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1、旋转导向钻井工具简介,报 告 人：惠 坤 亮指导老师：丁庆新教授,目录,背景：为克服滑动导向技术的不足，从20世纪80年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井技术。发展：20世纪90年代初期,多家公司形成了商业化的旋转导向技术，目前有三种比较成熟导向系统。组成：旋转导向钻井系统实质上是一个旋转导向工具与测量传输仪器（MWD/LWD）联合组成的井下闭环工具系统。应用：非常适合目前开发特殊油藏的超深井、高难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。,旋转导向钻井技术概况,典型旋转导向钻井工具介绍,Baker Hughes推出的Auto Trak不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统。Schlumberger
2、 Anadrill公司的Power Drive全旋转导向钻井系统。Sperry-Sun 产品服务公司推出的Geo-Pilot旋转导向自动钻井系统。,工作原理:AutoTrak RCLS系统的井下偏置导向工具由不旋转外套和旋转心轴两大部分通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构。旋转心轴上接钻柱，下接钻头，起传递钻压、扭矩和输送钻井液的作用。不旋转外套上设置有井下CPU、控制部分和支撑翼肋。,1.Auto Trak 旋转导向钻井系统,偏 置 原 理,2.Power Drive 旋转导向钻井系统,产品特点：1、系统是全旋转式的。2、该系统由稳定平台单元、工作液控制分配单元及偏置执行机构3部分组成。,
3、偏置单元,Pad out,Pad in,导 向 原 理,主要特点：外筒不旋转，改变角度导向,3.Geo-Pilot旋转导向钻井系统,导 向 原 理,偏 置 原 理,旋转导向钻井工具的分类及对比,旋转导向系统按导向方式可分为两类：推靠式(Push the bit)和指向式(Point the bit)。旋转导向系统按偏置机构的工作方式又可分为静态偏置式(Static Bias)和动态偏置式(Dynamic Bias,即调制式(Modulated)二种。,静态偏置推靠钻头工作方式,动态偏置推靠钻头工作方式,静态偏置指向钻头工作方式,动态偏置指向钻头工作方式,推靠式旋转导向系统的特点：侧向力大,造斜
4、率高,但旋转导向钻出的井眼狗腿大,轨迹波动大,不平滑。钻头和钻头轴承的磨损较严重。指向式旋转导向系统的特点：能钻出较平滑的井眼；摩阻和扭矩较小；可以使用较大的钻压；机械钻速较高；有助于发挥钻头的性能；钻头及其轴承承受的侧向载荷较小；极限位移增加。但是造斜率较低。,推靠式,指向式,旋转导向钻井系统,三种不同方式旋转导向系统对比,三种主流钻井旋转系统结构对比,Auto Track RCLS：位移工作方式、静止外套、小型化能力差、结构复杂等。Power Drive SRD：钻头和钻头轴承的磨损较严重,工作寿命有待进一步提高。Geo-Pilot：钻柱承受高强度的交变应力,钻柱容易发生疲劳破坏。,国外旋
5、转导向工具研究的新进展,1、结合了哈里伯顿的GeoPilot的指向式原理和斯伦贝谢的Power Drive的动态全旋转结构；2、2000年的SPE年度技术大会上斯伦贝谢公司就提出了一种新的动态偏置指向式旋转导向系统；3、在2004年投入市场使用，定型为Power Drive Xceed，同年被美国Harts E&P杂志评出2004年世界16大工程技术创新特别贡献奖，被称为是划时代的产品。,重要的组成部分：近钻头稳定器(枢轴稳定器)，拥有4个螺旋形刀锋翼肋且相互“环布”连接，并为旋转中心轴提供固定支点；导向作业时，枢轴稳定器给钻头提供一个固定的支点以便指向钻头顺利完成导向，并且支点离钻头的距离越
6、近钻头获得的指向力就越大。,国内旋转导向工具研究状况,1、动态推进式旋转导向钻井工具 2、可控偏心器旋转导向钻井工具 3、动态指向式旋转导向钻井工具 4、基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统 5、指向式旋转导向钻井工具,胜利油田承担国家“863”计划“旋转导向钻井系统关键技术研究”后,与西安石油大学联合开发 原理：斯伦贝谢的PowerDrive基本一样。现状：进行了20 多次的地面试验,2006 年8 月在营122斜225 井上进行了整个旋转导向钻井系统的联合现场试验,获得了成功。目前已基本成熟。,动态推进式旋转导向钻井工具,可控偏心器旋转导向钻井,由中海石油研究中心、西安石油大学及中海油田服
7、务股份有限公司联合研制。导向原理与贝克休斯基本一样，液压动力来源于钻井液2005年11月分别在长庆油田西28-022井、宁37-32井和渤海油田LD5-2-A1井进行了现场钻井作业试验。,由海洋石油工程股份有限公司及西南石油大学，结合了哈里伯顿的GeoPilot的指向式结构和斯伦贝谢的Power Drive的随钻的下盘阀结构，提出了动态指向式旋转导向钻井工具的设计思想,目前还停留在理论阶段。,动态指向式旋转导向钻井工具,由西安石油大学机械工程学院中原油田第三采油厂在CNPC钻井工程重点实验室的支持下,对可控弯接头导向机构基本原理进行了探索性研究,研制出原理性样机,取得了初步的成果。,基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统,可控弯接头导向结构示意图,可控弯接头导向原理图,指向式旋转导向钻井工具,中国地质大学的李颖对指向式旋转导向钻井工具的动力学分析和工作性能研究，且做出了偏置导向机构的实验样机。,偏置单元的实物图,偏置单元样机主要由电机、齿轮同步器传动机构、两套双丝杠对顶滑块-斜面传动机构等组成。,谢 谢,
