从钻柱的组成到扣型的发展。
钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。钻杆段包括钻杆和接头，有时也装有扩眼器。下部钻具组合主要是钻铤也可能安装稳定器、减震器、震击器、扩眼器及其他特殊工具。
钻柱的具体组成随不同的目的、要求而不同。
1. 钻杆。
钻杆是钻柱的基本组成部分，它是用无逢钢管制成(壁厚一般为9~11mm),其主要作用是传递扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。
1) 钻杆结构与规范。
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成，钻杆管体接头的连接有两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对焊钻杆（无细扣钻杆）。
钻杆结构示意图。
补充 | 知识。
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。根据美国石油学会（api—american petroleum institute）的规定，钻杆按长度分为三类：
第一类，5.486~6.706m(18~22ft)；
第二类，8.230~9.144m(27~30ft)；
第三类，11.582~13.716m(38~45ft)；
其中最常用的钻杆尺寸有88.9(3.5in)，114.3(4in)，127.0mm(5.5in)三种。
钻杆加厚形式。
2）钻杆的钢级与强度。
钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢材的最小屈服强度决定。api规定钻杆的钢级有d、e、95(x(g(s)级共五种，其中x、g、s级为高强度钻杆。钻杆的钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强度（抗拉、抗扭、抗外挤等）也就越大。
在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提高钻柱的强度，而不采用增加壁厚的方法。
钻杆刚级。3）钻杆接头及丝扣。
钻杆接头是钻杆的组成部分，分公接头和母接头，连接在钻杆管体的两端。接头上车有丝扣（粗扣）用以连接各单根钻杆。在钻井过程中，接头处要经常拆卸，接头表面受到相当大的大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁厚较大，接头外径大于管体外径，并采用强度更高的合金钢。
国产钻杆接头一般都采用35crmo合金钢。
丝扣的连接必须满足三个条件，即尺寸相等，丝扣类型相同，公母扣相匹。不同尺寸钻杆的接头尺寸不同。同一尺寸钻杆的丝扣类型也不尽相同。
各钻杆生产厂家的钻杆采用的接头类型也很难完全一致因此，为便于区分钻杆接头和工程应用，api对钻杆接头的类型作了统一的规定，形成了石油工业普遍采用的api钻杆接头。
api钻杆接头有新旧两种标准。旧api钻杆接头是对早期使用的有细扣钻杆提出来的，分为内平式（if）、贯眼式（fh）和正规式（reg）三种类型。
旧api标准钻杆。
内平式接头主要用于外加厚钻杆，其特点是钻杆内径与管体加厚处内径、接头内径相等，钻井液流动阻力小，有利于提高钻头水功率，但接头外径较大，易磨损。
贯眼式接头适用于内加厚钻杆，其特点是钻杆有两个内径，接头内径等于管体加厚处内径，但小于管体部分内径。钻井液流经这种接头时的阻力大于内平式接头，但其外径小于内平式接头。
正规式接头适用于内加厚钻杆。这种接头的内径比较小，小于钻杆加厚处的内径。所以正规接头连接的钻杆有三种不同的内径。
钻井液流过这种接头时的阻力最大，但它的外径最小、强度较大。正规接头常用于小直径钻杆和反扣钻杆，以及钻头、打捞工具等。三种类型接头均采用“v”形螺纹，但扣型（用螺纹顶切平宽度表示）扣距、锥度及尺寸等都有很大的差别。
接头丝扣尺寸符号。
随着对焊钻杆的迅速发展，有细扣钻杆逐渐被对焊钻杆所取代，旧api钻杆接头由于规范繁多，使用起来很不方便，因此，美国石油学会又提出了一种新的nc型系列接头（有人称之为数字型接头），nc型接头以字母nc和两位数字表示，如nc50，nc26，nc31等。
nc(national coarse thread)意为(美国)国家标准粗牙螺纹，两位数字表示丝扣基面节圆直径的大小（取节圆直径的前两位数字）。例如nc26表示接头为nc型，基面丝扣节圆直径为2.668in，nc螺纹也为“v”形螺纹，具有0.
065in平螺纹顶和0.038圆螺纹底，用v-0.038r表示扣型，可与v-0.
065型螺纹连接。旧api标准中的全部内平（if）及贯眼（fh）均为v-0.065型螺纹，故现已考虑将旧标准废除而统一采用)nc型接头。
nc型接头在石油工业中应用越来越普遍，但目前现场仍使用部分旧api标准接头(内平、贯眼、正规)，nc型接头与旧api标准接头有相同的节圆直径、锥度、螺距和螺纹长度，可以互换使用。在钻柱中，除了钻杆接头外，还有各种配合接头(用来连接不同尺寸或不同扣型的管柱)、保护接头(保护管柱上经常拆卸处的丝扣)等。此外，方钻杆、钻铤、钻头及其他井下工具，也都靠丝扣连接(需要说明的是：
上述各种接头及工具的丝扣类型都与钻杆接头的标准相一致。
2、钻铤。钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。其主要特点是壁厚大（一般为38~53mm，相当于钻杆壁厚的4~6倍）具有较大的重力和刚度。
它在钻井过程中主要起到以下几方面的作用：
给钻头施加钻压。
保证压缩条件下的必要强度。
减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳；
控制井斜。可以互换的接头。
钻铤有许多不同的形状，如圆的、方的、三角形和螺旋形的。最常用的是圆形（平滑的）钻铤和螺旋形钻铤两种。螺旋形钻铤上有浅而宽的螺旋槽，可减少其与井壁的接触面积的40%~50%，而其重力只减少》7%~10%。
接触面积少，可减少发生压差卡钻的可能性。钻铤的连接丝扣（公扣、母扣）是在钻铤两端管体上直接车制的，不另加接头。钻铤有许多种规格，api标准钻铤类型代号由两部分组成，第一部分为nc型螺纹代号，第二部分的数字（取外径的前两位数字乘以10）表示钻铤外径（英寸）中间用**分开。
3、方钻杆。
方钻杆位于钻柱的最上端，有四方形和六方形两种。钻进时，方钻杆与方补心、转盘补心配合，将地面转盘扭矩传递给钻杆，以带动钻头旋转。标准方钻杆全长12.
19m，驱动部分长11.25m。为了适应钻柱配合的需要，方钻杆也有多种尺寸和接头类型。
方钻杆的壁厚一般比钻杆大三倍左右，并用高强度合金钢制造，故具有较大的抗拉强度及抗扭强度，可以承受整个钻柱的重量和旋转钻柱及钻头所需要的扭矩。
方钻杆旋转时，上端始终处于转盘面以上、下部则处在转盘面以下。方钻杆上端至水龙头的连接部位的丝扣均为左旋丝扣（反扣）以防止方钻杆转动时卸扣。方钻杆下端至钻头的所有连接丝扣均为右旋转扣（正扣），在方钻杆带动钻柱旋转时，丝扣越上越紧。
为减轻方钻杆下部接头丝扣（经常拆卸部位）的磨损，常在该部位装一保护接头。
四方方钻杆的强度。
4、稳定器（扶正器）
在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器，组成各种类型的下部钻具组合，可以满足钻直井时防止井斜的要求，钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。此外，稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性，从而延长使用寿命，这对金刚石钻头尤为重要。
稳定器的三种基本类型：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器和滚轮稳定器。
刚性稳定器包括螺旋、直棱两种，均可做成长型或短型，以适应各种地层和工艺要求，它是使用最广泛的稳定器。
不转动橡胶套稳定器的主要优点是不会破坏井壁、使用安全，但它不具备修整井壁的能力。加上受井下温度的限制，使用寿命低，所以应用范围很小。
滚轮稳定器（也称牙轮铰孔器）的主要优点是有较强的修整井壁的能力，可保持井眼规则，主要用于研磨性地层。
扶正器的基本类型。
此外，在下部钻具组合中常装有减震器，用于吸收井下钻具的纵向震动和扭转震动。在深井、海上钻井、尤其是定向钻井中，时常在下部组合中安放随钻震击器，以便一旦下部组合或钻头被卡，即可操纵震击器，通过向上或向下的震击作用解卡。在下部组合或钻杆柱中还可装置随钻测量（mwd）工具，钻柱测试工具和打捞篮、扩眼器等特殊工具进行随钻测量、地层测试、打捞、扩眼等特殊作业。
=旋转导向钻井技术==
概述。钻井技术发展的最高阶段是自动化钻井。所谓自动化钻井就是：
钻井全部过程依靠传感器测量各种参数，并采用计算机采集，进行综合解释与处理，然后再发出指令，最后由各相关设备自动执行，使整个钻井过程变成一个无人操作的自动控制过程。在钻井自动控制过程当中，井下随钻测量和井下自动控制是关键环节，同时也是关键技术，二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技术—导向钻井技术。
导向钻井技术。
导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术，代表着世界最先进的钻井发展方向。目前，在世界范围内水平井、大位移井，分支井等高难度的复杂井蓬勃发展，并得到大规模应用，传统的钻井技术难以适应这些高难度井的作业需要，必须依靠先进的导向技术才能保证井眼轨迹的准确无误。
钻井导向方式。
导向方式主要有两种：
1）几何导向：
由井下随钻测量工具（mwd/lwd）测量几何参数，井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。
2）地质导向：
地质导向是在拥有几何导向能力的同时又能根据随钻测井（lwd）得出的地质参数（地层岩性、地层层面、油层特点等），实时控制井眼轨迹，使钻头沿着地层的最优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现最优控制。
地质导向可利用近钻头处实时采集的地质地层参数，超前**和识别油气层，并根据需要调整井眼轨迹，引导钻头准确钻达油气富集区域。地质导向的技术关键是近钻头处地层参数、井眼轨迹参数和钻头工作参数的实时测量。
导向工具。导向钻井的实现主要靠导向工具，导向工具分两大类：
1）滑动式导向工具。
滑动式导向工具的特征是导向作业时钻柱不旋转，钻柱随钻头向前推进，沿井壁滑动。滑动式导向存在许多缺点：钻柱的扭矩、摩阻大；井眼清洗不彻底；械钻速慢等等，但目前仍占主导地位。
定向钻井大多使用井下动力钻具，主要的滑动式导向工具有：弯外壳马达、可调弯接头、可变径稳定器等。滑动式导向工具组合方式：钻柱+mwd/lwd+动力钻具+钻头。
2）旋转式导向系统（rss）
旋转式导向工具直接引导钻头沿期望的轨迹钻进，从而避免钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，同时允许根据地层选择合适的钻头。这样可显著地减轻或消除滑动式导向工具的不足。
目前旋转式导向工具主要有：vds自动垂直直井钻井系统、sdd自动直井钻井系统、add自动定向钻井系统、rsd旋转导向钻井系统，rcls旋转闭环钻井系统等。
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