基本介紹
- 中文名：鑽桿
- 外文名：drillpipe
- 拼音：zuān gǎn
- 使用用途：石油鑽井
- 領域：能源
- 學科：礦業、機械
基本概念,主要特徵,鑽桿的分類,方鑽桿,鑽桿,加重鑽桿,鑽桿接頭,鑽桿接頭分類,扣連線條件,鑽桿接頭的扣型,鑽桿的規格,鑽桿的鋼級與強度,
基本概念
鑽柱的基本作用是：
(1)起下鑽頭；
(2)施加鑽壓；
(3)傳遞動力；
(4)輸送鑽井液；
(5)進行特殊作業：擠水泥、處理井下事故等。
API標準的E75到S135鋼級，外徑從2 3/8″到6 5/8″的系列石油鑽桿以及具有高抗扭性能的雙台肩接頭鑽桿和用於含硫油井的特殊鋼級的BNK C95S鑽桿。主要適用於油氣勘探開發過程中的深井、水平井和大位移井的施工中。
主要特徵
鑽桿是尾部帶有螺紋的鋼管，用於連線鑽機地表設備和位於鑽井底端鑽磨設備或底孔裝置。鑽桿的用途是將鑽探泥漿運送到鑽頭，並與鑽頭一起提高、降低或旋轉底孔裝置。鑽桿必須能夠承受巨大的內外壓、扭曲、彎曲和振動。在油氣的開採和提煉過程中，鑽桿可以多次使用。
光管和原鋼管材在經過多次加工步驟後被製成鑽桿。首先，通過鋼管加厚工序的處理， 光管外表面向內彎，鋼管管壁加厚。下一步，進行螺紋加工並鍍上能夠增加強度的銅。然後進行非破壞性質量控制檢驗，隨後進行鋼管管體接頭的焊接。而後，管體會經歷焊接熱處理和焊接最終處理，以消除焊接殘餘應力。在對成品鑽桿進行渡漆和包裝前要對鋼管成品進行其他的一些檢測，包括硬度測試，壓力測試和非破壞性測試。
鑽桿的長度一般在九米左右。
鑽桿的分類
鑽桿分為方鑽桿、鑽桿和加重鑽桿三類。連線次序為方鑽桿（1根)+鑽桿(n根，由井深決定）+加重鑽桿（n根，由鑽具組合設計決定）。
方鑽桿
方鑽桿位於鑽柱的最上端，有四方和六方兩種。
作用
①鑽進時，方鑽桿與補心、轉盤補心配合，將地面旋轉扭矩傳遞給鑽桿，以帶動鑽柱和鑽頭旋轉；
②承受鑽柱的全部重量；
③鑽井液循環的通道。
結構
方鑽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構（石油鑽井大多為四方結構）；上接頭為上接頭為左旋母螺紋（反扣），與水龍頭連線，在旋轉過程中左旋母螺紋防止倒扣；下接頭為右旋公螺紋，與鑽桿連線。工作時，方鑽桿上端始終處於轉盤面以上，下部則處於轉盤面以下。
鑽桿
作用
鑽桿是鑽柱的基本組成部分。其主要作用是傳遞扭矩和輸送鑽井液，並靠鑽桿的逐漸加長使井眼不斷加深。因此，鑽桿在石油鑽井中占有十分重要的地位。
結構
鑽桿結構鑽桿由無逢鋼管制成，壁厚一般為9～11mm；由鑽桿管體與鑽桿接頭兩部分組成管體與接頭用摩擦焊對焊在一起。
加重鑽桿
加重鑽桿類似石油鑽桿，也是一種空心的鋼柱，長度為10米左右。但單根重量比石油鑽桿要重，壁厚是鑽桿的2～3倍，加重鑽桿接在鑽桿和鑽鋌之間，目的是防止因鑽具串截面變化時的疲勞破壞，用它還可代替一部分鑽鋌的作用，但其懸吊簡單，起下鑽操作方便，可節省起下鑽時間。
鑽桿接頭
鑽桿接頭分類
鑽桿接頭是鑽桿的組成部分，分公接頭和母接頭，連線在鑽桿管體的兩端。為增強接頭的連線強度，在接頭部位需要增加管體的壁厚，按加厚的方式可分為：內加厚、外加厚、內外加厚三種形式。接頭上車有螺紋（粗扣），用以連線各單根鑽桿鑽桿接頭螺紋為帶有密封台肩的錐管螺紋，台肩面旋緊起到密封作用，螺紋只起連線作用。加厚方式不同，對應的接頭的螺紋扣型也不同。
按照螺紋扣型鑽桿接頭分為四種類型：內平（IF）、貫眼（FH）、正規（REG）；數字（NC）。
扣連線條件
扣連線必須滿足的三個條件：
①尺寸相等；
②絲扣類型相同；
③公母扣相匹配。
鑽桿接頭的扣型
內平式：主要用於外加厚鑽桿。其特點是鑽桿通體內徑相同，鑽井液流動阻力小；但外徑較大，容易磨損。 貫眼式：主要用於內外加厚鑽桿。其特點是鑽桿有兩個內徑，鑽井液流動阻力大於內平式，但其外徑小於正規式。正規式：主要用於內加厚鑽桿及鑽頭、打撈工具。其特點是接頭內徑加厚處內徑小於管體內徑，鑽井液流動阻力大，在三種扣型中相對流動阻力最大，但外徑最小，強度較大。上述三種類型接頭均採用V型螺紋，但扣型、扣距、錐度及尺寸等都有很大的差別。
數字型（NC）系列接頭是美國國家標準粗牙螺紋系列。現已被API採納為國際標準。NC螺紋也為V型螺紋，有些NC型接頭與舊API標準接頭有相同的節圓直徑、錐度、螺距和螺紋長度，可以互換使用。
石油鑽桿接頭大多採用外加厚或內外加厚形式，鑽桿接頭外徑大於管體外徑，在鑽井過程中與井壁或套管不斷的接觸摩擦，產生磨損，為避免接頭磨損造成斷鑽桿、脫扣等鑽井事故，必須在鑽桿母接頭上設有鑽桿接頭防磨帶。
鑽桿的規格
根據美國石油學會（American Petroleum Institute）（簡稱API）的規定，鑽桿按長度（L）分為三類：第一類:5.486一6.706m(18一22ft);第二類（常用）:8.230-9.144m(27-30ft);第三類:11.582一13.716m(38一45ft)。鑽桿也可按外徑尺寸分類。常用鑽桿的尺寸（D）：88.9，114.3，127mm（習慣上用英制尺寸表示：3 1/2″4 ½″5″）三種。
鑽桿的鋼級與強度
鑽桿的鋼級是指鑽桿鋼材的等級，它由鑽桿鋼材的屈服強度決定。API（美國石油學會）將鑽桿鋼材等級分為五級：D、E、95(X)、105(G)、135(S)。鑽桿鋼級越高，管材的屈服強度越大，鑽桿的各種強度也就越大。在鑽柱的強度設計中，推薦採用提高鋼級的方法來提高鑽柱的強度，而不採用增加璧厚的方法。
