旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)1

1、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)2目錄背景背景：為克服滑動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)的不足，從：為克服滑動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)的不足，從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期，國(guó)際上開(kāi)始研究旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技年代后期，國(guó)際上開(kāi)始研究旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。術(shù)。發(fā)展發(fā)展：2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初期年代初期, ,多家公司形成了商多家公司形成了商業(yè)化的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，目前有三種比較成熟導(dǎo)業(yè)化的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，目前有三種比較成熟導(dǎo)向系統(tǒng)。向系統(tǒng)。組成組成：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具與測(cè)量傳輸儀器（向工具與測(cè)量傳輸儀器（MWD/LWDMWD/LWD）聯(lián)合組成）聯(lián)合組成的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)。的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)。應(yīng)用應(yīng)用：

2、非常適合目前開(kāi)發(fā)特殊油藏的超深井、：非常適合目前開(kāi)發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。井等。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況典型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具介紹 Baker HughesBaker Hughes推出的推出的Auto Auto TrakTrak不旋轉(zhuǎn)外筒不旋轉(zhuǎn)外筒式閉環(huán)自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。式閉環(huán)自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。 Schlumberger Schlumberger AnadrillAnadrill公司的公司的Power Power DriveDrive全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。 Sperry-Sun Sperry-Sun

3、產(chǎn)品服務(wù)公司推出的產(chǎn)品服務(wù)公司推出的Geo-Geo-PilotPilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動(dòng)鉆井系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動(dòng)鉆井系統(tǒng)。工作原理工作原理: :AutoTrak RCLSAutoTrak RCLS系統(tǒng)的井下系統(tǒng)的井下偏置導(dǎo)向工具由不旋轉(zhuǎn)外偏置導(dǎo)向工具由不旋轉(zhuǎn)外套和旋轉(zhuǎn)心軸兩大部分通套和旋轉(zhuǎn)心軸兩大部分通過(guò)上下軸承連接形成一可過(guò)上下軸承連接形成一可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)心相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)心軸上接鉆柱，下接鉆頭，軸上接鉆柱，下接鉆頭，起傳遞鉆壓、扭矩和輸送起傳遞鉆壓、扭矩和輸送鉆井液的作用。不旋轉(zhuǎn)外鉆井液的作用。不旋轉(zhuǎn)外套上設(shè)置有井下套上設(shè)置有井下CPUCPU、控制、控制部分和支撐翼肋。部分和支撐翼肋

4、。1.Auto Trak 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)偏 置 原 理2.Power Drive 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)：產(chǎn)品特點(diǎn)：1 1、系統(tǒng)是全旋轉(zhuǎn)式的。、系統(tǒng)是全旋轉(zhuǎn)式的。2 2、該系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺(tái)單元、工作液控制分配單元及偏置、該系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺(tái)單元、工作液控制分配單元及偏置執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3 3部分組成。部分組成。偏置單元偏置單元導(dǎo) 向 原 理主要特點(diǎn)：外筒不旋轉(zhuǎn)，改變角度導(dǎo)向主要特點(diǎn)：外筒不旋轉(zhuǎn)，改變角度導(dǎo)向3.Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo) 向 原 理偏 置 原 理旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的分類(lèi)及對(duì)比 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按導(dǎo)向方式可分為兩類(lèi)：推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按導(dǎo)向方式可分為兩類(lèi)：推靠式(Push th

5、e (Push the bit) bit) 和指向式和指向式(Point the bit)(Point the bit)。 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按偏置機(jī)構(gòu)的工作方式又可分為靜態(tài)偏置式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按偏置機(jī)構(gòu)的工作方式又可分為靜態(tài)偏置式(Static Bias) (Static Bias) 和動(dòng)態(tài)偏置式和動(dòng)態(tài)偏置式(Dynamic Bias ,(Dynamic Bias ,即調(diào)制式即調(diào)制式(Modulated) ) (Modulated) ) 二種。二種。靜態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式靜態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式動(dòng)態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式動(dòng)態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式靜態(tài)偏置指向鉆頭工作方式靜態(tài)偏置指向鉆頭工作方式動(dòng)態(tài)偏置

6、指向鉆頭工作方式動(dòng)態(tài)偏置指向鉆頭工作方式 推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：側(cè)向力大推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：側(cè)向力大, , 造斜造斜率高率高, , 但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大, , 軌跡波動(dòng)軌跡波動(dòng)大大, , 不平滑。鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重。不平滑。鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重。 指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：能鉆出較平滑的指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：能鉆出較平滑的井眼；摩阻和扭矩較??；可以使用較大的鉆壓；井眼；摩阻和扭矩較??；可以使用較大的鉆壓；機(jī)械鉆速較高；有助于發(fā)揮鉆頭的性能；鉆頭及機(jī)械鉆速較高；有助于發(fā)揮鉆頭的性能；鉆頭及其軸承承受的側(cè)向載荷較??；極限位移增加。但其軸承

7、承受的側(cè)向載荷較??；極限位移增加。但是造斜率較低。是造斜率較低。推靠式指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)三種不同方式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)比三種主流鉆井旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比 Auto Track RCLSAuto Track RCLS：位移工作方式、靜止外套、：位移工作方式、靜止外套、小型化能力差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。小型化能力差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。 Power Drive SRDPower Drive SRD：鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)：鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重重, ,工作壽命有待進(jìn)一步提高。工作壽命有待進(jìn)一步提高。 Geo-PilotGeo-Pilot：鉆柱承受高強(qiáng)度的交變應(yīng)力：鉆柱承受高強(qiáng)度的交變應(yīng)力, ,鉆柱鉆柱容易發(fā)生疲

8、勞破壞。容易發(fā)生疲勞破壞。國(guó)外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具研究的新進(jìn)展1、結(jié)合了哈里伯頓的GeoPilot的指向式原理和斯倫貝謝的Power Drive的動(dòng)態(tài)全旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；2、2000年的SPE年度技術(shù)大會(huì)上斯倫貝謝公司就提出了一種新的動(dòng)態(tài)偏置指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)；3、在2004年投入市場(chǎng)使用，定型為Power Drive Xceed，同年被美國(guó)Harts E&P雜志評(píng)出2004年世界16大工程技術(shù)創(chuàng)新特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，被稱(chēng)為是劃時(shí)代的產(chǎn)品。 重要的組成部分：近鉆頭穩(wěn)定器重要的組成部分：近鉆頭穩(wěn)定器( (樞軸穩(wěn)定器樞軸穩(wěn)定器) )，擁有，擁有4 4個(gè)螺旋個(gè)螺旋形刀鋒翼肋且相互形刀鋒翼肋且相互“環(huán)布環(huán)布”連接，并

9、為旋轉(zhuǎn)中心軸提供固定支連接，并為旋轉(zhuǎn)中心軸提供固定支點(diǎn)；點(diǎn)；導(dǎo)向作業(yè)時(shí)，樞軸穩(wěn)定器給鉆頭提供一個(gè)固定的支點(diǎn)以便指向?qū)蜃鳂I(yè)時(shí)，樞軸穩(wěn)定器給鉆頭提供一個(gè)固定的支點(diǎn)以便指向鉆頭順利完成導(dǎo)向，并且支點(diǎn)離鉆頭的距離越近鉆頭獲得的指鉆頭順利完成導(dǎo)向，并且支點(diǎn)離鉆頭的距離越近鉆頭獲得的指向力就越大。向力就越大。國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具研究狀況 1 1、動(dòng)態(tài)推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具、動(dòng)態(tài)推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 2 2、可控偏心器旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具、可控偏心器旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 3 3、動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具、動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 4 4、基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式的可控彎接頭系統(tǒng)、基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式的可控彎接頭系統(tǒng)

10、 5 5、指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具、指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 勝利油田承擔(dān)國(guó)家勝利油田承擔(dān)國(guó)家“863”863”計(jì)劃計(jì)劃“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究技術(shù)研究”后后, ,與西安石油大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)與西安石油大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā) 原理：斯倫貝謝的原理：斯倫貝謝的PowerDrivePowerDrive基本一樣。基本一樣。 現(xiàn)狀：進(jìn)行了現(xiàn)狀：進(jìn)行了20 20 多次的地面試驗(yàn)多次的地面試驗(yàn),2006 ,2006 年年8 8 月在營(yíng)月在營(yíng)122122斜斜225 225 井上進(jìn)行了整個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井上進(jìn)行了整個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn), ,獲得了成功。目前已基本成熟。獲得了成

11、功。目前已基本成熟。動(dòng)態(tài)推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具可控偏心器旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井 由中海石油研究中心、西安石油大學(xué)及中海油田服務(wù)股份由中海石油研究中心、西安石油大學(xué)及中海油田服務(wù)股份有限公司聯(lián)合研制。有限公司聯(lián)合研制。 導(dǎo)向原理與貝克休斯基本一樣，液壓動(dòng)力來(lái)源于鉆井液導(dǎo)向原理與貝克休斯基本一樣，液壓動(dòng)力來(lái)源于鉆井液 20052005年年1111月分別在長(zhǎng)慶油田西月分別在長(zhǎng)慶油田西28-02228-022井、寧井、寧37-3237-32井和渤井和渤海油田海油田L(fēng)D5-2-A1LD5-2-A1井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)試驗(yàn)。井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)試驗(yàn)。 由海洋石油工程股份有限公司及西南石油大學(xué)，結(jié)合由海洋石油工程股份

12、有限公司及西南石油大學(xué)，結(jié)合了哈里伯頓的了哈里伯頓的GeoPilotGeoPilot的指向式結(jié)構(gòu)和斯倫貝謝的的指向式結(jié)構(gòu)和斯倫貝謝的Power DrivePower Drive的隨鉆的下盤(pán)閥結(jié)構(gòu)，提出了動(dòng)態(tài)指向式的隨鉆的下盤(pán)閥結(jié)構(gòu)，提出了動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的設(shè)計(jì)思想旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的設(shè)計(jì)思想, ,目前還停留在理論階段。目前還停留在理論階段。動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 由西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院中原油田第三采油廠在由西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院中原油田第三采油廠在CNPCCNPC鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下, ,對(duì)可控彎接頭導(dǎo)向機(jī)對(duì)可控彎接頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)基本原理進(jìn)行了探索性研究構(gòu)基本原理進(jìn)行了探索性研究, ,研制出原理性樣機(jī)研制出原理性樣機(jī), ,取得了取得了初步的成果。初步的成果。 基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式的可控彎接頭系統(tǒng)可控彎接頭導(dǎo)向結(jié)構(gòu)示意圖可控彎接頭導(dǎo)向結(jié)構(gòu)示意圖可控彎接頭導(dǎo)向原理圖可控彎接頭導(dǎo)向原理圖指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)的