旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和分支井技術(shù)介紹第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三概述國(guó)際上已經(jīng)投入使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在渤海油田使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)介紹旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用分支井技術(shù)第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三20世紀(jì)90年代初期,多家公司形成了商業(yè)化的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)變徑穩(wěn)定器與測(cè)量傳輸儀器（MWD/LWD）聯(lián)合組成的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)。非常適合目前開(kāi)發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井、水平分支井等。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三在鉆柱旋轉(zhuǎn)的情況下，具有導(dǎo)向能力；配有全系列標(biāo)準(zhǔn)的地層參數(shù)及鉆井參數(shù)檢測(cè)儀器；配有地面—井下雙向通訊系統(tǒng)；工具設(shè)計(jì)制造模塊化、集成化；定向鉆井時(shí)不需要特殊的鉆井參數(shù)，就可以保證最優(yōu)的鉆井過(guò)程導(dǎo)向自動(dòng)控制，以保證準(zhǔn)確光滑的井眼軌跡。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述(續(xù))第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三Sperry-sun在1999年推出新一代的Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動(dòng)鉆井系統(tǒng)BakerHughesInteq在1997年推出的AutoTrak。其63/4“系統(tǒng)創(chuàng)下了單次下井工作時(shí)間92h，進(jìn)尺2986m的世界紀(jì)錄，81/4”系統(tǒng)創(chuàng)下了單次下井工作時(shí)間167h，進(jìn)尺3620m的世界紀(jì)錄。Anadrill公司的PowerDrive。截至1999年底，該系統(tǒng)已下井138次，累計(jì)工作時(shí)間11610h，總進(jìn)尺47780m。目前，世界上3口位移超過(guò)10000m的大位移井中，有2口應(yīng)用了該系統(tǒng)。國(guó)際上已使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三

目前，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)形成了兩大發(fā)展方向：不旋轉(zhuǎn)外筒式閉環(huán)自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng):

AUTOTRAK和GP全旋轉(zhuǎn)自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng):PowerDriverSRD第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三

2000年，PowerDriveSRD系統(tǒng)引入國(guó)內(nèi)海上應(yīng)用，在設(shè)計(jì)井深8800m、水平位移超過(guò)7500m的南海XJ24—3—A18井6871—8610m井段中成功應(yīng)用。盡管該工具的日租金高達(dá)數(shù)萬(wàn)美元，仍直接節(jié)約了500萬(wàn)美元的鉆井作業(yè)費(fèi)用。國(guó)際上已使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三在渤海油田使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)介紹第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三㈠、AutoTrak旋轉(zhuǎn)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(jì)算機(jī)、解碼系統(tǒng)及鉆井液脈沖信號(hào)發(fā)生裝置)導(dǎo)向系統(tǒng)(AutoTrak工具)MWD/LWD第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三㈠、AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))井下偏置導(dǎo)向工具導(dǎo)向原理示意圖

第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三㈠、AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三㈠、AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))

工作原理:AutoTrakRClS系統(tǒng)的井下偏置導(dǎo)向工具由不旋轉(zhuǎn)外套和旋轉(zhuǎn)心軸兩大部分通過(guò)上下軸承連接形成一可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)心軸上接鉆柱，下接鉆頭，起傳遞鉆壓、扭矩和輸送鉆井液的作用。不旋轉(zhuǎn)外套上設(shè)置有井下CPU、控制部分和支撐翼肋圖2AutoTrakRCLS結(jié)構(gòu)示意圖第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三系統(tǒng)的組成PowerDriverSRD系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺(tái)和翼肋支出及控制機(jī)構(gòu)組成。㈡PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)圖5PowerDrive系統(tǒng)主要組成部分PowerDrive系統(tǒng)主要組成部分

第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三PowerDrIverSRD系統(tǒng)的支撐翼肋的支出動(dòng)力來(lái)源是鉆井過(guò)程中鉆柱內(nèi)外的鉆井液壓差?？刂戚S從穩(wěn)定平臺(tái)延伸到下部的翼肋支出控制機(jī)構(gòu)，底端固定上盤(pán)閥，由穩(wěn)定平臺(tái)控制上盤(pán)閥的轉(zhuǎn)角。下盤(pán)閥固定于井下偏置工具內(nèi)部，隨鉆柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其上的液壓孔分別與翼肋支撐液壓腔相通。在井下工作時(shí)，由穩(wěn)定平臺(tái)控制上盤(pán)閥的相對(duì)穩(wěn)定性；隨鉆柱一起旋轉(zhuǎn)的下盤(pán)閥上的液壓孔將依次與上盤(pán)閥上的高壓孔接通，使鉆柱內(nèi)部的高壓鉆井液通過(guò)該臨時(shí)接通的液壓通道進(jìn)入相關(guān)的翼肋支撐液壓腔，在鉆柱內(nèi)外鉆井液壓差的作用下，將翼肋支出。㈡PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))圖6PowerDrive盤(pán)閥控制機(jī)構(gòu)示意圖PowerDrive盤(pán)閥控制機(jī)構(gòu)示意圖

第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三

㈡PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))PowerDrive把旋轉(zhuǎn)鉆井條件下測(cè)得的井斜角、方位角和工具面角等數(shù)據(jù)上傳到地面，地面計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)實(shí)鉆井眼與設(shè)計(jì)井眼的相對(duì)位置來(lái)產(chǎn)生改變工具面角等參數(shù)的下傳指令，井下微處理器分析脈沖信號(hào)加以識(shí)別，與儲(chǔ)存在儀器里的指令對(duì)比后，由井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具執(zhí)行指令第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三PowerDrive675PadoutPadin第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三PowerDriveBHA第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三⑴整個(gè)鉆具對(duì)井眼沒(méi)有靜止點(diǎn)，能減小摩阻、利于井眼清洗、優(yōu)化井身質(zhì)量。⑵內(nèi)部故障診斷和工具維護(hù)指示，減小了井下故障發(fā)生的幾率。⑶同步發(fā)送和接收MWD、LWD等數(shù)據(jù)，一體化的設(shè)計(jì)特色和6-12bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。⑷地面監(jiān)控系統(tǒng)能改善對(duì)鉆壓、鉆井泵的控制。通過(guò)改變泥漿的流量，可改編數(shù)據(jù)傳輸速度。通過(guò)改變數(shù)據(jù)幀，它能隨鉆井和地質(zhì)條件的改變而選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和哪個(gè)數(shù)據(jù)存貯起來(lái)。⑸可配套特制的PDC鉆頭，大幅度提高鉆速。⑹旋轉(zhuǎn)控制閥在垂直井段隨鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向塊產(chǎn)生的導(dǎo)向力也不斷變化，會(huì)造成井眼擴(kuò)徑和井下鉆具的橫向沖擊與振動(dòng)。同時(shí)由于活塞伸縮頻繁和液壓控制系統(tǒng)的工作介質(zhì)的影響，工具的耐磨損與密封是關(guān)鍵技術(shù)。PowerDrive的特點(diǎn)第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三

Geo-Pilot系統(tǒng)也是一種不旋轉(zhuǎn)外筒式導(dǎo)向工具，Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向是靠不旋轉(zhuǎn)外筒與旋轉(zhuǎn)心軸之間的一套偏置機(jī)構(gòu)使旋轉(zhuǎn)心軸偏置，從而為鉆頭提供了一個(gè)與井眼軸線不一致的傾角。其偏置機(jī)構(gòu)是一套由幾個(gè)可控制的偏心圓環(huán)組合形成的偏心機(jī)構(gòu)，當(dāng)井下自動(dòng)控制完成之后，該機(jī)構(gòu)將相對(duì)于不旋轉(zhuǎn)外套固定，從而始終將旋轉(zhuǎn)心軸向固定方向偏置，提供方向固定的傾角。㈢Geo-Pilot系統(tǒng)

第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三Geo-Pilot?

System第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三以Geo-Pilot為例介紹旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的應(yīng)用五、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用

2005年，我公司與Halliburton公司合作，在渤海的NB35-2油田水平分支井8-1/2〞井眼作業(yè)中，使用該公司的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具和我公司的FELWD測(cè)井工具聯(lián)合作業(yè)，取得了預(yù)期的效果。

使用該工具共作業(yè)12口井

第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三

NB35-2油田水平分支井8-1/2"井眼作業(yè)時(shí)，軌跡的控制是定向井工作的重中之重。為了控制好軌跡，作業(yè)中我們嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)鉆進(jìn)（如果油層走向同設(shè)計(jì)對(duì)比存在少許偏差，那我們嚴(yán)格按照陸地項(xiàng)目組的要求作業(yè)），勤跟蹤、預(yù)測(cè)軌跡變化趨勢(shì)，確保GP能夠正常工作，同時(shí)避免軌跡控制上“大起大落”。根據(jù)已鉆井的作業(yè)情況,我們控制軌跡主要使用以下鉆井參數(shù):（另外，在保護(hù)好油層的條件下，同時(shí)確保GP能夠發(fā)揮更好的效果，根據(jù)不同的地層情況,可使用的泥漿性能為：1.地層特別松軟,可鉆性好,機(jī)械鉆速高于120米/小時(shí),其漏斗粘度90~100sec/qt,密度1.16g/cm3;2.可鉆性相對(duì)來(lái)說(shuō)較差的地層,其ROP<100米/小時(shí),其漏斗粘度75~85sec/qt,密度1.15g/cm3.)第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三增斜鉆進(jìn)：

F/R：950~1000l/min,RPM:40～80,WOB:10~16tTF：0deg,Deflection:100%.

在增斜鉆進(jìn)過(guò)程中，使用高鉆壓，低轉(zhuǎn)速，低排量，其目的是為了減少鉆頭對(duì)地層的水力沖蝕，增加井眼軌跡的規(guī)則性，確保井眼擴(kuò)大率小，只有這樣，GP才能夠很好地確保側(cè)向力在高鉆壓，低轉(zhuǎn)速時(shí)能夠很好的發(fā)揮出來(lái)，從而達(dá)到在油層中的增斜效果Geo-Pilot井眼軌跡控制理念第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三降斜鉆進(jìn)：F/R：1500~1700l/min,RPM:120,WOB:0~5tTF：180deg,Deflection:100%.

在降斜鉆進(jìn)過(guò)程中，使用低鉆壓，高轉(zhuǎn)速，高排量，其目的充分依靠鉆具自身重力和GP向下的側(cè)向力，達(dá)到降斜效果。Geo-Pilot井眼軌跡控制理念（續(xù)）第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三穩(wěn)斜鉆進(jìn)：F/R：1500~1600l/min,RPM:120,WOB:3~12tTF：0deg,Deflection:100%;

使用以上參數(shù)鉆進(jìn)時(shí)，一個(gè)是底部鉆具在松軟的地層中有降斜趨勢(shì)，另一個(gè)是底部鉆具在GP向上的側(cè)向力作用下，有增斜趨勢(shì)，兩者矢量上的疊加，能夠較好的起到穩(wěn)斜作用。Geo-Pilot井眼軌跡控制理念（續(xù)）第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三分支井技術(shù)第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三NB35-2B平臺(tái)基本概況第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期三分枝井的懸空鉆進(jìn)：F/R：1100~1300l/min,RPM:140,WOB:0~2tROP：1~5m/hr確保該井段井眼軌跡規(guī)則，平滑，通暢，為后面完井作業(yè)打好基礎(chǔ)確保該井段軌跡走向有向下的趨勢(shì)，保證篩管能夠順利下