鉆桿基本概念

鉆柱通常的組成部分有：鉆頭、鉆鋌、鉆桿、穩(wěn)定器、專(zhuān)用接頭及方鉆桿。

鉆柱的基本作用是：

(1)起下鉆頭；

(2)施加鉆壓；

(3)傳遞動(dòng)力；

(4)輸送鉆井液；

(5)進(jìn)行特殊作業(yè)：擠水泥、處理井下事故等。

API標(biāo)準(zhǔn)的E75到S135鋼級(jí)，外徑從2 3/8″到6 5/8″的系列石油鉆桿以及具有高抗扭性能的雙臺(tái)肩接頭鉆桿和用于含硫油井的特殊鋼級(jí)的BNK C95S鉆桿。主要適用于油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的深井、水平井和大位移井的施工中。

鉆桿是尾部帶有螺紋的鋼管，用于連接鉆機(jī)地表設(shè)備和位于鉆井底端鉆磨設(shè)備或底孔裝置。鉆桿的用途是將鉆探泥漿運(yùn)送到鉆頭，并與鉆頭一起提高、降低或旋轉(zhuǎn)底孔裝置。鉆桿必須能夠承受巨大的內(nèi)外壓、扭曲、彎曲和振動(dòng)。在油氣的開(kāi)采和提煉過(guò)程中，鉆桿可以多次使用 。

光管和原鋼管材在經(jīng)過(guò)多次加工步驟后被制成鉆桿。首先，通過(guò)鋼管加厚工序的處理， 光管外表面向內(nèi)彎，鋼管管壁加厚。下一步，進(jìn)行螺紋加工并鍍上能夠增加強(qiáng)度的銅。然后進(jìn)行非破壞性質(zhì)量控制檢驗(yàn)，隨后進(jìn)行鋼管管體接頭的焊接。而后，管體會(huì)經(jīng)歷焊接熱處理和焊接最終處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。在對(duì)成品鉆桿進(jìn)行渡漆和包裝前要對(duì)鋼管成品進(jìn)行其他的一些檢測(cè)，包括硬度測(cè)試，壓力測(cè)試和非破壞性測(cè)試。

鉆桿的長(zhǎng)度一般在九米左右。

鉆桿分為方鉆桿、鉆桿和加重鉆桿三類(lèi)。連接次序?yàn)榉姐@桿（1根) 鉆桿(n根，由井深決定） 加重鉆桿（n根，由鉆具組合設(shè)計(jì)決定）。

鉆桿方鉆桿

方鉆桿位于鉆柱的最上端，有四方和六方兩種 。

作用

①鉆進(jìn)時(shí)，方鉆桿與補(bǔ)心、轉(zhuǎn)盤(pán)補(bǔ)心配合，將地面旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給鉆桿，以帶動(dòng)鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)；

②承受鉆柱的全部重量；

③鉆井液循環(huán)的通道。

結(jié)構(gòu)

方鉆桿由上下接頭和管體部分組成。管體部分為四方或六方兩種結(jié)構(gòu)（石油鉆井大多為四方結(jié)構(gòu)）；上接頭為上接頭為左旋母螺紋（反扣），與水龍頭連接，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中左旋母螺紋防止倒扣；下接頭為右旋公螺紋，與鉆桿連接。工作時(shí)，方鉆桿上端始終處于轉(zhuǎn)盤(pán)面以上，下部則處于轉(zhuǎn)盤(pán)面以下。

鉆桿鉆桿

作用

鉆桿是鉆柱的基本組成部分。其主要作用是傳遞扭矩和輸送鉆井液，并靠鉆桿的逐漸加長(zhǎng)使井眼不斷加深。因此，鉆桿在石油鉆井中占有十分重要的地位。

結(jié)構(gòu)

鉆桿結(jié)構(gòu)鉆桿由無(wú)逢鋼管制成，壁厚一般為9～11mm；由鉆桿管體與鉆桿接頭兩部分組成管體與接頭用摩擦焊對(duì)焊在一起。

鉆桿加重鉆桿

加重鉆桿類(lèi)似石油鉆桿，也是一種空心的鋼柱，長(zhǎng)度為10米左右。但單根重量比石油鉆桿要重，壁厚是鉆桿的2～3倍，加重鉆桿接在鉆桿和鉆鋌之間，目的是防止因鉆具串截面變化時(shí)的疲勞破壞，用它還可代替一部分鉆鋌的作用，但其懸吊簡(jiǎn)單，起下鉆操作方便，可節(jié)省起下鉆時(shí)間。

鉆桿鉆桿接頭分類(lèi)

鉆桿接頭是鉆桿的組成部分，分公接頭和母接頭，連接在鉆桿管體的兩端。為增強(qiáng)接頭的連接強(qiáng)度，在接頭部位需要增加管體的壁厚，按加厚的方式可分為：內(nèi)加厚、外加厚、內(nèi)外加厚三種形式。接頭上車(chē)有螺紋（粗扣），用以連接各單根鉆桿鉆桿接頭螺紋為帶有密封臺(tái)肩的錐管螺紋，臺(tái)肩面旋緊起到密封作用，螺紋只起連接作用。加厚方式不同，對(duì)應(yīng)的接頭的螺紋扣型也不同 。

按照螺紋扣型鉆桿接頭分為四種類(lèi)型：內(nèi)平（IF）、貫眼（FH）、正規(guī)（REG）；數(shù)字（NC）。

鉆桿扣連接條件

扣連接必須滿(mǎn)足的三個(gè)條件：

①尺寸相等；

②絲扣類(lèi)型相同；

③公母扣相匹配。

鉆桿鉆桿接頭的扣型

內(nèi)平式：主要用于外加厚鉆桿。其特點(diǎn)是鉆桿通體內(nèi)徑相同，鉆井液流動(dòng)阻力??；但外徑較大，容易磨損?！∝炑凼剑褐饕糜趦?nèi)外加厚鉆桿。其特點(diǎn)是鉆桿有兩個(gè)內(nèi)徑，鉆井液流動(dòng)阻力大于內(nèi)平式，但其外徑小于正規(guī)式。正規(guī)式：主要用于內(nèi)加厚鉆桿及鉆頭、打撈工具。其特點(diǎn)是接頭內(nèi)徑加厚處內(nèi)徑小于管體內(nèi)徑，鉆井液流動(dòng)阻力大，在三種扣型中相對(duì)流動(dòng)阻力最大，但外徑最小，強(qiáng)度較大。上述三種類(lèi)型接頭均采用V型螺紋，但扣型、扣距、錐度及尺寸等都有很大的差別。

數(shù)字型（NC）系列接頭是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)粗牙螺紋系列。現(xiàn)已被API采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。NC螺紋也為V型螺紋，有些NC型接頭與舊API標(biāo)準(zhǔn)接頭有相同的節(jié)圓直徑、錐度、螺距和螺紋長(zhǎng)度，可以互換使用。

石油鉆桿接頭大多采用外加厚或內(nèi)外加厚形式，鉆桿接頭外徑大于管體外徑，在鉆井過(guò)程中與井壁或套管不斷的接觸摩擦，產(chǎn)生磨損，為避免接頭磨損造成斷鉆桿、脫扣等鉆井事故，必須在鉆桿母接頭上設(shè)有鉆桿接頭防磨帶。

根據(jù)美國(guó)石油學(xué)會(huì)（American Petroleum Institute）（簡(jiǎn)稱(chēng)API）的規(guī)定，鉆桿按長(zhǎng)度（L）分為三類(lèi)：第一類(lèi):5.486一6.706m(18一22ft);第二類(lèi)（常用）:8.230-9.144m(27-30ft);第三類(lèi):11.582一13.716m(38一45ft)。鉆桿也可按外徑尺寸分類(lèi)。常用鉆桿的尺寸（D）：88.9，114.3，127mm（習(xí)慣上用英制尺寸表示：3 1/2″4 ?″5″）三種 。

鉆桿的鋼級(jí)是指鉆桿鋼材的等級(jí) ，它由鉆桿鋼材的屈服強(qiáng)度決定。API（美國(guó)石油學(xué)會(huì)）將鉆桿鋼材等級(jí)分為五級(jí)：D、E、95(X)、105(G)、135(S)。鉆桿鋼級(jí)越高，管材的屈服強(qiáng)度越大，鉆桿的各種強(qiáng)度也就越大。在鉆柱的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，推薦采用提高鋼級(jí)的方法來(lái)提高鉆柱的強(qiáng)度，而不采用增加璧厚的方法。

鉆桿柱是鉆探工作中從地表把鉆機(jī)的動(dòng)作和動(dòng)力傳遞給井底的鉆頭的一個(gè)關(guān)鍵組件和重要環(huán)節(jié)。鉆頭在井底破碎巖石、連續(xù)給進(jìn)以及其他一切工作全取決于鉆桿柱的工作性能。

鉆桿柱在傳動(dòng)工作系統(tǒng)是一個(gè)特殊的、細(xì)長(zhǎng)比很大的、在井簡(jiǎn)特定條件下工作的傳動(dòng)桿件。同時(shí)它又是洗井液沖洗井底和冷卻鉆頭必需的液流通道。鉆桿內(nèi)受高壓，外表面承受著磨損。雖然鉆桿柱在結(jié)構(gòu)上看似較為簡(jiǎn)單，實(shí)際上，它承受著復(fù)雜的外力且處于失穩(wěn)狀態(tài)。實(shí)踐表明，鉆探的工作效率和安全生產(chǎn)都取決于鉆桿柱的可靠性。