第3節(jié) 鉆具與井口工具

1、 一、鉆頭一、鉆頭 二、鉆柱二、鉆柱 三、底部鉆具組合三、底部鉆具組合 四、井口工具四、井口工具第三節(jié)第三節(jié) 鉆具與井口工具鉆具與井口工具（1 1）刮刀鉆頭）刮刀鉆頭刮刀鉆頭的分類刮刀鉆頭的分類刀翼數(shù)刀翼數(shù)刀翼底刃的形狀刀翼底刃的形狀兩翼兩翼(魚尾式魚尾式)刮刀鉆頭刮刀鉆頭三翼三翼刮刀鉆頭刮刀鉆頭四翼四翼刮刀鉆頭刮刀鉆頭階梯式階梯式刮刀鉆頭刮刀鉆頭平底式平底式刮刀鉆頭刮刀鉆頭最常用最常用一、鉆頭（1) 1)刮刀鉆頭刮刀鉆頭刮刀鉆頭的破巖形式刮刀鉆頭的破巖形式 刮刀鉆頭是刮刀鉆頭是切削型鉆頭切削型鉆頭，對(duì)不同類，對(duì)不同類型的巖石，其破巖形式略有不同型的巖石，其破巖形式略有不同：塑性巖石：塑性巖石

2、：刃前巖石發(fā)生塑刃前巖石發(fā)生塑性流動(dòng)，形成切削破碎。性流動(dòng)，形成切削破碎。塑脆性巖石：塑脆性巖石：碰撞碰撞擠壓、擠壓、小剪切小剪切大剪切大剪切1 1 適用于適用于松軟地層松軟地層，機(jī)械鉆速高；，機(jī)械鉆速高；2 2 易井斜；易井斜；3 3 刮刀鉆頭壽命取決于刀翼壽命刮刀鉆頭壽命取決于刀翼壽命一、鉆頭(2)(2)牙輪鉆頭牙輪鉆頭牙輪鉆頭的組成：牙輪鉆頭的組成：鉆頭鉆頭體體、牙輪牙輪、巴掌、水眼巴掌、水眼和和軸承。軸承。鉆頭體巴掌水眼牙輪一、鉆頭(2)(2)牙輪鉆頭牙輪鉆頭牙輪鉆頭的分類牙輪鉆頭的分類多牙輪鉆頭多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目牙輪數(shù)目單牙輪鉆頭單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常

3、用最常用一、鉆頭1909年，美國(guó)人夏普和休斯發(fā)明了雙牙輪鉆頭，實(shí)現(xiàn)了鉆頭技術(shù)上的突破。實(shí)踐證明，用這種鉆頭鉆的井眼比較直，比較圓，而且比魚尾鉆頭快好幾倍。(2)(2)牙輪鉆頭牙輪鉆頭牙輪鉆頭的破巖形式牙輪鉆頭的破巖形式 沖擊沖擊- -壓碎、剪切壓碎、剪切牙輪在井底滾動(dòng)，沖擊壓碎井底巖石，牙輪在井底滾動(dòng)，沖擊壓碎井底巖石，形成一個(gè)個(gè)破碎坑；形成一個(gè)個(gè)破碎坑；而破碎坑之間的巖石并沒有破碎，靠牙而破碎坑之間的巖石并沒有破碎，靠牙輪的滑動(dòng)作用來剪切巖石，形成全面破輪的滑動(dòng)作用來剪切巖石，形成全面破碎；碎；為了增加滑動(dòng)作用，結(jié)構(gòu)上增加了：為了增加滑動(dòng)作用，結(jié)構(gòu)上增加了：超超頂、移軸、復(fù)錐頂、移軸、復(fù)錐。

4、超頂移軸復(fù)錐1 1 牙輪鉆頭適用于從牙輪鉆頭適用于從軟到堅(jiān)硬的各種地層軟到堅(jiān)硬的各種地層；2 2 牙輪鉆頭的壽命取決于牙齒和軸承的磨損情況。牙輪鉆頭的壽命取決于牙齒和軸承的磨損情況。一、鉆頭(3)(3)金剛石鉆頭金剛石鉆頭對(duì)硬地層的快速鉆井問題，人們想到了最堅(jiān)硬的物質(zhì)-金剛石。1946年，弗蘭克研制出了把金剛石鑲嵌到鋼制鉆頭胎體上，生產(chǎn)出了金剛石取心鉆頭。一、鉆頭(3)(3)金剛石鉆頭金剛石鉆頭1952年，美國(guó)弗蘭克做出了第一只鉆堅(jiān)硬地層的鑲有金剛石的鉆頭。1960年，研發(fā)出鑲有碳化鎢硬質(zhì)合金片的粗粒金剛石鉆頭。1976年，生產(chǎn)聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，稱為PDC鉆頭，成本大降。1987年，生產(chǎn)出

5、熱穩(wěn)定的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，稱為TSP鉆頭，能鉆更硬、更有磨損性的地層。PDC鉆頭一、鉆頭(3)(3)金剛石鉆頭金剛石鉆頭金剛石鉆頭的組成：金剛石鉆頭的組成：鉆頭體鉆頭體、切削齒切削齒、水水眼與水槽。眼與水槽。鉆頭體水眼與水槽切削齒一、鉆頭(3)(3)金剛石鉆頭金剛石鉆頭金剛石鉆頭的破巖形式金剛石鉆頭的破巖形式 研磨、銑削巖石研磨、銑削巖石1 1 主要適用于主要適用于堅(jiān)硬地層，堅(jiān)硬地層，PDCPDC鉆頭鉆頭適用于適用于軟到中硬軟到中硬地層地層；2 2 損壞主要為金剛石損壞主要為金剛石切削齒的熱損壞切削齒的熱損壞、胎體被沖蝕胎體被沖蝕、切削齒受沖擊而產(chǎn)生的碎裂切削齒受沖擊而產(chǎn)生的碎裂。一、鉆頭

6、鉆柱鉆柱 是用各種接頭將是用各種接頭將方鉆桿方鉆桿、鉆桿鉆桿和和鉆鋌鉆鋌等部件連接起來組等部件連接起來組成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。功用功用傳遞扭矩傳遞扭矩施加鉆壓施加鉆壓輸送鉆井液輸送鉆井液計(jì)量井深計(jì)量井深起下鉆頭起下鉆頭特殊作業(yè)特殊作業(yè)二、鉆柱方鉆桿方鉆桿鉆桿鉆桿鉆鋌鉆鋌穩(wěn)定器穩(wěn)定器（1 1）方鉆桿）方鉆桿主要作用：主要作用：傳遞扭矩；傳遞扭矩；承受鉆柱全部重量承受鉆柱全部重量主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：中空、斷面外形為中空、斷面外形為四邊形四邊形和和六邊形六邊形；上端反扣（左旋扣）、下端正扣（右旋扣）上端反扣（左旋扣）、下端正扣（右旋扣） ；長(zhǎng)長(zhǎng)131

7、316m16m，比單根鉆桿長(zhǎng)，比單根鉆桿長(zhǎng)2m2m以上；以上；壁厚比鉆桿大壁厚比鉆桿大3 3倍。倍。水龍頭鉆桿方鉆桿轉(zhuǎn)盤面方鉆桿保護(hù)接頭（2 2）鉆桿）鉆桿主要作用：主要作用：傳遞扭矩；傳遞扭矩；輸送鉆井液。輸送鉆井液。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：兩端有接頭形成的臺(tái)肩，便兩端有接頭形成的臺(tái)肩，便于接單根、起下鉆；于接單根、起下鉆；壁薄，壁薄， 9 911mm11mm 。（3 3）鉆鋌）鉆鋌主要作用：主要作用：給鉆頭施加壓力。給鉆頭施加壓力。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：壁厚且粗大，單位長(zhǎng)度重壁厚且粗大，單位長(zhǎng)度重量大，為同尺寸鉆桿的量大，為同尺寸鉆桿的4 46 6倍倍。 兩端無接頭兩端無接頭 。（4 4）其它鉆

8、柱部件）其它鉆柱部件接頭、穩(wěn)定器、減震器、震擊器接頭、穩(wěn)定器、減震器、震擊器。井下動(dòng)力鉆具導(dǎo)向鉆井鉆具 指起下鉆、接單根、下套指起下鉆、接單根、下套管過程中在井口所用的管過程中在井口所用的各種工具。各種工具。（1 1）吊鉗）吊鉗作用：上、卸鉆桿作用：上、卸鉆桿、鉆鋌和套管絲扣、鉆鋌和套管絲扣。液壓大鉗液壓大鉗上鉗上鉗下鉗下鉗剎車帶剎車帶鉗牙鉗牙液動(dòng)馬達(dá)液動(dòng)馬達(dá)大鉗的動(dòng)力是由低速大扭矩的液馬達(dá)供給，經(jīng)變速機(jī)構(gòu)的變速將動(dòng)力傳遞到缺口大齒輪上，由它經(jīng)過三個(gè)大銷子轉(zhuǎn)動(dòng)上鉗外環(huán)，從而帶動(dòng)上鉗鉗頭卡緊上部鉆桿的接頭，進(jìn)行上口或下口。下鉗則由氣缸推動(dòng)下鉗鉗頭轉(zhuǎn)動(dòng)，以卡緊下部鉆桿的接頭。液壓大鉗液壓大鉗（2

9、2）吊卡和吊環(huán)）吊卡和吊環(huán)作用作用：起升、：起升、懸持和下放鉆懸持和下放鉆具。具。（3 3）卡瓦和安全卡瓦）卡瓦和安全卡瓦作用作用：在井口懸持無臺(tái)肩鉆具，如鉆：在井口懸持無臺(tái)肩鉆具，如鉆鋌等。鋌等。（4 4）提升短節(jié)）提升短節(jié)作用作用：用來提升外壁無臺(tái)肩的鉆鋌和：用來提升外壁無臺(tái)肩的鉆鋌和其它井下管串。其它井下管串。結(jié)構(gòu)及原理 測(cè)量?jī)x由一次儀表和二次儀表組成。 見圖1，一次儀表含死繩固定器和傳感器，二次儀表含指示儀和記錄儀。 圖圖1 1 大鉤懸重測(cè)量?jī)x示意圖大鉤懸重測(cè)量?jī)x示意圖1. 1. 死繩固定器死繩固定器 2. 2. 傳感器傳感器 3. 3. 儀表箱儀表箱 4. 4. 記錄儀記錄儀 5.

10、5. 指示儀指示儀 6. 6. 連接管線連接管線結(jié)構(gòu)及原理通過管線把承壓室和壓力表相連通過管線把承壓室和壓力表相連，就形成一個(gè)液壓指重表。如圖，就形成一個(gè)液壓指重表。如圖，表盤上有內(nèi)外刻度，內(nèi)圈懸重，表盤上有內(nèi)外刻度，內(nèi)圈懸重外圈鉆壓。正常情況下鉆頭脫離外圈鉆壓。正常情況下鉆頭脫離井底，外表盤零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)指針，內(nèi)井底，外表盤零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)指針，內(nèi)圈為圈為 ，而外表盤指示的鉆壓，而外表盤指示的鉆壓值為零。當(dāng)鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭與地層值為零。當(dāng)鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭與地層接觸，大鉤負(fù)荷減小，而外圈的接觸，大鉤負(fù)荷減小，而外圈的刻度值便正確地表示出鉆壓值。刻度值便正確地表示出鉆壓值?？俉結(jié)構(gòu)及原理記錄儀內(nèi)裝有一根彈簧管，自由端記錄儀內(nèi)裝有一根彈簧管，自由端通過連接板與筆臂轉(zhuǎn)軸搖臂相連，通過連接板與筆臂轉(zhuǎn)軸搖臂相連，從傳感器傳輸來的液體壓力使彈簧從傳感器傳輸來的液體壓力使彈簧管自由端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)管自由端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而使安裝在轉(zhuǎn)軸上的記錄筆發(fā)生從而使安裝在轉(zhuǎn)軸上的記錄筆發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再由時(shí)鐘帶動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)，再由時(shí)鐘帶動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形記錄紙上劃出大鉤懸重隨時(shí)間圓形記錄