旋轉導向鉆井技術簡介

1、WE MUST DO BETTER旋轉導向鉆井旋轉導向鉆井技術介紹技術介紹姚振華姚振華20072007年年6 6月月WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTER1 1、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成: :AutoTrak是旋轉導向鉆井系統(tǒng)的代表產(chǎn)品，它是基于推靠鉆頭的偏置原理來導向的，其可變徑穩(wěn)定器的伸縮塊裝在不旋轉套筒上， AutoTrak旋轉閉環(huán)鉆井系統(tǒng)由地面與井下的雙向通訊系

2、統(tǒng)(地面監(jiān)控計算機、解碼系統(tǒng)及鉆井液脈沖信號發(fā)生裝置)、導向系統(tǒng)(AutoTrak工具)和LWD(隨鉆測井)組成（圖l）。WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTER 2 2、工作原理、工作原理:AutoTrak RClS:AutoTrak RClS系統(tǒng)的井下偏置導向工具由不系統(tǒng)的井下偏置導向工具由不旋轉外套和旋轉心軸兩大部分旋轉外套和旋轉心軸兩大部分通過上下軸承連接形成一可相通過上下軸承連接形成一可相對轉動的結構。旋轉心軸上接對轉動的結構。旋轉心軸上接鉆柱，下接鉆頭，起傳遞鉆壓鉆柱，下接鉆頭，起傳遞鉆壓、扭矩和輸送鉆井液的作用。、扭矩

3、和輸送鉆井液的作用。不旋轉外套上設置有井下不旋轉外套上設置有井下CPUCPU、控制部分和支撐翼肋（右圖、控制部分和支撐翼肋（右圖）。）。圖2 AutoTrak RCLS結構示意圖WE MUST DO BETTER 導向工具的執(zhí)行機構有一不旋轉導向套，中軸從導向套中間穿過與鉆頭連接，帶動鉆頭隨鉆柱一起旋轉，導向套與中軸通過軸承連接。當周向均布的三個支撐冀肋分別以不同液壓力支撐于井壁時，將使不旋轉外套不隨鉆柱旋轉，同時，井壁的反作用力將對井下偏置導向工具產(chǎn)生一個偏置合力。通過控制三個支撐翼肋的支出液壓力的大小，可控制偏置力的大小和方向，以控制導向鉆井。液壓力的大小由井下CPU控制井下控制系統(tǒng)來調整

4、。井下CPU在下井前，預置了井眼軌跡數(shù)據(jù)。井下工作時，可將MWD測量的井眼軌跡信息或LWD測量的地層信息與設計數(shù)據(jù)進行對比，自動控制液壓力，也可根據(jù)接收到的地面指令調整設計參數(shù)，控制液壓力，以實現(xiàn)導向鉆進。導向套內還有各種傳感器，可測量井斜角、方位角及工具的工作狀態(tài)。(右圖是:井下偏置導向工具的導向原理示意圖 )WE MUST DO BETTER圖5 PowerDrive系統(tǒng)主要組成部分WE MUST DO BETTER圖6 PowerDrive盤閥控制機構示意圖WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTER圖7 調制式旋轉導向工具定向控

5、制原理WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTER圖9 推靠式旋轉導向工具導向原理圖圖10 指向式旋轉導向工具導向原理圖推靠式旋轉導向推靠式旋轉導向工具導向原理圖工具導向原理圖 指向式旋轉導向指向式旋轉

6、導向工具導向原理圖工具導向原理圖 WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTER 推靠式和指向式導向方式的對比圖推靠式和指向式導向方式的對比圖工具類型工具類型推靠式旋轉導向鉆具推靠式旋轉導向鉆具指向式旋轉導向鉆具指向式旋轉導向鉆具工具特點工具特點造斜率較高；造斜率較高；側向載荷較大；側向載荷較大；鉆頭和鉆頭軸承的磨損鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴重。較嚴重。能鉆出較平滑的井眼；能鉆出較平滑的井眼；摩阻和扭矩較??；摩阻和扭矩較?。豢梢允褂幂^大的鉆壓；可以使用較大的鉆壓；機械鉆速較高；機械鉆速較高；有助于發(fā)揮鉆頭的性能；有助于發(fā)揮鉆頭的性能；鉆頭及其軸承承受的側向載荷較小鉆頭及其軸

7、承承受的側向載荷較?。粯O限位移增加。極限位移增加。WE MUST DO BETTER 2005 2005年，我公司首次與年，我公司首次與HalliburtonHalliburton公司合作，在渤海的公司合作，在渤海的NB35-2NB35-2油田水平分支井油田水平分支井8-1/28-1/2井眼作業(yè)中，使用該公司的旋轉導向工具和井眼作業(yè)中，使用該公司的旋轉導向工具和我公司的我公司的FELWDFELWD測井工具聯(lián)合作業(yè)，取得了預期的效果。測井工具聯(lián)合作業(yè)，取得了預期的效果。（截止目前（截止目前，使用該工具共作業(yè)，使用該工具共作業(yè)1212口井；另外，口井；另外，20062006年還有年還有1010口水

8、平分支井要使口水平分支井要使用以上工具聯(lián)合作業(yè)）用以上工具聯(lián)合作業(yè)） 在該油田水平分支井在該油田水平分支井8-1/28-1/2井眼作業(yè)中使用的鉆具組合為：井眼作業(yè)中使用的鉆具組合為： 8-1/2 PDC Bit(18x2,20 x3 W/28 Restrictor,0.43m)+GP7600TL085(7.07m)+5 1/16 FLEX Sub(W/DM inside,2.76m)+6-3/4 FELWD(14.64m)+6-3/4 HOC(3.07m)+6-3/4 F/V(0.69m)+5HWDPx1+6-3/4( (F/J & JAR) +5 HWDPx2+5DPx90+5HWDPx24+5DP WE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERWE MUST DO BETTERSurvey: Sidet