中國定向井技術(shù)服務(wù)承包商協(xié)會

1、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和分支井技術(shù)引見概述國際上曾經(jīng)投入運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在渤海油田運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)引見旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的運(yùn)用分支井技術(shù)20世紀(jì)90年代初期,多家公司構(gòu)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)本質(zhì)上是一個變徑穩(wěn)定器與丈量傳輸儀器MWD/LWD結(jié)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(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述在鉆柱旋轉(zhuǎn)的情況下，具有導(dǎo)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(shè)計(jì)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(dǎo)向自動控制，以保證準(zhǔn)確光滑的井

2、眼軌跡。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述(續(xù))Sperry-sun在1999年推出新一代的Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)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(wù)時間92h，進(jìn)尺2986m的世界紀(jì)錄，81/4系統(tǒng)創(chuàng)下了單次下井任務(wù)時間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)已下井次，累計(jì)任務(wù)時間11610h，總進(jìn)尺47780m。目前，世界上3口位移超越10000m的大位移井中，有2口運(yùn)用了該系統(tǒng)。 國際上已運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù)) 目前，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)構(gòu)成了兩大開

3、展方向：不旋轉(zhuǎn)外筒式閉環(huán)自動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng): AUTOTRAK和GP全旋轉(zhuǎn)自動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng): Power Driver SRD 2000年，PowerDrive SRD系統(tǒng)引入國內(nèi)海上運(yùn)用，在設(shè)計(jì)井深8800m、程度位移超越7500m的南海XJ243A18井68718610m井段中勝利運(yùn)用。雖然該工具的日租金高達(dá)數(shù)萬美圓，仍直接節(jié)約了500萬美圓的鉆井作業(yè)費(fèi)用。國際上已運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))在渤海油田運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)引見、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)及鉆井液脈沖信號發(fā)生安裝)導(dǎo)向系統(tǒng)(AutoTrak工具)MWD/LW

4、D、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)向原理表示圖 、AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù))、AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)(續(xù)) 任務(wù)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)心軸兩大部分經(jīng)過上下軸承銜接構(gòu)成一可相對轉(zhuǎn)動的構(gòu)造。旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)外套上設(shè)置有井下CPU、控制部分和支撐翼肋圖2 AutoTrak RCLS構(gòu)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(jī)構(gòu)組成。 PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)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(nèi)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(jī)構(gòu)，底端固定上盤閥，由穩(wěn)定平臺控制上盤閥的轉(zhuǎn)角。下盤閥固定于井下偏置工具內(nèi)部，隨鉆柱一同轉(zhuǎn)動，其上的液壓孔分別與翼肋支撐液壓腔相通。在井下任務(wù)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(zhuǎn)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(nèi)部的高壓鉆井液經(jīng)過該暫時接通的液壓通道進(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。 PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))圖6 PowerDrive

6、盤閥控制機(jī)構(gòu)表示圖PowerDrive盤閥控制機(jī)構(gòu)表示圖 PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(續(xù))PowerDrive把旋轉(zhuǎn)鉆井條件下測得的井斜角、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)井眼的相對位置來產(chǎn)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(zhuǎn)導(dǎo)向工具執(zhí)行指令PowerDrive675Pad outPad inPowerDrive BHA 整個鉆具對井眼沒有靜止點(diǎn)，能減小摩阻、利于井眼清洗、優(yōu)化井身質(zhì)量。 內(nèi)部缺點(diǎn)診斷和工具維護(hù)指示，減小了井下缺點(diǎn)發(fā)生的幾率。 同步發(fā)送和接納MWD、LWD等數(shù)據(jù)，

7、一體化的設(shè)計(jì)特征和6-12bit/s的數(shù)據(jù)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(jīng)過改動泥漿的流量，可改編數(shù)據(jù)傳輸速度。經(jīng)過改動數(shù)據(jù)幀，它能隨鉆井和地質(zhì)條件的改動而選擇哪個數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸和哪個數(shù)據(jù)存貯起來。 可配套特制的PDC鉆頭，大幅度提高鉆速。 旋轉(zhuǎn)控制閥在垂直井段隨鉆柱一同旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向塊產(chǎn)生的導(dǎo)向力也不斷變化，會呵斥井眼擴(kuò)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(wù)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)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

8、旋轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)是一套由幾個可控制的偏心圓環(huán)組合構(gòu)成的偏心機(jī)構(gòu)，當(dāng)井下自動控制完成之后，該機(jī)構(gòu)將相對于不旋轉(zhuǎn)外套固定，從而一直將旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的運(yùn)用以Geo-Pilot 為例引見旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的運(yùn)用五、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的運(yùn)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(yùn)用該公司的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具和我公司的FELWD測井工具結(jié)協(xié)作業(yè)，獲得了預(yù)期的效果。運(yùn)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(wù)的重中之重。為了控制好軌跡，作業(yè)中我們嚴(yán)厲按照設(shè)計(jì)鉆進(jìn)假設(shè)油層走向同設(shè)計(jì)對比存在少許偏向，那我們嚴(yán)厲按照陸地工程組的要求作業(yè)，勤跟蹤、預(yù)測軌跡變化趨勢，確保GP可以正常任務(wù)，同時防止軌跡控制上“大起大落。 根據(jù)已鉆井的作業(yè)情況,我們控制軌跡主要運(yùn)用以下鉆井參數(shù):另外，在維護(hù)好油層的條件下，同時確保GP可以發(fā)揚(yáng)更好的效果，根據(jù)不同的地層情況,可運(yùn)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,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(jìn)： F/R：9501000l/min, RPM:4080, WOB:1016t TF：0deg, Deflection:100%. 在增斜鉆進(jìn)過程中，運(yùn)用高鉆壓，低轉(zhuǎn)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(kuò)展率小，只需這樣，GP才可以很好地確保側(cè)向力在高鉆壓，低轉(zhuǎn)速時可以很好的發(fā)揚(yáng)出來，從而到達(dá)在油層中的增斜效果Geo-Pilot井眼軌跡控制理念降斜鉆進(jìn)：F/R：15001700l/min, RPM:120, WOB:05t TF：180deg, Deflection:100%. 在降斜鉆進(jìn)過程中，運(yùn)

11、用低鉆壓，高轉(zhuǎn)速，高排量，其目的充分依托鉆具本身重力和GP向下的側(cè)向力，到達(dá)降斜效果。Geo-Pilot井眼軌跡控制理念續(xù)穩(wěn)斜鉆進(jìn)：F/R：15001600l/min, RPM:120, WOB:312t TF：0deg, Deflection:100%; 運(yùn)用以上參數(shù)鉆進(jìn)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(cè)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(shù)NB35-2 B平臺根本概略分枝井的懸空鉆進(jìn)：F/R：11001300l/min, RPM:140, WOB:02t ROP：15m/hr確保該