钻杆柱技术方案 朋友们：钻杆，钻柱，钻杆柱怎么区分
m\u79d1\u5b66\u94bb\u5b54\u65bd\u5de5\u8bbe\u60f3\u6280\u672f\u65b9\u6848\u5f20\u4f1f
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4\u3000\u94bb\u63a2\u65bd\u5de5\u8bbe\u60f3\u6280\u672f\u65b9\u6848
4.1\u3000\u94bb\u673a\u65b9\u6848
\u57286in\u94bb\u5b54\u4e2d\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\uff0c\u5c06\u91c7\u7528 \u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u6746\u67f1\u30025000m \u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u6746\u67f1\u7684\u8d28\u91cf\u662f135t\uff0c\u8003\u8651\u5b89\u5168\u7cfb\u6570\u540e\uff0c\u8981\u6c42\u94bb\u673a\u7684\u5927\u94a9\u8f7d\u8377\u4e3a2400kN\u3002\u76ee\u524d\u4e16\u754c\u4e0a\u80fd\u529b\u6700\u5f3a\u7684\u5730\u8d28\u5ca9\u5fc3\u94bb\u673a\u7684\u5927\u94a9\u8d1f\u8377\u4e3a1200kN\uff0c\u8fdc\u4e0d\u80fd\u6ee1\u8db3\u65bd\u5de55000m\u79d1\u5b66\u94bb\u5b54\u7684\u8981\u6c42\u3002\u77f3\u6cb9\u94bb\u673a\u5177\u6709\u8db3\u591f\u7684\u627f\u8f7d\u80fd\u529b\uff0c\u4f46\u56de\u8f6c\u901f\u5ea6\u592a\u4f4e\uff0c\u4e0d\u80fd\u6ee1\u8db3\u9ad8\u8f6c\u901f\u91d1\u521a\u77f3\u94bb\u8fdb\u5de5\u827a\u7684\u8981\u6c42\uff08\u65bd\u5de56in\u94bb\u5b54\uff0c\u8981\u6c42\u94bb\u673a\u8f6c\u901f\u4e0d\u4f4e\u4e8e300r/min\uff09\u3002\u7efc\u5408\u8003\u8651\u5bf9\u94bb\u673a\u627f\u8f7d\u80fd\u529b\u548c\u8f6c\u901f\u8981\u6c42\u540e\uff0c\u5efa\u8bae\u91c7\u7528\u56fd\u5916\u5df2\u6210\u529f\u4f7f\u7528\u7684\u5730\u8d28\u94bb\u63a2/\u77f3\u6cb9\u94bb\u63a2\u7ec4\u5408\u6280\u672f\u65b9\u6848\uff0c\u5373\u5229\u7528\u77f3\u6cb9\u94bb\u673a\u7684\u627f\u8f7d\u80fd\u529b\uff0c\u52a0\u88c5\u7535\u52a8\u6216\u6db2\u538b\u9876\u9a71\u94bb\u8fdb\u7cfb\u7edf\uff0c\u4ee5\u80fd\u8fdb\u884c\u9ad8\u8f6c\u901f\u91d1\u521a\u77f3\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u3002\u8fd9\u79cd\u65b9\u6848\u5df2\u5206\u522b\u5728\u5fb7\u56fd\u3001\u7f8e\u56fd\u548c\u82f1\u56fd\u5f97\u5230\u4e86\u91c7\u7528\uff0c\u5176\u53ef\u9760\u6027\u548c\u7ecf\u6d4e\u6027\u90fd\u5f97\u5230\u4e86\u9a8c\u8bc1\u3002
4.2\u3000\u94bb\u6746\u67f1\u65b9\u6848
\u94bb\u6746\u67f1\u662f\u94bb\u8fdb\u65bd\u5de5\u7684\u5173\u952e\u90e8\u4ef6\uff0c5000m\u6df1\u5b54\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u66f4\u662f\u5bf9\u94bb\u6746\u67f1\u6709\u7279\u6b8a\u7684\u8981\u6c42\u3002\u62df\u91c7\u7528 \u7684\u94a2\u8d28\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u6746\u67f1\u3002\u6211\u56fd\u5728\u94bb\u4e95\u7ba1\u6750\u65b9\u9762\u4e0e\u56fd\u5916\u5dee\u8ddd\u8f83\u5927\uff0c\u5730\u8d28\u5ca9\u5fc3\u6df1\u94bb\u548c\u77f3\u6cb9\u6df1\u94bb\u7ba1\u6750\u90fd\u662f\u4ece\u56fd\u5916\u8fdb\u53e3\uff0c\u8be5\u65b9\u6848\u4e2d\u7684\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u6746\u4e5f\u5c06\u8003\u8651\u4ece\u56fd\u5916\u5f15\u8fdb\u3002
4.3\u3000\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u7cfb\u7edf\u65b9\u6848
\u5efa\u8bae\u91c7\u7528\u4ee5\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u4e3a\u57fa\u7840\u5e76\u7ed3\u5408\u5176\u5b83\u4e00\u4e9b\u5148\u8fdb\u7684\u5b54\u5185\u94bb\u5177\u7684\u7ec4\u5408\u5f0f\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u7cfb\u7edf\uff0c\u7efc\u5408\u5404\u79cd\u7cfb\u7edf\u7684\u4f18\u70b9\uff0c\u4ee5\u83b7\u5f97\u66f4\u597d\u7684\u94bb\u8fdb\u6280\u672f\u7ecf\u6d4e\u6548\u679c\u3002\u76ee\u524d\u6211\u56fd\u5df2\u6210\u529f\u4f7f\u7528\u548c\u521d\u6b65\u7814\u5236\u6210\u529f\u7684\u7ec4\u5408\u5f0f\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u7cfb\u7edf\u6709\uff1a\u2460\u4e0d\u63d0\u94bb\u6362\u94bb\u5934\u7cfb\u7edf\uff1b\u2461\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u6db2\u52a8\u9524\u7cfb\u7edf\uff08\u56fe2\uff09\uff1b\u2462\u87ba\u6746\u9a6c\u8fbe\u4e0d\u63d0\u94bb\u6362\u94bb\u5934\u7cfb\u7edf\uff08\u56fe3\uff09\u3002\u8fd9\u4e9b\u7cfb\u7edf\u90fd\u6709\u5f88\u597d\u7684\u5e94\u7528\u524d\u666f\u3002\u8fdb\u4e00\u6b65\u7684\u7814\u7a76\u548c\u6539\u8fdb\u5e94\u63d0\u9ad8\u5176\u5bf9\u6df1\u5b54\u6761\u4ef6\u7684\u9002\u5e94\u6027\uff0c\u589e\u5f3a\u5176\u53ef\u9760\u6027\u548c\u6709\u6548\u6027\u3002
4.4\u3000\u94bb\u5934\u65b9\u6848
\u62df\u4e3b\u8981\u91c7\u7528\u5b55\u9576\u91d1\u521a\u77f3\u94bb\u5934\u6765\u8fdb\u884c\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u3002\u56fd\u5185\u5df2\u6709\u6210\u719f\u7684\u94bb\u5934\u6280\u672f\u3002\u5728\u6df1\u5b54\u786c\u5ca9\u6761\u4ef6\u4e0b\u4f7f\u7528\uff0c\u6539\u8fdb\u7814\u7a76\u5de5\u4f5c\u7684\u91cd\u70b9\u662f\uff1a\u5728\u4fdd\u8bc1\u94bb\u5934\u5bff\u547d\u8db3\u591f\u957f\u7684\u524d\u63d0\u4e0b\uff0c\u63d0\u9ad8\u94bb\u5934\u673a\u68b0\u94bb\u901f\uff1b\u7531\u4e8e\u5728\u786c\u5ca9\u4e2d\u4f7f\u7528\uff0c\u987b\u52a0\u5f3a\u94bb\u5934\u7684\u4fdd\u5f84\u3002\u8fd8\u8981\u8003\u8651\u4e00\u4e9b\u65b0\u578b\u91d1\u521a\u77f3\u6750\u6599\uff08\u5982\u5927\u9897\u7c92\u3001\u9ad8\u5f3a\u5ea6\u3001\u70ed\u7a33\u6027\u5355\u6676\u548c\u201c\u52d8\u63a2\u5948\u7279\u201d\u7b49\uff09\u7684\u91c7\u7528\u3002
4.5\u3000\u94bb\u4e95\u6ce5\u6d46\u65b9\u6848
5000m\u7ed3\u6676\u5ca9\u53d6\u5fc3\u94bb\u5b54\u65bd\u5de5\u5bf9\u94bb\u4e95\u6db2\u8981\u6c42\u8f83\u9ad8\uff0c\u96be\u5ea6\u5728\u4e8e\u94bb\u4e95\u6db2\u987b\u540c\u65f6\u6ee1\u8db3\u591a\u9879\u8981\u6c42\uff0c\u5982\u8981\u6c42\u94bb\u4e95\u6db2\u4e2d\u56fa\u76f8\u542b\u91cf\u5c3d\u91cf\u5c11\uff0c\u751a\u81f3\u65e0\u56fa\u76f8\uff1b\u8981\u6c42\u7ec4\u5206\u5c3d\u91cf\u7b80\u5355\uff0c\u4ee5\u907f\u514d\u5bf9\u5730\u7403\u5316\u5b66\u6d4b\u8bd5\u5206\u6790\u7ed3\u679c\u4ea7\u751f\u8d1f\u5f71\u54cd\uff1b\u94bb\u4e95\u6db2\u7cfb\u7edf\u5177\u6709\u4f18\u826f\u7684\u6d41\u53d8\u6027\u80fd\u3001\u526a\u5207\u7a00\u91ca\u548c\u6da6\u6ed1\u51cf\u963b\u6027\u80fd\uff1b\u8981\u6c42\u8010\u6e29150\u2103\u3002\u6211\u56fd\u7684\u94bb\u4e95\u6db2\u6280\u672f\u5df2\u6709\u76f8\u5f53\u7684\u6c34\u5e73\uff0c\u57fa\u672c\u80fd\u6ee1\u8db3\u6b64\u79cd\u65bd\u5de5\u5bf9\u94bb\u4e95\u6db2\u7684\u82db\u523b\u8981\u6c42\u3002\u8fdb\u4e00\u6b65\u7814\u7a76\u5e94\u89e3\u51b3\u7684\u4e3b\u8981\u95ee\u9898\u662f\uff1a\u2460\u94bb\u4e95\u6db2\u7ec4\u5206\u5bf9\u5730\u7403\u5316\u5b66\u6d4b\u8bd5\u5f71\u54cd\u5c3d\u91cf\u5c0f\uff1b\u2461\u94bb\u4e95\u6db2\u7cfb\u7edf\u7684\u6d41\u963b\u548c\u6469\u963b\u5c3d\u91cf\u4f4e\u3002
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\u56fe3\u3000\u4e09\u5408\u4e00\uff08\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u3001\u87ba\u6746\u94bb\u3001\u4e0d\u63d0\u94bb\u6362\u94bb\u5934\uff09\u94bb\u5177\u7ed3\u6784
4.6\u3000\u5b9a\u5411\u94bb\u8fdb\u6280\u672f\u65b9\u6848
\u7531\u4e8e\u91c7\u7528\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u5de5\u827a\uff0c\u4e00\u4e9b\u6709\u6548\u7684\u5782\u5b54\u94bb\u8fdb\u63aa\u65bd\u7684\u5b9e\u65bd\u53d7\u5230\u9650\u5236\uff0c\u53ea\u5f97\u91c7\u7528\u5e38\u89c4\u7684\u5b9a\u5411\u94bb\u8fdb\u6280\u672f\uff0c\u5373\u4ee5\u7a33\u5b9a\u5668\u7ec4\u6210\u7684\u4fdd\u76f4\u6216\u964d\u659c\u5b54\u5185\u94bb\u5177\u7ec4\u5408\u4e3a\u5782\u5b54\u94bb\u8fdb\u7684\u57fa\u672c\u63aa\u65bd\u3002\u5f53\u51fa\u73b0\u65e0\u6cd5\u63a7\u5236\u7684\u94bb\u5b54\u504f\u659c\u540e\uff0c\u91c7\u7528\u87ba\u6746\u9a6c\u8fbe\u548c\u5f2f\u63a5\u5934\uff08\u6216\u5f2f\u5916\u7ba1\uff09\u7ec4\u6210\u7684\u7ea0\u659c\u6216\u9020\u659c\u7cfb\u7edf\u4e88\u4ee5\u7ea0\u6b63\u3002
5\u3000\u6280\u672f\u53ef\u884c\u6027\u8bc4\u4ef7
\u6211\u56fd\u5728\u7ed3\u6676\u5ca9\u4e2d\u65bd\u5de55000m\u53d6\u5fc3\u79d1\u5b66\u94bb\u5b54\u5728\u6280\u672f\u4e0a\u662f\u53ef\u884c\u7684\u3002\u9664\u4e86\u52a0\u88c5\u5728\u77f3\u6cb9\u94bb\u673a\u4e0a\u7684\u9876\u90e8\u9a71\u52a8\u7cfb\u7edf\u548c\u7ef3\u7d22\u53d6\u5fc3\u94bb\u6746\u9700\u8981\u4ece\u56fd\u5916\u8fdb\u53e3\u5916\uff0c\u6240\u6709\u5176\u5b83\u8bbe\u5907\u548c\u5668\u5177\u90fd\u53ef\u7acb\u8db3\u4e8e\u56fd\u5185\u89e3\u51b3\u3002\u9274\u4e8e\u79d1\u5b66\u6df1\u94bb\u65bd\u5de5\u7684\u7279\u6b8a\u6027\u548c\u6280\u672f\u96be\u5ea6\uff0c\u5e94\u8fdb\u884c\u9002\u5f53\u7684\u6280\u672f\u7814\u7a76\u4e0e\u5f00\u53d1\uff0c\u6539\u5584\u73b0\u6709\u8bbe\u5907\u548c\u5668\u5177\u7684\u6027\u80fd\u3002\u6b64\u5916\uff0c\u8fd8\u8981\u5bf9\u5c0f\u73af\u9699\u6761\u4ef6\u4e0b\u6df1\u5b54\u53d6\u5fc3\u94bb\u8fdb\u8fc7\u7a0b\u548c\u5de5\u827a\u8fdb\u884c\u7814\u7a76\uff0c\u638c\u63e1\u5176\u89c4\u5f8b\uff0c\u4e3a\u5f00\u53d1\u548c\u6539\u8fdb\u5de5\u4f5c\u4ee5\u53ca\u672a\u6765\u65bd\u5de5\u7684\u987a\u5229\u8fdb\u884c\u5960\u5b9a\u597d\u7684\u57fa\u7840\u3002\u6240\u6709\u8fd9\u4e9b\u4ee5\u6211\u56fd\u73b0\u6709\u7684\u94bb\u63a2\u6280\u672f\u529b\u91cf\u5b8c\u5168\u53ef\u4ee5\u89e3\u51b3\u3002
\u53c2\u8003\u6587\u732e
[1]\u5218\u5e7f\u5fd7.\u4e2d\u56fd\u5927\u9646\u79d1\u5b66\u94bb\u63a2\u5148\u5bfc\u5b54\u7684\u6218\u7565\u4e0e\u8bbe\u60f3.\u897f\u90e8\u63a2\u77ff\u5de5\u7a0b\uff0c1994,2.
[2]E.A.\u79d1\u5179\u6d1b\u592b\u65af\u57fa.\u79d1\u62c9\u8d85\u6df1\u94bb\u4e95\uff08\u4e0b\uff09.\u5317\u4eac\uff1a\u5730\u8d28\u51fa\u7248\u793e\uff0c1989.
[3]H.Rischmueller et al.Advanced drilling technology for the continental deep drilling program of the Federal Republic of Germany.KTB Reprot 93-2,1993.
\u56fd\u91d1\u91d1\u5c5e\u5c31\u662f\u505a\u5730\u8d28\u94bb\u6746\uff0c\u5e38\u7528\u6750\u8d28 R780 DZ40 \u3002\u8fd9\u4e9b\u89c4\u683c\u7684\u53c2\u6570\u90fd\u6709\uff0c\u4f46\u662f\u4e0d\u80fd\u7ed9\u3002\u4e00\u822c\u53ea\u7ed9\u5408\u4f5c\u7684\u5ba2\u6237\u54e6
钻杆柱是钻探施工中非常关键的一个环节，对于超深井钻进施工更是如此。钻杆柱在钻进中要承受拉伸、扭矩、振动、摩擦引起的附加阻力和温度等多项载荷的复合作用，工作条件十分恶劣。当钻井超过某一深度后，单是钻杆柱的自重就可能使钻杆柱发生破坏。
2.4.1 铝合金钻杆柱的性能
目前市场上可以得到的钻杆柱有钢钻杆柱和铝合金钻杆柱。如果不考虑温度限制的话，铝合金钻杆柱具有更大的钻深能力。前苏联在施工科学超深井时广泛采用了铝合金钻杆柱，表2.14是几种超深井施工常用的铝合金钻杆材料，它们具有不同的机械性能和耐温能力，施工时可分别用于不同的井段。表2.15显示了由这三种材料组成的14500m超深井钻杆柱。
表2.14 用于前苏联超深井钻进的铝合金材料
表2.15 前苏联14500m超深井铝合金钻杆柱设计
与通常采用的钢质钻柱相比，采用铝合金钻柱钻井有一系列优点，主要有如下几方面。
1）降低对钻机负荷的要求。反之，当钻机负荷一定时，可达的钻孔深度更大，相当于加大了钻机能力。例如，前苏联用铝合金钻柱施工15000m超深井，采用的钻机大钩负荷为4000～5000kN；而德国设计用钢钻柱施工的12000m超深井时，采用的最大大钩负荷为8000kN。这是因为铝合金材料的密度比钢的小得多，用于8.5in（215.9mm）口径的超深井铝合金钻杆（带钢接头）比钢钻柱有更大的钻深能力。铝合金的密度为2.8t/m3，钢的密度为7.8t/m3。即使带钢接头的铝合金钻杆也比钢钻杆轻得多，钻柱中由其自重产生的应力比钢钻柱中的也小得多。所以尽管铝合金的屈服强度比钢的要低，但铝合金钻柱比钢钻柱显示出更强的钻深潜力。目前，世界上大直径和小直径钻孔的深度记录都是铝合金钻柱创造的。前者是深度12262m的科拉超深井，钻孔直径8.5in；后者是深度5422m的南非金矿勘探孔，终孔直径为80mm。
2）可加速起下钻过程。试验结果表明，采用铝合金钻柱比钢钻柱，可节省起钻时间35%、节省下钻时间17%。
3）铝合金钻柱对套管的磨损比钢钻柱轻。
4）铝合金钻柱表面的液体阻力系数比钢钻柱的低15%～20%，因此可减少钻柱部分的流体压力损失。
5）钢质钻柱在含硫化氢的介质中极易受腐蚀损坏。铝合金材料对硫化氢不敏感，在此条件下用铝合金钻柱更为适宜。
然而，现有铝合金钻杆的使用也具有一定的局限性。现有的铝合金钻杆可承受的最高温度是200 ℃，相当于7000m井深。超过此温度后，铝合金的强度迅速降低。因此现有的铝合金材料不能满足13000m超深井（井底温度最高350℃左右）钻进施工的要求。
2.4.2 钢钻杆杆柱的性能
德国KTB主孔的设计孔深是12000m，实际上以9101m的深度完钻。该井施工采用钢钻杆，钢级为U160，是已知强度最高的钻杆钢级。KTB主孔的钻杆柱设计见表2.16。
表2.16 KTB主孔钻杆柱设计
目前我国已能生产钢级为V150的石油钻杆，其主要技术参数见表2.17。
表2.17 高强度（钢级V150）钻杆参数表
根据孙建华等人的设计和计算，采用V150钢钻杆施工13000m超深井时，钻杆柱的安全系数可达到1.5左右（表2.18）。因此建议我国施工13000m超深井的钻杆柱以V150钢钻杆为主要方案。为保险起见，在钻井的最深部位（10000m以上井段）使用U160钢级钻杆。
2.4.3 钻杆柱方案设计
13000m超深井钢钻杆柱设计见表2.18。
表2.18 13000m超深井钢钻杆柱设计
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