《鉆井管材及其工具》課件

鉆井管材及其工具鉆井管材是鉆井工程中不可或缺的一部分。它在整個(gè)鉆井過程中扮演著重要角色，為鉆頭提供支撐，并負(fù)責(zé)將鉆井液輸送到井底。課程大綱1鉆井管材的分類介紹不同類型的鉆井管材，如套管、油管、鉆桿等。2鉆井管材的材質(zhì)講解鉆井管材常用的材質(zhì)，如鋼、合金鋼、復(fù)合材料等。3鉆井工具的種類介紹常見的鉆井工具，如鉆頭、擴(kuò)孔器、穩(wěn)定器等。4鉆井作業(yè)流程概述鉆井作業(yè)的基本流程，包括鉆井前準(zhǔn)備、鉆進(jìn)、固井等。鉆井管材的分類套管套管是鉆井過程中用來保護(hù)井壁和防止井壁坍塌的管材，通常由鋼材制成，并按規(guī)格和用途分為各種型號(hào)。鉆桿鉆桿是連接鉆頭和鉆臺(tái)的管材，它用來傳遞鉆臺(tái)上的扭矩和動(dòng)力，并承受鉆井過程中產(chǎn)生的各種負(fù)荷。油管油管是用來從油井中提取原油或天然氣的管材，它連接油井口和地面，主要用于油氣生產(chǎn)階段。其他管材其他鉆井管材包括接箍、返噴管、導(dǎo)向管、封隔器等，它們在鉆井作業(yè)的不同環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。鉆井管材的主要材質(zhì)碳鋼碳鋼是鉆井管材最常見的材質(zhì)，具有強(qiáng)度高、價(jià)格低廉的優(yōu)勢，但耐腐蝕性較差。合金鋼合金鋼具有更高的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性，適用于高壓、高溫和腐蝕環(huán)境的鉆井作業(yè)。不銹鋼不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性，適用于海洋鉆井等腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境。復(fù)合材料復(fù)合材料結(jié)合了不同材料的優(yōu)點(diǎn)，具有更高的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性，但價(jià)格較高。鉆井管材的鋼級常用的鋼級鉆井管材通常采用高強(qiáng)度、高韌性的低碳鋼和合金鋼。J55K55N80L80C95P110鉆井管材的連接方式螺紋連接螺紋連接是鉆井管材最常見的連接方式，其特點(diǎn)是連接強(qiáng)度高，密封性能好，但安裝和拆卸需要專用工具?？ü窟B接卡箍連接是一種快速連接方式，適用于臨時(shí)連接或易于拆卸的場合。這種連接方式的密封性能相對較低，但安裝和拆卸方便快捷。焊接連接焊接連接通常用于永久連接，其特點(diǎn)是連接強(qiáng)度高，密封性能好，但焊接操作需要專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備。鉆井管材的尺寸參數(shù)鉆井管材的尺寸參數(shù)決定了其承載能力、連接方式以及應(yīng)用范圍。常用的參數(shù)包括外徑、內(nèi)徑、壁厚、重量、連接形式等。3尺寸外徑通常為2.875英寸至5.5英寸。3.5壁厚壁厚范圍從0.188英寸至0.5英寸。10長度長度通常為30英尺或39英尺。1重量根據(jù)尺寸和壁厚不同，重量從每英尺20磅到100磅不等。鉆井管材的技術(shù)參數(shù)參數(shù)指標(biāo)單位外徑48.3-149.9mm壁厚4.5-12.7mm長度9.5-13m屈服強(qiáng)度345-758MPa抗拉強(qiáng)度450-828MPa伸長率14-22%鉆井管材技術(shù)參數(shù)包括尺寸、材質(zhì)、強(qiáng)度、韌性等。參數(shù)的選擇要根據(jù)井況、鉆井深度、鉆井液性質(zhì)等因素進(jìn)行綜合考慮。鉆井管材的選用要點(diǎn)機(jī)械性能應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，例如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率等。耐壓性能要滿足鉆井過程中所承受的壓力，包括地層壓力和井筒壓力。連接性能連接牢固，確保管柱整體強(qiáng)度和密封性，防止漏失和脫落。耐腐蝕性能要抵抗井下環(huán)境的腐蝕，延長使用壽命，保證安全可靠。鉆桿的分類鉆桿的類型鉆桿主要分為三種類型：普通鉆桿，加重鉆桿和復(fù)合鉆桿。普通鉆桿普通鉆桿是常見的鉆桿類型，通常用于一般性的鉆井作業(yè)，其結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。加重鉆桿加重鉆桿比普通鉆桿更重，通常用于深井或高壓鉆井作業(yè)，其結(jié)構(gòu)更強(qiáng)，耐壓更高。復(fù)合鉆桿復(fù)合鉆桿是由不同材質(zhì)的鋼材制成，綜合了不同材料的優(yōu)勢，具有更好的耐磨性、耐腐蝕性和耐疲勞性。鉆桿的材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鉆桿通常由優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成，具有高強(qiáng)度、韌性和抗疲勞性，能夠承受高負(fù)荷和反復(fù)沖擊。合金鋼某些特殊工況下，可能使用合金鋼鉆桿，其具有更高的強(qiáng)度和抗腐蝕性，適合于高壓、高溫或腐蝕性環(huán)境。熱處理工藝鉆桿通常經(jīng)過熱處理，例如淬火和回火，以提高其機(jī)械性能和耐用性。鉆桿的連接方式11.方螺紋連接方螺紋連接是鉆桿最常見的連接方式，連接牢固，拆卸方便，適用于各種鉆井作業(yè)。22.圓螺紋連接圓螺紋連接主要用于特殊情況下的鉆井作業(yè)，例如高扭矩作業(yè)或特殊鉆頭連接。33.錐形連接錐形連接主要用于連接鉆桿和鉆頭，連接緊密，抗拉強(qiáng)度高，適用于高負(fù)荷作業(yè)。44.其他連接方式其他連接方式包括卡箍連接、液壓連接等，用于特殊情況或特殊類型的鉆桿。鉆桿的尺寸參數(shù)外徑（mm）壁厚（mm）鉆桿的尺寸參數(shù)是指鉆桿的外徑、壁厚、長度等，不同的鉆桿型號(hào)有不同的尺寸參數(shù)。鉆桿的尺寸參數(shù)對鉆桿的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等性能有很大的影響，因此在選用鉆桿時(shí)，要根據(jù)鉆井作業(yè)的具體情況選擇合適的鉆桿尺寸參數(shù)。鉆桿的技術(shù)參數(shù)鉆桿技術(shù)參數(shù)通常包括長度、外徑、壁厚和重量等。這些參數(shù)對于鉆桿的性能和使用壽命至關(guān)重要。鉆桿的選用要點(diǎn)鉆井深度鉆井深度是決定鉆桿長度和型號(hào)的關(guān)鍵因素之一。較深的鉆井需要更長的鉆桿，并可能需要更堅(jiān)固的材料。地質(zhì)條件地質(zhì)條件會(huì)影響鉆桿的承受力。例如，在巖層較硬的地質(zhì)條件下，需要使用更堅(jiān)固的鉆桿以避免彎曲或斷裂。擴(kuò)孔器的分類11.按結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，擴(kuò)孔器可分為單級擴(kuò)孔器、多級擴(kuò)孔器、組合擴(kuò)孔器等，適用于不同孔徑的擴(kuò)孔作業(yè)。22.按用途根據(jù)用途不同，擴(kuò)孔器可分為鉆井?dāng)U孔器、油氣井?dāng)U孔器、地?zé)峋當(dāng)U孔器等，滿足不同的工程需求。33.按材料根據(jù)材料不同，擴(kuò)孔器可分為鋼制擴(kuò)孔器、硬質(zhì)合金擴(kuò)孔器、陶瓷擴(kuò)孔器等，適用于不同的井況和工況。擴(kuò)孔器的材質(zhì)合金鋼合金鋼具有高強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)良性能，適用于各種地層條件。碳鋼碳鋼成本較低，但強(qiáng)度和耐磨性略遜于合金鋼，主要用于軟巖地層。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金具有超高的硬度和耐磨性，適用于極硬的巖石地層。擴(kuò)孔器的結(jié)構(gòu)類型單層擴(kuò)孔器單層擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，應(yīng)用廣泛。多層擴(kuò)孔器多層擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但擴(kuò)孔效率更高，適用于深井鉆井?？烧{(diào)式擴(kuò)孔器可調(diào)式擴(kuò)孔器可以根據(jù)井徑需求調(diào)節(jié)擴(kuò)孔尺寸，靈活方便。組合式擴(kuò)孔器組合式擴(kuò)孔器可以根據(jù)不同地層和鉆井條件選擇不同的擴(kuò)孔刀具，具有較高的適用性。擴(kuò)孔器的技術(shù)參數(shù)擴(kuò)孔器是鉆井過程中重要的工具，用于擴(kuò)大井眼直徑。其技術(shù)參數(shù)直接影響鉆井效率和安全。300尺寸擴(kuò)孔器尺寸主要指其直徑，常見尺寸范圍在300-500毫米之間。100重量擴(kuò)孔器重量根據(jù)尺寸和材質(zhì)不同而變化，一般在100-200公斤之間。30刀片擴(kuò)孔器一般采用30-40片刀片，刀片材質(zhì)堅(jiān)硬耐磨。5速度擴(kuò)孔器工作速度根據(jù)地層硬度和鉆機(jī)功率而定，一般在5-10米/分鐘之間。擴(kuò)孔器的選用要點(diǎn)鉆孔直徑擴(kuò)孔器尺寸要與鉆孔直徑匹配，確保擴(kuò)孔效果。地層類型根據(jù)地層類型選擇合適的擴(kuò)孔器材質(zhì)和結(jié)構(gòu)。鉆井工具考慮鉆井工具的尺寸和類型，選擇合適的擴(kuò)孔器。安全性能確保擴(kuò)孔器具備良好的安全性能，防止意外事故發(fā)生。穩(wěn)定器的分類根據(jù)結(jié)構(gòu)分類穩(wěn)定器根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為三種類型：葉片式穩(wěn)定器、螺旋穩(wěn)定器和組合式穩(wěn)定器。根據(jù)材質(zhì)分類穩(wěn)定器根據(jù)材質(zhì)可分為鋼制穩(wěn)定器、合金鋼穩(wěn)定器和復(fù)合材料穩(wěn)定器。根據(jù)功能分類穩(wěn)定器根據(jù)功能可分為防斜穩(wěn)定器、防扭穩(wěn)定器和防磨穩(wěn)定器。根據(jù)應(yīng)用范圍分類穩(wěn)定器根據(jù)應(yīng)用范圍可分為油井穩(wěn)定器、氣井穩(wěn)定器和水井穩(wěn)定器。穩(wěn)定器的材質(zhì)1高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼可承受高強(qiáng)度負(fù)荷，確保穩(wěn)定器在鉆井過程中不發(fā)生彎曲或斷裂。2耐腐蝕合金耐腐蝕合金可以抵抗鉆井液和井下環(huán)境的腐蝕，延長使用壽命。3特殊鋼種根據(jù)井下環(huán)境的具體情況，可以選擇使用特殊鋼種，如耐高溫鋼、耐磨鋼等。穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)類型螺旋穩(wěn)定器螺旋穩(wěn)定器具有多個(gè)螺旋狀葉片，可以有效地降低鉆井液的流速，從而減少井眼周圍地層的垮塌。葉片式穩(wěn)定器葉片式穩(wěn)定器采用多個(gè)葉片構(gòu)成，每個(gè)葉片都具有不同的角度，可以根據(jù)不同的地層條件進(jìn)行調(diào)整。組合式穩(wěn)定器組合式穩(wěn)定器將螺旋穩(wěn)定器和葉片式穩(wěn)定器結(jié)合在一起，可以根據(jù)不同的井眼條件選擇合適的穩(wěn)定器類型。穩(wěn)定器的技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值類型中心式、偏心式、螺旋式材質(zhì)合金鋼、碳鋼尺寸根據(jù)鉆井深度和井眼尺寸選擇重量根據(jù)尺寸和材質(zhì)確定耐壓滿足鉆井作業(yè)壓力要求抗彎強(qiáng)度滿足鉆井作業(yè)扭矩要求穩(wěn)定器的選用要點(diǎn)井眼類型根據(jù)井眼的直徑和形狀選擇合適的穩(wěn)定器類型。直井使用直型穩(wěn)定器，而水平井則需要使用彎曲型穩(wěn)定器。鉆井深度深度越深，穩(wěn)定器需要承受的壓力越大。因此，需要選擇能夠承受更高壓力的穩(wěn)定器。鉆井液性質(zhì)鉆井液的密度和粘度會(huì)影響穩(wěn)定器的性能。需要選擇與鉆井液性質(zhì)相匹配的穩(wěn)定器。鉆頭類型鉆頭尺寸和類型也會(huì)影響穩(wěn)定器的選擇。例如，PDC鉆頭需要使用專門的穩(wěn)定器。其他鉆井工具鉆頭鉆頭是鉆井過程中與地層直接接觸的工具，通過旋轉(zhuǎn)和切削作用破碎地層。套管鞋套管鞋是安裝在套管底部的連接部件，用于連接套管和水泥環(huán)。鉆鋌鉆鋌用于連接鉆頭和鉆桿，傳遞扭矩和壓力，承受鉆頭的重量。下井電機(jī)下井電機(jī)是一種安裝在井下的動(dòng)力設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)鉆頭或其他工具。鉆井管材及其工具的維護(hù)保養(yǎng)定期檢查檢查鉆井管材和工具的表面是否有損壞、裂紋或腐蝕。定期潤滑活動(dòng)部件，例如接頭和閥門。清潔和保養(yǎng)定期清潔鉆井管材和工具，以清除污垢、泥漿和油脂。對于金屬部件，可以考慮使用防銹劑或油漆進(jìn)行保護(hù)。安全存儲(chǔ)將鉆井管材和工具存放在干燥、通風(fēng)良好的地方，避免陽光直射和潮濕環(huán)境，并定期進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。鉆井管材及其工具的安全使用鉆井管材及其工具是石油天然氣勘探開發(fā)中的重要組成部分，其安全使用至關(guān)重要。1安全意識(shí)安全第一，預(yù)防為主2操作規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程3定期檢查