钻井工程技术手册（第四版）

本手册是针对石油钻井工程需要编写的一部工具书，系统介绍了钻井工具、钻井管材、
仪器仪表、钻井设备、固井与完井、基础数据与计算等内容，章节包括钻头及辅助破岩工
具、钻井管材、钻台工具与自动化装置、钻井仪表、钻井设备、井下动力钻具、定向井专
用工具仪器、钻井井控、钻井液、钻井取心、侧钻工具、随钻震击（减震、振荡）器、套
管与油管、固井与完井、常用井下故障处理工具、基础数据及有关计算、常用材料及其他
和附录。

张桂林，中石化胜利石油工程公司技术发展部。石油大学（华东）油气井工程专业硕士研究生毕业，教授级高级工程师，中国石油化工集团公司突出贡献专家。从事钻井技术与管理工作42年，一直致力于业务钻研和技术研究应用，开展技术创新，解决了大量技术难题，具有较高水平和丰富经验。

钻井人的工具书

目录
第一章钻头及辅助破岩工具
第一节钻头材料
一、牙轮钻头材料
二、PDC钻头材料
三、金刚石钻头材料
四、PDC-牙轮混合钻头材料
五、刮刀钻头材料
第二节牙轮钻头
一、牙轮钻头结构
二、牙轮钻头分类标准及编码
三、牙轮钻头磨损评定方法
四、牙轮钻头的合理使用
五、牙轮钻头制造厂家及其产品
第三节PDC钻头及金刚石钻头
一、PDC钻头
二、金刚石钻头
三、PDC钻头及金刚石钻头行业标准、IADC分类标准及编码
四、工作原理
五、金刚石钻头磨损评定方法
六、金刚石钻头的合理使用
七、金刚石取心钻头
八、金刚石钻头制造厂家及其产品
第四节PDC-牙轮混合钻头
一、PDC-牙轮混合钻头结构
二、PDC-牙轮混合钻头分类标准及编码
三、PDC-牙轮混合钻头磨损评定方法
四、PDC-牙轮混合钻头生产厂家及其产品
第五节喷嘴水眼）
一、喷嘴结构特点及种类
二、喷嘴过流面积及组合喷嘴计算
三、喷嘴直径及过流面积
第六节空气锤及锤头
一、空气锤
二、锤头厂家及其产品
三、空气锤和锤头使用原则
四、选型及使用技术
五、故障排除
第七节扩眼器及特种钻头
一、牙轮扩眼器和滚轮铰孔器
二、金刚石扩眼器及特种金刚石钻头
三、钻头制造厂家及其产品
第八节辅助破岩工具
一、冲击辅助破岩工具
二、工具制造厂家及其产品
第二章钻井管材
第一节方钻杆
一、方钻杆结构
二 、方钻杆规范
三、方钻杆机械性能
第二节钻杆
一、钻杆管体
二、钻杆接头
三、钻杆技术特性
第三节加重钻杆
一、钢级及长度
二、结构、尺寸及规格
三、技术特点
四、加重钻杆与钻头、钻铤尺寸的配合
五、加重钻杆的用量
六、加重钻杆标记
第四节特种钻杆
一、铝合金钻杆
二、钛合金钻杆
三、高强度系列和抗硫系列钻杆
四、疲劳寿命加倍的钻杆
五、高韧性钻杆
六、高抗扭接头钻杆
七、双锥面钻杆
八、双台肩特殊螺纹非标钻杆
第五节钻铤
一、普通钻铤
二、特种钻铤
三、钻铤使用规定
第六节其他
一、螺旋稳定器
二、防磨工具接头
三、清砂钻杆
第三章钻台工具与管柱自动化装置
第一节吊卡
一、钻杆吊卡
二、钻铤吊卡
三、套管吊卡
四、油管吊卡
五、卡瓦式吊卡吊卡/卡盘
六、吊卡与吊环的配合
第二节吊环
一、吊环结构图-
二、型号表示方法
三、技术规范
第三节吊钳
一、钻杆、套管、油管吊钳
二、液压大吊）钳
第四节卡瓦与安全卡瓦
一、卡瓦
二、安全卡瓦
第五节补心
一、滚子式方补心
二、对开式方补心
三、小补心垫叉
第六节上扣器
一、钻杆气动上扣器
二、方钻杆上扣器
第七节管柱自动化装置
一、钻机管柱自动化处理系统
二、动力猫道
三、二层台排管装置
四、钻台机械手
五、铁钻工伸缩臂式
六、缓冲机械手
七、动力卡瓦
八、动力吊卡
九、泥浆防溅盒
十、综合液压站
十一、丝扣自动清洁涂抹装置
十二、动力排管架
第八节其他工具
一、提升短节
二、常用钻具配合接头
三、扩大器
四、光杆转动卡瓦可转动钻杆卡瓦
第四章钻井仪表
第一节钻井仪表概述
一、基本概念
二、测量及控制的参数
三、钻井仪表的分类
四、钻井仪表的构成
第二节钻井指重表
一、悬重和钻压的测量原理
二、JZ系列指重表
三、FS系列指重表
第三节多参数钻井仪
一、江汉仪表厂SZJ系列多参数钻井仪表系统
二、上海神开钻井多参数仪
三、Petron钻井仪表IDS
四、VDX钻井参数仪
五、马丁/戴克-托特克智能化钻井监视仪
第五章钻井设备
第一节钻机技术规范
一、石油钻机的基本形式和参数
二、石油钻机主要技术参数
三、海上钻井平台主要技术规范
第二节钻机主要部件技术规范
一、天车
二、游动滑车
三、大钩
四、水龙头
五、转盘
六、绞车
七、井架及底座
八、电磁涡流刹车
九、钻井泵
十、钻井泵安全阀
第三节钻机动力及控制系统
一、系列柴油机
二、CAT发电机组
三、济柴系列、系列、kW
柴油发电机组8
四、三菱重工柴油发电机组
五、康姆勒柴油发电机组
六、常用直流电控系统/D SCR系统
七、钻机网电供电系统
八、交流变频电控系统
九、YOZJ液力偶合器正车减速箱
十、钻机用电动机
十一、空气压缩机
第四节主要固控设备技术规范
一、振动筛
二、泥浆清洁器
三、离心机
四、除气器
五、砂泵
六、剪切泵
七、搅拌机
第五节顶部驱动钻井系统
一、国内顶部驱动钻井系统
二、国外顶部驱动钻井系统
第六节空气、氮气钻井设备
第六章井下动力钻具
第一节螺杆钻具
一、国产螺杆钻具
二、国外螺杆钻具
第二节涡轮钻具
一、国产涡轮钻具
二、国外涡轮钻具简介
第七章定向井专用工具仪器
第一节专用工具
一、定向接头
二、无磁钻铤
三、导向螺杆钻具
四、可变径稳定器(AGS)
五、大位移井专用工具
六、小曲率半径水平井工具
第二节电子单点、多点测斜仪器
一、ESS电子多点测斜仪
二、YSS电子多点测斜仪
第三节有线随钻测斜仪
一、系统组成
二、使用要求
三、部分生产厂家有线随钻测斜仪技术参数
第四节无线随钻测斜仪
一、井下探测仪器总成
二、地面接收仪表及数据处理系统
三、主要功能和用途
四、使用要求
五、技术参数
六、典型MWD
第五节LWD无线随钻测井仪器
一、FEWD随钻地质导向仪器
二、MatriView MRC随钻电磁波电阻率测井仪器
三、MatriView NBGS近钻头地质导向仪器
四、MatriView AGR随钻方位伽马仪器
五、MatriView AGR钻铤式方位伽马仪器
六、MatriView AMR方位电阻率仪器
七、SLLWD地质导向钻井系统
八、SLNWD近钻头地质导向钻井系统
九、CGDS-Ⅰ近钻头地质导向钻井系统
第六节导向钻井系统简介
一、滑动导向系统
二、旋转导向系统
三、国外典型旋转导向钻井工具
四、国内旋转导向系统
第八章井控设备
第一节装置的组合与选用
一、井控装置的组成
二、规格系列
第二节闸板防喷器
一、结构
二、规格及技术参数
三、闸板总成
第三节环形防喷器
一、结构特点
二、规格和形式
第四节旋转防喷器
一、旋转防喷器基本组成
二、旋转防喷器技术规范
第五节防喷器控制系统
一、远程控制台
二、司钻控制台
三、报警系统
四、控制管线、管缆
五、控制装置技术要求
第六节节流、压井管汇
一、型号表示方法
二、技术规范
三、主要阀件
四、节流管汇控制箱
第七节套管头
一、结构
二、基本参数与规格型号
三、套管头井口安装
第八节钻井四通、法兰
一、钻井四通
二、法兰
第九节钻井液气体分离器
一、结构及工作原理
二、安全使用
第十节钻具内防喷工具
一、方钻杆旋塞阀
二、钻具止回阀
三、旁通阀
第十一节井控装置故障与排除方法
一、控制系统故障判断与排除方法
二、液压防喷器故障判断与排除方法
第九章钻井液
第一节钻井液体系及类型
一、API及IADC钻井液体系分类
二、我国标准化钻井液分类
三、常用钻井液体系
四、钻井液现场作业
第二节钻井液材料及处理剂
一、黏土类
二、加重材料
三、降滤失剂
四、降黏剂
五、增黏剂
六、页岩抑制剂
七、润滑剂
八、消泡剂
九、絮凝剂
十、解卡剂
十一、堵漏剂
十二、缓蚀剂
十三、杀菌剂
十四、乳化剂
十五、泡沫剂
十六、其他
第三节钻井液测试推荐程序及仪器配套标准
一、钻井液性能测试项目及方法
二、钻井队钻井液仪器配套标准
第四节复杂地层钻井液技术
一、井壁坍塌(井塌)
二、井漏
三、阻卡地层钻井液处理
四、盐膏地层的钻井液处理
第五节钻井液主要计算
一、体积计算
二、钻井液循环数据计算
三、钻井液密度及压力计算
四、配制钻井液计算
五、常用处理剂配制计算
六、钻井液中处理剂加量计算
七、钻井液流变参数计算
第六节深井钻井液
一、高温对水基钻井液的影响
二、深井对钻井液性能的要求
三、抗高温钻井液处理剂
四、国外抗高温钻井液
五、国内常用抗高温钻井液
六、新型深井钻井液
第十章钻井取心
第一节取心方式
第二节常规取心工具
一、自锁式取心工具
二、加压式取心工具
三、砂卡式取心工具
第三节特殊取心工具
一、保压密闭取心工具
二、密闭取心工具
三、保形密闭取心工具
四、保形取心工具
五、定向取心工具
六、定向井、水平井取心工具
七、海绵取心工具
八、橡皮筒取心工具
九、绳索式取心工具
十、天然气水合物取心工具
十一、密闭液技术要求
第四节取心钻头
一、分类及特点
二、选择与使用
第十一章侧钻工具
第一节套管通径工具
一、通径规
二、刮管器
第二节套管锻铣工具
一、胜利天工TMTDX系列锻铣器
二、贝克休斯公司锻铣工具
三、斯伦贝谢公司套管锻铣工具
四、威德福公司套管锻铣工具
第三节套管开窗工具
一、胜利天工TM系列套管开窗工具
二、贝克休斯产套管开窗工具
三、斯伦贝谢产套管开窗工具
四、威德福产套管开窗工具
第四节裸眼硬地层侧钻工具
一、威德福产裸眼硬地层侧钻工具
二、贝克休斯产裸眼硬地层侧钻工具
三、斯伦贝谢产裸眼硬地层侧钻工具
第五节分支井技术及工具系统
一、分支井技术简介
二、分支井工具系统分级
第十二章随钻震击（减震、振荡）器
第一节随钻震击器
一、分体式随钻震击器
二、整体机械式随钻震击器
三、整体液压式随钻震击器
四、整体机械液压式随钻震击器
第二节减震器
一、液压减震器
二、双向减震器
第三节水力振荡器
一、结构
二、工作原理
三、型号与技术规范
四、应用的井型
五、技术优势
六、使用建议
七、工具准备
八、推荐钻井参数
第十三章套管和油管
第一节套管
一、套管分类和适用范围
二、套管和油管标准
三、API套管主要技术指标
四、套管接箍
五、特种套管
六、套管螺纹
七、套管（油管）标记
八、API套管上紧扭矩
九、部分直连型套管的使用性能
第二节油管
一、油管规范及强度
二、油管及接箍
三、油管上紧扭矩
第十四章固井与完井
第一节完井方法
一、非防砂井完井方法
二、防砂井完井方法
第二节固井计算
一、套管强度设计及校核
二、预应力固井计算
三、定向井、水平井满足套管下入的井眼条件
四、注水泥计算
第三节油井水泥及水泥外加剂
一、油井水泥
二、水泥外加剂
第四节套管工具附件
一、常用套管工具
二、常用套管附件
第五节固井设备
第六节固井施工技术
一、内管法固井工艺
二、尾管固井工艺
三、分级固井工艺
四、预应力固井工艺
五、筛管顶部注水泥固井工艺
六、封隔器完井工艺
七、定向井、水平井固井技术
八、高压井固井技术
九、漏失井固井工艺
十、尾管回接固井工艺
十一、干法固井工艺
十二、振动固井工艺技术
第七节固井质量评价
一、井温测井
二、水力测试
三、声波测井
四、固井质量评价
五、套管柱强度试压要求
第十五章常用井下故障处理工具
第一节常用打捞工具
一、公锥
二、母锥
三、母扣打捞器
四、卡瓦打捞筒
五、卡瓦打捞矛
六、大范围打捞矛
第二节辅助打捞工具
一、安全接头
二、KJ可变弯接头
三、打捞筒配件
第三节常用电缆及仪器打捞工具
一、内钩捞绳器
二、外钩捞绳器
三、卡板式打捞筒
四、钻杆穿心法解卡电缆与仪器工具
五、旁开式测井仪打捞筒
第四节鱼顶修理及探测工具
一、套筒磨鞋
二、领眼磨鞋
三、铅模
四、扩孔铣锥
第五节倒扣与套铣
一、倒扣接头
二、倒扣打捞矛
三、倒扣打捞筒
四、铣鞋
五、铣管
六、套铣防掉工具
七、测卡与爆松倒扣工具
第六节切割工具
一、机械式内割刀
二、机械式外割刀
三、水力式内割刀
四、水力式外割刀
五、水力切割接头
第七节井底落物打捞及磨铣工具
一、磁铁打捞器
二、反循环打捞篮
三、取心筒式打捞器
四、DLQ型多功能打捞器
五、随钻打捞杯
六、磨鞋
第八节震击解卡工具
一、液压上击器
二、机械上击器
三、地面震击器
四、闭式下击器
五、开式下击器
六、液压加速器
第九节键槽破坏器
一、螺旋式键槽破坏器
二、滑套式键槽破坏器
第十六章基础数据及有关计算
第一节常用数值及公式
一、寸的分数、小数与毫米对照表
二、寸与毫米对照表
三、常用法定计量单位及换算表
四、常用面积计算公式
五、常用体积和表面积计算公式
六、浮力系数表
第二节直径与容积关系
一、地面管汇及管柱体积、内容积和总体积
二、井眼容积
三、井眼与钻杆环形容积
四、井眼与钻铤环形容积
五、井眼与套管环形容积
六、套管与钻杆、钻铤环形容积
七、起钻时井内钻井液液面降低米数
八、钻头与套管间隙标准
九、API井身结构数据
第三节钻井常用计算公式
一、井身质量计算
二、喷射钻井水力参数计算
三、优选参数钻井计算
四、井内压力计算
五、dc指数计算
六、压井计算
七、油气上窜速度计算
八、卡点深度、钻杆允许扭转圈数及
泡油量计算
九、定向井计算
第十七章钻井常用材料及其他
第一节钻井油料
一、燃料类
二、清洗用溶剂油
三、润滑油类
四、润滑密封脂类
五、钻井常用汽油、柴油、润滑油、密封脂
六、钻机配套辅助设备五定润滑
第二节钻井绳类
一、钢丝绳
二、白棕绳
第三节皮带及链条
一、皮带
二、链条
第四节常用钢材机械性能
一、钢材分类
二、中国国家标准钢铁产品牌号表示方法
三、钻井常用钢材的机械性能
第五节橡胶件
一、胶管、胶板
二、橡胶密封圈
第六节焊料与电气焊工具
一、焊条与焊丝
二、电气焊工具
第七节固控装置与水龙带
一、振动筛网
二、旋流器
三、清洁器
四、砂泵
五、水龙带
第八节常见材料性质
一、常用材料密度
二、工业用水硬度
三、饮用水水质标准
四、常用化工产品
附录
一、地质年代折页
二、地史单位表
三、地层顺序
四、我国主要油田地层岩石可钻性及机械性质
五、土壤与岩石性质
六、渤海湾盆地古近纪沉积环境与气候环境
七、风速及风压
八、元素周期表
后记