鉆井設(shè)備和工具課件

第3章鉆井設(shè)備和工具主要內(nèi)容第一節(jié)鉆機(jī)(鉆機(jī)分類(lèi)、組成及功能)第二節(jié)鉆井工具（鉆頭、鉆柱、井口工具）1第3章鉆井設(shè)備和工具主要內(nèi)容1第一節(jié)鉆機(jī)鉆機(jī)定義：石油鉆井的地面配套設(shè)備稱(chēng)為鉆機(jī)，石油鉆機(jī)是由多種機(jī)器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合工作機(jī)組。鉆機(jī)的綜合功能：完成鉆進(jìn)、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井、完井和處理井下事故等作業(yè)。2第一節(jié)鉆機(jī)鉆機(jī)定義：鉆機(jī)的綜合功能：2陸上鉆機(jī)海洋鉆井平臺(tái)第一節(jié)鉆機(jī)3陸上鉆機(jī)海洋鉆井平臺(tái)第一節(jié)鉆機(jī)344一、鉆機(jī)的分類(lèi)1.鉆井深度(鉆機(jī)的起重能力)大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN輕便鉆機(jī)W>800kN，89～140mm鉆桿，井徑>160mmW<300kN，42～89mm鉆桿，井徑<150mm，鉆井深度從幾十米到1000m，常用于鉆地質(zhì)勘探井和水井等。5一、鉆機(jī)的分類(lèi)1.鉆井深度大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)2.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或液力傳動(dòng)的鉆機(jī)。工作機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通常用于海上鉆井。工作機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.使用地區(qū)陸地鉆機(jī)海洋鉆機(jī)陸地（包括沙漠、沼澤等）使用的鉆機(jī)。自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、鉆井船和鉆井固定平臺(tái)上的各種類(lèi)型的鉆機(jī)。62.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)現(xiàn)狀ZJ32鉆機(jī)、ZJ45鉆機(jī)、ZJ50鉆機(jī)、ZJ70鉆機(jī)美國(guó)和德國(guó)等已形成9000m以上成套鉆機(jī)的生產(chǎn)能力，幾乎壟斷了世界超深井鉆機(jī)市場(chǎng)。我國(guó)已完成了9000米交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的樣機(jī)試制。我國(guó)目前已研制成功12000米鉆機(jī)。生產(chǎn)廠家

國(guó)企四家：

寶雞石油機(jī)械廠、南陽(yáng)石油機(jī)械廠、江漢第四石油機(jī)械廠、勝利油田動(dòng)力機(jī)廠；7國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)現(xiàn)狀ZJ32鉆機(jī)、ZJ45鉆機(jī)、ZJ50鉆機(jī)、ZJ起升系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)

氣控系統(tǒng)井控系統(tǒng)二、鉆機(jī)的組成及功能動(dòng)力系統(tǒng)8起升系統(tǒng)二、鉆機(jī)的組成及功能動(dòng)力系統(tǒng)81、起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井平臺(tái)提升系統(tǒng)起升系統(tǒng)是必不可少的，一般由井架、絞車(chē)、天車(chē)、游車(chē)、大鉤、滾筒和鋼絲繩組成。功能：②起下鉆、接單根和鉆進(jìn)時(shí)的鉆壓控制。①下放、懸吊或起升鉆柱、套管柱和其它井下設(shè)備進(jìn)、出井眼；絞車(chē)滾筒快繩天車(chē)死繩鉆繩游車(chē)大鉤死繩錨存儲(chǔ)滾筒91、起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井平臺(tái)提升系統(tǒng)起升系統(tǒng)是必不可少的，一般由起升系統(tǒng)↓天車(chē)|游車(chē)|鋼絲繩10起升系統(tǒng)↓天車(chē)|游車(chē)|鋼絲繩10

轉(zhuǎn)盤(pán)水龍頭鉆頭鉆柱2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功能：保證在鉆井液高壓循環(huán)的情況下，給井下鉆具提供足夠的旋轉(zhuǎn)扭矩和動(dòng)力，以滿(mǎn)足破巖鉆進(jìn)和井下其它要求。11轉(zhuǎn)盤(pán)2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功能：11游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)12游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)1鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿(順時(shí)針轉(zhuǎn))2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)13鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)13PDC鉆頭取芯鉆頭2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→鉆頭14PDC鉆頭取芯鉆頭2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)14三牙輪鉆頭新鉆頭正準(zhǔn)備入井鉆井液高速流過(guò)噴嘴2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→鉆頭15三牙輪鉆頭新鉆頭正準(zhǔn)備入井鉆井液高速流過(guò)噴嘴2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)15鉆柱縱振鉆柱扭振鉆柱橫振2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→井下鉆具振動(dòng)方式16鉆柱縱振鉆柱扭振鉆柱橫振2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)16廢水池泥漿池鉆屑下滑泥漿振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面管匯立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆桿環(huán)空鉆鋌井眼鉆頭

泥漿池泥漿泵立管水龍帶分離裝置3、循環(huán)系統(tǒng)功能：①?gòu)木浊宄龓r屑；②冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。泥漿泵號(hào)稱(chēng)鉆機(jī)的“心臟”17廢水池泥漿池鉆屑下滑泥漿振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面管匯立管水龍泥漿功能：1、懸浮和攜帶鉆屑2、潤(rùn)滑和冷卻鉆具3、穩(wěn)定井壁4、平衡地層壓力5、傳遞水功率6、泥漿錄井3、循環(huán)系統(tǒng)→循環(huán)介質(zhì)18泥漿功能：3、循環(huán)系統(tǒng)18泥漿循環(huán)流程廢水池泥漿池巖屑下滑振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面高壓管匯立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆桿環(huán)空鉆鋌井眼鉆頭振動(dòng)篩、除氣器、除砂器、除泥器、離心機(jī)泥漿池環(huán)形空間泥漿泵高壓管匯立管水龍帶水龍頭鉆柱鉆頭地面排出管線固控設(shè)備19泥漿循環(huán)流程廢水池泥漿池巖屑下滑振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面高壓環(huán)形空間的概念

1井眼2鉆鋌外壁3鉆鋌內(nèi)壁4鉆井液6鉆頭5環(huán)形空間20環(huán)形空間的概念1井眼2鉆鋌外壁3鉆鋌內(nèi)壁4鉆井液6泥漿經(jīng)井眼環(huán)空流回泥漿池泥漿回流管線泥漿通過(guò)立管經(jīng)水龍帶進(jìn)入鉆柱立管水龍帶泥漿泵將泥漿打入循環(huán)管線地面管匯(至立管)泥漿泵3、循環(huán)系統(tǒng)→流程21泥漿經(jīng)井眼環(huán)空流回泥漿池泥漿回流管線泥漿通過(guò)立管經(jīng)水龍帶進(jìn)入除氣器除泥器除砂器3、循環(huán)系統(tǒng)→分離裝置22除氣器除泥器除砂器3、循環(huán)系統(tǒng)→分離裝置22動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成：(2)功能產(chǎn)生動(dòng)力，并把動(dòng)力傳遞給泥漿泵、絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)。柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、離合器、變速箱、皮帶傳動(dòng)及鏈條傳動(dòng)等裝置5、氣控系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)、傳輸管線和閥門(mén)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（氣動(dòng)離合器等）以及壓氣機(jī)等。(1)組成：(2)功能：確保對(duì)整個(gè)鉆機(jī)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)及其部件的準(zhǔn)確、迅速控制，使整機(jī)協(xié)調(diào)一致的工作。23動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成：(2)功能產(chǎn)生鉆機(jī)平臺(tái)上的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離鉆機(jī)平臺(tái)的柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)24鉆機(jī)平臺(tái)上的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離鉆機(jī)平臺(tái)的柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)與傳6、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、氣壓控制機(jī)構(gòu)組成。(2)功能：控制井內(nèi)的壓力，防止地層流體無(wú)控制地流入井中。256、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、6、井控系統(tǒng)防噴器可實(shí)現(xiàn)的功能：1) 密封鉆具2) 強(qiáng)行起下鉆3) 懸掛鉆具4) 手動(dòng)、液動(dòng)鎖緊閘板用作分流系統(tǒng)可以剪斷鉆具 國(guó)內(nèi)防噴器產(chǎn)品閘板防噴器 環(huán)形防噴器分流器 旋轉(zhuǎn)防噴器電纜防噴器 帶壓作業(yè)裝置井口防噴器組266、井控系統(tǒng)防噴器可實(shí)現(xiàn)的功能：國(guó)內(nèi)防噴器產(chǎn)品井口防噴器組2節(jié)流管匯：由一系列特殊的、可遠(yuǎn)程控制的管線組成，用井口防噴器組關(guān)井后，司鉆可以通過(guò)它釋放井底壓力，不至于造成井下失控。6、井控系統(tǒng)27節(jié)流管匯：6、井控系統(tǒng)27天車(chē)游車(chē)大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車(chē)泥漿泵井架鉆井八大件+柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置為十大件28天車(chē)鉆井八大件+柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置為十大件28小結(jié)起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)天車(chē)游車(chē)大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車(chē)泥漿泵井架五大系統(tǒng)→三大系統(tǒng)→八大件起升系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)

氣控系統(tǒng)井控系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)29小結(jié)起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)天車(chē)五大系統(tǒng)→三大系統(tǒng)→八大件轉(zhuǎn)盤(pán)不旋轉(zhuǎn)不需要方鉆桿30轉(zhuǎn)盤(pán)不旋轉(zhuǎn)303131井下工具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總稱(chēng)。主要包括鉆頭和鉆柱。1、鉆頭直接破碎巖石形成井眼的工具。影響鉆井速度最直接的因素之一第二節(jié)鉆井工具32井下工具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆頭破碎巖石的能力和效率，單位為m／h。衡量鉆頭破巖效率高低的主要指標(biāo)有鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速。鉆頭壽命：在整個(gè)使用過(guò)程中，鉆頭在井下的純鉆時(shí)間(包括劃眼——在已鉆出的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)送鉆、修整井壁的過(guò)程)，單位為h；鉆頭進(jìn)尺：在鉆頭壽命內(nèi)，其鉆進(jìn)的井段長(zhǎng)度，單位為m；機(jī)械鉆速：不含起下鉆、接單根等輔助時(shí)間33用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆(1)鉆頭類(lèi)型?按結(jié)構(gòu)及工作原理分類(lèi)刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭（天然金剛石鉆頭、

PDC鉆頭、TSP鉆頭）；?按功用分類(lèi)全面鉆進(jìn)鉆頭、取芯鉆頭、擴(kuò)眼鉆頭

(2)鉆頭尺寸系列

3-3/4”－36”常用尺寸：26”、171/2”、121/4”、81/2”1、鉆頭34(1)鉆頭類(lèi)型1、鉆頭34圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟－軟地層工作原理：工作時(shí)其刀翼在鉆壓作用下吃入巖石，并在扭矩作用下剪切破碎巖石。破巖方式：以刮削、擠壓和剪切為主的方式刮刀鉆頭35圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟－軟地層工作原理：刮刀鉆頭破碎脆性巖石過(guò)程：

碰撞壓碎及小剪切大剪切

（1）碰撞：刀刃在旋轉(zhuǎn)扭矩下向前推進(jìn)，碰撞刃前巖石。（2）壓碎及小剪切

：扭轉(zhuǎn)力增大，壓碎刃前巖石，產(chǎn)生小剪切破壞。（3）大剪切：扭轉(zhuǎn)力繼續(xù)增大到某一極值，刃前巖石沿剪切面產(chǎn)生大的剪切破碎，完成了一個(gè)破巖過(guò)程。36刮刀鉆頭破碎脆性巖石過(guò)程：36刀翼數(shù)刀冀底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刀鉆頭階梯式刮刀鉆頭平底式刮刀鉆頭最常用分類(lèi)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：機(jī)械鉆速較高扭矩較大，控制不當(dāng)易造成井斜刮刀鉆頭的壽命取決于刀翼的壽命37刀翼數(shù)刀冀底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刮刀鉆頭的應(yīng)用?刮刀鉆頭制造工藝簡(jiǎn)單，成本低；?刮刀鉆頭適用于松軟－軟地層，鉆速快?刮刀鉆頭容易磨損成錐形，造成縮徑和井斜；?刮刀鉆頭產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，破壞鉆具和設(shè)備；?刮刀鉆頭目前逐漸被PDC鉆頭取代。38刮刀鉆頭的應(yīng)用38牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)

牙輪鉆頭由鉆頭體、牙爪（巴掌）牙輪及牙齒、軸承、儲(chǔ)油潤(rùn)滑密封系統(tǒng)、噴嘴等部分組成。牙輪鉆頭水眼巴掌鉆頭體39牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭水眼巴掌鉆頭體39銑齒（鋼齒）—在牙輪錐面上直接銑出，楔形鑲齒（硬質(zhì)合金齒）—鑲裝在牙輪錐面的孔中，有多種齒形適用不同地層。牙輪鉆頭牙齒：銑齒、鑲齒40銑齒（鋼齒）—在牙輪錐面上直接銑出，楔形鑲齒（硬質(zhì)合金齒）—4141牙輪鉆頭在井底的運(yùn)動(dòng)?公轉(zhuǎn)：牙輪隨鉆頭一起旋轉(zhuǎn)。?自轉(zhuǎn)：牙齒繞牙輪軸線作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱(chēng)為自轉(zhuǎn)。?滑動(dòng)：牙齒相對(duì)于井底的滑動(dòng)，包括切向（周向）和徑向（軸向）滑動(dòng)。

牙輪滑動(dòng)對(duì)破巖的作用：切向滑動(dòng)剪切掉牙齒之間的巖石。軸向滑動(dòng)剪切掉齒圈之間的巖石?？v向振動(dòng)：牙輪在滾動(dòng)過(guò)程中，其中心上下波動(dòng)，使鉆頭做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。引起縱向振動(dòng)的原因：?jiǎn)?、雙齒交替接觸井底，使牙輪中心上下波動(dòng)；井底凹凸不平牙輪鉆頭的工作原理42牙輪鉆頭在井底的運(yùn)動(dòng)牙輪鉆頭的工作原理42(1)復(fù)錐：指牙輪由兩個(gè)或更多錐面的錐體組成。(2)超頂：牙輪的錐頂超過(guò)鉆頭的中心。(復(fù)錐產(chǎn)生超頂效果)主錐頂與鉆頭中心重合；復(fù)錐頂?shù)难由炀€是超頂?shù)模?3)移軸：牙輪的中心線與鉆頭的軸線不相交。牙輪產(chǎn)生滑動(dòng)原因：?jiǎn)五F、不超頂，不移軸，用于硬地層副錐、超頂，不移軸，用于中硬地層副錐、超頂，移軸，用于軟地層43(1)復(fù)錐：指牙輪由兩個(gè)或更多錐面的錐體組成。牙輪產(chǎn)生滑動(dòng)44444545工作原理：

牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn)生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的剪切作用削掉牙齒間或齒圈間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得以延伸。牙輪鉆頭的工作原理46工作原理：牙輪鉆頭的工作原理46（1）沖擊、壓碎作用縱向振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力（鉆壓）一起使牙齒對(duì)地層產(chǎn)生沖擊、壓碎作用，形成體積破碎坑。（2）滑動(dòng)剪切作用牙輪牙齒的徑向滑動(dòng)和切向滑動(dòng)對(duì)井底地層產(chǎn)生剪切作用，破碎牙齒間或齒圈間巖石。（3）射流的沖蝕作用噴嘴噴出的高速射流對(duì)井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用，輔助破碎巖石。牙輪鉆頭的破巖作用70-150m/s47（1）沖擊、壓碎作用牙輪鉆頭的破巖作用70-150m/s47多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類(lèi)單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用適用地層：軟到堅(jiān)硬的各種地層。48多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類(lèi)單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用適PDC鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PolycrystallineDiamondCompactBit)簡(jiǎn)稱(chēng)PDC鉆頭，是將人造聚晶金剛石復(fù)合片鑲焊于鉆頭體上而成的一種新型切削型鉆頭。49PDC鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PolycrystallinPDC主要以切削方式破碎巖石。切削刃在鉆壓作用下吃入地層，刃前巖石在旋轉(zhuǎn)力作用下發(fā)生剪切破碎。切削塑性巖石和脆性巖石的過(guò)程類(lèi)似于刮刀鉆頭，由于多個(gè)切削齒同時(shí)工作，井底巖石自由面多，因此破碎效率高。金剛石切削刃耐磨性高，鉆頭壽命長(zhǎng)，單只鉆頭進(jìn)尺高。PDC鉆頭破巖機(jī)理50PDC主要以切削方式破碎巖石。PDC鉆頭破巖機(jī)理50PDC鉆頭適應(yīng)于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟硬交錯(cuò)的地層和礫石層。與牙輪鉆頭相比，PDC鉆頭宜采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。鉆頭下井前，井底要清潔，無(wú)金屬落物，新鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，先用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速磨合井底。PDC鉆頭屬于整體式鉆頭，無(wú)任何活動(dòng)部件，適合高轉(zhuǎn)速的渦輪鉆井。PDC鉆頭的正確使用51PDC鉆頭適應(yīng)于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起來(lái)組成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。2、鉆柱52(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。(2)功能①傳遞扭矩通過(guò)鉆柱將地面動(dòng)力機(jī)的能量傳給鉆頭，使鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎井底巖石，加深井眼。②施加鉆壓依靠鉆柱中鉆鋌部分在洗井液中的自重對(duì)鉆頭施加鉆壓，使鉆頭工作刃不斷吃入地層，破碎巖石。③輸送洗井液通過(guò)鉆柱的中心孔腔將洗井液輸送到鉆頭，由水眼噴射出，沖擊到井底，攜帶巖屑后由環(huán)空返回地面。④延伸井眼在鉆進(jìn)中通過(guò)不斷地增加鉆柱長(zhǎng)度(接單根)以達(dá)到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井內(nèi)的鉆柱長(zhǎng)度測(cè)量。⑤起下鉆頭起出已磨損的鉆頭和下入新鉆頭都必須由鉆柱完成。另外，針對(duì)不同的目的，還可以起下其它井下工具。⑥特殊作業(yè)2、鉆柱53如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。(2)功能①傳遞扭矩(3)組成：方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、各種接頭鉆具連接必須滿(mǎn)足的三個(gè)基本條件：尺寸相等扣型相同公母相配54(3)組成：鉆具連接必須滿(mǎn)足的三個(gè)基本條件：54基本鉆柱組合鉆鋌＋配合接頭＋鉆桿＋配合接頭＋方鉆桿DrillCollar+CrossoverSub+Drillpipe+Crossoversub+Kelly其它可選組件穩(wěn)定器（Stabilizer)：提高鉆頭工作的穩(wěn)定性振擊器(Jar)：防止鉆具被卡減振器(Bumper)：減少鉆具的沖擊振動(dòng)

螺桿（PositiveDisplacementMotor,PDM)加重鉆桿（Hevi-wallDrillPipe,HWDP）55基本鉆柱組合鉆鋌＋配合接頭＋鉆桿＋配合接頭＋方鉆桿55鉆鋌DrillCollar穩(wěn)定器Stabilizer接頭(Tooljoint)鉆頭RockBit接頭sub鉆桿drillpipe鉆桿DrillPipe方鉆桿Kelley鉆柱組成Compositionofdrillstring56鉆鋌DrillCollar穩(wěn)定器Stabilizer接(3)組成：方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、各種接頭①方鉆桿位于鉆柱的最上端，其上部與水龍頭相接，下部與鉆桿連接。傳遞扭矩和承受鉆柱的全部重量。作用：斷面為中空的正方形或六邊形，壁厚比一般鉆桿大三倍左右，而且由強(qiáng)度較大的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。一般長(zhǎng)度為13～16米，比一般鉆桿長(zhǎng)2米以上（避免接單根后方鉆桿不能進(jìn)入轉(zhuǎn)盤(pán)面以下）。性能：具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度。形狀：圖6－11國(guó)產(chǎn)方鉆桿目前規(guī)范尺寸有：21/2＂，3＂，31/2＂，41/2＂，51/2＂。57(3)組成：方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、各種接頭①方鉆桿位于鉆柱的最一端車(chē)有公扣，另一端是母扣的等徑空心圓柱管。壁厚而粗大，一般是38～53mm，單位長(zhǎng)度重量大，相當(dāng)于同尺寸鉆桿的4～6倍。以滿(mǎn)足給鉆頭施加鉆壓、增強(qiáng)剛度的要求，在加壓時(shí)可以減小彎曲，防止井斜和鉆具折斷。②鉆桿與鉆桿接頭位于方鉆桿與鉆鋌之間，是組成鉆柱的基本部分，無(wú)縫圓鋼管制成的。作用：傳遞扭矩與輸送洗井液形狀：兩端帶加焊接頭，并且有公母扣的空心圓管。壁厚比方鉆桿和鉆鋌薄，壁厚一般為9～11mm，內(nèi)徑大。③鉆鋌作用：給鉆頭施加壓力并保持自身處于不彎曲狀態(tài)以防止井斜。形狀：規(guī)范尺寸：

27/8”，31/2”，41/2”，5”，51/2”，65/8”。長(zhǎng)度一般7-1０m。目前規(guī)范尺寸有31/2”，41/8”，43/8”，61/4”，7”，8”，9”，10”58一端車(chē)有公扣，另一端是母扣的等徑空心圓柱管。壁厚而粗大，一般指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。主要有吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦、安全卡瓦、提升短節(jié)等。(1)吊鉗上、卸鉆桿、鉆鋌絲扣和套管絲扣的專(zhuān)用工具。（內(nèi)鉗、外鉗）(2)吊卡和吊環(huán)吊卡用來(lái)卡住鉆桿接頭，提升鉆柱或懸吊鉆柱。吊環(huán)是懸掛在大鉤上，用以懸掛吊卡的專(zhuān)用工具（吊卡兩側(cè)有耳孔）。3、井口工具59指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。主要有吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦6060游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦61游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦61鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿62鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿62指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。3、井口工具卡瓦：幫助鉆柱座放于轉(zhuǎn)盤(pán)，防止鉆具落入井內(nèi)。安全卡瓦：起下鉆鋌時(shí)卡緊和防滑的工具。一般卡在卡瓦上部的鉆鋌上，防止卡瓦失靈情況發(fā)生，確保懸持鉆鋌不會(huì)落入井內(nèi)。（鉆鋌外壁無(wú)臺(tái)肩）提升短節(jié)：

一根很短的鉆桿，專(zhuān)門(mén)用于提升外壁無(wú)臺(tái)肩的鉆鋌。63指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。3、井口工具卡瓦：63本章要求掌握鉆機(jī)組成和各部分的功能；掌握鉆頭的分類(lèi)和牙輪鉆頭破巖作用；機(jī)械鉆速的定義？掌握鉆柱的組成和功能；了解井口工具。64本章要求掌握鉆機(jī)組成和各部分的功能；64謝謝大家65謝謝大家65個(gè)人觀點(diǎn)供參考，歡迎討論！個(gè)人觀點(diǎn)供參考，歡迎討論！第3章鉆井設(shè)備和工具主要內(nèi)容第一節(jié)鉆機(jī)(鉆機(jī)分類(lèi)、組成及功能)第二節(jié)鉆井工具（鉆頭、鉆柱、井口工具）67第3章鉆井設(shè)備和工具主要內(nèi)容1第一節(jié)鉆機(jī)鉆機(jī)定義：石油鉆井的地面配套設(shè)備稱(chēng)為鉆機(jī)，石油鉆機(jī)是由多種機(jī)器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合工作機(jī)組。鉆機(jī)的綜合功能：完成鉆進(jìn)、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井、完井和處理井下事故等作業(yè)。68第一節(jié)鉆機(jī)鉆機(jī)定義：鉆機(jī)的綜合功能：2陸上鉆機(jī)海洋鉆井平臺(tái)第一節(jié)鉆機(jī)69陸上鉆機(jī)海洋鉆井平臺(tái)第一節(jié)鉆機(jī)3704一、鉆機(jī)的分類(lèi)1.鉆井深度(鉆機(jī)的起重能力)大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN輕便鉆機(jī)W>800kN，89～140mm鉆桿，井徑>160mmW<300kN，42～89mm鉆桿，井徑<150mm，鉆井深度從幾十米到1000m，常用于鉆地質(zhì)勘探井和水井等。71一、鉆機(jī)的分類(lèi)1.鉆井深度大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)2.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或液力傳動(dòng)的鉆機(jī)。工作機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通常用于海上鉆井。工作機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.使用地區(qū)陸地鉆機(jī)海洋鉆機(jī)陸地（包括沙漠、沼澤等）使用的鉆機(jī)。自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、鉆井船和鉆井固定平臺(tái)上的各種類(lèi)型的鉆機(jī)。722.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)現(xiàn)狀ZJ32鉆機(jī)、ZJ45鉆機(jī)、ZJ50鉆機(jī)、ZJ70鉆機(jī)美國(guó)和德國(guó)等已形成9000m以上成套鉆機(jī)的生產(chǎn)能力，幾乎壟斷了世界超深井鉆機(jī)市場(chǎng)。我國(guó)已完成了9000米交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的樣機(jī)試制。我國(guó)目前已研制成功12000米鉆機(jī)。生產(chǎn)廠家

國(guó)企四家：

寶雞石油機(jī)械廠、南陽(yáng)石油機(jī)械廠、江漢第四石油機(jī)械廠、勝利油田動(dòng)力機(jī)廠；73國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)現(xiàn)狀ZJ32鉆機(jī)、ZJ45鉆機(jī)、ZJ50鉆機(jī)、ZJ起升系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)

氣控系統(tǒng)井控系統(tǒng)二、鉆機(jī)的組成及功能動(dòng)力系統(tǒng)74起升系統(tǒng)二、鉆機(jī)的組成及功能動(dòng)力系統(tǒng)81、起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井平臺(tái)提升系統(tǒng)起升系統(tǒng)是必不可少的，一般由井架、絞車(chē)、天車(chē)、游車(chē)、大鉤、滾筒和鋼絲繩組成。功能：②起下鉆、接單根和鉆進(jìn)時(shí)的鉆壓控制。①下放、懸吊或起升鉆柱、套管柱和其它井下設(shè)備進(jìn)、出井眼；絞車(chē)滾筒快繩天車(chē)死繩鉆繩游車(chē)大鉤死繩錨存儲(chǔ)滾筒751、起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井平臺(tái)提升系統(tǒng)起升系統(tǒng)是必不可少的，一般由起升系統(tǒng)↓天車(chē)|游車(chē)|鋼絲繩76起升系統(tǒng)↓天車(chē)|游車(chē)|鋼絲繩10

轉(zhuǎn)盤(pán)水龍頭鉆頭鉆柱2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功能：保證在鉆井液高壓循環(huán)的情況下，給井下鉆具提供足夠的旋轉(zhuǎn)扭矩和動(dòng)力，以滿(mǎn)足破巖鉆進(jìn)和井下其它要求。77轉(zhuǎn)盤(pán)2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功能：11游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)78游車(chē)下部的大鉤正在鎖住水龍頭提環(huán)鉆工正安放卡瓦2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)1鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿(順時(shí)針轉(zhuǎn))2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)79鉆桿與鉆鋌轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)與方鉆桿2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)13PDC鉆頭取芯鉆頭2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→鉆頭80PDC鉆頭取芯鉆頭2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)14三牙輪鉆頭新鉆頭正準(zhǔn)備入井鉆井液高速流過(guò)噴嘴2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→鉆頭81三牙輪鉆頭新鉆頭正準(zhǔn)備入井鉆井液高速流過(guò)噴嘴2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)15鉆柱縱振鉆柱扭振鉆柱橫振2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)→井下鉆具振動(dòng)方式82鉆柱縱振鉆柱扭振鉆柱橫振2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)16廢水池泥漿池鉆屑下滑泥漿振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面管匯立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆桿環(huán)空鉆鋌井眼鉆頭

泥漿池泥漿泵立管水龍帶分離裝置3、循環(huán)系統(tǒng)功能：①?gòu)木浊宄龓r屑；②冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。泥漿泵號(hào)稱(chēng)鉆機(jī)的“心臟”83廢水池泥漿池鉆屑下滑泥漿振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面管匯立管水龍泥漿功能：1、懸浮和攜帶鉆屑2、潤(rùn)滑和冷卻鉆具3、穩(wěn)定井壁4、平衡地層壓力5、傳遞水功率6、泥漿錄井3、循環(huán)系統(tǒng)→循環(huán)介質(zhì)84泥漿功能：3、循環(huán)系統(tǒng)18泥漿循環(huán)流程廢水池泥漿池巖屑下滑振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面高壓管匯立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆桿環(huán)空鉆鋌井眼鉆頭振動(dòng)篩、除氣器、除砂器、除泥器、離心機(jī)泥漿池環(huán)形空間泥漿泵高壓管匯立管水龍帶水龍頭鉆柱鉆頭地面排出管線固控設(shè)備85泥漿循環(huán)流程廢水池泥漿池巖屑下滑振動(dòng)篩加重裝置泥漿泵地面高壓環(huán)形空間的概念

1井眼2鉆鋌外壁3鉆鋌內(nèi)壁4鉆井液6鉆頭5環(huán)形空間86環(huán)形空間的概念1井眼2鉆鋌外壁3鉆鋌內(nèi)壁4鉆井液6泥漿經(jīng)井眼環(huán)空流回泥漿池泥漿回流管線泥漿通過(guò)立管經(jīng)水龍帶進(jìn)入鉆柱立管水龍帶泥漿泵將泥漿打入循環(huán)管線地面管匯(至立管)泥漿泵3、循環(huán)系統(tǒng)→流程87泥漿經(jīng)井眼環(huán)空流回泥漿池泥漿回流管線泥漿通過(guò)立管經(jīng)水龍帶進(jìn)入除氣器除泥器除砂器3、循環(huán)系統(tǒng)→分離裝置88除氣器除泥器除砂器3、循環(huán)系統(tǒng)→分離裝置22動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成：(2)功能產(chǎn)生動(dòng)力，并把動(dòng)力傳遞給泥漿泵、絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)。柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、離合器、變速箱、皮帶傳動(dòng)及鏈條傳動(dòng)等裝置5、氣控系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)、傳輸管線和閥門(mén)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（氣動(dòng)離合器等）以及壓氣機(jī)等。(1)組成：(2)功能：確保對(duì)整個(gè)鉆機(jī)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)及其部件的準(zhǔn)確、迅速控制，使整機(jī)協(xié)調(diào)一致的工作。89動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成：(2)功能產(chǎn)生鉆機(jī)平臺(tái)上的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離鉆機(jī)平臺(tái)的柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)90鉆機(jī)平臺(tái)上的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離鉆機(jī)平臺(tái)的柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)與傳6、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、氣壓控制機(jī)構(gòu)組成。(2)功能：控制井內(nèi)的壓力，防止地層流體無(wú)控制地流入井中。916、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、6、井控系統(tǒng)防噴器可實(shí)現(xiàn)的功能：1) 密封鉆具2) 強(qiáng)行起下鉆3) 懸掛鉆具4) 手動(dòng)、液動(dòng)鎖緊閘板用作分流系統(tǒng)可以剪斷鉆具 國(guó)內(nèi)防噴器產(chǎn)品閘板防噴器 環(huán)形防噴器分流器 旋轉(zhuǎn)防噴器電纜防噴器 帶壓作業(yè)裝置井口防噴器組926、井控系統(tǒng)防噴器可實(shí)現(xiàn)的功能：國(guó)內(nèi)防噴器產(chǎn)品井口防噴器組2節(jié)流管匯：由一系列特殊的、可遠(yuǎn)程控制的管線組成，用井口防噴器組關(guān)井后，司鉆可以通過(guò)它釋放井底壓力，不至于造成井下失控。6、井控系統(tǒng)93節(jié)流管匯：6、井控系統(tǒng)27天車(chē)游車(chē)大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車(chē)泥漿泵井架鉆井八大件+柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置為十大件94天車(chē)鉆井八大件+柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置為十大件28小結(jié)起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)天車(chē)游車(chē)大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車(chē)泥漿泵井架五大系統(tǒng)→三大系統(tǒng)→八大件起升系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)

氣控系統(tǒng)井控系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)95小結(jié)起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)天車(chē)五大系統(tǒng)→三大系統(tǒng)→八大件轉(zhuǎn)盤(pán)不旋轉(zhuǎn)不需要方鉆桿96轉(zhuǎn)盤(pán)不旋轉(zhuǎn)309731井下工具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總稱(chēng)。主要包括鉆頭和鉆柱。1、鉆頭直接破碎巖石形成井眼的工具。影響鉆井速度最直接的因素之一第二節(jié)鉆井工具98井下工具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆頭破碎巖石的能力和效率，單位為m／h。衡量鉆頭破巖效率高低的主要指標(biāo)有鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速。鉆頭壽命：在整個(gè)使用過(guò)程中，鉆頭在井下的純鉆時(shí)間(包括劃眼——在已鉆出的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)送鉆、修整井壁的過(guò)程)，單位為h；鉆頭進(jìn)尺：在鉆頭壽命內(nèi)，其鉆進(jìn)的井段長(zhǎng)度，單位為m；機(jī)械鉆速：不含起下鉆、接單根等輔助時(shí)間99用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆(1)鉆頭類(lèi)型?按結(jié)構(gòu)及工作原理分類(lèi)刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭（天然金剛石鉆頭、

PDC鉆頭、TSP鉆頭）；?按功用分類(lèi)全面鉆進(jìn)鉆頭、取芯鉆頭、擴(kuò)眼鉆頭

(2)鉆頭尺寸系列

3-3/4”－36”常用尺寸：26”、171/2”、121/4”、81/2”1、鉆頭100(1)鉆頭類(lèi)型1、鉆頭34圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟－軟地層工作原理：工作時(shí)其刀翼在鉆壓作用下吃入巖石，并在扭矩作用下剪切破碎巖石。破巖方式：以刮削、擠壓和剪切為主的方式刮刀鉆頭101圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟－軟地層工作原理：刮刀鉆頭破碎脆性巖石過(guò)程：

碰撞壓碎及小剪切大剪切

（1）碰撞：刀刃在旋轉(zhuǎn)扭矩下向前推進(jìn)，碰撞刃前巖石。（2）壓碎及小剪切

：扭轉(zhuǎn)力增大，壓碎刃前巖石，產(chǎn)生小剪切破壞。（3）大剪切：扭轉(zhuǎn)力繼續(xù)增大到某一極值，刃前巖石沿剪切面產(chǎn)生大的剪切破碎，完成了一個(gè)破巖過(guò)程。102刮刀鉆頭破碎脆性巖石過(guò)程：36刀翼數(shù)刀冀底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刀鉆頭階梯式刮刀鉆頭平底式刮刀鉆頭最常用分類(lèi)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：機(jī)械鉆速較高扭矩較大，控制不當(dāng)易造成井斜刮刀鉆頭的壽命取決于刀翼的壽命103刀翼數(shù)刀冀底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刮刀鉆頭的應(yīng)用?刮刀鉆頭制造工藝簡(jiǎn)單，成本低；?刮刀鉆頭適用于松軟－軟地層，鉆速快?刮刀鉆頭容易磨損成錐形，造成縮徑和井斜；?刮刀鉆頭產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，破壞鉆具和設(shè)備；?刮刀鉆頭目前逐漸被PDC鉆頭取代。104刮刀鉆頭的應(yīng)用38牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)

牙輪鉆頭由鉆頭體、牙爪（巴掌）牙輪及牙齒、軸承、儲(chǔ)油潤(rùn)滑密封系統(tǒng)、噴嘴等部分組成。牙輪鉆頭水眼巴掌鉆頭體105牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭水眼巴掌鉆頭體39銑齒（鋼齒）—在牙輪錐面上直接銑出，楔形鑲齒（硬質(zhì)合金齒）—鑲裝在牙輪錐面的孔中，有多種齒形適用不同地層。牙輪鉆頭牙齒：銑齒、鑲齒106銑齒（鋼齒）—在牙輪錐面上直接銑出，楔形鑲齒（硬質(zhì)合金齒）—10741牙輪鉆頭在井底的運(yùn)動(dòng)?公轉(zhuǎn)：牙輪隨鉆頭一起旋轉(zhuǎn)。?自轉(zhuǎn)：牙齒繞牙輪軸線作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱(chēng)為自轉(zhuǎn)。?滑動(dòng)：牙齒相對(duì)于井底的滑動(dòng)，包括切向（周向）和徑向（軸向）滑動(dòng)。

牙輪滑動(dòng)對(duì)破巖的作用：切向滑動(dòng)剪切掉牙齒之間的巖石。軸向滑動(dòng)剪切掉齒圈之間的巖石?？v向振動(dòng)：牙輪在滾動(dòng)過(guò)程中，其中心上下波動(dòng)，使鉆頭做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。引起縱向振動(dòng)的原因：?jiǎn)巍㈦p齒交替接觸井底，使牙輪中心上下波動(dòng)；井底凹凸不平牙輪鉆頭的工作原理108牙輪鉆頭在井底的運(yùn)動(dòng)牙輪鉆頭的工作原理42(1)復(fù)錐：指牙輪由兩個(gè)或更多錐面的錐體組成。(2)超頂：牙輪的錐頂超過(guò)鉆頭的中心。(復(fù)錐產(chǎn)生超頂效果)主錐頂與鉆頭中心重合；復(fù)錐頂?shù)难由炀€是超頂?shù)模?3)移軸：牙輪的中心線與鉆頭的軸線不相交。牙輪產(chǎn)生滑動(dòng)原因：?jiǎn)五F、不超頂，不移軸，用于硬地層副錐、超頂，不移軸，用于中硬地層副錐、超頂，移軸，用于軟地層109(1)復(fù)錐：指牙輪由兩個(gè)或更多錐面的錐體組成。牙輪產(chǎn)生滑動(dòng)1104411145工作原理：

牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn)生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的剪切作用削掉牙齒間或齒圈間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得以延伸。牙輪鉆頭的工作原理112工作原理：牙輪鉆頭的工作原理46（1）沖擊、壓碎作用縱向振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力（鉆壓）一起使牙齒對(duì)地層產(chǎn)生沖擊、壓碎作用，形成體積破碎坑。（2）滑動(dòng)剪切作用牙輪牙齒的徑向滑動(dòng)和切向滑動(dòng)對(duì)井底地層產(chǎn)生剪切作用，破碎牙齒間或齒圈間巖石。（3）射流的沖蝕作用噴嘴噴出的高速射流對(duì)井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用，輔助破碎巖石。牙輪鉆頭的破巖作用70-150m/s113（1）沖擊、壓碎作用牙輪鉆頭的破巖作用70-150m/s47多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類(lèi)單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用適用地層：軟到堅(jiān)硬的各種地層。114多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類(lèi)單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用適PDC鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PolycrystallineDiamondCompactBit)簡(jiǎn)稱(chēng)PDC鉆頭，是將人造聚晶金剛石復(fù)合片鑲焊于鉆頭體上而成的一種新型切削型鉆頭。115PDC鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PolycrystallinPDC主要以切削方式破碎巖石。切削刃在鉆壓作用下吃入地層，刃前巖石在旋轉(zhuǎn)力作用下發(fā)生剪切破碎。切削塑性巖石和脆性巖石的過(guò)程類(lèi)似于刮刀鉆頭，由于多個(gè)切削齒同時(shí)工作，井底巖石自由面多，因此破碎效率高。金剛石切削刃耐磨性高，鉆頭壽命長(zhǎng)，單只鉆頭進(jìn)尺高。PDC鉆頭破巖機(jī)理116PDC主要以切削方式破碎巖石。PDC鉆頭破巖機(jī)理50PDC鉆頭適應(yīng)于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟硬交錯(cuò)的地層和礫石層。與牙輪鉆頭相比，PDC鉆頭宜采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。鉆頭下井前，井底要清潔，無(wú)金屬落物，新鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，先用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速磨合井底。PDC鉆頭屬于整體式鉆頭，無(wú)任何活動(dòng)部件，適合高轉(zhuǎn)速的渦輪鉆井。PDC鉆頭的正確使用117PDC鉆頭適應(yīng)于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起來(lái)組成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。2、鉆柱118(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。(2)功能①傳遞扭矩通過(guò)鉆柱將地面動(dòng)力機(jī)的能量傳給鉆頭，使鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎井底巖石，加深井眼。②施加鉆壓依靠鉆柱中鉆鋌部分在洗井液中的自重對(duì)鉆頭施加鉆壓，使鉆頭工作刃不斷吃入地層，破碎巖石。③輸送洗井液通過(guò)鉆柱的中心孔腔將洗井液輸送到鉆頭，由水眼噴射出，沖擊到井底，攜帶巖屑后由環(huán)空返回地面。④延伸井眼在鉆進(jìn)中通過(guò)不斷地增加鉆柱長(zhǎng)度(接單根)以達(dá)到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井內(nèi)的鉆柱長(zhǎng)度測(cè)量。⑤起下鉆頭起出已磨損的鉆頭和下入新鉆頭都必須由鉆柱完成。另外，針對(duì)不同的目的，還可以起下其它井下工具。⑥特殊作業(yè)2、鉆柱119如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。(2)功能①傳遞扭矩(3)組成：方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、各種接頭鉆具連接必須滿(mǎn)足的三個(gè)基本條件：尺寸相等扣型相同公母相配120(3)組成：鉆具連接必須滿(mǎn)足的三個(gè)基本條件：54基本鉆柱組合鉆鋌＋配合接頭＋鉆桿＋配合接頭＋方鉆桿DrillCollar+CrossoverSub+Drillpipe+Crossoversub+Kelly其它可選組件