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旋转导向钻井系统原理简介 石油大学（华东） 韩志勇 2003.07.10 早期的旋转导向钻井思想 早期的旋转导向钻井思想 还有其他许多早期的旋转导向钻井工具： 机械作用导向鞋；mechanically activated guide shoes, eccentric 液压作用导向鞋； hydraulically activated guide shoes, 偏心非旋转套筒； nonrotating sleeves, 嵌套的偏心剑套筒； nested eccentric cam sleeves 间歇作用的桨叶； intermittently activated paddles 上述这些工具的原理，都与现代旋转导向系统类似，但没有一个成功地商业化。显然，缺乏有效的井下传感器和控制系统，阻碍了这些技术的发展，因而也没能实现轨迹控制的理想。 PowerDrive PowerDrive PowerDrive PowerDrive 钻头侧向力的产生原理 控制轴和上盘，是由惯性平台控制的独立部分。上盘的水眼方位，就是给钻头侧向力的方位。该方位确定后，不管钻柱如何转动，上盘都不转动。 下盘与偏置机构以及钻头相连接，随钻柱转动而转动。 只有上下盘水眼相通时，才能有泥浆流过，并推动支撑块伸出，给井壁一作用力，同时给钻头一反方向的作用力。 PowerDrive 二. 大位移井的轨迹控制技术 总运行情况： 井数：47 口； 下井次数：138次； 工作时间：11610小时； 总进尺：47780米； 最大井深：11278米； 最大井眼曲率：11°/ 30米； 最长一次进尺：1389米； 最长一次下井时间：163小时 基本数据： 长度：4.9米； 排量：500～1000gpm 转速：40～220rpm 压降：〈100psi 最小钻头压降：500psi 最高温度：120°C 泥浆密度：7.5～20ppg 数据传输：通过MWD 二. 大位移井的轨迹控制技术 PowerDrive 的优越性 工具简单，不增加地面设备； 工具的压降低，小于100psi （约0.7MPa）； 与实时的Schlumberger MWD,LWD,APWD配合； 传输高速，适合快速钻井； 接受和发送数据同时进行； 与井眼没有静止的接触部分 井眼清洁好； 卡钻的风险小； 标准的钻井作业； AUTO-TRACK AUTO-TRACK AUTO-TRACK 两个环： 井下控制闭环：按照给定的轨道钻进，或按照地质导向钻进； 井下与地面的双向传输；低边改变井下钻井模式。 “指引钻头”式旋转导向钻井系统 “指引钻头”式旋转导向钻井系统 第四类旋转导向系统的原理 一种新的短半径旋转钻井系统 一种新的短半径旋转钻井系统 一种新的短半径旋转钻井系统 旋转导向钻井系统的应用及前景 韩志勇 石油大学石油工程学院 2003/10/10 旋转导向系统的优点 大大增强轨迹控制能力： 地面与井下双向传输，改变井下钻进模式； 几何导向和地质导向，都可连续旋转钻进； 不存在反扭角问题，可精确中靶； 提高钻速，缩短周期，降低成本： 不存在滑动钻进加不上钻压问题； 旋转钻进速度快； 井眼光滑无波动： 井眼光滑，则摩阻摩扭很小； 井眼光滑则起下钻通畅； 下套管，固井，完井都很顺利； 旋转导向系统的优点 旋转钻进与滑动钻进的钻速比较。 旋转导向系统的优点PowerDrive应用情况 Wytch Farm 油田M11井： 下井6次，配合地质导向仪器，钻水平段原计划64天，实际40天，节约24天，节省资金120万美元； 平均日进尺原计划34米，实际53米。 旋转导向系统的优点PowerDrive应用情况 Wytch Farm 油田M-15井： 这是一口阶梯式水平井，两次转向。 以7°/30米和5°/30米的造斜率，分别在19000ft和22000ft处转向。 设计日进尺320ft ，实际日进尺530ft。全井节省6天时间。 旋转导向系统的优点PowerDrive应用情况 英国，Brent油田一口在已钻井区绕障的水平井。 井眼在水平段以4.33°/30米的曲率，扭方位51.8°，成功绕过障碍，并钻进油层。 一趟钻，钻进3195英尺，纯钻120小时，泥浆循环工作50小时。 旋转导向系统的优点PowerDrive应用情况 这是挪威一口在井斜角60°情况下扭方位的井。 由于地层原因，滑动钻进特别困难。 用PowerDrive 一趟钻，95小时，钻进3596ft，机械钻速37.8米 /时。 井眼曲率4.07°/30米。 旋转导向系统的优点PowerDrive应用情况 马来西亚。Bekok A7st井。这是一口从老井中反向三维侧钻的井。钻进1389米，51m/时，日进尺513米。井眼曲率2.0～3.7°/30M米。井斜由4