旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)介紹課件

1旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)簡(jiǎn)介2023/12/52旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)分類典型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)：

BakerHughes公司（2）PowerDriveSRD系統(tǒng)：Schlumberger公司（3）Geo-Pilot系統(tǒng)：Halliburton公司主要內(nèi)容3（1）技術(shù)關(guān)鍵：井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向核心是井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)。鉆柱在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確增斜、穩(wěn)斜、降斜及扭方位。（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)井下工具一直在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，因此井眼凈化效果更好，井身軌跡控制精度更高，位移延伸能力更強(qiáng)。（3）應(yīng)用范圍廣泛用于井下馬達(dá)滑動(dòng)鉆進(jìn)比較困難的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分支井，以及易發(fā)生粘卡的情況。1、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述4（1）根據(jù)導(dǎo)向方式分類推靠式（PushtheBit）：在鉆頭附近直接給鉆頭提供側(cè)向力。指向式（PointtheBit）：通過(guò)近鉆頭處鉆柱的彎曲使鉆頭指向井眼軌跡控制方向。2、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)分類鉆頭傾角側(cè)向力推靠式指向式偏置機(jī)構(gòu)5（2）根據(jù)偏置機(jī)構(gòu)的工作方式分類靜態(tài)偏置式：偏置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在鉆進(jìn)過(guò)程中不與鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，從而在某一固定方向上提供側(cè)向力。調(diào)制式：偏置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在鉆進(jìn)過(guò)程中與鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，依靠控制系統(tǒng)使其在某一位置定向支出提供導(dǎo)向力。2、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)分類旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的工作機(jī)理都是靠偏置機(jī)構(gòu)(BiasUnits)偏置鉆頭或鉆柱而產(chǎn)生導(dǎo)向。兩種偏置工作方式對(duì)比6（3）綜合考慮導(dǎo)向方式和偏置方式分類靜態(tài)偏置推靠式：BakerHughesInteq公司AutoTrakRCLS。動(dòng)態(tài)偏置推靠式（調(diào)制式）：SchlumbergerAnadrill公司PowerDriveSRD。靜態(tài)偏置指向式：HalliburtonSperry-sun公司Geo-Pilot系統(tǒng)。2、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)分類7（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)：BakerHughes公司（2）PowerDriveSRD系統(tǒng)：Schlumberger公司（3）Geo-Pilot系統(tǒng)：Halliburton公司3、典型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)8概述1993年，意大利AGIP公司與美國(guó)BakerHughesINTEQ公司合作在早期的垂直鉆井系統(tǒng)(VDS)和直井鉆井裝置(SDD)基礎(chǔ)上研制了旋轉(zhuǎn)閉環(huán)系統(tǒng)(RCLS)。1997年注冊(cè)為AutoTrak，正式推向市場(chǎng)。用連續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆井方式鉆成理想的井斜和方位，既可以精確地按照設(shè)計(jì)鉆進(jìn)，也可在油藏內(nèi)精確地進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)NonRotatingSleevew/SteeringRibs&InclinationSensorsNonRotatingSleeveRotatingDriveShaftMWDFormationEvaluation“GammaRay+Resistivity”TripleCombo

9核心工具非旋轉(zhuǎn)可調(diào)扶正器滑套：近鉆頭井斜傳感器、電子控制元件、液壓控制閥和活塞。（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)10NonRotatingSteerableStabilizer11導(dǎo)向原理：通過(guò)液壓可推動(dòng)活塞分別對(duì)3個(gè)穩(wěn)定塊施加不同的壓力，其合力就使鉆具沿某一特定方向偏移，從而在鉆進(jìn)過(guò)程中使鉆頭產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向力，保證鉆頭沿這一方向定向鉆進(jìn)。（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)12SteeringPrinciple

Staticsideforce,dynamiccontrolHighSideSleeve

OrientationP2P3P1Drive

ShaftBearingHousing

Sleeve=HighSideBitSideForceDirectionMagnitude13整體設(shè)計(jì)①非旋轉(zhuǎn)固定套筒上裝有能夠單獨(dú)操作的、可調(diào)的導(dǎo)向筋，導(dǎo)向筋可以在鉆頭上形成側(cè)向力，以便進(jìn)行造斜或保持現(xiàn)在的井眼軌跡；②井下計(jì)算機(jī)和傳感器可連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制相對(duì)于下步目標(biāo)的當(dāng)前井眼軌跡，地面與地下的實(shí)時(shí)雙向通信聯(lián)系。（1）AutoTrakRCLS系統(tǒng)14ControlprincipletwowaycommunicationAutomatedSteeringofthedownholetoolwhiledrillingaheadBypassvalveatthestandpipecreatescodedflowratevariationsof±15%CommandsforSteeringandtocontroltheMWD/LWDoperation15SurfaceEquipmentDrillByteComputerSensorInterface/DecodingUnit(TR700)ByPassControllerTransducerSignalOtherSensorsCompressedAirByPassActuatorHazardousAreaSafeAreaStandpipe16AutoTrakBitDevelopmentDoglegcapability0-6.5°/30mGoodexperiencewithTX445andTX447bitSteerabilityinveryhardtoverysoftformations,ROP’s2-150m/hrNewTX488AutoTrakbitsintroducedwithexcellentresultsinSteerability:reliabledoglegsof6°/100ftinvariousformationsROP:verygoodpenetrationratesDurability:lesserosionandwearthencompetitorbits17Directional/Geosteeringwellsin8.1/2”-12.1/4”holesizeWheretheoperatorwants:betterholecleaning,lesscirculationtime,lesswipertripsextentedrunlengthsbyusingPDCbitsbetterholequalitytoeaseloggingandcompletionsuperiorgeometricalsteering&geosteeringtomaximiseproductionextentedreach&extentedhorizontalsectionstomaximiseproductionandtodecreasetheNo.ofwellsandplatformstodevelopafieldandalltogetherwithhighROPandlessBHA’sApplicationAreas18概述1994年英國(guó)Camco公司研制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井(SDR)系統(tǒng)在英格蘭Montrose地區(qū)井中試驗(yàn)獲得成功。1999年5月，Camco公司與美國(guó)Schlumberger公司的Anadrill公司合并，SR系統(tǒng)注冊(cè)為PowerDrive。2000年改進(jìn)為PowerDriveXtra。（2）PowerDriveSRD系統(tǒng)19PowerDrive系統(tǒng)20PowerDrive優(yōu)點(diǎn)更少的每桶成本更少的進(jìn)尺造價(jià)與/或與/或穩(wěn)定的偏離由井下工具控制

無(wú)關(guān)于鉆頭扭矩.避免調(diào)整工具面所遇困難定向時(shí)連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)更清潔洞眼高井斜所帶來(lái)的困難由連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿所克服平滑的井眼洞眼的曲折由更好的定向所減少更少的磨阻改善對(duì)鉆壓的控制減少卡鉆風(fēng)險(xiǎn)完井費(fèi)用降低

作業(yè)更簡(jiǎn)單油層中良好的定向更長(zhǎng)的水平井段

更少的開(kāi)發(fā)井更長(zhǎng)的大位移井可接受的磨阻節(jié)省時(shí)間更快地定向

減少劃眼與/或更少的平臺(tái)21PowerDrive

工作原理側(cè)向力支撐座從旋轉(zhuǎn)的本體中定時(shí)伸出井眼曲線由3個(gè)接觸點(diǎn)決定22井下滑動(dòng)鉆進(jìn)存在如下問(wèn)題穩(wěn)定方位不理想的ROP不好的洞眼清潔不能滑動(dòng)壓差卡鉆井下鉆桿撓曲高狗腿度地層影響造斜率23PowerDrive改善機(jī)械鉆速優(yōu)化鉆頭切削齒結(jié)構(gòu)優(yōu)化鉆井參數(shù)鉆具連續(xù)旋轉(zhuǎn)不因滑動(dòng)鉆進(jìn)而降低機(jī)械鉆速更好的井眼清潔更少的劃眼機(jī)械鉆速的全面提高24PowerDrive系統(tǒng)25PowerDrive

定向機(jī)構(gòu)由液壓驅(qū)動(dòng)3片支撐座定向機(jī)構(gòu)與鉆頭同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)且施鉆頭側(cè)向力26

定向機(jī)構(gòu)支撐座支撐座出支撐座入27

定向機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)行為28控制范圍81處位置，現(xiàn)場(chǎng)決策；每處位置有2個(gè)控制因數(shù)：工具面、狗腿度強(qiáng)度

[0°,100%=最大量設(shè)置,180°,50%=半量設(shè)置]29PowerDrive鉆具組合BasicPowerDriveConfigurationPowerDrivewithMWDPowerDrivewithMWDandflexjoint30PowerDrive結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)長(zhǎng)度：16ft[4.9m]排量：500-1000gpm[1900-3800lpm]轉(zhuǎn)速：40-220rpm工具壓降：少于100psi[6bar]最小鉆頭所需壓降：500psi[34bar]現(xiàn)最高運(yùn)行溫度：250oF[120oC]泥漿比重：7.5-20ppg[0.9-2.4sg]LCM：使用MWD指示31PowerDrive優(yōu)越性集成化工具-簡(jiǎn)單，平臺(tái)設(shè)置無(wú)額外設(shè)備、費(fèi)用工具壓降低(<100psi)實(shí)時(shí)的MWD,LWD,APWD卓越的MWD-高速度傳輸（6bps）

極適合快速鉆井接收與發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行=>持續(xù)鉆井無(wú)靜止點(diǎn)更好的洞眼清潔更少的卡鉆風(fēng)險(xiǎn)無(wú)局限－通常鉆井作業(yè)32概述1989年日本國(guó)家石油公司(JNOC)開(kāi)始研究遙控動(dòng)態(tài)定向系統(tǒng)(RCDOS)；1993年美國(guó)Sperry-Sun公司研制了適合于轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)的自動(dòng)定向系統(tǒng)(AGS)；1999年，2公司合作以Halliburton公司的名義推出了Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動(dòng)鉆井系統(tǒng)。核心工具可變徑穩(wěn)定器：可遙控且能自動(dòng)控制（3）Geo-Pilot系統(tǒng)33核心工具：可遙控且能自動(dòng)控制的可變徑穩(wěn)定器①擴(kuò)大了穩(wěn)定器的徑向調(diào)整范圍，加強(qiáng)了井斜的控制能力。如Φ215.90mm穩(wěn)定器可在184.15～215.90mm之間調(diào)節(jié)。Φ311.15mm穩(wěn)定器可在266.70～311.15mm之間調(diào)節(jié)。②為穩(wěn)定器設(shè)置了多個(gè)控制位置，采用鉆井液脈沖遙控技術(shù)、電子及液壓技術(shù)對(duì)穩(wěn)定器的徑向位置進(jìn)行控制。③通過(guò)MWD向地面通報(bào)穩(wěn)定器的工作狀態(tài)。④降低了對(duì)穩(wěn)定器所受的壓力要求，不影響鉆井參數(shù)的優(yōu)選。（3）Geo-Pilot系統(tǒng)34AUTOTRAK系統(tǒng)原理：采用了靜態(tài)式工作原理，主要靠鉆具的偏心控制來(lái)改變鉆頭上