第3章-钻柱

第1页第一节钻柱组成（DrillstringComposition）第二节钻柱受力分析（DrillstringForceAnalysis）第三节钻柱设计（DrillstringDesign）第三章钻柱（Drillstring）第2页第一节钻柱组成（DrillstringComposition）第三章钻柱（Drillstring）第3页钻柱定义：（Definitionofdrillingstring）(1)由方钻杆、钻杆、钻铤等基本钻具组成，并用配合接头连接起来的入井管串称为钻柱。(2)钻柱是从钻头到地面全部管柱的总称。(3)钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称。generaldesignationofsteel-tubestringbetweenbitandswivel一、钻柱的作用与组成functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第4页为钻井液由井口流向钻头提供通道；Offerachannelfordrillingfluidsflowingfromwellheadtobit施加钻压；Applyweightonbit将地面的能量传递给钻头(传递扭矩Transmittorque)；起下钻头tripping根据钻柱长度计算井深Calculatewelldepthaccordingtothelengthofdrillstring（一）钻柱的作用functionsofdrillstring1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第5页传递井下信息Transmitdown-holeinformation；中途测试、安放尾管、下电测工具；Drill-stemtest,setliner,lowerelectronicloggingtools处理井下复杂和事故。Handledown-holecomplicationandaccident（一）钻柱的作用functionsofdrillstring1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第6页（二）钻柱的组成基本钻柱组合：compositionofdrillstring钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。kelly,drillstem,bottomholeassembly。钻铤＋配合接头＋钻杆＋配合接头＋方钻杆DrillCollar+CrossoverSub+Drillpipe+Crossoversub+KellyBit(215.9mm)+DC(177.8mm×309)+DP(127mm×2000)1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第7页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）kellydrillpipedrillcollarcrossoversub第8页典型钻具组合1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第9页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第10页1、钻杆(Drillpipe)①钻杆的结构与规范structureandcriteriaofdrillpipe两端带加厚接头，并且有公母扣的空心园管。公称尺寸指本体外径。目前规范尺寸有27/8”，31/2”，41/2”，5”，51/2”，65/8”。长度一般18-45ft，采用高强度钢，如API钻杆的钢级有：D,E,95(X),105(G),135(S)。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第11页内加厚外加厚内外加厚钻杆结构：Drillpipestructure钻杆加厚形式：Thickendrillpipe1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第12页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第13页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第14页②钻杆的钢级与强度steelgradeandintensityofdrillpipe注：X级、G级和S级钻杆为高强度钻杆。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第15页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第16页③接头(sub)接头有两种，一种是钻具自带的接头，用于种类相同、尺寸相同的钻具间的连接，如同尺寸钻杆间的连接，即钻杆接头；二是单独的接头，也就是转换接头、配合接头(Crossoversub)，用于种类不同、尺寸不同的钻具间的连接，如钻杆与钻铤间的连接，钻铤与钻头之间的连接，如表3-3所示。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第17页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第18页接头及丝扣由于钻杆、钻铤、方钻杆有多种不同尺寸的外径，其丝扣扣型也各不相同。配合接头即指将钻杆、方钻杆、钻铤、钻头连接成一管串的联接件。即连接不同直径、不同扣型钻具的短接。我国现场常用三位数字表示接头螺纹的类型。如：４２１，５１１，４１０等。接头命名旧的表示方法：公称尺寸：本体外径1-公扣；0-母扣公扣/母扣扣型公称直径1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第19页公称尺寸和实际尺寸：A、公称尺寸：是标准中规定的名义尺寸，是用户和生产企业希望得到的理想尺寸，在这种名义尺寸之下，只有根据不同种类的配合，给定了不同的公差，才是机械加工的实际掌握的尺寸。B、实际尺寸：是生产过程中所得到的实际尺寸，该尺寸往往大于或小于公称尺寸。这种大于或小于公称尺寸的现象称为偏差。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第20页接头类型（旧标准针对有细扣钻杆）：d1=d2=d3d1d2=d3d1d2d3d1(管体部分)d2（加厚部分）d3（接头部分）内平式(IF)贯眼式（FH）正规式（RED）1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第21页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）PinBox第22页2.671.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第23页丝扣类型（新标准针对对焊钻杆）——NC型系列：①生产现场常用数字型接头代号，如NC50--53G。NC50表示接头螺纹代号，其中NC(nationalcoarsethread)代表（美国）国家标准粗牙螺纹；50表示丝扣基面节圆直径的大小（取节圆直径的前两位数字乘以10）；5表示所配钻具名义外径代号；3表示所配钻具重量代号；G表示所配钻具钢级代号。参见表3-21.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第24页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第25页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第26页2.钻铤(Drillcollar)一端车有公扣，另一端是母扣的等径空心园柱管。壁厚大（相当于钻杆壁厚4-6倍，一般38~53mm），刚度大，质量大。公称尺寸指外径，目前规范尺寸有31/2“，41/8”，43/8“，61/4”，7“，8”，9“，10”，长度一般4m-10ｍ,采用高级合金钢制造。连接时不另加接头。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第27页钻铤作用：functionsofdrillcollar(1)给钻头施加钻压；applyweightonthebit(2)保证压缩条件下的必要强度；intensityguaranteeunderthesituationofcompression(3)减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳；alleviatebitvibration,swing,bounceandmakethebitworksteadily(4)控制井斜。controlwelldeviation1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第28页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第29页1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第30页3、方钻杆kelly方钻杆的驱动部分断面为中空的四边形或六边形，标准方钻杆全长12.19m，驱动部分长11.25m。采用高强度合金钢制造，其壁厚比钻杆壁厚大三倍左右，具有高抗拉和抗扭强度。目前规范尺寸有：21/2“，3”，31/2”，41/2“，51/2＂。1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第31页其它可选组件：稳定器（Stabilizer)振击器(Jar)减震器(Bumper)悬浮器（Suspensiondevice）加重钻杆（HeavyweightDrillPipe,HWDP）扩眼器(reamer)螺杆钻具（PositiveDisplacementMotor,PDM)涡轮钻具（turbodrill,turbinemotor）1.functionsandcompositionofdrillstring稳定器、减振器、震击器和悬浮器是为了进一步提高钻井工作效率，使用最广泛的四器。第三章钻柱（Drillstring）第32页HWDP-厚壁钻杆（Heavyweightdrillpipe）加重钻杆1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第33页稳定器（扶正器）stabilizer（centralizer）1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第34页稳定器（扶正器）stabilizer（centralizer）1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第35页震击器Jar1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第36页螺杆钻具（PositiveDisplacementMotor,PDM)1.functionsandcompositionofdrillstring第三章钻柱（Drillstring）第37页螺杆钻具（PositiveDisplacementMotor,PDM)1.functionsan