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钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。钻杆段包括钻杆和接头,有时也装有扩眼器。下部钻具组合主要是钻铤,也可能安装稳定器、减震器、震击器、扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同的目的、要求而不同。
(1)钻杆
钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢管制成,壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递扭矩和输送钻井液,并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因此,钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有两种方式:一种是用细丝扣连接,即管体两端都车有细公扣,与接头一端的母细扣相连接,称这种钻杆为有细扣钻杆;另一种是管体与接头用摩擦焊对焊在一起,称这种钻杆为对焊钻杆。有细扣钻杆目前已基本淘汰,我国现在生产或进口的钻杆全部为对焊钻杆(无细扣钻杆)。
为了增强管体与接头的连接强度,管体两端加厚。常用的加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
(2)钻铤
钻铤处在钻柱的最下部,是下部钻具组合的主要组成部分。其主要特点是壁厚大(一般为38~53mm,相当于钻杆壁厚的4~6倍),具有较大的重力和刚度。它在钻井过程中主要起到以下几方面的作用:①给钻头施加钻压;②保证压缩条件下的必要强度;③减轻钻头的振动、摆动和跳动等,使钻头工作平稳;④控制井斜。
(3)方钻杆
方钻杆位于钻柱的最上端,有四方形和六方形两种。钻进时,方钻杆与方补心、转盘补心配合,将地面转盘扭矩传递给钻杆,以带动钻头旋转,标准方钻杆全长12.19m。驱动部分长11.25m。为了适应钻柱配合的需要,方钻杆也有多种尺寸和接头类型。方钻杆的壁厚一般比钻杆大三倍左右。并用高强度合金钢制造。故具有较大的抗拉强度及抗扭强度,可以承受整个钻柱的重量和旋转钻柱及钻头所需要的扭矩。
方钻杆旋转时,上端始终处于转盘面以上,下部则处在转盘面以下。方钻杆上端至水龙头的连接部位的丝扣均为左旋丝扣(反扣),以防止方钻杆转动时卸扣。方钻杆下端至钻头的所有连接丝扣均为右旋转扣(正扣)。在方钻杆带动钻柱旋转时,丝扣越上越紧。为减轻方钻杆下部接头丝扣(经常拆卸部位)的磨损,常在该部位装一保护接头。
(4)稳定器(扶正器)
在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器,组成各种类型的下部钻具组合,可以满足钻直井时防止井斜的要求,钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。此外,稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性,从而延长使用寿命,这对金刚石钻头尤为重要。
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