石油鉆井鉆具現(xiàn)場使用與管理課件

鉆具現(xiàn)場使用與管理鉆具現(xiàn)場使用與管理主要內(nèi)容一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理主要內(nèi)容一、前言前言

在鉆井生產(chǎn)中，鉆具是連通地面與地下的樞紐，是鉆井過程中不可缺少的組成部分。鉆具的狀態(tài)和使用狀況將對鉆井施工帶來直接的影響。由于對鉆具認識不夠、使用不當，一旦發(fā)生鉆具刺漏、鉆具埋井等事故，不但造成大量的資源浪費，而且會給井隊造成無法預(yù)知的損失。前言在鉆井生產(chǎn)中，鉆具是連通地面與地

工程公司每年都需要投入4-5千萬左右的巨額資金購置一定數(shù)量的鉆具，才能滿足正常的鉆具使用需要。在這種情況下，工程公司還是存在鉆具性能普遍較低、數(shù)量嚴重不足、周轉(zhuǎn)緊張、現(xiàn)場技術(shù)管理問題等，影響了井隊的正常生產(chǎn)。

前言工程公司每年都需要投入4-5千萬左右的巨額

因此，本次講課的目的是：一是讓各位技術(shù)人員對鉆具使用和現(xiàn)場管理有一個更詳實的認識，指導正確合理使用鉆具，盡可能減少鉆具現(xiàn)場失效問題，保證鉆井生產(chǎn)正常進行；二是提請各位技術(shù)人員要愛惜工程公司的鉆具資源。鉆具是屬于工程公司的，任何人都應(yīng)當愛惜公司的資產(chǎn)。下面，受工程公司的委托，做簡要的介紹，供現(xiàn)場使用人員參考，不當之處，請予以批評指正！前言因此，本次講課的目的是：前一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言鉆具基礎(chǔ)知識鉆具生產(chǎn)工藝流程圖鉆具基礎(chǔ)知識鉆具生產(chǎn)工藝流程圖一、鉆柱的組成與功用（一）鉆柱的組成鉆柱(DrillingString)是鉆頭以上，水龍頭以下部分的鋼管柱的總稱.

它包括方鉆桿(SquareKelly)、鉆桿(DrillPipe)、鉆鋌(DrillCollar)、各種接頭(Joint)及穩(wěn)定器(Stabilizer)等井下工具。鉆具基礎(chǔ)知識一、鉆柱的組成與功用鉆具基礎(chǔ)知識（二）鉆柱的功用(1)提供鉆井液流動通道；(2)給鉆頭提供鉆壓；(3)傳遞扭矩；(4)起下鉆頭；(5)計量井深；(6)觀察和了解井下情況（鉆頭工作情況、井眼狀況、地層情況）；(7)進行其它特殊作業(yè)（取芯、擠水泥、打撈等）；(8)鉆桿測試(Drill-StemTesting),又稱中途測試。鉆具基礎(chǔ)知識（二）鉆柱的功用鉆具基礎(chǔ)知識1.鉆桿（1）作用：傳遞扭矩和輸送鉆井液，延長鉆柱。（2）結(jié)構(gòu)：管體+接頭（3）規(guī)范：壁厚：9～11mm，一般是9.19mm。外徑：根據(jù)各種鉆桿情況而定，如常用的127，140等。 長度：一般在9.5m左右。

鉆具基礎(chǔ)知識1.鉆桿鉆具基礎(chǔ)知識

常用鉆桿規(guī)范（內(nèi)徑、外徑、壁厚、線密度等）鉆具基礎(chǔ)知識常用鉆桿規(guī)范（內(nèi)徑、外徑、壁厚、線密度等）鉆具基礎(chǔ)知識

（2）接頭及螺紋螺紋連接條件：尺寸相等，絲扣類型相同，公母螺紋相匹配。鉆桿接頭特點：壁厚較大，外徑較大，強度較高。鉆桿接頭類型：內(nèi)平（IF）、貫眼（FH）、正規(guī)（REG）；NC系列鉆具基礎(chǔ)知識（2）接頭及螺紋鉆具基礎(chǔ)知識內(nèi)平式：主要用于外加厚鉆桿。特點是鉆桿通體內(nèi)徑相同，鉆井液流動阻力??；但外徑較大，容易磨損。貫眼式：主要用于內(nèi)加厚鉆桿。其特點是鉆桿有兩個內(nèi)徑，鉆井液流動阻力大于內(nèi)平式，但其外徑小于內(nèi)平式。正規(guī)式：主要用于內(nèi)加厚鉆桿及鉆頭、打撈工具。其特點是接頭內(nèi)徑＜加厚處內(nèi)徑＜管體內(nèi)徑，鉆井液流動阻力大，但外徑最小，強度較大。這種類型接頭均采用V型螺紋，但扣型、扣距、錐度及尺寸等都有很大的差別。鉆具基礎(chǔ)知識內(nèi)平式：主要用于外加厚鉆桿。特點是鉆桿通體內(nèi)徑相同，鉆井液流NC型系列接頭

NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77等。

NC—NationalCoarseThread，（美國）國家標準粗牙螺紋。

xx—表示基面絲扣節(jié)圓直徑，用英寸表示的前兩位數(shù)字乘以10。如：NC26表示的節(jié)圓直徑為2.668英寸。

NC螺紋也為V型螺紋,表2-17所列的幾種NC型接頭與舊API標準接頭有相同的節(jié)圓直徑、錐度、螺距和螺紋長度，可以互換使用。鉆具基礎(chǔ)知識NC型系列接頭鉆具基礎(chǔ)知識數(shù)字型接頭與舊API接頭的區(qū)別鉆具基礎(chǔ)知識數(shù)字型接頭與舊API接頭的區(qū)別鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆鋌結(jié)構(gòu)特點：管體兩端直接車制絲扣，無專門接頭；壁厚大(38-53毫米），重量大，剛度大。主要作用：

(1)給鉆頭施加鉆壓;(2)保證壓縮應(yīng)力條件下的必要強度;(3)減輕鉆頭的振動、擺動和跳動等，使鉆頭工作平穩(wěn)；

(4)控制井斜。類型：光鉆鋌、螺旋鉆鋌、扁鉆鋌。常用尺寸：6-1/4〃，7〃，8〃，9〃。鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆鋌鉆具基礎(chǔ)知識3.方鉆桿類型：四方形、六方形特點：壁厚較大，強度較高主要作用：傳遞扭矩和承受鉆柱的全部重量。常用尺寸：89mm(3.5英寸)，108mm(4.5英寸)，133.4mm(5.5英寸)。鉆具基礎(chǔ)知識3.方鉆桿鉆具基礎(chǔ)知識4.穩(wěn)定器 類型：剛性穩(wěn)定器、不轉(zhuǎn)動橡膠套穩(wěn)定器、滾輪穩(wěn)定器。 作用：

1）防斜；

2）控制井眼軌跡。鉆具基礎(chǔ)知識4.穩(wěn)定器鉆具基礎(chǔ)知識二、鉆柱的工作狀態(tài)及受力分析（一）鉆柱的工作狀態(tài)

1.起下鉆工況下直井：直的拉伸、滑動。斜井：隨井眼傾斜和彎曲，滑動。

2.正常鉆進工況下上部受拉伸，下部受壓彎曲；在扭矩作用下旋轉(zhuǎn)運動。鉆具基礎(chǔ)知識二、鉆柱的工作狀態(tài)及受力分析鉆具基礎(chǔ)知識3.鉆柱的旋轉(zhuǎn)運動形式（1）自轉(zhuǎn)鉆柱象一根柔性軸，圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。均勻磨損，易發(fā)生疲勞破壞。（2）公轉(zhuǎn)鉆柱象一個剛體，圍繞著井眼軸線旋轉(zhuǎn)并沿著井壁滑動。產(chǎn)生偏磨。（3）公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的結(jié)合

彎曲鉆柱圍繞井眼軸線旋轉(zhuǎn)，同時圍繞自身軸線運動。鉆具基礎(chǔ)知識3.鉆柱的旋轉(zhuǎn)運動形式鉆具基礎(chǔ)知識（4）縱向振動鉆頭振動引起，產(chǎn)生交變應(yīng)力。（5）扭轉(zhuǎn)振動由井底對鉆頭旋轉(zhuǎn)阻力的變化引起，產(chǎn)生交變扭剪應(yīng)力.

（6）橫向擺振達到某一臨界轉(zhuǎn)速，可能產(chǎn)生無規(guī)則擺動，產(chǎn)生交變彎曲應(yīng)力。一般認為，彎曲鉆柱旋轉(zhuǎn)的主要形式是自轉(zhuǎn)，但也可能產(chǎn)生公轉(zhuǎn)或兩種運動形式的結(jié)合。由于在轉(zhuǎn)動過程中受到阻力的作用，鉆具的轉(zhuǎn)動是不平穩(wěn)的。鉆具基礎(chǔ)知識（4）縱向振動鉆頭振動引起，產(chǎn)生交變應(yīng)力。鉆具基礎(chǔ)知三、鉆柱的受力分析

1.概述 （1）自重產(chǎn)生的拉力 （2）鉆壓產(chǎn)生的壓力 （3）鉆井液的浮力 （4）摩擦阻力 （5）循環(huán)壓降產(chǎn)生的附加拉力 （7）起下鉆時產(chǎn)生的動載荷鉆具基礎(chǔ)知識三、鉆柱的受力分析鉆具基礎(chǔ)知識（8）扭矩（9）彎曲應(yīng)力（10）離心力（11）外擠力（12）振動產(chǎn)生的交變應(yīng)力。鉆具基礎(chǔ)知識（8）扭矩鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆柱受力最嚴重的部位：

1）井口斷面：拉力最大，扭矩最大；

2）下部受壓彎曲部分：交變軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭剪應(yīng)力

3）中性點：（鉆柱上軸向力等于零的點(Ｎ點，亦稱中和點，NeutralPoint)

拉壓交變載荷。鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆柱受力最嚴重的部位：鉆具基礎(chǔ)知識

下部鉆柱彎曲的原因

鉆壓的作用使下部鉆柱受壓縮，當壓力達到鉆柱的臨界壓力，鉆柱將失去直線穩(wěn)定狀態(tài)而發(fā)生彎曲并與井壁接觸。壓力較大時可能發(fā)生多次彎曲。鉆具基礎(chǔ)知識下部鉆柱彎曲的原因鉆具基礎(chǔ)知識四、鉆柱設(shè)計

1、設(shè)計內(nèi)容：（1）尺寸選擇（2）鉆鋌柱長度計算（3）鉆桿柱強度設(shè)計及較核。

2、設(shè)計原則：（1）滿足強度（抗拉、抗擠強度等）要求，保證鉆柱安全工作；（2）盡量減輕整個鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負荷能力下鉆更深的井。鉆具基礎(chǔ)知識四、鉆柱設(shè)計鉆具基礎(chǔ)知識一）鉆柱尺寸選擇

1.依據(jù)：（1）鉆機的提升能力；（2）井眼尺寸；（3）地質(zhì)條件；（4）工藝要求；（5）供貨情況。鉆具基礎(chǔ)知識一）鉆柱尺寸選擇鉆具基礎(chǔ)知識2.經(jīng)驗配合關(guān)系鉆具基礎(chǔ)知識2.經(jīng)驗配合關(guān)系鉆具基礎(chǔ)知識

選擇的基本原則：

1.鉆桿由于受到扭矩和拉力最大，在供應(yīng)可能的情況下，應(yīng)盡量選用大尺寸方鉆桿,應(yīng)比鉆桿尺寸大一級；

2.鉆機提升能力允許的情況下，選擇大尺寸鉆桿是有利的。因為大尺寸鉆桿強度大，水眼大，鉆井液流動阻力小，且由于環(huán)空較小，鉆井液上返速度高，有利于攜帶巖屑。入井的鉆柱結(jié)構(gòu)力求簡單，以便于起下鉆操作。國內(nèi)各油田目前大都用127mm(5in)鉆桿。鉆具基礎(chǔ)知識

選擇的基本原則：鉆具基礎(chǔ)知識3、鉆鋌尺寸決定著井眼的有效直徑，為了保證所鉆井眼能使套管或套銑筒的順利下入，鉆鋌中最下部一段（一般應(yīng)不少一立柱）的外徑應(yīng)不小于允許最小外徑，其允許最小鉆鋌外徑為：允許最小鉆鋌外徑＝2×套管接箍外徑－鉆頭直徑當鉆鋌柱中采用了穩(wěn)定器，可以選用稍小外徑的鉆鋌。鉆鋌柱中選用的最大外徑鉆鋌應(yīng)以保證在可能發(fā)生的打撈作業(yè)中能夠被套銑為前提。在大于241.3mm的井眼中，應(yīng)采用復合鉆鋌結(jié)構(gòu)。但相鄰兩段鉆鋌的外徑一般以不超過25.4mm為宜。鉆具基礎(chǔ)知識3、鉆鋌尺寸決定著井眼的有效直徑，

4．鉆鋌尺寸一般選用與鉆桿接頭外徑相等或相近的尺寸，有時根據(jù)防斜措施來選用鉆鋌的直徑。近些年來，在下部鉆具組合中更多的使用大直徑鉆鋌，因為使用大直徑鉆鋌具有下列優(yōu)點：（1）用較少的鉆鋌滿足所需鉆壓的要求，減少鉆鋌，也可減少起下鉆時連接鉆鋌的時間；（2）提高了鉆頭附近鉆柱的剛度，有利于改善鉆頭工況；（3）鉆鋌和井壁的間隙較小，可減少連接部分的疲勞破壞；（4）有利于防斜。鉆具基礎(chǔ)知識4．鉆鋌尺寸一般選用與鉆桿接頭外徑相等一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析年序失效情況刺扣（根）刺本體（根）斷扣（根）粘扣（根）其它1999年1186802000年9163392001年532612002年0811172004年03544282005年044023耐磨帶刺漏3根2006年（至今）15095耐磨帶刺漏1根近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析年序失效情況刺扣

鉆井過程中，鉆具除了受到拉力外，還要受到交替變化的彎曲應(yīng)力，由于地層變化、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)等引起的橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動的周期變化的干擾力，接觸的介質(zhì)是具有一定腐蝕性的鉆井液，這些因素加速了鉆具的失效。鉆具失效除了造成鉆具損失外，打撈作業(yè)和停止鉆進損失更大，甚至會造成進尺報廢。因此，分析鉆具失效問題，加強對鉆具的使用、檢測與管理，減輕這一問題的影響意義重大。

近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析鉆井過程中，鉆具除了受到拉力外，還要受

鉆桿失效類型主要有過量變形、刺穿或斷裂及表面損傷。過量變形是由于工作應(yīng)力超過材料屈服極限引起；刺穿或斷裂在鉆柱失效事故中所占的比例較大，主要由于應(yīng)力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞等原因造成。表面損傷主要有腐蝕、磨損和機械損傷。

鉆桿管體腐蝕疲勞裂紋均起源于內(nèi)壁的點蝕坑，其破壞過程：點蝕坑產(chǎn)生———裂紋萌生———擴展———刺穿。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析鉆桿失效類型主要有過量變形、刺穿或斷裂及銹蝕裂紋、銹蝕、磨損缺陷的深度主要缺陷近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析銹蝕裂紋、銹蝕、磨損缺陷的深度主要缺陷近幾年油田鉆具失效情況拉傷、刺漏的臺肩面近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析拉傷、刺漏的臺肩面近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析被研磨過的螺紋近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析被研磨過的螺紋近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析1.刺扣主要原因分析：①鉆具放置時間太長，沒有及時檢查、檢修，造成螺紋、臺肩銹蝕，引起刺扣；②上扣扭矩未按規(guī)定執(zhí)行，上扣扭矩不足；③鉆具絲扣油質(zhì)量存在問題或不按規(guī)定要求進行涂抹，造成密封質(zhì)量不合格。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析1.刺扣主要原因分析：近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析2.刺本體原因分析：①由于鉆具水眼小，泥漿排量大，造成在大小直徑過渡處形成渦流，造成刺穿本體；②起下鉆時長卡瓦咬傷本體；③使用鉆桿濾清器對鉆桿本體造成嚴重操損傷；近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析2.刺本體原因分析：近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析④鉆具卸扣時，如果采用單吊卡作業(yè)，井口卡瓦對鉆具的擠壓力和B型大鉗卸扣時的斜向拉力，致使鉆具本體長期造成兩個力的交叉作業(yè)誘使鉆具本體發(fā)生破壞；⑤鉆具沒有及時進行無損檢測；⑥鉆具本身存在質(zhì)量問題。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析④鉆具卸扣時，如果采用單吊卡作業(yè)，井口卡瓦對鉆具的擠壓力和B3.粘扣原因分析①鉆具螺紋未采用磷化工藝，造成粘扣現(xiàn)象；②鉆具螺紋沒有徹底清潔，螺紋脂質(zhì)量不合格或涂抹操作不當，螺紋里夾扎有臟物，造成聯(lián)接不合格。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析3.粘扣原因分析近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言鉆具現(xiàn)場使用

一、鉆具的操作規(guī)程

1、鉆具使用前必須徹底清除絲扣表面夾雜的泥沙、石屑，砂礫等影響螺紋連接質(zhì)量的臟物；上下鉆臺時必須戴好護絲，防止、嚴防上下鉆臺磕碰鉆具螺紋及臺肩面。鉆具現(xiàn)場使用一、鉆具的操作規(guī)程螺紋間存在雜物，導致螺紋連接失效螺紋間存在雜物，2、用液壓大鉗給鉆桿緊扣時，先用高速檔旋轉(zhuǎn)約4～5圈上扣，觀察鉆桿內(nèi)、外吻合面是否均勻，如均勻則用低速檔上緊旋合。在一般情況下加于鉆桿上的扭矩不允許超過鉆桿接頭的緊扣扭矩。一般情況下液壓大鉗上扣液壓值及對應(yīng)扭矩如下表。鉆具現(xiàn)場使用2、用液壓大鉗給鉆桿緊扣時，先用高速檔旋轉(zhuǎn)約4～5圈

鉆桿接頭分級及對應(yīng)旋接扭矩、液壓大鉗壓力值鉆桿類型新接頭1級接頭2級接頭規(guī)格公稱質(zhì)量Kg/m鋼級接頭螺紋型式外徑mm內(nèi)徑mm旋接扭矩N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級外徑mm偏磨內(nèi)螺紋接頭最小臺肩mm旋接扭矩N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級外徑mm偏磨內(nèi)螺紋接頭最小臺肩mm旋接扭接N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級7315.49GNC31104.850.8894614.90高檔1005.2828414.00高檔98.44.4724712.4高檔S111.141.3117472.00低檔103.26.71043217.20高檔101.65.9934715.5高檔8919.81GNC3812761.9150582.64低檔118.36.4133942.36低檔116.75.6119612.14低檔

鉆桿接頭分級及對應(yīng)旋接扭矩、液壓大鉗壓力值

12729.05GNC50165.182.6348775.62低檔154.88.7297115.08低檔152.47.5260914.45低檔S168.369.9429846.90低檔160.311.5384806.09低檔157.29.9334145.13低檔139.736.79G51/2FH184.288.9426436.72低檔170.79.1404526.41低檔169.98.7360115.80低檔S190.576.2590939.91低檔178.613.1524738.90低檔174.611.1449868.41低檔鉆桿接頭分級及對應(yīng)旋接扭矩、液壓大鉗壓力值

12729.05

鉆桿接頭的緊扣扭矩是防止鉆桿接頭損壞的唯一最主要的因素。要求施加于鉆桿上的扭矩不應(yīng)超過規(guī)定值，若施加扭矩過大，則會在接頭螺紋處產(chǎn)生很高的軸向載荷，會造成螺紋變形、折斷，公接頭伸長、剪斷，母接頭脹大、脹裂等鉆具事故；過小則密封不到位，容易產(chǎn)生螺紋、臺肩刺漏問題。鉆具現(xiàn)場使用鉆桿接頭的緊扣扭矩是防止鉆桿接頭損壞的唯3、鉆具使用過程中，必須定期倒換和起鉆錯扣；4、鉆具下井前，其螺紋及臺肩部分必須均勻涂抹合格螺紋脂；5、鉆桿下井時必須用雙鉗按標準力矩緊扣，大鉗不得咬在鉆桿管體上；6、不得將鉆桿濾清器、鐵桿等硬物插進內(nèi)涂層鉆桿水眼，以免破壞內(nèi)涂層，造成鉆桿內(nèi)壁腐蝕性損壞；鉆具現(xiàn)場使用3、鉆具使用過程中，必須定期倒換和起鉆錯扣；鉆具現(xiàn)場使用7、卡瓦使用井深應(yīng)按卡瓦額定載荷的70%確定。卡瓦卡緊位置應(yīng)在鉆桿內(nèi)螺紋接頭下方0.3～0.5m；8、起鉆時要檢查鉆具彎曲；檢查鉆具內(nèi)、外螺紋及管體有無損傷、刺漏等；9、鉆具上卸扣要做到平穩(wěn)操作，不磨扣、不跳扣、不碰臺肩；嚴禁用單鉗繃扣；10、鉆具卸扣時應(yīng)防止拉彎鉆具和卸壞螺紋。鉆具現(xiàn)場使用7、卡瓦使用井深應(yīng)按卡瓦額定載荷的70%確定。卡瓦卡緊位置應(yīng)一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言鉆具現(xiàn)場管理

隨著井隊樣板隊創(chuàng)建、達標建設(shè)逐漸增多，對井場的布置、要求，現(xiàn)場管理要求逐漸提高，特別是工程公司于2006年6月5日下發(fā)并實施了《鉆具不落地現(xiàn)場管理》有關(guān)規(guī)定后，進一步加強了鉆具現(xiàn)場管理的力度。

做好鉆具現(xiàn)場管理，能達到以下三個目的：鉆具現(xiàn)場管理隨著井隊樣板隊創(chuàng)建、達標建設(shè)逐1、減少現(xiàn)場鉆具擺放不規(guī)范現(xiàn)象，提高現(xiàn)場HSE表現(xiàn)水平。生產(chǎn)所需的鉆具以母螺紋一端對齊，擺放在滑道兩側(cè)的管架上；備用鉆具不允許落地，以母螺紋一端對齊，碼放在備用管架上，碼放層數(shù)不得超過3層，每層鉆桿之間用標準墊杠隔開，不準使用鉆桿當墊杠。

通過對鉆具的規(guī)范化擺放，使現(xiàn)場規(guī)范有序。鉆具現(xiàn)場管理1、減少現(xiàn)場鉆具擺放不規(guī)范現(xiàn)象，提高現(xiàn)場HSE表石油鉆井鉆具現(xiàn)場使用與管理課件2、便于鉆具現(xiàn)場管理和操作使用，提高工作的質(zhì)量和可靠性?，F(xiàn)場鉆具規(guī)范化擺放后，便于對鉆具進行檢查、清點、倒運，能提高工作效率，保證鉆具質(zhì)量的可靠性。2、便于鉆具現(xiàn)場管理和操作使用，提高工作的質(zhì)量和可靠性。3、減少鉆具因人為或自然情況下的損壞現(xiàn)象。規(guī)范擺放后，杜絕了鉆具落地亂放現(xiàn)象的發(fā)生，避免了鉆具由此而引起的銹蝕等問題發(fā)生。3、減少鉆具因人為或自然情況下的損壞現(xiàn)象。鉆具現(xiàn)場使用與管理鉆具現(xiàn)場使用與管理主要內(nèi)容一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理主要內(nèi)容一、前言前言

在鉆井生產(chǎn)中，鉆具是連通地面與地下的樞紐，是鉆井過程中不可缺少的組成部分。鉆具的狀態(tài)和使用狀況將對鉆井施工帶來直接的影響。由于對鉆具認識不夠、使用不當，一旦發(fā)生鉆具刺漏、鉆具埋井等事故，不但造成大量的資源浪費，而且會給井隊造成無法預(yù)知的損失。前言在鉆井生產(chǎn)中，鉆具是連通地面與地

工程公司每年都需要投入4-5千萬左右的巨額資金購置一定數(shù)量的鉆具，才能滿足正常的鉆具使用需要。在這種情況下，工程公司還是存在鉆具性能普遍較低、數(shù)量嚴重不足、周轉(zhuǎn)緊張、現(xiàn)場技術(shù)管理問題等，影響了井隊的正常生產(chǎn)。

前言工程公司每年都需要投入4-5千萬左右的巨額

因此，本次講課的目的是：一是讓各位技術(shù)人員對鉆具使用和現(xiàn)場管理有一個更詳實的認識，指導正確合理使用鉆具，盡可能減少鉆具現(xiàn)場失效問題，保證鉆井生產(chǎn)正常進行；二是提請各位技術(shù)人員要愛惜工程公司的鉆具資源。鉆具是屬于工程公司的，任何人都應(yīng)當愛惜公司的資產(chǎn)。下面，受工程公司的委托，做簡要的介紹，供現(xiàn)場使用人員參考，不當之處，請予以批評指正！前言因此，本次講課的目的是：前一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言鉆具基礎(chǔ)知識鉆具生產(chǎn)工藝流程圖鉆具基礎(chǔ)知識鉆具生產(chǎn)工藝流程圖一、鉆柱的組成與功用（一）鉆柱的組成鉆柱(DrillingString)是鉆頭以上，水龍頭以下部分的鋼管柱的總稱.

它包括方鉆桿(SquareKelly)、鉆桿(DrillPipe)、鉆鋌(DrillCollar)、各種接頭(Joint)及穩(wěn)定器(Stabilizer)等井下工具。鉆具基礎(chǔ)知識一、鉆柱的組成與功用鉆具基礎(chǔ)知識（二）鉆柱的功用(1)提供鉆井液流動通道；(2)給鉆頭提供鉆壓；(3)傳遞扭矩；(4)起下鉆頭；(5)計量井深；(6)觀察和了解井下情況（鉆頭工作情況、井眼狀況、地層情況）；(7)進行其它特殊作業(yè)（取芯、擠水泥、打撈等）；(8)鉆桿測試(Drill-StemTesting),又稱中途測試。鉆具基礎(chǔ)知識（二）鉆柱的功用鉆具基礎(chǔ)知識1.鉆桿（1）作用：傳遞扭矩和輸送鉆井液，延長鉆柱。（2）結(jié)構(gòu)：管體+接頭（3）規(guī)范：壁厚：9～11mm，一般是9.19mm。外徑：根據(jù)各種鉆桿情況而定，如常用的127，140等。 長度：一般在9.5m左右。

鉆具基礎(chǔ)知識1.鉆桿鉆具基礎(chǔ)知識

常用鉆桿規(guī)范（內(nèi)徑、外徑、壁厚、線密度等）鉆具基礎(chǔ)知識常用鉆桿規(guī)范（內(nèi)徑、外徑、壁厚、線密度等）鉆具基礎(chǔ)知識

（2）接頭及螺紋螺紋連接條件：尺寸相等，絲扣類型相同，公母螺紋相匹配。鉆桿接頭特點：壁厚較大，外徑較大，強度較高。鉆桿接頭類型：內(nèi)平（IF）、貫眼（FH）、正規(guī)（REG）；NC系列鉆具基礎(chǔ)知識（2）接頭及螺紋鉆具基礎(chǔ)知識內(nèi)平式：主要用于外加厚鉆桿。特點是鉆桿通體內(nèi)徑相同，鉆井液流動阻力??；但外徑較大，容易磨損。貫眼式：主要用于內(nèi)加厚鉆桿。其特點是鉆桿有兩個內(nèi)徑，鉆井液流動阻力大于內(nèi)平式，但其外徑小于內(nèi)平式。正規(guī)式：主要用于內(nèi)加厚鉆桿及鉆頭、打撈工具。其特點是接頭內(nèi)徑＜加厚處內(nèi)徑＜管體內(nèi)徑，鉆井液流動阻力大，但外徑最小，強度較大。這種類型接頭均采用V型螺紋，但扣型、扣距、錐度及尺寸等都有很大的差別。鉆具基礎(chǔ)知識內(nèi)平式：主要用于外加厚鉆桿。特點是鉆桿通體內(nèi)徑相同，鉆井液流NC型系列接頭

NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77等。

NC—NationalCoarseThread，（美國）國家標準粗牙螺紋。

xx—表示基面絲扣節(jié)圓直徑，用英寸表示的前兩位數(shù)字乘以10。如：NC26表示的節(jié)圓直徑為2.668英寸。

NC螺紋也為V型螺紋,表2-17所列的幾種NC型接頭與舊API標準接頭有相同的節(jié)圓直徑、錐度、螺距和螺紋長度，可以互換使用。鉆具基礎(chǔ)知識NC型系列接頭鉆具基礎(chǔ)知識數(shù)字型接頭與舊API接頭的區(qū)別鉆具基礎(chǔ)知識數(shù)字型接頭與舊API接頭的區(qū)別鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆鋌結(jié)構(gòu)特點：管體兩端直接車制絲扣，無專門接頭；壁厚大(38-53毫米），重量大，剛度大。主要作用：

(1)給鉆頭施加鉆壓;(2)保證壓縮應(yīng)力條件下的必要強度;(3)減輕鉆頭的振動、擺動和跳動等，使鉆頭工作平穩(wěn)；

(4)控制井斜。類型：光鉆鋌、螺旋鉆鋌、扁鉆鋌。常用尺寸：6-1/4〃，7〃，8〃，9〃。鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆鋌鉆具基礎(chǔ)知識3.方鉆桿類型：四方形、六方形特點：壁厚較大，強度較高主要作用：傳遞扭矩和承受鉆柱的全部重量。常用尺寸：89mm(3.5英寸)，108mm(4.5英寸)，133.4mm(5.5英寸)。鉆具基礎(chǔ)知識3.方鉆桿鉆具基礎(chǔ)知識4.穩(wěn)定器 類型：剛性穩(wěn)定器、不轉(zhuǎn)動橡膠套穩(wěn)定器、滾輪穩(wěn)定器。 作用：

1）防斜；

2）控制井眼軌跡。鉆具基礎(chǔ)知識4.穩(wěn)定器鉆具基礎(chǔ)知識二、鉆柱的工作狀態(tài)及受力分析（一）鉆柱的工作狀態(tài)

1.起下鉆工況下直井：直的拉伸、滑動。斜井：隨井眼傾斜和彎曲，滑動。

2.正常鉆進工況下上部受拉伸，下部受壓彎曲；在扭矩作用下旋轉(zhuǎn)運動。鉆具基礎(chǔ)知識二、鉆柱的工作狀態(tài)及受力分析鉆具基礎(chǔ)知識3.鉆柱的旋轉(zhuǎn)運動形式（1）自轉(zhuǎn)鉆柱象一根柔性軸，圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。均勻磨損，易發(fā)生疲勞破壞。（2）公轉(zhuǎn)鉆柱象一個剛體，圍繞著井眼軸線旋轉(zhuǎn)并沿著井壁滑動。產(chǎn)生偏磨。（3）公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的結(jié)合

彎曲鉆柱圍繞井眼軸線旋轉(zhuǎn)，同時圍繞自身軸線運動。鉆具基礎(chǔ)知識3.鉆柱的旋轉(zhuǎn)運動形式鉆具基礎(chǔ)知識（4）縱向振動鉆頭振動引起，產(chǎn)生交變應(yīng)力。（5）扭轉(zhuǎn)振動由井底對鉆頭旋轉(zhuǎn)阻力的變化引起，產(chǎn)生交變扭剪應(yīng)力.

（6）橫向擺振達到某一臨界轉(zhuǎn)速，可能產(chǎn)生無規(guī)則擺動，產(chǎn)生交變彎曲應(yīng)力。一般認為，彎曲鉆柱旋轉(zhuǎn)的主要形式是自轉(zhuǎn)，但也可能產(chǎn)生公轉(zhuǎn)或兩種運動形式的結(jié)合。由于在轉(zhuǎn)動過程中受到阻力的作用，鉆具的轉(zhuǎn)動是不平穩(wěn)的。鉆具基礎(chǔ)知識（4）縱向振動鉆頭振動引起，產(chǎn)生交變應(yīng)力。鉆具基礎(chǔ)知三、鉆柱的受力分析

1.概述 （1）自重產(chǎn)生的拉力 （2）鉆壓產(chǎn)生的壓力 （3）鉆井液的浮力 （4）摩擦阻力 （5）循環(huán)壓降產(chǎn)生的附加拉力 （7）起下鉆時產(chǎn)生的動載荷鉆具基礎(chǔ)知識三、鉆柱的受力分析鉆具基礎(chǔ)知識（8）扭矩（9）彎曲應(yīng)力（10）離心力（11）外擠力（12）振動產(chǎn)生的交變應(yīng)力。鉆具基礎(chǔ)知識（8）扭矩鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆柱受力最嚴重的部位：

1）井口斷面：拉力最大，扭矩最大；

2）下部受壓彎曲部分：交變軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭剪應(yīng)力

3）中性點：（鉆柱上軸向力等于零的點(Ｎ點，亦稱中和點，NeutralPoint)

拉壓交變載荷。鉆具基礎(chǔ)知識2、鉆柱受力最嚴重的部位：鉆具基礎(chǔ)知識

下部鉆柱彎曲的原因

鉆壓的作用使下部鉆柱受壓縮，當壓力達到鉆柱的臨界壓力，鉆柱將失去直線穩(wěn)定狀態(tài)而發(fā)生彎曲并與井壁接觸。壓力較大時可能發(fā)生多次彎曲。鉆具基礎(chǔ)知識下部鉆柱彎曲的原因鉆具基礎(chǔ)知識四、鉆柱設(shè)計

1、設(shè)計內(nèi)容：（1）尺寸選擇（2）鉆鋌柱長度計算（3）鉆桿柱強度設(shè)計及較核。

2、設(shè)計原則：（1）滿足強度（抗拉、抗擠強度等）要求，保證鉆柱安全工作；（2）盡量減輕整個鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負荷能力下鉆更深的井。鉆具基礎(chǔ)知識四、鉆柱設(shè)計鉆具基礎(chǔ)知識一）鉆柱尺寸選擇

1.依據(jù)：（1）鉆機的提升能力；（2）井眼尺寸；（3）地質(zhì)條件；（4）工藝要求；（5）供貨情況。鉆具基礎(chǔ)知識一）鉆柱尺寸選擇鉆具基礎(chǔ)知識2.經(jīng)驗配合關(guān)系鉆具基礎(chǔ)知識2.經(jīng)驗配合關(guān)系鉆具基礎(chǔ)知識

選擇的基本原則：

1.鉆桿由于受到扭矩和拉力最大，在供應(yīng)可能的情況下，應(yīng)盡量選用大尺寸方鉆桿,應(yīng)比鉆桿尺寸大一級；

2.鉆機提升能力允許的情況下，選擇大尺寸鉆桿是有利的。因為大尺寸鉆桿強度大，水眼大，鉆井液流動阻力小，且由于環(huán)空較小，鉆井液上返速度高，有利于攜帶巖屑。入井的鉆柱結(jié)構(gòu)力求簡單，以便于起下鉆操作。國內(nèi)各油田目前大都用127mm(5in)鉆桿。鉆具基礎(chǔ)知識

選擇的基本原則：鉆具基礎(chǔ)知識3、鉆鋌尺寸決定著井眼的有效直徑，為了保證所鉆井眼能使套管或套銑筒的順利下入，鉆鋌中最下部一段（一般應(yīng)不少一立柱）的外徑應(yīng)不小于允許最小外徑，其允許最小鉆鋌外徑為：允許最小鉆鋌外徑＝2×套管接箍外徑－鉆頭直徑當鉆鋌柱中采用了穩(wěn)定器，可以選用稍小外徑的鉆鋌。鉆鋌柱中選用的最大外徑鉆鋌應(yīng)以保證在可能發(fā)生的打撈作業(yè)中能夠被套銑為前提。在大于241.3mm的井眼中，應(yīng)采用復合鉆鋌結(jié)構(gòu)。但相鄰兩段鉆鋌的外徑一般以不超過25.4mm為宜。鉆具基礎(chǔ)知識3、鉆鋌尺寸決定著井眼的有效直徑，

4．鉆鋌尺寸一般選用與鉆桿接頭外徑相等或相近的尺寸，有時根據(jù)防斜措施來選用鉆鋌的直徑。近些年來，在下部鉆具組合中更多的使用大直徑鉆鋌，因為使用大直徑鉆鋌具有下列優(yōu)點：（1）用較少的鉆鋌滿足所需鉆壓的要求，減少鉆鋌，也可減少起下鉆時連接鉆鋌的時間；（2）提高了鉆頭附近鉆柱的剛度，有利于改善鉆頭工況；（3）鉆鋌和井壁的間隙較小，可減少連接部分的疲勞破壞；（4）有利于防斜。鉆具基礎(chǔ)知識4．鉆鋌尺寸一般選用與鉆桿接頭外徑相等一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析年序失效情況刺扣（根）刺本體（根）斷扣（根）粘扣（根）其它1999年1186802000年9163392001年532612002年0811172004年03544282005年044023耐磨帶刺漏3根2006年（至今）15095耐磨帶刺漏1根近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析年序失效情況刺扣

鉆井過程中，鉆具除了受到拉力外，還要受到交替變化的彎曲應(yīng)力，由于地層變化、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)等引起的橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動的周期變化的干擾力，接觸的介質(zhì)是具有一定腐蝕性的鉆井液，這些因素加速了鉆具的失效。鉆具失效除了造成鉆具損失外，打撈作業(yè)和停止鉆進損失更大，甚至會造成進尺報廢。因此，分析鉆具失效問題，加強對鉆具的使用、檢測與管理，減輕這一問題的影響意義重大。

近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析鉆井過程中，鉆具除了受到拉力外，還要受

鉆桿失效類型主要有過量變形、刺穿或斷裂及表面損傷。過量變形是由于工作應(yīng)力超過材料屈服極限引起；刺穿或斷裂在鉆柱失效事故中所占的比例較大，主要由于應(yīng)力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞等原因造成。表面損傷主要有腐蝕、磨損和機械損傷。

鉆桿管體腐蝕疲勞裂紋均起源于內(nèi)壁的點蝕坑，其破壞過程：點蝕坑產(chǎn)生———裂紋萌生———擴展———刺穿。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析鉆桿失效類型主要有過量變形、刺穿或斷裂及銹蝕裂紋、銹蝕、磨損缺陷的深度主要缺陷近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析銹蝕裂紋、銹蝕、磨損缺陷的深度主要缺陷近幾年油田鉆具失效情況拉傷、刺漏的臺肩面近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析拉傷、刺漏的臺肩面近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析被研磨過的螺紋近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析被研磨過的螺紋近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析1.刺扣主要原因分析：①鉆具放置時間太長，沒有及時檢查、檢修，造成螺紋、臺肩銹蝕，引起刺扣；②上扣扭矩未按規(guī)定執(zhí)行，上扣扭矩不足；③鉆具絲扣油質(zhì)量存在問題或不按規(guī)定要求進行涂抹，造成密封質(zhì)量不合格。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析1.刺扣主要原因分析：近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析2.刺本體原因分析：①由于鉆具水眼小，泥漿排量大，造成在大小直徑過渡處形成渦流，造成刺穿本體；②起下鉆時長卡瓦咬傷本體；③使用鉆桿濾清器對鉆桿本體造成嚴重操損傷；近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析2.刺本體原因分析：近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析④鉆具卸扣時，如果采用單吊卡作業(yè)，井口卡瓦對鉆具的擠壓力和B型大鉗卸扣時的斜向拉力，致使鉆具本體長期造成兩個力的交叉作業(yè)誘使鉆具本體發(fā)生破壞；⑤鉆具沒有及時進行無損檢測；⑥鉆具本身存在質(zhì)量問題。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析④鉆具卸扣時，如果采用單吊卡作業(yè)，井口卡瓦對鉆具的擠壓力和B3.粘扣原因分析①鉆具螺紋未采用磷化工藝，造成粘扣現(xiàn)象；②鉆具螺紋沒有徹底清潔，螺紋脂質(zhì)量不合格或涂抹操作不當，螺紋里夾扎有臟物，造成聯(lián)接不合格。近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析3.粘扣原因分析近幾年油田鉆具失效情況統(tǒng)計及分析一、前言二、鉆具基礎(chǔ)知識三、大港油田近幾年鉆具失效情況四、鉆具現(xiàn)場使用五、鉆具現(xiàn)場管理一、前言鉆具現(xiàn)場使用

一、鉆具的操作規(guī)程

1、鉆具使用前必須徹底清除絲扣表面夾雜的泥沙、石屑，砂礫等影響螺紋連接質(zhì)量的臟物；上下鉆臺時必須戴好護絲，防止、嚴防上下鉆臺磕碰鉆具螺紋及臺肩面。鉆具現(xiàn)場使用一、鉆具的操作規(guī)程螺紋間存在雜物，導致螺紋連接失效螺紋間存在雜物，2、用液壓大鉗給鉆桿緊扣時，先用高速檔旋轉(zhuǎn)約4～5圈上扣，觀察鉆桿內(nèi)、外吻合面是否均勻，如均勻則用低速檔上緊旋合。在一般情況下加于鉆桿上的扭矩不允許超過鉆桿接頭的緊扣扭矩。一般情況下液壓大鉗上扣液壓值及對應(yīng)扭矩如下表。鉆具現(xiàn)場使用2、用液壓大鉗給鉆桿緊扣時，先用高速檔旋轉(zhuǎn)約4～5圈

鉆桿接頭分級及對應(yīng)旋接扭矩、液壓大鉗壓力值鉆桿類型新接頭1級接頭2級接頭規(guī)格公稱質(zhì)量Kg/m鋼級接頭螺紋型式外徑mm內(nèi)徑mm旋接扭矩N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級外徑mm偏磨內(nèi)螺紋接頭最小臺肩mm旋接扭矩N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級外徑mm偏磨內(nèi)螺紋接頭最小臺肩mm旋接扭接N.m對應(yīng)液壓大鉗壓力值(Mpa)對應(yīng)檔級7315.49GNC31104.850.8894614.90高檔1005.2828414.00高檔98.44.4724712.4高檔S111.141.3117472.00低檔103.26.71043217.