1、a,1,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具簡(jiǎn)介,報(bào) 告 人： 惠 坤 亮 指導(dǎo)老師：丁慶新教授,a,2,目錄,a,3,背景：為克服滑動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)的不足，從20世紀(jì)80年代后期，國(guó)際上開始研究旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。 發(fā)展：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)，目前有三種比較成熟導(dǎo)向系統(tǒng)。 組成：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具與測(cè)量傳輸儀器（MWD/LWD）聯(lián)合組成的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)。 應(yīng)用：非常適合目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況,a,4,典型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具介紹,Baker Hughes推出的Auto Trak不旋轉(zhuǎn)外筒式閉環(huán)

2、自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。 Schlumberger Anadrill公司的Power Drive全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。 Sperry-Sun 產(chǎn)品服務(wù)公司推出的Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動(dòng)鉆井系統(tǒng)。,a,5,工作原理: AutoTrak RCLS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。,1.Auto Trak 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),a,6,偏 置 原 理,a,7,2.Power Drive 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),產(chǎn)品特點(diǎn)： 1、系統(tǒng)是全旋轉(zhuǎn)式的

3、。 2、該系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺(tái)單元、工作液控制分配單元及偏置執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分組成。,a,8,偏置單元,Pad out,Pad in,a,9,導(dǎo) 向 原 理,a,10,主要特點(diǎn)：外筒不旋轉(zhuǎn)，改變角度導(dǎo)向,3.Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),a,11,導(dǎo) 向 原 理,a,12,偏 置 原 理,a,13,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的分類及對(duì)比,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按導(dǎo)向方式可分為兩類：推靠式(Push the bit) 和指向式(Point the bit)。 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按偏置機(jī)構(gòu)的工作方式又可分為靜態(tài)偏置式(Static Bias) 和動(dòng)態(tài)偏置式(Dynamic Bias ,即調(diào)制式(Modulated) ) 二種。

4、,a,14,靜態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式,動(dòng)態(tài)偏置推靠鉆頭工作方式,靜態(tài)偏置指向鉆頭工作方式,動(dòng)態(tài)偏置指向鉆頭工作方式,a,15,推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：側(cè)向力大, 造斜率高, 但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大, 軌跡波動(dòng)大, 不平滑。鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重。 指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：能鉆出較平滑的井眼；摩阻和扭矩較??；可以使用較大的鉆壓；機(jī)械鉆速較高；有助于發(fā)揮鉆頭的性能；鉆頭及其軸承承受的側(cè)向載荷較??；極限位移增加。但是造斜率較低。,a,16,推靠式,指向式,a,17,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),a,18,三種不同方式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)比,a,19,三種主流鉆井旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比,Auto Track RC

5、LS：位移工作方式、靜止外套、小型化能力差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。 Power Drive SRD：鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重,工作壽命有待進(jìn)一步提高。 Geo-Pilot：鉆柱承受高強(qiáng)度的交變應(yīng)力,鉆柱容易發(fā)生疲勞破壞。,a,20,國(guó)外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具研究的新進(jìn)展,1、結(jié)合了哈里伯頓的GeoPilot的指向式原理和斯倫貝謝的Power Drive的動(dòng)態(tài)全旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)； 2、2000年的SPE年度技術(shù)大會(huì)上斯倫貝謝公司就提出了一種新的動(dòng)態(tài)偏置指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)； 3、在2004年投入市場(chǎng)使用，定型為Power Drive Xceed，同年被美國(guó)Harts E&P雜志評(píng)出2004年世界16大工程技術(shù)創(chuàng)新特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)

6、，被稱為是劃時(shí)代的產(chǎn)品。,a,21,a,22,重要的組成部分：近鉆頭穩(wěn)定器(樞軸穩(wěn)定器)，擁有4個(gè)螺旋形刀鋒翼肋且相互“環(huán)布”連接，并為旋轉(zhuǎn)中心軸提供固定支點(diǎn)； 導(dǎo)向作業(yè)時(shí)，樞軸穩(wěn)定器給鉆頭提供一個(gè)固定的支點(diǎn)以便指向鉆頭順利完成導(dǎo)向，并且支點(diǎn)離鉆頭的距離越近鉆頭獲得的指向力就越大。,a,23,國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具研究狀況,1、動(dòng)態(tài)推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 2、可控偏心器旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 3、動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 4、基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式的可控彎接頭系統(tǒng) 5、指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具,a,24,勝利油田承擔(dān)國(guó)家“863”計(jì)劃“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”后,與西安石油大學(xué)聯(lián)合開發(fā) 原理：斯倫貝謝

7、的PowerDrive基本一樣。 現(xiàn)狀：進(jìn)行了20 多次的地面試驗(yàn),2006 年8 月在營(yíng)122斜225 井上進(jìn)行了整個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),獲得了成功。目前已基本成熟。,動(dòng)態(tài)推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具,a,25,a,26,a,27,a,28,可控偏心器旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井,由中海石油研究中心、西安石油大學(xué)及中海油田服務(wù)股份有限公司聯(lián)合研制。 導(dǎo)向原理與貝克休斯基本一樣，液壓動(dòng)力來(lái)源于鉆井液 2005年11月分別在長(zhǎng)慶油田西28-022井、寧37-32井和渤海油田L(fēng)D5-2-A1井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)試驗(yàn)。,a,29,由海洋石油工程股份有限公司及西南石油大學(xué)，結(jié)合了哈里伯頓的GeoPilot的指向式結(jié)構(gòu)和斯倫貝謝的Power Drive的隨鉆的下盤閥結(jié)構(gòu)，提出了動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的設(shè)計(jì)思想,目前還停留在理論階段。,動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具,a,30,由西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院中原油田第三采油廠在CNPC鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下,對(duì)可控彎接頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)基本原理進(jìn)行了探索性研究,研制出原理性樣機(jī),取得了初步的成果。,基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式的可控彎接頭系統(tǒng),a,31,可控彎接頭導(dǎo)向結(jié)構(gòu)示意圖,可控彎接頭導(dǎo)向原理圖,a,32,指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆