中國定向井技術服務承包商協(xié)會

1、旋轉導向和分支井技術引見概述國際上曾經投入運用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)在渤海油田運用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)引見旋轉導向技術的運用分支井技術20世紀90年代初期,多家公司構成了商業(yè)化的旋轉導向技術。旋轉導向鉆井系統(tǒng)本質上是一個變徑穩(wěn)定器與丈量傳輸儀器MWD/LWD結合組成的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)。非常適宜目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、程度井、大位移井、程度分支井等。旋轉導向鉆井技術概述在鉆柱旋轉的情況下，具有導向才干；配有全系列規(guī)范的地層參數(shù)及鉆井參數(shù)檢測儀器；配有地面井下雙向通訊系統(tǒng)；工具設計制造模塊化、集成化；定向鉆井時不需求特殊的鉆井參數(shù)，就可以保證最優(yōu)的鉆井過程導向自動控制，以保證準確光滑的井

2、眼軌跡。旋轉導向鉆井技術概述(續(xù))Sperry-sun在1999年推出新一代的Geo-Pilot旋轉導向自動鉆井系統(tǒng)Baker Hughes Inteq在1997年推出的Auto Trak。其63/4“系統(tǒng)創(chuàng)下了單次下井任務時間92h，進尺2986m的世界紀錄，81/4系統(tǒng)創(chuàng)下了單次下井任務時間167h，進尺3620m的世界紀錄。Anadrill公司的PowerDrive。截至1999年底，該系統(tǒng)已下井次，累計任務時間11610h，總進尺47780m。目前，世界上3口位移超越10000m的大位移井中，有2口運用了該系統(tǒng)。 國際上已運用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)(續(xù)) 目前，旋轉導向鉆井系統(tǒng)構成了兩大開

3、展方向：不旋轉外筒式閉環(huán)自動導向鉆井系統(tǒng): AUTOTRAK和GP全旋轉自動導向鉆井系統(tǒng): Power Driver SRD 2000年，PowerDrive SRD系統(tǒng)引入國內海上運用，在設計井深8800m、程度位移超越7500m的南海XJ243A18井68718610m井段中勝利運用。雖然該工具的日租金高達數(shù)萬美圓，仍直接節(jié)約了500萬美圓的鉆井作業(yè)費用。國際上已運用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)(續(xù))在渤海油田運用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)引見、AutoTrak旋轉閉環(huán)鉆井系統(tǒng) 系統(tǒng)組成:地面與井下的雙向通訊系統(tǒng)(地面監(jiān)控計算機、解碼系統(tǒng)及鉆井液脈沖信號發(fā)生安裝)導向系統(tǒng)(AutoTrak工具)MWD/LW

4、D、AutoTrak旋轉閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))井下偏置導向工具導向原理表示圖 、AutoTrak旋轉閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))、AutoTrak旋轉閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù)) 任務原理:AutoTrak RClS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經過上下軸承銜接構成一可相對轉動的構造。旋轉心軸上接鉆柱，下接鉆頭，起傳送鉆壓、扭矩和保送鉆井液的作用。不旋轉外套上設置有井下CPU、控制部分和支撐翼肋圖2 AutoTrak RCLS構造表示圖系統(tǒng)的組成Power Driver SRD系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺和翼肋支出及控制機構組成。 PowerDrive旋轉導向鉆井系統(tǒng)圖5 PowerDrive系統(tǒng)主要組成部分

5、PowerDrive系統(tǒng)主要組成部分 Power DrIver SRD系統(tǒng)的支撐翼肋的支出動力來源是鉆井過程中鉆柱內外的鉆井液壓差。控制軸從穩(wěn)定平臺延伸到下部的翼肋支出控制機構，底端固定上盤閥，由穩(wěn)定平臺控制上盤閥的轉角。下盤閥固定于井下偏置工具內部，隨鉆柱一同轉動，其上的液壓孔分別與翼肋支撐液壓腔相通。在井下任務時，由穩(wěn)定平臺控制上盤閥的相對穩(wěn)定性；隨鉆柱一同旋轉的下盤閥上的液壓孔將依次與上盤閥上的高壓孔接通，使鉆柱內部的高壓鉆井液經過該暫時接通的液壓通道進入相關的翼肋支撐液壓腔，在鉆柱內外鉆井液壓差的作用下，將翼肋支出。 PowerDrive旋轉導向鉆井系統(tǒng)(續(xù))圖6 PowerDrive

6、盤閥控制機構表示圖PowerDrive盤閥控制機構表示圖 PowerDrive旋轉導向鉆井系統(tǒng)(續(xù))PowerDrive把旋轉鉆井條件下測得的井斜角、方位角和工具面角等數(shù)據上傳到地面，地面計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據實鉆井眼與設計井眼的相對位置來產生改動工具面角等參數(shù)的下傳指令，井下微處置器分析脈沖信號加以識別，與儲存在儀器里的指令對比后，由井下旋轉導向工具執(zhí)行指令PowerDrive675Pad outPad inPowerDrive BHA 整個鉆具對井眼沒有靜止點，能減小摩阻、利于井眼清洗、優(yōu)化井身質量。 內部缺點診斷和工具維護指示，減小了井下缺點發(fā)生的幾率。 同步發(fā)送和接納MWD、LWD等數(shù)據，

7、一體化的設計特征和6-12bit/s的數(shù)據傳輸速度。 地面監(jiān)控系統(tǒng)能改善對鉆壓、鉆井泵的控制。經過改動泥漿的流量，可改編數(shù)據傳輸速度。經過改動數(shù)據幀，它能隨鉆井和地質條件的改動而選擇哪個數(shù)據實時傳輸和哪個數(shù)據存貯起來。 可配套特制的PDC鉆頭，大幅度提高鉆速。 旋轉控制閥在垂直井段隨鉆柱一同旋轉，導向塊產生的導向力也不斷變化，會呵斥井眼擴徑和井下鉆具的橫向沖擊與振動。同時由于活塞伸縮頻繁和液壓控制系統(tǒng)的任務介質的影響，工具的耐磨損與密封是關鍵技術。PowerDrive的特點Geo-Pilot系統(tǒng)也是一種不旋轉外筒式導向工具，Geo-Pilot旋轉導向是靠不旋轉外筒與旋轉心軸之間的一套偏置機構使

8、旋轉心軸偏置，從而為鉆頭提供了一個與井眼軸線不一致的傾角。其偏置機構是一套由幾個可控制的偏心圓環(huán)組合構成的偏心機構，當井下自動控制完成之后，該機構將相對于不旋轉外套固定，從而一直將旋轉心軸向固定方向偏置，提供方向固定的傾角。 Geo-Pilot系統(tǒng)Geo-PilotSystem旋轉導向技術的運用以Geo-Pilot 為例引見旋轉導向工具的運用五、旋轉導向技術的運用 2005年，我公司與Halliburton公司協(xié)作，在渤海的NB35-2油田程度分支井8-1/2井眼作業(yè)中，運用該公司的旋轉導向工具和我公司的FELWD測井工具結協(xié)作業(yè)，獲得了預期的效果。運用該工具共作業(yè)12口井 NB35-2油田程

9、度分支井8-1/2井眼作業(yè)時，軌跡的控制是定向井任務的重中之重。為了控制好軌跡，作業(yè)中我們嚴厲按照設計鉆進假設油層走向同設計對比存在少許偏向，那我們嚴厲按照陸地工程組的要求作業(yè)，勤跟蹤、預測軌跡變化趨勢，確保GP可以正常任務，同時防止軌跡控制上“大起大落。 根據已鉆井的作業(yè)情況,我們控制軌跡主要運用以下鉆井參數(shù):另外，在維護好油層的條件下，同時確保GP可以發(fā)揚更好的效果，根據不同的地層情況,可運用的泥漿性能為：1.地層特別松軟,可鉆性好,機械鉆速高于120米/小時,其漏斗粘度90100sec/qt,密度1.16g/cm3; 2.可鉆性相對來說較差的地層,其ROP100米/小時,其漏斗粘度758

10、5sec/qt,密度1.15g/cm3.)增斜鉆進： F/R：9501000l/min, RPM:4080, WOB:1016t TF：0deg, Deflection:100%. 在增斜鉆進過程中，運用高鉆壓，低轉速，低排量，其目的是為了減少鉆頭對地層的水力沖蝕，添加井眼軌跡的規(guī)那么性，確保井眼擴展率小，只需這樣，GP才可以很好地確保側向力在高鉆壓，低轉速時可以很好的發(fā)揚出來，從而到達在油層中的增斜效果Geo-Pilot井眼軌跡控制理念降斜鉆進：F/R：15001700l/min, RPM:120, WOB:05t TF：180deg, Deflection:100%. 在降斜鉆進過程中，運

11、用低鉆壓，高轉速，高排量，其目的充分依托鉆具本身重力和GP向下的側向力，到達降斜效果。Geo-Pilot井眼軌跡控制理念續(xù)穩(wěn)斜鉆進：F/R：15001600l/min, RPM:120, WOB:312t TF：0deg, Deflection:100%; 運用以上參數(shù)鉆進時，一個是底部鉆具在松軟的地層中有降斜趨勢，另一個是底部鉆具在GP向上的側向力作用下，有增斜趨勢，兩者矢量上的疊加，可以較好的起到穩(wěn)斜作用。Geo-Pilot井眼軌跡控制理念續(xù)分支井技術NB35-2 B平臺根本概略分枝井的懸空鉆進：F/R：11001300l/min, RPM:140, WOB:02t ROP：15m/hr確保該