钻具组合

严格地说，钻柱中钻杆段以下钻铤、钻头及其他钻井工具（稳定器、减震器、震击器等）都包含在下部钻具组合范围之内。但一般常说的下部钻具组合主要是指钻头以上30—40m内对钻头工作特性有直接影响的一段钻柱，或者是除钻铤以外加其他钻井工具的一段钻柱。

理想的下部钻具组合应满足以下几个方面的要求：

（1）能有效地控制井眼全角变化率及井斜角，从而保证井身质量。

（2）钻头工作的稳定性高，并能施加较大的钻压，有利于提高钻速。

（3）为了起下钻顺利并降低费用，在可能条件下组合应尽量简化。对于定向井斜井段的下部钻具组合则主要应满足井眼轨迹控制的特别要求。

钻井中常用的钻具组合中包括稳斜钻具、降斜钻具、防斜钻具、造斜钻具、增斜钻具、几何导向钻井系统和地质导向钻井系统等。

（1）造斜钻具

使斜井达到一定的造斜率(每30m的井斜增值)，是通过选用不同造斜能力的斜向器和相 应的钻具组合来实现的。采用弯接头和井下动力钻具组合进行定向造斜或扭方位施工的原理是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩，迫使并下动力钻具(螺杆钻具或涡轮)驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达到定向造斜或扭方位的目的。并且造斜钻具的造斜能力与弯接头的弯曲角和弯接头上边的钻铤刚性大小有关。弯接头的弯曲角越大，弯接头上边的钻铤刚性越强则造斜钻具的造斜能力也越强，造斜率也越高。

（2）增斜钻具组合

增斜钻具用于增加斜井段待钻部分的井斜角。增斜钻具组合一般采用双稳定器钻具组合。增斜钻具是利用杠杆原理设计的。它有一个近钻头足尺寸稳定器作为支点，第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距离应根据两稳定器之问钻铤的刚性（尺寸）大小和要求的增斜率大小确定，一般为20—30m。两稳定器之间的钻铤在钻压作用下，产生向下的弯曲变形，使钻头产生斜向力，井斜角随着井眼的加深而增大。

（3）稳斜钻具组合

稳斜钻具的作用是使井眼轨道沿当前井底切线方向，保持井斜角和方位角不变钻进。稳斜钻具组合是采用刚性

满眼钻具结构，又称刚性配合钻具。刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力；同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。

（4）降斜钻具组合

降斜钻具用于定向井中降低井眼轨道的井斜角。防斜钻具用于直井中抑制和防止井斜的产生。降斜钻具一般采用钟摆钻具组合和塔式钻具组合。

（5）井下动力钻具组合

井下动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。日前我国常用的是螺杆钻具。动力钻具接在钻铤之下，钻头之上。在钻井液循环通过动力钻具时，驱动动力钻具转动并带动钻头旋转破碎岩石。动力钻具以上的整个钻柱都可以不旋转。这种特点对于定向造斜是非常有利的。 2100433B

钻具组合（combinaion drilling string）又称钻具配合。专门对大井眼深井钻（如油气井钻井）而言。是指在钻井时，一定尺寸的钻头与一定尺寸的钻铤、钻杆、方钻杆相互配合、连接的方式。它是一个关系到安全、快速、优质钻进的重要问题。

直钻孔金刚石钻进满眼钻具组合

由于地区上部岩石（0~200 m）硬度大，可钻性等级高，为了提高钻进效率，采用金刚石钻进工艺，其满眼钻具组合为：钻头外径为94 mm 镶锒金刚石钻头 外径为94 mm 金刚石扩孔器 直径为89 mm、长2 000 mm 的岩心管 外径为94 mm 金刚石扩孔器 外径为94 mm、长为1 000 mm 的扶正器 外径为73 mm、长5 000 mm 的钻铤 外径为94 mm、长1 000 mm 的扶正器 外径为73 mm、长1 0 00 mm 的钻铤 外径为94 mm、长1 000 mm的扶正器 钻杆。

直钻孔硬质合金钻进满眼钻具组合

下部岩石采用针状硬质合金钻进工艺进行钻进，煤层钻进时采用底喷式钻头与单动双管取心器进行钻进。硬质合金取心钻进满眼钻具组合为：直径94 mm 针状硬质合金取心钻头：钻头钢体直径91 mm，厚7.5 mm，长100 mm，外径94 mm，内径74 mm； 直径94 mm 的扩孔器：钢体直径为90 mm，厚9.5 mm，长250 mm，表面铣有6 道水槽（深2.5 mm，宽3 mm），下部焊有带底出刃的扩孔合金，上部焊有保径合金； 岩心管：φ89×6.5 mm，长2 500 mm的地质管材； 直径94 mm 扩孔器 直径94 mm 的扶正器：扶正器直径94 mm，厚10 mm，长1 000 mm，数量为3 个，与钻铤电焊固定，最上部扶正器镶焊有硬质合金保径； 钻铤：直径73 mm，壁厚22 mm，长5 m； 直径94 mm 的扶正器；18 m 的钻铤； 直径94 mm 的扶正器 接头 钻杆。利用满眼钻具施工，要经常检查扶正器的外径磨损情况，一般要保证扶正器与钻孔孔径相差小于1 mm，若大于4 mm 则应立即更换扶正器；保证扶正器与孔壁间应有足够大的支撑面，尤其在泥岩中钻进时应适当增加扶正器的长度。 2100433B

井下动力钻具螺杆钻具

1.螺杆钻具是smithInternational总公司根据Moineau泵原理设计的，它克服了涡轮钻具的某些弱点。在性能上，具有低速、大扭矩的特征，压力降在4MPa以下，单瓣(或称单头、单线)螺杆钻具的输出转速低于400r/min，多瓣螺杆钻具的输出转速为90-150r/min，适合与牙轮钻头配套钻井。在结构上，具有零件少、装配简单、维修工作量小的特点，小尺寸规格的钻具也容易制作。整机长度6~sm，比较适合于钻定向井和丛式井的工艺要求。

井下动力钻具电动钻具

2.电动钻具的输出转速在1200r/min以上，多级减速器结构复杂，可靠性差，井下电动机的绝缘和密封性能要求高。电枢绕组失效后，修复困难。特别是三牙轮钻头的纵向振动厉害，电动钻具的工况恶劣，使用寿命仅有30~40小时。40年代末，电动钻具随着涡轮钻具的发展而逐渐被淘汰。在西方国家，电动钻具现已基本绝迹。在独联体，仅有少数井队使用电动钻具钻水平井和大斜度延伸井，年钻井进尺不到涡轮钻具钻井进尺的1%。

井下动力钻具涡轮钻具

3.涡轮钻具的优点是:具有高速大扭矩的软特性,无横向振动,机械钻速高;全金属的涡轮钻具耐高温,适宜于深井和高温环境下作业;对油基钻井液不敏感,能适应在高密度的钻井液中工作。缺点是:钻具较长,钻头的适用范围小(减速涡轮钻具除外);安装调整轴向间隙较繁琐。