防斜打直鉆井技術(shù)

防斜打直鉆井技術(shù)防斜打直鉆井技術(shù)防斜打直鉆井技術(shù)防斜打直鉆井技術(shù)二、井斜的危害三、鉆井提速所做的主要工作五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段三、井斜的原因主要內(nèi)容人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。防斜打直鉆井技術(shù)一、井眼軌跡相關(guān)概念二、井斜的危害三、鉆井提速所做的主要工作四、防斜打直基本原理五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段三、井斜的原因主要內(nèi)容

直井井身質(zhì)量主要是指直井井斜的程度，一般來說，井斜可由井斜角、方位角、井底水平位移、全角變化率等參數(shù)來衡量。直井井身質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)通常是以最大井斜角、全角變化率、井底水平位移為主，以井徑擴大率為輔。一、井眼軌跡相關(guān)概念

（一）井斜角井眼軸線上任一點的井眼方向線與通過該點的重力線之間的夾角，稱為該點處的井斜角。

一、井眼軌跡相關(guān)概念

（二）方位角在以井眼軌跡上任一點為原點的平面坐標(biāo)系中，以通過該點的正北方向線為始邊，按順時針方向旋轉(zhuǎn)至井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所繞過的角度稱為該點的方位角。一、井眼軌跡相關(guān)概念（三）井斜變化率單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通常以兩測點間井斜角的變化量與兩測點間井段長度的比值表示。常用單位為：°/25m、°/30m。由相鄰兩測點的井斜角計算值如下：Kα——井斜變化率，°/30m；α3、α2——3、2兩測點井斜角，°；ΔL——3、2兩測點間井段長，m；一、井眼軌跡相關(guān)概念（四）方位變化率單位井段內(nèi)方位角的變化值稱為方位變化率。通常以兩測點間方位角的變化量與兩測點間井段長度的比值表示。常用單位為：°/25m或°/30m。由相鄰兩測點的井斜方位角計算值而得：Kφ——井斜方位變化率，°/30m；φ3、φ2——3、2兩測點井斜方位角，°；ΔL——3、2兩測點間井段長，m；一、井眼軌跡相關(guān)概念（五）全角變化率單位長度井段內(nèi)全角的變化值，或在單位井段內(nèi)井眼前進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。又稱狗腿嚴(yán)重度或井眼曲率。常用單位為：°/25m或°/30m。

平均曲率：K——井眼曲率，°/30m；φ；β——ΔL所對應(yīng)的圓心角，°；ΔL——相鄰兩測點間井段長，m。一、井眼軌跡相關(guān)概念（六）井底水平位移它是指井口與井底兩點在水平面上投影的連線長度，又稱閉合距(單位為：m)。一、井眼軌跡相關(guān)概念（七）井斜角、方位角測量一般以電子多點或電測連斜為準(zhǔn)。實鉆中應(yīng)及時測斜跟蹤，了解井眼軌跡情況，如有超標(biāo)趨勢，及時修正鉆井參數(shù)或更換鉆具組合等，確保井身質(zhì)量。一、井眼軌跡相關(guān)概念一、井眼軌跡相關(guān)概念思考題：為什么有的井井斜角并不超標(biāo)，井底水平位移卻超標(biāo)了？為什么要對全角變化率嚴(yán)格考核？防斜打直鉆井技術(shù)二、井斜的危害三、鉆井提速所做的主要工作四、防斜打直基本原理五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段三、井斜的原因主要內(nèi)容一、井眼軌跡相關(guān)概念（一）在地質(zhì)勘探方面，造成地質(zhì)資料失真，或錯過油氣層，造成勘探工作的失誤；（二）在鉆井施工方面，惡化鉆具工作條件易發(fā)生疲勞破壞，易造成井壁坍塌和卡鉆（鍵槽、粘附），易造成固井下套管困難和注水泥竄槽，或糾斜側(cè)鉆增加成本；（三）在開發(fā)采油方面，打亂合理的地下井網(wǎng)和開發(fā)方案，影響采收率（形成死油區(qū)）；影響分層開采和注水工作的正常進行，對抽油井也會引起油管和抽油桿的磨損或折斷。

二、井斜的危害一、井眼軌跡相關(guān)概念主要內(nèi)容三、井斜的原因二、井斜的危害五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段四、防斜打直基本原理防斜打直鉆井技術(shù)鉆井過程中產(chǎn)生井斜的主要因素歸結(jié)為兩方面，一個是地質(zhì)地層因素，另一個是下部鉆柱彎曲。地質(zhì)地層因素鉆柱彎曲客觀存在主觀影響三、井斜的原因1.層狀地層對井斜的影響

在傾斜的層狀地層中鉆進時，由于在層面交界處巖石不能長時間支持鉆壓而趨向沿垂直層面發(fā)生破壞，因此井眼下傾一側(cè)的層面上形成小斜臺，它對鉆頭施加一個橫向作用力，把鉆頭推向地層的上傾方向，從而引起井斜。地層傾角越大，成層性越強，鉆壓越大，則井斜也越大。三、井斜的原因（一）地質(zhì)因素2.地層各向異性對井斜的影響沉積巖層不同方向的物性和強度是有差異的。而鉆頭總是有向著容易鉆進的方向前進的趨勢，一般在平行于層理的方向上巖石破碎比較困難，在垂直與層理的方向上巖石破碎比較容易，當(dāng)?shù)貙映蕛A斜狀態(tài)時這種自然趨勢必然導(dǎo)致井斜，地層傾角越大（不超過45°），井斜越大。三、井斜的原因（一）地質(zhì)因素地層各向異性對井斜的影響三、井斜的原因（一）地質(zhì)因素3.巖性軟硬交錯對井斜的影響當(dāng)鉆頭從軟地層進入硬地層時，一側(cè)先遇到硬地層吃入少，一側(cè)仍在軟地層吃入多，致使鉆頭沿著地層上傾方向鉆進；當(dāng)鉆頭從硬地層進入軟地層時，一側(cè)先遇到軟地層吃入多，一側(cè)仍在硬地層吃入少，開始井眼有向地層下傾方向的趨勢，但當(dāng)鉆出硬地層時在井壁一側(cè)留下硬臺階，迫使鉆頭沿地層上傾方向鉆進。三、井斜的原因（一）地質(zhì)因素

地層特性是井斜產(chǎn)生的根本原因，也是不可人為改變的客觀因素。如右圖：柯28、282、33井距離山體越來越近，實鉆數(shù)據(jù)也證實了地質(zhì)因素對井斜的影響也越來越大。天山山脈的博格達山體

影響井斜的地質(zhì)因素中，起主要作用的是地層傾角。如單從地質(zhì)因素考慮，井斜角最大不會超過地層傾角。三、井斜的原因（一）地質(zhì)因素鉆進中在只考慮鉆柱自轉(zhuǎn)的情況下，當(dāng)鉆壓較小時下部鉆具保持直線穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)鉆壓增至某一臨界值時下部鉆具喪失穩(wěn)定而發(fā)生彎曲，鉆頭及其相鄰連接部分鉆具的中心線偏離井眼軸線，使鉆頭與原井眼軸線產(chǎn)生一個鉆頭傾角，也會引起井斜。三、井斜的原因（二）鉆柱受壓彎曲對井斜的影響影響鉆頭傾角大小的因素鉆壓的大小下部鉆具與已鉆成井眼的間隙下部鉆具組合三、井斜的原因（三）影響鉆頭傾角大小的因素鉆頭在井眼內(nèi)左右移動，靠向一側(cè)，鉆頭軸線與井眼軸線不重合，導(dǎo)致井斜。1.井眼擴大對井斜的影響三、井斜的原因（四）其他因素影響2.在鉆遇斷層、地層不整合界面時也容易發(fā)生井斜并常出現(xiàn)狗腿，在地質(zhì)構(gòu)造運動劇烈的破碎帶，由于地層軟硬交錯，鉆頭工作不穩(wěn)定，也容易發(fā)生井斜。三、井斜的原因（四）其他因素影響四、防斜打直基本原理思考題：

為什么鉆時忽快忽慢時容易發(fā)生井斜？怎樣才能減少鉆頭傾角對井斜的影響？

一、井眼軌跡相關(guān)概念主要內(nèi)容四、防斜打直基本原理二、井斜的危害五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段三、井斜的原因防斜打直鉆井技術(shù)PWFBFPFHFW根據(jù)W·B勃萊特雷提出的下部鉆具小車模型（如圖），在有一定井斜的井眼內(nèi)，鉆頭上的橫向偏斜力FH為彎曲引起的偏斜力FB和鐘擺力FP的向量之和，同時考慮鉆頭與巖石的相互作用，則鉆頭上總的橫向偏斜力等于地層造斜力Ff、彎曲偏斜力FB和鐘擺力FP三部分的向量和：→→→→FT=Ff+FP+FB四、防斜打直基本原理當(dāng)FT指向上井壁時，井斜就會增加；當(dāng)FT指向下井壁時井斜就會降低；當(dāng)FT=0時，即鉆頭上的合力指向與井眼軸線重復(fù)時井斜就會穩(wěn)定不變。基本原理主要是：減少FP和FB等增斜因素的影響；消除FP和FB等增斜因素的影響；將FP、FB和Ff等增斜因素轉(zhuǎn)化為降斜因素。PWFBFPFHFW四、防斜打直基本原理（一）采用小鉆壓，增大鐘擺力。（二）提高第一切點的高度，增強鉆鋌的剛性和單位米重量，加大鐘擺力。（三）采用大尺寸剛性鉆具，控制地層造斜力同時減小鉆頭傾角。四、防斜打直基本原理（四）加大鉆具的公轉(zhuǎn)，使鉆頭在全方位內(nèi)傾向均衡率增大，從而消除或減小鉆頭傾角的影響。實驗證明，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速越大，鉆頭傾角的傾向均衡率越高。（五）利用鉆頭造斜力，使鉆頭傾角傾向于降斜方向，從而增大糾斜力。四、防斜打直基本原理一、井斜的危害主要內(nèi)容五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段二、井身質(zhì)量控制四、防斜打直基本原理三、井斜的原因防斜打直鉆井技術(shù)直井眼的防斜打直是困擾石油鉆井界的一個非常重要的百年難題。盡管國內(nèi)外許多專家、學(xué)者經(jīng)過了不懈的努力，盡管國外已經(jīng)出現(xiàn)了如VDS系統(tǒng)、POWER-V等新型主動性防斜打直技術(shù)，但對于國內(nèi)外大多數(shù)油田來說，直井的防斜打快問題仍然困擾著人們，影響著油田的勘探開發(fā)。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段⑴技術(shù)特點①該鉆具組合以快保滿、以滿保直，可以加大鉆壓，提高機械鉆速。②使用該鉆具組合應(yīng)隨時掌握井眼軌跡變化，一旦產(chǎn)生井斜就會一直穩(wěn)斜，甚至增斜。③滿眼打直技術(shù)只適合地層傾角較小的地層，且剛鉆出的井眼井徑擴大率較小。（一）常見防斜鉆具組合：五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段1.滿眼鉆具滿眼F1L1L2L3F2F3⑴技術(shù)特點④該鉆具組合不能糾斜，不能控制井斜大小，但可防止井斜突增。⑤該鉆具組合適用于相對比較穩(wěn)定的地層，一旦井壁失穩(wěn)垮塌，處理復(fù)雜比較困難；另外，不宜在井眼曲率較大的井段使用，防止卡鉆。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合：1.滿眼鉆具2.鐘擺鉆具鐘擺鉆具是利用形成井斜的井眼內(nèi)第一切點以下鉆鋌重量的橫向分力把鉆頭推向井壁下方，以達到逐漸減小井斜的效果。一般在第一切點略高一些的位置上安裝一個扶正器，提高切點的位置，增大其下部鉆鋌的重量，使鐘擺力增大；另外，扶正器對其下部鉆鋌還起到扶正的作用，從而減小鉆頭傾角，限制鉆頭造斜力。

五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合F1F2雙扶鐘擺⑴技術(shù)特點①糾斜的效果主要取決于鐘擺力。最理想的辦法是采用大尺寸鉆鋌，以取得扶正器以下較大的鉆鋌長度和剛性，從而獲得較大的鐘擺力。②鐘擺鉆具是一個糾斜鉆具，在地層傾角較小的油田或地區(qū)使用可以起到很好的糾斜效果，但地層傾角太大（如山前構(gòu)造），鐘擺力無法在小角度時平衡地層造斜力，使用效果會相對較差。（一）常見防斜鉆具組合五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段2.鐘擺鉆具⑴技術(shù)特點③多數(shù)用于井斜角較大的井糾斜，其性能對鉆壓特別敏感。鉆壓增大（扶正器以下可能形成新的支點），則增斜力增大，鐘擺力減小，因此只能使用小鉆壓“吊打”。不能有效控制井眼曲率，易形成“狗腿”。間隙對鐘擺鉆具組合性能的影響比較明顯。（一）常見防斜鉆具組合五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段2.鐘擺鉆具⑴技術(shù)特點④鐘擺鉆具組合在眾多防斜、糾斜打直技術(shù)中，是使用最廣泛的一種，能很好的起到糾斜效果。但鉆壓較小，因此它是以犧牲鉆井速度和鉆井效益為代價的防斜打直技術(shù)。PDC+螺桿鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，糾斜效果很好且又能夠提高鉆速，但必須在適合PDC的地層中使用。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合2.鐘擺鉆具3.塔式鉆具⑴技術(shù)特點①塔式鉆具即在鉆柱下部使用幾段變徑的鉆鋌，緊接鉆頭處的鉆鋌直徑最大，往上直徑遞減。其特點是下部鉆具的重量大，剛性強，重心低，與井眼的間隙小。這樣，一方面能產(chǎn)生較大的鐘擺力來防止井斜，另一方面穩(wěn)定性好，有利于鉆頭的平穩(wěn)工作。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合塔式鉆具5”鉆桿9”鉆鋌8”鉆鋌61/4”鉆鋌⑴技術(shù)特點②塔式鉆具可以在牙輪鉆頭允許范圍內(nèi)，采用大鉆壓、低轉(zhuǎn)速鉆進，從而達到防斜打直和提高鉆速的目的。（一）常見防斜鉆具組合五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段3.塔式鉆具⑴技術(shù)特點③下部鉆具在鉆壓作用下彎曲與井壁接觸，鉆壓越大，與井壁的接觸點越多，接觸點處鉆鋌對井壁的正壓力越大，因此鉆具與井壁間的摩擦力也就越大；在摩擦力的作用下，下部鉆具就會以一定速度按反時針方向沿井壁繞井眼軸線旋轉(zhuǎn)，從而形成公轉(zhuǎn)。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合3.塔式鉆具⑴技術(shù)特點④鉆具的公轉(zhuǎn)使得鉆頭傾角的傾向在全方位上幾率相等，這樣也就消除了鉆頭造斜力。但由于鉆壓較大，鉆頭至第一切點間鉆鋌長度短，鐘擺力小，所以也只能適用于地層傾角、各向異性相對較小的硬地層。（一）常見防斜鉆具組合五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段3.塔式鉆具4.偏心、偏重鉆具⑴基本原理當(dāng)鉆具旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一個朝向重邊的離心力。鉆具每轉(zhuǎn)一圈就會有一次鐘擺力與離心力的重合，這樣對井壁產(chǎn)生較大的沖擊糾斜力，使井斜角減?。汇@具周期性的旋轉(zhuǎn)不平衡，使下部鉆具發(fā)生強迫振動，這種彈性的橫向振動大大提高了鉆頭切削井壁下側(cè)的糾斜能力,同時也增強了下部鉆具的周轉(zhuǎn)，消除自轉(zhuǎn)時鉆頭傾角對井斜的影響。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合4.偏心、偏重鉆具⑵技術(shù)特點該鉆具組合特別是偏重鉆鋌不僅防斜、糾斜效果好，而且還可以使用較大鉆壓，提高機械鉆速，但鉆頭工作狀態(tài)不穩(wěn)定，使用壽命較短。該鉆具組合一般用于地層傾角相對較大的易斜地區(qū)，但仍不能解決大傾角地層的井斜控制問題。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合5.鉸鏈?zhǔn)姐@具組合鉸接式鉆具組合（柔性鉆具）是由柔性接頭及扶正器、短鉆鋌、鉆鋌等連接起來的鉆具組合。原理：柔性接頭是鉸接式鉆具組合的主要組件，是一只特殊的井下技術(shù)接頭，作用如同萬向節(jié)，能同時承受鉆壓和扭矩，其軸線通過肘節(jié)可在任意方向彎轉(zhuǎn)，但不傳遞彎矩；五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合5.鉸鏈?zhǔn)姐@具組合在合適的位置安裝扶正器，使柔性接頭中心位于井眼軸線之上，可改變鉆具加壓變形的撓曲方向，使近鉆頭扶正器緊貼于上井壁，在鉆進中實現(xiàn)鉆頭傾角下傾，鉆頭不斷地切削下井壁，從而達到防斜和糾斜的目的。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合5.鉸鏈?zhǔn)姐@具組合⑴技術(shù)特點①改鉆頭造斜力為鉆頭降斜力；②在鉆井過程中，可實現(xiàn)正常鉆壓下的防斜與糾斜，無需控制鉆壓；③不需特殊儀器控制，能實現(xiàn)自動糾斜且糾斜力較強；④對鉆井參數(shù)無特殊要求，鉆壓、轉(zhuǎn)速可隨意調(diào)整。（一）常見防斜鉆具組合五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段5.鉸鏈?zhǔn)姐@具組合⑵應(yīng)用情況由于鉸接式鉆具組合對鉆井參數(shù)無特別要求，因此可以提高鉆壓，從而加快鉆井速度，可以適用于地層硬、傾角大、相對比較穩(wěn)定的地區(qū)。但該項防斜打直技術(shù)尚不成熟，需要進一步攻關(guān)。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（一）常見防斜鉆具組合常規(guī)手段防斜打直技術(shù)措施保證鉆機安裝質(zhì)量指重表靈敏準(zhǔn)確上部井段嚴(yán)格控制質(zhì)量嚴(yán)格進行井斜監(jiān)控及時調(diào)整鉆井參數(shù)扶正器尺寸滿足要求易斜井段劃眼修復(fù)井壁（二）常規(guī)手段防斜打直技術(shù)措施五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段思考題：鐘擺鉆具、滿眼鉆具、塔式鉆具組合各有哪些特點？常用鐘擺鉆具的結(jié)構(gòu)是什么？1.人工糾斜技術(shù)—“反摳”反摳是指當(dāng)井眼井斜達到一定度數(shù)時，下入單彎或彎接頭及井下動力鉆具，反方位鉆進，人工降低井斜，保證井身質(zhì)量的方法。一般采用大鉆壓鉆進，在地層造斜力的作用下，當(dāng)井斜接近最大設(shè)計數(shù)值或井底位移超標(biāo)時，下入單彎或彎接頭及井下動力鉆具，反方位鉆進達到一定井斜后，再下入滿眼鉆具，大鉆壓鉆進，從而實現(xiàn)保證井身質(zhì)量和提高機械鉆速的目的。但這種方法至少增加一趟起下鉆，井眼軌跡也可能存在一定問題。（三）防斜打直技術(shù)手段五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段2.導(dǎo)向鉆井技術(shù)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是指將接在鉆頭附近的傳感器所測得的各種數(shù)據(jù)通過電磁波或電纜傳給MWD，再通過泥漿脈沖把信息傳到地面，供控制人員識別地下情況，調(diào)整井眼軌跡的方法。其基本原理：轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)帶動鉆具的轉(zhuǎn)動，井眼沿原來軸線延深；一旦井斜增大，即可調(diào)整好單彎或彎接頭方向，反方位滑動鉆進，達到降低井斜、連續(xù)鉆進、保證井身質(zhì)量的目的。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段2.導(dǎo)向鉆井技術(shù)使用這種導(dǎo)向鉆井技術(shù)，鉆頭轉(zhuǎn)速高，可提高機械鉆速；能隨時改變井斜與方位，減少起下鉆次數(shù)，加快行程鉆速。如高效牙輪（或PDC）＋單彎螺桿＋MWD防斜打快技術(shù)就是低速螺桿配合MWD儀器一起使用，可以及時掌握井眼軌跡參數(shù)，及時地做出調(diào)整，并且只要鉆頭壽命允許，基本上可以滿足單只鉆頭鉆完起鉆。這樣可以根據(jù)鉆井過程中井斜變化情況，及時改變鉆井方式，既保證了井身質(zhì)量，又提高了機械鉆速。雖然會增加一定的成本，但是降低了起下鉆次數(shù)、工時延長等引發(fā)的鉆井成本。（三）防斜打直技術(shù)手段五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段3.自動垂直鉆井技術(shù)利用自動變徑工具對鉆頭施加徑向力，自動糾斜，保證鉆頭垂直鉆進。其基本原理：在鉆進過程中一旦發(fā)生井斜，從傳感器測得的數(shù)據(jù)信息傳給井下CPU進行處理并發(fā)出指令，安裝在鉆頭附近傳動軸外殼上的井下馬達接到指令后，遙控可變徑扶正器在井斜的方位上伸出扶正塊，鉆頭下傾，井斜減小，從而提供了一種能夠自動連續(xù)垂直鉆進而無需地面人員參與過程控制的鉆井方法。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段該項技術(shù)稱之為主動防斜打直技術(shù)，可以較好地解決高陡構(gòu)造地區(qū)的直井打直問題，國外在這方面進行了探索，我國也在研制。這些工具或系統(tǒng)有VDS系統(tǒng)，SDD直井鉆井系統(tǒng)，貝克休斯公司的VertiTrak系統(tǒng)，斯倫貝謝公司的Power-V系統(tǒng)等。但工具本身的成本太高，對于我國絕大部分油田或地區(qū)來講，超過了所能接受的限度，大多都回避了這種方式，嚴(yán)重影響了該技術(shù)的普及和推廣。3.自動垂直鉆井技術(shù)五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段⑴自動垂直鉆井技術(shù)的特點①連續(xù)測量井斜；②連續(xù)校正任何微小的井斜；③井下自動導(dǎo)向；④地面可實時監(jiān)控井眼軌跡與井下工具的工作狀態(tài)。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段3.自動垂直鉆井技術(shù)ZBE5000系統(tǒng)主要由連接鉆頭和鉆柱的軸、發(fā)電機、電子控制系統(tǒng)、測斜儀、MWD脈沖發(fā)生器、導(dǎo)向滑塊、液壓泵、外殼組成。其工作原理：測斜儀監(jiān)測到井斜后，將信號傳遞到電子控制系統(tǒng)，電子控制系統(tǒng)將激發(fā)導(dǎo)向液缸產(chǎn)生動作，將相應(yīng)位置的導(dǎo)向滑塊推出，這些導(dǎo)向控制塊便牢牢地支撐在井壁上，并防止外殼旋轉(zhuǎn)，給鉆頭一個側(cè)向力，使鉆頭回到垂直方向。4.ZBE5000系統(tǒng)簡介五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段液壓導(dǎo)向控制系統(tǒng)的部件、傳感器和電子系統(tǒng)位于導(dǎo)向塊后面的腔室里。測量元件和導(dǎo)向元件所需的電能和液壓能是由發(fā)電機和液壓泵提供的。發(fā)電機是由旋轉(zhuǎn)的鉆柱和靜止的外殼之間的相對運動來驅(qū)動的。系統(tǒng)使用MWD脈沖發(fā)生器傳輸在鉆井過程中測量到的井斜數(shù)據(jù)、井下液缸壓力、發(fā)電機的電壓等數(shù)據(jù)。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段4.ZBE5000系統(tǒng)簡介（三）防斜打直技術(shù)手段五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段2005年，渤海鉆探工程技術(shù)研究院從德國智能鉆井公司引進3套垂直鉆井系統(tǒng)，開啟了國產(chǎn)化序幕。2006年～2007年初，國產(chǎn)系統(tǒng)在新疆塔里木油田迪那204井和迪那3井進行了兩次先導(dǎo)性試驗，針對存在的問題和技術(shù)缺陷，研究院先后對發(fā)電機、動密封等進行了多項技術(shù)改進。5.BH-VDT5000系統(tǒng)簡介（三）防斜打直技術(shù)手段儀器失效2008年5月和2009年3月，改進后的垂直鉆井系統(tǒng)先后在塔里木油田的克深5井和吐北4井進行了兩次技術(shù)攻關(guān)試驗，最終定型新系統(tǒng)的設(shè)計方案，開始著手研制具有渤海鉆探品牌的BH-VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)，2009年11月，該系統(tǒng)在新疆庫爾勒檢測維修技術(shù)服務(wù)中心總裝完成；次年12月起先后在塔里木油田克深3井和克深203井進行現(xiàn)場應(yīng)用，出色完成了服務(wù)任務(wù)。

五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段5.BH-VDT5000系統(tǒng)簡介（三）防斜打直技術(shù)手段五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段2011年5月，BH-VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)經(jīng)中國工程院羅平亞院士、蘇義腦院士以及國內(nèi)鉆井界資深專家、領(lǐng)導(dǎo)組成的專家組評定，確認(rèn)達到國際先進水平，并與正式發(fā)布使用。（三）防斜打直技術(shù)手段5.BH-VDT5000系統(tǒng)簡介6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介POWER-V是一套全自動化旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的垂直鉆井系統(tǒng)。在旋轉(zhuǎn)鉆進時進行連續(xù)性的井斜控制，從而使鉆井參數(shù)得到完全解放，確保所鉆井眼垂直。POWER-V在旋轉(zhuǎn)鉆進時進行連續(xù)性的近鉆頭井斜測量，根據(jù)井斜的變化，POWER-V會自動調(diào)整促動儀器，依靠促動儀器所發(fā)動的側(cè)力以及側(cè)力的方向使斜井段快速返回垂直，適用于自然造斜力特別強的地層。

五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段

Power-V系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理主要由兩部分組成,上部是控制部分(CU),

中部加長短接（ES），下部是執(zhí)行部分(BU)五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介轉(zhuǎn)速傳感器、流量變化傳感器、震動傳感器以及電池控制的時鐘等，可以獨立旋轉(zhuǎn)或靜止。電子控制部分固定在無磁鉆鋌內(nèi)，通過數(shù)據(jù)傳輸口對電子控制部分進行編程、設(shè)定工作狀態(tài)、讀取數(shù)據(jù)和分析工作狀態(tài)。其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)見圖：五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介控制器(CU)工作原理:控制器(CU)是Power-V的大腦,指揮中樞。開泵后,發(fā)電機發(fā)電,測量系統(tǒng)測量出井底的井斜角和方位角,然后按照地面工程師的要求把其內(nèi)部的電子控制部分固定在某一個方位上(即高邊工具面角),從而實現(xiàn)無論鉆柱如何旋轉(zhuǎn),控制器內(nèi)部的控制軸始終對準(zhǔn)在需要的方位上。如果需要調(diào)整控制軸的方位角,可以由地面工程師給控制器發(fā)送命令。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介按照一定的時間編排方式,在不同的時間開不同的工作排量,控制器內(nèi)部的傳感器探測到這個排量的變化后,由其內(nèi)部的程序?qū)ζ溥M行核對,如果與預(yù)先設(shè)定的某個指令吻合,就開始執(zhí)行這個新的工作指令。（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段加長短節(jié)（ES）加長短接內(nèi)部裝有一個鉆井液濾網(wǎng)，負(fù)責(zé)過濾驅(qū)動機械部分當(dāng)中推力塊的鉆井液。機械部分（BU）機械部分是一個純機械執(zhí)行裝置,下接鉆頭，上接電子控制部分，主要由1個鉆井液導(dǎo)流閥和3個推力塊組成，推力塊的伸縮動力由鉆井液提供，并由控制閥分配。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介導(dǎo)流閥與電子控制部分的控制軸相連接，其方向由控制軸的方位而定。有2%-5%的鉆井液首先經(jīng)過這個導(dǎo)流閥分流，然后流向轉(zhuǎn)到該方向上的某個推力塊，推力塊就伸出，推擠井壁，井壁對鉆具產(chǎn)生一個反作用力，這就是鉆頭的側(cè)向力,從而把鉆頭推向我們所需要的方位。當(dāng)該推力塊一轉(zhuǎn)過這個位置后，鉆井液的液壓作用就轉(zhuǎn)向下一個轉(zhuǎn)到這里的2號推力塊，從而2號推力塊伸出推擠井壁。此時1號推力塊已經(jīng)縮回。這樣周而復(fù)始，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進的功能。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介

⑴PowerV的特點

①鉆具旋轉(zhuǎn)時進行糾斜(不需滑動鉆進)；②在鉆進時自動感應(yīng)井斜，并進行自動化糾斜，無線控制；③所有部件都旋轉(zhuǎn)，減少摩擦力和阻力(鉆壓和扭矩傳輸更有效)；降低卡鉆風(fēng)險井眼更平滑(低狗腿度)減少井眼凈化問題最大限度提高鉆速

④解放鉆壓,正常鉆進提高鉆速； ⑤可以劃眼和倒劃眼。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介⑵PowerV系統(tǒng)對鉆井液的要求Power-V系統(tǒng)可以適用于大部分泥漿體系，但考慮到對工具的沖蝕和井下信息測量的影響，要求泥漿要保持清潔，不能使用大顆粒堵漏材料，不能用鐵礦粉加重。PH值要在9.5到12之間，泥漿含砂量控制在0.5%以下，以防止泥漿混入大粒徑材料卡死轉(zhuǎn)子葉輪。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介⑶PowerV系統(tǒng)對施工工具及施工的要求

①Power-V服務(wù)工程師必須在地面調(diào)整好電腦控制端的控制程序，然后組裝好工具。

②Power-V工具入井前在井口進行測試，測試合格后方可入井。

③Power-V工具在井下工作時，必須有MWD隨鉆監(jiān)測。

④Power-V工具的電腦控制部分和機械部分都有一定的壽命期，根據(jù)地層的巖性和監(jiān)測的井斜情況判斷工具是否需要更換。⑤鉆進過程中，鉆壓的大小根據(jù)鉆頭、地層和機械鉆速情況確定。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介（三）防斜打直技術(shù)手段⑶Power-V系統(tǒng)對施工工具及施工的要求⑥216mm井眼所用型號PD675的Power-V工作排量范圍通常為28-35升/秒，311mm井眼所用型號PD900的Power-V工作排量范圍通常為42-50升/秒，施工過程中必須滿足工具排量的要求。⑦鉆頭壓降的大小決定著推力塊對井壁的推力程度，現(xiàn)場進行水力學(xué)計算，在總泵壓允許的情況下，按照Power-V比較理想的工作壓降選擇鉆頭噴嘴尺寸并兼顧鉆頭水馬力，壓降大小要控制在4-5.5MPa范圍之間。（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段

⑶PowerV系統(tǒng)對施工工具及施工的要求⑧現(xiàn)場使用該工具期間，應(yīng)以PDC鉆頭為主，如使用牙輪鉆頭則必須注意調(diào)整轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速以及工具降斜能力的設(shè)置，工具的降斜能力設(shè)置為100%，以免降低轉(zhuǎn)速而影響井斜。⑨現(xiàn)場根據(jù)施工井段作出相應(yīng)的施工設(shè)計。（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段⑷Power-V垂直導(dǎo)向鉆井技術(shù)在柯柯亞區(qū)塊的應(yīng)用吐哈油田柯柯亞區(qū)塊位于丘陵構(gòu)造帶西段，屬山前構(gòu)造，整體為高陡斷背斜，地層傾角一般為30-40°，極易井斜且方位變化很?。磺疑暗[巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、砂巖、泥巖、煤層互層頻繁，鉆井過程中井斜控制非常困難。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介⑷Power-V垂直導(dǎo)向鉆井技術(shù)在柯柯亞區(qū)塊的應(yīng)用為有效控制井斜,減小下部施工的難度,曾采用大尺寸鉆鋌塔式鉆具組合,配合小鉆壓,輕壓吊打,沒有起到應(yīng)有的防斜效果。后改用柔性鐘擺、大鐘擺等多套防斜、糾斜鉆具組合配合小鉆壓鉆進,沒能控制井斜,且機械鉆速慢,位移增長快。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介⑷Power-V垂直導(dǎo)向鉆井技術(shù)在柯柯亞區(qū)塊的應(yīng)用在這種情況下,采用了單彎螺桿+MWD跟蹤復(fù)合鉆進糾斜防斜技術(shù),雖然井斜控制得到改善，但鉆井速度提高有限，也沒能實現(xiàn)防斜打快。但是斯倫貝謝(Schumberger)公司的Power-V垂直導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用，改變了輕壓吊打的鉆井方式，完全釋放了鉆壓,有效地控制了井斜,解決了防斜和加大鉆壓之間的矛盾,大幅度地提高了鉆井速度。五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段（三）防斜打直技術(shù)手段6.POWER-V垂直鉆井技術(shù)簡介∮311mm井眼不同鉆井方式對比井號井段m－m進尺m純鉆h：min機速m/h井斜°鉆井方式柯32井303.3m～1809.101505.8258:205.830.11-0.91Power－V柯28井537-24251888224:308.410.71-0.33Power－V柯20井307.3-2088.51781.2422:404.211.20-5.09常規(guī)Power-V垂直導(dǎo)向鉆井技術(shù)在柯柯亞區(qū)塊的應(yīng)用五、防斜打直鉆具組合與技術(shù)手段∮216mm井眼不同鉆井方式對比井號井段m－m進尺m純鉆h：min機速m/h井斜°鉆井方式柯21－5井826-27651939332:555.820.08-2.3-0.36Power－V柯241井80