旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)和工具

1、研究方向：井眼軌跡遙控技術(shù)研究方向：井眼軌跡遙控技術(shù)目目 標(biāo)：標(biāo)： 井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向 智能鉆井系統(tǒng)（智能鉆井系統(tǒng)（XTCS） XIAN TRAJECTORY CONTROL SYSTEM記錄顯示地面信息記錄顯示地面信息記錄顯示地面信息記錄顯示地面信息記錄顯示地面信息井下閉環(huán)變徑穩(wěn)定行通道無磁鉆鋌MWD測控單元鉆頭設(shè)計(jì)軌跡扶正器可伸縮翼肋靶心23負(fù)脈沖通道地質(zhì)參數(shù)測量伸出方式數(shù)量-繞縱軸繞橫軸繞橫軸-333翼肋無貼井壁力Powerdr.有有有不旋轉(zhuǎn)套彎角貼井壁力偏心導(dǎo)向原理GeoPilotAutotrakXTCS振 動負(fù)脈沖-無無有-有有有

2、下傳6.5泥漿不連續(xù)-4 84 8造斜能力電-液電-液泥漿控制動力不連續(xù)連續(xù)連續(xù)導(dǎo)向過程 增產(chǎn)、增儲增產(chǎn)、增儲l 提高采收率提高采收率l 降低噸原油成本降低噸原油成本No.No.研究項(xiàng)目名稱研究項(xiàng)目名稱資金來源資金來源時(shí)時(shí) 間間成果情況成果情況1 1井下閉環(huán)鉆井控制新技術(shù)國際合作93.1-93.8發(fā)明名稱：定向鉆井裝置2 2井下閉環(huán)控制鉆井工具總體設(shè)計(jì)課題組自籌94流場變向器圖紙3 3井身軌跡制導(dǎo)的智能鉆井系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究 編號5947-4003國家自然科學(xué)基金1995-1996按時(shí)通過驗(yàn)收4 4可控偏心器研制（課題編號：970507-3）中國石油天然氣總公“九五”項(xiàng)目1996.11-98

3、11通過中評估（等級：A）5 5井下閉環(huán)可變徑穩(wěn)定器研制（課題編號：820-09-01-02B）國家863項(xiàng)目1998.8- 2000.102000.11通過科技部820主題辦驗(yàn)收6 6鉆井時(shí)由地面到井下的通訊通道集團(tuán)公司中青年創(chuàng)新基金1999.8-2001.82001.3通過集團(tuán)公司驗(yàn)收7 7井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向智能鉆井系統(tǒng)控制理論研究國家自然科學(xué)基金2001.3-2002.12進(jìn)行中8 8井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向智能鉆井系統(tǒng)控制理論研究國家教育部優(yōu)秀青年教師基金項(xiàng)目2002.3-2003.12進(jìn)行中研制成井下閉環(huán)可變徑穩(wěn)定器樣機(jī)研制成流場變向器樣機(jī) 研究調(diào)試中CNPC鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2 0 0 5

4、年1月5日 GeoPilot 可變彎接頭可變彎接頭 XTCS 可控偏心器可控偏心器 三翼肋導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)類似三翼肋導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)類似于于AutoTrak但原但原 理不同。理不同。( “push”, “point” ) 泥漿動力，類似泥漿動力，類似Schlumb. 但用法不同。但用法不同。 Powerdrive用于導(dǎo)向；用于導(dǎo)向； XTCS 控制；控制； 22021232522022523023524024525025526026527002040軸向振 動/g220225230235240245250255260265270050100橫向振動/ g時(shí)間/Min22523023524024525025

5、52602652700第1段MPa鉆頭內(nèi) 壓/第2段第3段第4段第5段第6段第7段井口讀出井口讀出2002.5 完成基建、開始建設(shè)2002.12 恢復(fù)、安裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室 研發(fā)基地研發(fā)基地謝謝，歡迎指導(dǎo)！ 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具作業(yè)量近年來呈直線上升趨勢！8,000,000ft600,000ft巨大社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益！巨大社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益！增產(chǎn)，增儲由于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的出現(xiàn)，鉆井不只是在地球上打個(gè)洞。它已成為增產(chǎn)，增儲提高采收率的有效手段。擴(kuò)大面積波及系數(shù)充分開發(fā)薄層和低滲油層巨大社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益！巨大社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益！deEast (m)278000-1500100002250 可控偏心

6、器三維多目標(biāo)井（蛇形井）使大位移井 水平位移突破萬米 當(dāng)超過一萬米. 與與deEast (m)278000-1500100002250 可控偏心器三維多目標(biāo)井（蛇形井）l旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具是上世紀(jì)末發(fā)展起來的有效鉆井工具，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具是上世紀(jì)末發(fā)展起來的有效鉆井工具，代表了當(dāng)今定向鉆井發(fā)展水平。因此，選擇該項(xiàng)目研代表了當(dāng)今定向鉆井發(fā)展水平。因此，選擇該項(xiàng)目研究是有充足理由的，并具科學(xué)性究是有充足理由的，并具科學(xué)性；l在國外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具已投入商業(yè)應(yīng)用在國外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具已投入商業(yè)應(yīng)用. .明年，具有明年，具有我國自主產(chǎn)權(quán)的樣機(jī)下井試用；我國自主產(chǎn)權(quán)的樣機(jī)下井試用；l我國三大油公司先后立項(xiàng)研究旋轉(zhuǎn)

7、導(dǎo)向工具，都希望我國三大油公司先后立項(xiàng)研究旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，都希望從外國進(jìn)口，或與外國公司合作開發(fā)，充分說明其迫從外國進(jìn)口，或與外國公司合作開發(fā)，充分說明其迫切性？！切性？！l其商業(yè)化前景則取決于油公司（定向井公司）為核心其商業(yè)化前景則取決于油公司（定向井公司）為核心的運(yùn)作體制的建立！的運(yùn)作體制的建立！ 導(dǎo)向方式導(dǎo)向動力井壁井壁鉆頭推向鉆頭推向一一 側(cè)側(cè)極板推出極板推出控制閥盤控制閥盤PowerDrive Xtra2定位軸承萬向軸承鉆進(jìn)方向定位軸承偏心方向傳動軸GeoPilot3旋轉(zhuǎn)軸偏心距XTCS-njd不旋套轉(zhuǎn)伸出量 井壁5D1D2D3不旋套轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸高邊工具面角P PAutoTrak1P1P2

8、P3推力支點(diǎn)井 壁 兩 側(cè)受力狀態(tài)不同鉆頭Push the bit first,Then Point the bit紅色為側(cè)向切屑部分形成彎曲井眼剖面Control UnitBias UnitN on rotat ingin ner valveRotating Paddels(rot. w/ the body)Rotation “Point”AutoTrakPowerdriveGeopilot“Push”萬向軸 “Point” & “Push”l All Rotating, No Sliding （全旋轉(zhuǎn)，無滑動導(dǎo)向）lClosed Loop Control （閉環(huán)控制）閉環(huán)控制） HOLD

9、Mode & STEER Vector Some other systems only have a steering function with fixed force or tilt parameter pre-set in tool (e g. Geopilot and Powerdrive Direct). These tools alternate between steer and neutral mode to give desired average curve. In doing so they drill a fragmented curve similar to a motor. Powerdrive Direct drills over gauge hole when in neutral mode. AutoTrak 壓力矢量調(diào)整（7500個(gè)可調(diào)擋位）； 光滑的井眼軌跡 光滑的井眼軌跡Geopilot 預(yù)置角導(dǎo)向，6擋變角；變造斜率“導(dǎo)向模式”+“穩(wěn)斜模式” 折線軌跡；Powerdrive Direct 預(yù)置力導(dǎo)向，可設(shè)置81 個(gè)擋位； 無穩(wěn)斜模式，造成穩(wěn)斜段擴(kuò)徑l鉆井：促進(jìn)鉆頭