鉆具組合

嚴(yán)格地說(shuō)，鉆柱中鉆桿段以下鉆鋌、鉆頭及其他鉆井工具（穩(wěn)定器、減震器、震擊器等）都包含在下部鉆具組合范圍之內(nèi)。但一般常說(shuō)的下部鉆具組合主要是指鉆頭以上30—40m內(nèi)對(duì)鉆頭工作特性有直接影響的一段鉆柱，或者是除鉆鋌以外加其他鉆井工具的一段鉆柱。

理想的下部鉆具組合應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：

（1）能有效地控制井眼全角變化率及井斜角，從而保證井身質(zhì)量。

（2）鉆頭工作的穩(wěn)定性高，并能施加較大的鉆壓，有利于提高鉆速。

（3）為了起下鉆順利并降低費(fèi)用，在可能條件下組合應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。對(duì)于定向井斜井段的下部鉆具組合則主要應(yīng)滿足井眼軌跡控制的特別要求。

鉆井中常用的鉆具組合中包括穩(wěn)斜鉆具、降斜鉆具、防斜鉆具、造斜鉆具、增斜鉆具、幾何導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等。

（1）造斜鉆具

使斜井達(dá)到一定的造斜率(每30m的井斜增值)，是通過(guò)選用不同造斜能力的斜向器和相 應(yīng)的鉆具組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用彎接頭和井下動(dòng)力鉆具組合進(jìn)行定向造斜或扭方位施工的原理是利用彎接頭使下部鉆具產(chǎn)生一個(gè)彈性力矩，迫使并下動(dòng)力鉆具(螺桿鉆具或渦輪)驅(qū)動(dòng)鉆頭側(cè)向切削，使鉆出的新井眼偏離原井眼軸線，達(dá)到定向造斜或扭方位的目的。并且造斜鉆具的造斜能力與彎接頭的彎曲角和彎接頭上邊的鉆鋌剛性大小有關(guān)。彎接頭的彎曲角越大，彎接頭上邊的鉆鋌剛性越強(qiáng)則造斜鉆具的造斜能力也越強(qiáng)，造斜率也越高。

（2）增斜鉆具組合

增斜鉆具用于增加斜井段待鉆部分的井斜角。增斜鉆具組合一般采用雙穩(wěn)定器鉆具組合。增斜鉆具是利用杠桿原理設(shè)計(jì)的。它有一個(gè)近鉆頭足尺寸穩(wěn)定器作為支點(diǎn)，第二個(gè)穩(wěn)定器與近鉆頭穩(wěn)定器之間的距離應(yīng)根據(jù)兩穩(wěn)定器之問(wèn)鉆鋌的剛性（尺寸）大小和要求的增斜率大小確定，一般為20—30m。兩穩(wěn)定器之間的鉆鋌在鉆壓作用下，產(chǎn)生向下的彎曲變形，使鉆頭產(chǎn)生斜向力，井斜角隨著井眼的加深而增大。

（3）穩(wěn)斜鉆具組合

穩(wěn)斜鉆具的作用是使井眼軌道沿當(dāng)前井底切線方向，保持井斜角和方位角不變鉆進(jìn)。穩(wěn)斜鉆具組合是采用剛性

滿眼鉆具結(jié)構(gòu)，又稱剛性配合鉆具。剛性滿眼鉆具一般是由幾個(gè)外徑與鉆頭直徑相近的扶正器與一定長(zhǎng)度外徑較大的鉆鋌所組成。它的防斜原理是在鉆頭以上的下部鉆柱上安裝一定數(shù)量的扶正器，以扶正鉆鋌；提高下部鉆柱的剛度，減少其彎曲程度，以消除鉆頭的嚴(yán)重傾斜，使其能減小和限制由于鉆柱彎曲而產(chǎn)生的增斜力；同時(shí)扶正器能支撐在井壁上，抗衡地層自然造斜力，以達(dá)到控制井斜在最小范圍內(nèi)變化的目的。

（4）降斜鉆具組合

降斜鉆具用于定向井中降低井眼軌道的井斜角。防斜鉆具用于直井中抑制和防止井斜的產(chǎn)生。降斜鉆具一般采用鐘擺鉆具組合和塔式鉆具組合。

（5）井下動(dòng)力鉆具組合

井下動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動(dòng)鉆具三種。日前我國(guó)常用的是螺桿鉆具。動(dòng)力鉆具接在鉆鋌之下，鉆頭之上。在鉆井液循環(huán)通過(guò)動(dòng)力鉆具時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石。動(dòng)力鉆具以上的整個(gè)鉆柱都可以不旋轉(zhuǎn)。這種特點(diǎn)對(duì)于定向造斜是非常有利的。 2100433B

鉆具組合（combinaion drilling string）又稱鉆具配合。專門對(duì)大井眼深井鉆（如油氣井鉆井）而言。是指在鉆井時(shí)，一定尺寸的鉆頭與一定尺寸的鉆鋌、鉆桿、方鉆桿相互配合、連接的方式。它是一個(gè)關(guān)系到安全、快速、優(yōu)質(zhì)鉆進(jìn)的重要問(wèn)題。

直鉆孔金剛石鉆進(jìn)滿眼鉆具組合

由于地區(qū)上部巖石（0~200 m）硬度大，可鉆性等級(jí)高，為了提高鉆進(jìn)效率，采用金剛石鉆進(jìn)工藝，其滿眼鉆具組合為：鉆頭外徑為94 mm 鑲鋃金剛石鉆頭 外徑為94 mm 金剛石擴(kuò)孔器 直徑為89 mm、長(zhǎng)2 000 mm 的巖心管 外徑為94 mm 金剛石擴(kuò)孔器 外徑為94 mm、長(zhǎng)為1 000 mm 的扶正器 外徑為73 mm、長(zhǎng)5 000 mm 的鉆鋌 外徑為94 mm、長(zhǎng)1 000 mm 的扶正器 外徑為73 mm、長(zhǎng)1 0 00 mm 的鉆鋌 外徑為94 mm、長(zhǎng)1 000 mm的扶正器 鉆桿。

直鉆孔硬質(zhì)合金鉆進(jìn)滿眼鉆具組合

下部巖石采用針狀硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝進(jìn)行鉆進(jìn)，煤層鉆進(jìn)時(shí)采用底噴式鉆頭與單動(dòng)雙管取心器進(jìn)行鉆進(jìn)。硬質(zhì)合金取心鉆進(jìn)滿眼鉆具組合為：直徑94 mm 針狀硬質(zhì)合金取心鉆頭：鉆頭鋼體直徑91 mm，厚7.5 mm，長(zhǎng)100 mm，外徑94 mm，內(nèi)徑74 mm； 直徑94 mm 的擴(kuò)孔器：鋼體直徑為90 mm，厚9.5 mm，長(zhǎng)250 mm，表面銑有6 道水槽（深2.5 mm，寬3 mm），下部焊有帶底出刃的擴(kuò)孔合金，上部焊有保徑合金； 巖心管：φ89×6.5 mm，長(zhǎng)2 500 mm的地質(zhì)管材； 直徑94 mm 擴(kuò)孔器 直徑94 mm 的扶正器：扶正器直徑94 mm，厚10 mm，長(zhǎng)1 000 mm，數(shù)量為3 個(gè)，與鉆鋌電焊固定，最上部扶正器鑲焊有硬質(zhì)合金保徑； 鉆鋌：直徑73 mm，壁厚22 mm，長(zhǎng)5 m； 直徑94 mm 的扶正器；18 m 的鉆鋌； 直徑94 mm 的扶正器 接頭 鉆桿。利用滿眼鉆具施工，要經(jīng)常檢查扶正器的外徑磨損情況，一般要保證扶正器與鉆孔孔徑相差小于1 mm，若大于4 mm 則應(yīng)立即更換扶正器；保證扶正器與孔壁間應(yīng)有足夠大的支撐面，尤其在泥巖中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加扶正器的長(zhǎng)度。 2100433B

井下動(dòng)力鉆具螺桿鉆具

1.螺桿鉆具是smithInternational總公司根據(jù)Moineau泵原理設(shè)計(jì)的，它克服了渦輪鉆具的某些弱點(diǎn)。在性能上，具有低速、大扭矩的特征，壓力降在4MPa以下，單瓣(或稱單頭、單線)螺桿鉆具的輸出轉(zhuǎn)速低于400r/min，多瓣螺桿鉆具的輸出轉(zhuǎn)速為90-150r/min，適合與牙輪鉆頭配套鉆井。在結(jié)構(gòu)上，具有零件少、裝配簡(jiǎn)單、維修工作量小的特點(diǎn)，小尺寸規(guī)格的鉆具也容易制作。整機(jī)長(zhǎng)度6~sm，比較適合于鉆定向井和叢式井的工藝要求。

井下動(dòng)力鉆具電動(dòng)鉆具

2.電動(dòng)鉆具的輸出轉(zhuǎn)速在1200r/min以上，多級(jí)減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，井下電動(dòng)機(jī)的絕緣和密封性能要求高。電樞繞組失效后，修復(fù)困難。特別是三牙輪鉆頭的縱向振動(dòng)厲害，電動(dòng)鉆具的工況惡劣，使用壽命僅有30~40小時(shí)。40年代末，電動(dòng)鉆具隨著渦輪鉆具的發(fā)展而逐漸被淘汰。在西方國(guó)家，電動(dòng)鉆具現(xiàn)已基本絕跡。在獨(dú)聯(lián)體，僅有少數(shù)井隊(duì)使用電動(dòng)鉆具鉆水平井和大斜度延伸井，年鉆井進(jìn)尺不到渦輪鉆具鉆井進(jìn)尺的1%。

井下動(dòng)力鉆具渦輪鉆具

3.渦輪鉆具的優(yōu)點(diǎn)是:具有高速大扭矩的軟特性,無(wú)橫向振動(dòng),機(jī)械鉆速高;全金屬的渦輪鉆具耐高溫,適宜于深井和高溫環(huán)境下作業(yè);對(duì)油基鉆井液不敏感,能適應(yīng)在高密度的鉆井液中工作。缺點(diǎn)是:鉆具較長(zhǎng),鉆頭的適用范圍小(減速渦輪鉆具除外);安裝調(diào)整軸向間隙較繁瑣。