，两端焊上优质铬钼钢。钻铤两端都是粗扣，扣型与钻杆接头相同，锥度有1：4和1：6两种，扣距有每英寸四扣、五扣两种。钻铤大多数是一端为公扣另一端为母扣，特殊的有双母扣钻铤。一般都以钻铤的外径作为称呼尺寸。二、钻铤的种类及规范1.钻铤的种类A.按其结构划分有圆钻铤、螺旋钻铤、方钻铤。目前海上常用的是螺旋钻铤、圆钻铤，方钻铤由于其刚度比普通圆钻铤大很多，主要用作防斜钻具，方钻铤被誉为“减慢井斜角变化的最好工具”，目前海上尚未引进。B.按其制造用的钢材材质分为：钢制钻铤和无磁钻铤。无磁钻铤是用特殊的钢材（如以铬和锰为基础的奥氏体钢等）制造的钻铤，用来把测斜仪的罗盘与有磁性的钢制钻柱上下的磁场隔开一个适当的距离，以免在用磁性仪器（如罗盘等）测量井斜及其方位时，易受地磁场和有磁性的钢制钻具的影响。2.钻铤丝扣规范：绝大多数钻铤是在管体上直接加工连接丝扣，但也有采用对焊接头的。例如法国制造的钻铤，中间部分为普通钢材，两端焊接上优质铬钼钢。钻铤的公扣台肩和母扣基部丝扣根部处都是应力集中的地方，受交变的弯曲载荷，容易产生疲劳破坏。为了分散高应力集中、减少疲劳损坏，通常在钻铤公扣台肩和母扣根部都车有应力减轻槽。应力减轻槽有助于减少钻铤从丝扣的根部破坏，增加钻铤的使用寿命。应力减轻槽有两种形式。外部应力减轻槽和内部应力减轻槽。经验证明，内外同时有应力减轻槽的可提高钻铤的使用寿命十倍以上。3.钻铤的重量：空气中的重量即钻铤管材的重量。钻铤在泥浆中受到泥浆的浮力作用，泥浆中的重量应为空气中的重量×浮力系数。浮力系数＝1-泥浆比重/管材比重4.螺旋钻铤：为了减少钻铤与井壁的接触面积，防止压差粘附卡钻，在圆钻铤的外圆柱面上加工出三条右旋螺旋槽，成为螺旋钻铤。为了便于接卸操作和修扣，在外螺纹端接头部分留有一段305～560毫米和内螺纹端接头部分留有一段457～610毫米的不切槽的圆钻铤段。螺旋钻铤的重量比同尺寸的圆钻铤约减少4％，但强度不变。5.带吊卡槽和卡瓦槽的钻铤：为了缩短起下钻时间和方便接卸钻铤，专门制造一种带吊卡槽和卡瓦槽的钻铤，这样起下钻中就可不再用安全卡瓦和提升短节。这种钻铤和常用钻铤基本一样，只是在内螺纹端外表面加工出扣吊卡的槽和安放卡瓦的槽。6.常用钻铤规范常用钻铤API规范内部应力减轻槽外部应力减轻槽钻铤外径in（mm）内径in（mm）+1/16（1.59）-0长度ft（m）±6（0.152）台肩倒角直径in（mm）±1/64（0.4）弯曲强度比连接扣型4-3/4(120.7)2（50.8）30（9.1）4-33/64（114.7）2.58:13-1/2IF6-1/4(158.8)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）5-29/32（150）2.63:14IF6-1/2(165.1)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）6-3/32（154.8）2.76:14-1/2IF7(177.8)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）6-31/64（164.7）2.73:14-1/2IF8(203.2)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）7-31/64（190.1）3.02:16-5/8REG9(228.6)2-13/16（71.4）30（9.1）或31（9.4）8-3/8（212.7）3.17:17-5/8REG三、钻铤的检验：1、外观检查：目测管体有无明显损伤、刺漏、弯曲、水眼堵死等。钻铤伤痕检查标准钻铤尺寸mm伤痕(周长mm长的%)120.65(4-3/4)＜4mm(0%)158.75(6-1/4)＜5mm(10%)160.10(6-l/2)＜5mm(10%)177.8(7)＜6.5mm(10%)203.2(8)＜7mm(10%)228.6(9)＜8mm(10%)2、对于弯曲超标的钻铤应进行校直。钻铤、加重钻杆弯曲标准(石油部标准)总长度(m)全长允许弯曲度mm两端允许弯曲度mm校直送井使用校直送井使用8-93〈451.5〈2〈2.51245〈5〈2〈2.53每米弯曲度〈1.5mm3、钻铤螺纹检查。母扣直径涨大小于3.175mm（1/8)为合格，公扣有拉长现象不能使用(按钻杆丝扣标准)；用荧光磁粉检查丝扣。4、检查公母扣台肩。局部碰伤，但能保证密封面大于最小台肩面的80%为合格；台肩面缺陷深度小于0.79mm可修磨，但允许20%的台肩面磨坑存在。5、丈量钻铤的长度。6、检验标记合格的钻铤两端涂白色环带。7、钻铤磨损情况检查。钻铤允许磨损尺寸标准(API)钻铤尺寸mm最小外径mm小吊卡槽台肩厚度mm最小台肩面宽度mm吊卡槽台肩面到母扣台肩面长度mm扣型228.6(9)216〉6.35172007-5/8REG203.2(8)190.3〉6.35162006-5/8REG177.8(7)165〉5.514.7200NC50(4-1/2IF)165.l(6-1/2)1525.011.7200NC5O(4-1/2IF)158.75(6-1/4)149.2〉4.767.95200NC46(4IF)120.65(4-3/4)113.55198NC38(3-1/2IF)8、钻铤的上扣扭矩。常用钻铤上扣扭矩值(API)规格内径扭矩N·M扭矩KG·M扭矩Ft·Lb228.6(9)76.2112548114858306082.551125481148583060203.2(8)71.447186873335303876.267800691850036177.8(7)71.4444070449732524165.5(6-1/2)57.154O00240822952271.4440002408229522158.8(6-1/4)57.153796838742802071.4430103.2307222216120.7(4-3/4)57.1513424.413709907第三节加重钻杆一、加重钻杆的结构与