鉆柱由方鉆桿、鉆桿段和下部鉆具組合三大部分組成。鉆桿段包括鉆桿和接頭，有時(shí)也裝有擴(kuò)眼器。下部鉆具組合主要是鉆鋌也可能安裝穩(wěn)定器、減震器、震擊器、擴(kuò)眼器及其他特殊工具。鉆柱的具體組成隨不同的目的、要求而不同。

1. 鉆桿

鉆桿是鉆柱的基本組成部分,它是用無(wú)逢鋼管制成(壁厚一般為9~11mm),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。

(1) 鉆桿結(jié)構(gòu)與規(guī)范

鉆桿由鉆桿管體與鉆桿接頭兩部分組成，鉆桿管體接頭的連接有兩種方式：一種是用細(xì)絲扣連接，即管體兩端都車(chē)有細(xì)公扣，與接頭一端的母細(xì)扣相連接，稱(chēng)這種鉆桿為有細(xì)扣鉆桿；另一種是管體與接頭用摩擦焊對(duì)焊在一起，稱(chēng)這種鉆桿為對(duì)焊鉆桿。有細(xì)扣鉆桿目前已基本淘汰，我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)或進(jìn)口的鉆桿全部為對(duì)焊鉆桿（無(wú)細(xì)扣鉆桿）。

補(bǔ)充 | 知識(shí)

為了增強(qiáng)管體與接頭的連接強(qiáng)度，管體兩端加厚。常用的加厚形式有內(nèi)加厚、外加厚、內(nèi)外加厚三種。根據(jù)美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API—American Petroleum Institute）的規(guī)定，鉆桿按長(zhǎng)度分為三類(lèi)：

• 第一類(lèi)，5.486~6.706m(18~22ft)；

• 第二類(lèi)，8.230~9.144m(27~30ft)；

• 第三類(lèi)，11.582~13.716m(38~45ft)；

其中最常用的鉆桿尺寸有88.9(3.5in)，114.3(4in)，127.0mm(5.5in)三種。

（2）鉆桿的鋼級(jí)與強(qiáng)度

鉆桿的鋼級(jí)是指鉆桿鋼材的等級(jí)，它由鉆桿鋼材的最小屈服強(qiáng)度決定。API規(guī)定鉆桿的鋼級(jí)有D、E、95(X)、105(G)、135(S)級(jí)共五種，其中X、G、S級(jí)為高強(qiáng)度鉆桿。鉆桿的鋼級(jí)越高，管材的屈服強(qiáng)度越大，鉆桿的各種強(qiáng)度（抗拉、抗扭、抗外擠等）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，而不采用增加壁厚的方法。

（3）鉆桿接頭及絲扣

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。接頭上車(chē)有絲扣（粗扣）用以連接各單根鉆桿。在鉆井過(guò)程中，接頭處要經(jīng)常拆卸，接頭表面受到相當(dāng)大的大鉗咬合力的作用，所以鉆桿接頭壁厚較大，接頭外徑大于管體外徑，并采用強(qiáng)度更高的合金鋼。國(guó)產(chǎn)鉆桿接頭一般都采用35CrMo合金鋼。

絲扣的連接必須滿(mǎn)足三個(gè)條件，即尺寸相等，絲扣類(lèi)型相同，公母扣相匹。不同尺寸鉆桿的接頭尺寸不同。同一尺寸鉆桿的絲扣類(lèi)型也不盡相同。各鉆桿生產(chǎn)廠家的鉆桿采用的接頭類(lèi)型也很難完全一致因此，為便于區(qū)分鉆桿接頭和工程應(yīng)用，API對(duì)鉆桿接頭的類(lèi)型作了統(tǒng)一的規(guī)定，形成了石油工業(yè)普遍采用的API鉆桿接頭。

API鉆桿接頭有新舊兩種標(biāo)準(zhǔn)。舊API鉆桿接頭是對(duì)早期使用的有細(xì)扣鉆桿提出來(lái)的，分為內(nèi)平式（IF）、貫眼式（FH）和正規(guī)式（REG）三種類(lèi)型。

• 內(nèi)平式接頭主要用于外加厚鉆桿,其特點(diǎn)是鉆桿內(nèi)徑與管體加厚處內(nèi)徑、接頭內(nèi)徑相等，鉆井液流動(dòng)阻力小，有利于提高鉆頭水功率，但接頭外徑較大，易磨損。

• 貫眼式接頭適用于內(nèi)加厚鉆桿，其特點(diǎn)是鉆桿有兩個(gè)內(nèi)徑，接頭內(nèi)徑等于管體加厚處內(nèi)徑，但小于管體部分內(nèi)徑。鉆井液流經(jīng)這種接頭時(shí)的阻力大于內(nèi)平式接頭，但其外徑小于內(nèi)平式接頭。

• 正規(guī)式接頭適用于內(nèi)加厚鉆桿。這種接頭的內(nèi)徑比較小，小于鉆桿加厚處的內(nèi)徑。所以正規(guī)接頭連接的鉆桿有三種不同的內(nèi)徑。鉆井液流過(guò)這種接頭時(shí)的阻力最大，但它的外徑最小、強(qiáng)度較大。正規(guī)接頭常用于小直徑鉆桿和反扣鉆桿，以及鉆頭、打撈工具等。三種類(lèi)型接頭均采用“V”形螺紋，但扣型（用螺紋頂切平寬度表示）扣距、錐度及尺寸等都有很大的差別。

隨著對(duì)焊鉆桿的迅速發(fā)展，有細(xì)扣鉆桿逐漸被對(duì)焊鉆桿所取代，舊API鉆桿接頭由于規(guī)范繁多，使用起來(lái)很不方便，因此，美國(guó)石油學(xué)會(huì)又提出了一種新的NC型系列接頭（有人稱(chēng)之為數(shù)字型接頭），NC型接頭以字母NC和兩位數(shù)字表示，如NC50，NC26，NC31等。

NC(National Coarse Thread)意為(美國(guó))國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)粗牙螺紋，兩位數(shù)字表示絲扣基面節(jié)圓直徑的大?。ㄈ」?jié)圓直徑的前兩位數(shù)字）。例如NC26表示接頭為NC型，基面絲扣節(jié)圓直徑為2.668in，NC螺紋也為“V”形螺紋，具有0.065in平螺紋頂和0.038圓螺紋底，用V-0.038R表示扣型，可與V-0.065型螺紋連接。舊API標(biāo)準(zhǔn)中的全部?jī)?nèi)平（IF）及貫眼（FH）均為V-0.065型螺紋，故現(xiàn)已考慮將舊標(biāo)準(zhǔn)廢除而統(tǒng)一采用)NC型接頭。

NC型接頭在石油工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越普遍，但目前現(xiàn)場(chǎng)仍使用部分舊API標(biāo)準(zhǔn)接頭(內(nèi)平、貫眼、正規(guī))，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。在鉆柱中，除了鉆桿接頭外，還有各種配合接頭(用來(lái)連接不同尺寸或不同扣型的管柱)、保護(hù)接頭(保護(hù)管柱上經(jīng)常拆卸處的絲扣)等。此外，方鉆桿、鉆鋌、鉆頭及其他井下工具，也都靠絲扣連接(需要說(shuō)明的是：上述各種接頭及工具的絲扣類(lèi)型都與鉆桿接頭的標(biāo)準(zhǔn)相一致。

2、鉆鋌

鉆鋌處在鉆柱的最下部，是下部鉆具組合的主要組成部分。其主要特點(diǎn)是壁厚大（一般為38~53mm，相當(dāng)于鉆桿壁厚的4~6倍）具有較大的重力和剛度。它在鉆井過(guò)程中主要起到以下幾方面的作用：

• 給鉆頭施加鉆壓

• 保證壓縮條件下的必要強(qiáng)度

• 減輕鉆頭的振動(dòng)、擺動(dòng)和跳動(dòng)等，使鉆頭工作平穩(wěn)；

• 控制井斜

鉆鋌有許多不同的形狀，如圓的、方的、三角形和螺旋形的。最常用的是圓形（平滑的）鉆鋌和螺旋形鉆鋌兩種。螺旋形鉆鋌上有淺而寬的螺旋槽，可減少其與井壁的接觸面積的40%~50%，而其重力只減少>7%~10%。接觸面積少，可減少發(fā)生壓差卡鉆的可能性。鉆鋌的連接絲扣（公扣、母扣）是在鉆鋌兩端管體上直接車(chē)制的，不另加接頭。鉆鋌有許多種規(guī)格，API標(biāo)準(zhǔn)鉆鋌類(lèi)型代號(hào)由兩部分組成，第一部分為NC型螺紋代號(hào)，第二部分的數(shù)字（取外徑的前兩位數(shù)字乘以10）表示鉆鋌外徑（英寸）中間用短線分開(kāi)。

3、方鉆桿

方鉆桿位于鉆柱的最上端，有四方形和六方形兩種。鉆進(jìn)時(shí)，方鉆桿與方補(bǔ)心、轉(zhuǎn)盤(pán)補(bǔ)心配合，將地面轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩傳遞給鉆桿，以帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)。標(biāo)準(zhǔn)方鉆桿全長(zhǎng)12.19m，驅(qū)動(dòng)部分長(zhǎng)11.25m。為了適應(yīng)鉆柱配合的需要，方鉆桿也有多種尺寸和接頭類(lèi)型。方鉆桿的壁厚一般比鉆桿大三倍左右，并用高強(qiáng)度合金鋼制造，故具有較大的抗拉強(qiáng)度及抗扭強(qiáng)度，可以承受整個(gè)鉆柱的重量和旋轉(zhuǎn)鉆柱及鉆頭所需要的扭矩。

方鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，上端始終處于轉(zhuǎn)盤(pán)面以上、下部則處在轉(zhuǎn)盤(pán)面以下。方鉆桿上端至水龍頭的連接部位的絲扣均為左旋絲扣（反扣）以防止方鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卸扣。方鉆桿下端至鉆頭的所有連接絲扣均為右旋轉(zhuǎn)扣（正扣），在方鉆桿帶動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，絲扣越上越緊。為減輕方鉆桿下部接頭絲扣（經(jīng)常拆卸部位）的磨損，常在該部位裝一保護(hù)接頭。

4、穩(wěn)定器（扶正器）

在鉆鋌柱的適當(dāng)位置安裝一定數(shù)量的穩(wěn)定器，組成各種類(lèi)型的下部鉆具組合，可以滿(mǎn)足鉆直井時(shí)防止井斜的要求，鉆定向井時(shí)可起到控制井眼軌跡的作用。此外，穩(wěn)定器的使用還可以提高鉆頭工作的穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)使用壽命，這對(duì)金剛石鉆頭尤為重要。

穩(wěn)定器的三種基本類(lèi)型：剛性穩(wěn)定器、不轉(zhuǎn)動(dòng)橡膠套穩(wěn)定器和滾輪穩(wěn)定器。

• 剛性穩(wěn)定器包括螺旋、直棱兩種，均可做成長(zhǎng)型或短型，以適應(yīng)各種地層和工藝要求，它是使用最廣泛的穩(wěn)定器。

• 不轉(zhuǎn)動(dòng)橡膠套穩(wěn)定器的主要優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)破壞井壁、使用安全，但它不具備修整井壁的能力。加上受井下溫度的限制，使用壽命低，所以應(yīng)用范圍很小。

• 滾輪穩(wěn)定器（也稱(chēng)牙輪鉸孔器）的主要優(yōu)點(diǎn)是有較強(qiáng)的修整井壁的能力，可保持井眼規(guī)則，主要用于研磨性地層。

此外，在下部鉆具組合中常裝有減震器，用于吸收井下鉆具的縱向震動(dòng)和扭轉(zhuǎn)震動(dòng)。在深井、海上鉆井、尤其是定向鉆井中，時(shí)常在下部組合中安放隨鉆震擊器，以便一旦下部組合或鉆頭被卡，即可操縱震擊器，通過(guò)向上或向下的震擊作用解卡。在下部組合或鉆桿柱中還可裝置隨鉆測(cè)量（MWD）工具，鉆柱測(cè)試工具和打撈籃、擴(kuò)眼器等特殊工具進(jìn)行隨鉆測(cè)量、地層測(cè)試、打撈、擴(kuò)眼等特殊作業(yè)。