旋转导向钻井技术介绍-GelPliot(推荐)
旋转导向钻井智能钻井介绍 Auto Trak,Power Drive, Geo Pilot
目录
旋转导向钻井技术概况
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。
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
动态推进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
动态指向式旋转导向钻井工具
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Geo–Pilot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。
基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统
由西安石油大学机械工程学院中原油田第三采油厂在CNPC
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 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。
1.Auto Trak 旋转导向钻井系统
旋转导向技术在水平井中的应用
旋转导向技术在水平井中的应用旋转导向技术是一种在水平井中应用的钻井工艺。
水平井是一种在地下开钻水平段的井筒，广泛应用于石油和天然气勘探开发领域。
旋转导向技术在水平井中的应用为油气钻井提供了更高效、更精确的方案。
旋转导向技术可以实现井眼的方向控制。
在水平井的钻井过程中，需要确保井筒方向与油气层走向保持一致，以便后续的生产和采油作业。
旋转导向技术通过调整钻头在井筒中的方向，使其与目标地层的方向保持一致。
这样可以减少地层变化对钻井方向的影响，提高钻井的准确性。
旋转导向技术可以提高钻井速度。
传统的钻井技术中，靠悬挂钻头旋转来实现钻进，由于摩擦力较大，钻进速度相对较慢。
而旋转导向技术中，钻头采用主动旋转，可以减小钻井过程中的摩擦阻力，从而提高钻进速度。
这样可以缩短钻井周期，节约时间和成本。
旋转导向技术可以提高钻井的稳定性。
在水平井中，地层变化多样，包括地质构造的变化、岩性的差异等，这些变化会对钻进过程产生影响。
旋转导向技术中，钻头和测量工具的设计更加稳定可靠，可以更好地适应不同地层的条件，减少钻井事故的风险。
旋转导向技术还可以提高水平井的剖面控制能力。
在水平井中，剖面控制是钻井中的关键问题之一。
旋转导向技术中，通过灵活调整钻头的方向和角度，可以实现井筒剖面的控制，保持井眼的垂直度和横向偏移，有助于保持井筒在目标地层内的位置稳定。
旋转导向技术在水平井中的应用具有重要的意义。
它可以实现井眼方向的控制、提高钻进速度、增加钻井的稳定性和剖面控制能力。
这些优点使得旋转导向技术成为水平井钻井工程中的重要工艺之一，对于油气勘探开发具有重要的推动作用。
旋转导向钻井技术介绍
•1993年，意大利AGIP公司与美国BakerHughes INTEQ公司合作
在早期的垂直钻井系统(VDS)和直井钻井装置(SDD)基础上研制
了旋转闭环系统(RCLS)。
Triple Combo
Non Rotating
•199S7le年ev注e 册为AutoTrak，正式推向市场 。
• 用连续旋转钻井方式钻成理想的井斜和方位，既可以精确地按照
Magnitude
12
（1）AutoTrak RCLS系统
整体设计
①非旋转固定套筒上装有能够单独操作的、可调的导向筋，导向筋 可以在钻头上形成侧向力，以便进行造斜或保持现在的井眼轨迹；
②井下计算机和传感器可连续监测和控制相对于下步目标的当前井 眼轨迹，地面与地下的实时双向通信联系。
13
Control principle two way communication
静态偏置式：偏置导向机构在钻进过程中不与钻柱一起旋转，从 而在某一固定方向上提供侧向力。
调制式：偏置导向机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，依靠控制 系统使其在某一位置定向支出提供导向力。
旋转导向钻井系统的工 作机理都是靠偏置机构 (Bias Units)偏置钻 头或钻柱而产生导向。
两种偏ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工作方式对比
5
2、旋转导向钻井系统分类
（3）综合考虑导向方式和偏置方式分类
静态偏置推靠式： Baker Hughes Inteq公司AutoTrak RCLS。 动态偏置推靠式（调制式）： Schlumberger Anadrill公司
PowerDrive SRD。 静态偏置指向式：Halliburton Sperry-sun公司Geo-Pilot系统。
旋转导向钻井系统原理简介 (1)
扶正器 非旋转套筒 钻头轴
钻头
导向
旋转导向系统的“三巨头” 钻井
目前市场上比较成熟的旋转导向钻井系统有三种：
1. Halliburton’s rotary steerable drilling system, dubbed GeoPilot 。由Sperry Sun 和Japan National Oil Corporation 联合 设计。指引钻头原理(Point the bit)。在北海进行裸眼侧钻，从 两个主井眼中侧钻出6个分支水平井。在第二口的四分支水平井 中，垂深误差在±1英尺之内。
旋转导向钻井系统原理简介 (1)
导向
早期的旋转导向钻井思想
钻井
这是1955年申请专利的 旋转导向系统。
一个非旋转套筒，指向钻 头的一个特定方位。
该专利描述其目的是：使 钻铤相对井眼轴线有一个 很小的偏离，从而使钻头 具有横向前进。
导向
早期的旋转导向钻井思想
钻井
这是1959年申请专利的旋 转导向系统。
PowerDrive
二. 大位移井的轨迹控制技术
• 总运行情况：
• 基本数据：
– 井数：47 口；
– 长度：4.9米；
– 下井次数：138次；
– 排量：500～1000gpm
– 液压作用导向鞋； hydraulically activated guide shoes, – 偏心非旋转套筒； nonrotating sleeves, – 嵌套的偏心剑套筒； nested eccentric cam sleeves – 间歇作用的桨叶； intermittently activated paddles
2. Baker Hughes’ AutoTrack Rotary Closed Loop 。由Baker Hughes和ENI-AGIP S.p.A. 联合开发的。侧推钻头原理(Push the bit)。在北海的一个井眼钻进中，钻进了4383英尺，垂深误 差在± 8英寸之内。
旋转导向钻井技术简介
旋转导向钻井技术概述
旋转导向钻井系统的特点是：
▪ ·在钻柱旋转的情况下，具有导向能力； ▪ ·如果需要，可以与井下马达一起使用； ▪ ·配有全系列标准的地层参数及钻井参数检测仪器； ▪ ·配有地面—井下Biblioteka 向通讯系统，可根据井下传来的数据，在不
起钻的情况下从地面发出指令改变井眼轨迹； ▪ ·工具设计制造模块化、集成化； ▪ ·可以在150º以上的高温井中使用； ▪ ·定向钻井时不需要特殊的钻井参数，就可以保证最优的钻井过
旋转导向钻井 技术介绍
姚振华 2007年6月
内容
✓ 概述 ✓ 国际上已经投入使用的旋转导向钻井系统 ✓ 在渤海油田使用的旋转导向钻井系统介绍 ✓ 旋转导向方式的分类 ✓ 旋转导向技术的应用
旋转导向钻井技术概述
迄今为止，定向钻井技术经历了三个里程碑：利用造斜器(斜向器)定向钻 井；利用井下马达配合弯接头定向钻井；利用导向马达(弯壳体井下马达)定向 钻井。这三种定向钻井工具的广泛使用，促进了定向钻井技术的快速发展， 使得今天人们能够应用斜井、丛式井、水平井、水平分支井技术开发油田。
国际上已经投入使用的旋转导向 钻井系统(续)
2000年，Schlumberger的PowerDrive SRD系 统引入中国境内应用，在设计井深8800m、水平位移 超过7500m的南海西江油田XJ24—3—A18井6871— 8610m井段中成功应用，大大提高了井身质量，避免 了6871m以上井段用滑动钻井方式多次出现的断马达 等井下复杂事故，大大提高了钻井效率和效益。尽管 该工具的日租金高达数万美元，仍直接节约了500万 美元的钻井作业费用；而油田开发和后续完井、采油 作业带来的间接经济效益更远远超过了直接经济效益。
目前，旋转导向钻井系统形成了两大发展方向：一个是
旋转导向钻井技术介绍
高
静态偏置 指向式
Geo-Pilot
工具系统 外筒不旋
转
6.5°/30m
高
低
存在
216～ 311mm
高
存在
152～ 311mm
高
消除
149311mm
7
January 2010
Geo-Pilot® - 指向式旋转导向钻井系统
Geo-Pilot® 的外筒装有两个偏心环，一个位于另一个的内 部，该偏心环总成组成了精细、紧凑经久耐用的计算机控制 的偏心单元，两个偏心环驱动驱动轴偏离钻具中心，致使钻 头产生偏斜力，从而实现全部旋转的导向钻进模式。
3
January 2010
全套的解决方案
INCREASING DIFFICULTY
OF WELL
施工难度 增加
GXT™
Geo-Pilot® system
V-Pilot ™
EZ-Pilot™
Rotary Steerable Systems 旋转导向系统
GeoForce™
SlickBore®
AGM™
AGS™
• 90秒完成指令的发送并计算机确认、正常钻进 • 保养维护简便
13
January 2010
巡航模式
近钻头井斜表明工具 面和受力不需改变
近钻头数据回到允许 范围，GP工具自动 降低受力，阻止井斜 继续增大
90.0 90.0 90.0 90.0 90.0 89.8 89.7 89.6 89.7 89.8 89.9 90.0 90.0 90.0 90.0
7600系列
8-3/8” 8-1/2” 8-3/4” 9-1/2” 9-7/8” 10-5/8”
7.375”- 7.625”
钻头导向旋转导向系统Geo-Pilot
“钻头导向”旋转导向系统Geo-Pilot TM早期的第一代旋转导向工具时采用“侧推钻头”的方式，利用工具外部的零部件侧推钻头，给钻头施加一个强大的外力，迫使钻头偏离钻具轴心运动而切入地层，从而达到定向钻井的效果。
这种工作方式，由于钻头是在强大外力的作用下工作的，钻头受力不均匀，井眼有扩大的趋势，容易造成井眼螺旋。
同时业由于钻头是在强大外力的作用下工作的，还会导致很多问题发生，最主要的一点就是推动钻头侧向运动的零部件往往容易损坏，同时容易导致钻头螺旋、涡动、高振动，以及MWD/LWD的非正常损坏。
其后果是井眼质量受到限制，清洁井眼、反划眼都要浪费大量的时间，测井、下套管、完井作业困难，难以体现施工效益。
由此Sperry-Sun加强了对系统的不断改进，终于设计制造出了目前世界上性能最为可靠的钻头定位旋转导向钻井系统Geo-Pilot TM。
该系统并不是利用系统外部的零部件推动钻头来达到定向效果，取而代之的是一套偏心装置，该偏心装置使钻头驱动轴弯曲，驱动轴弯曲就会使使钻头轴心偏离钻具轴心，从而达到定向钻进的效果。
Geo-Pilot TM是美国斯派里森公司（现为美国Halliburton一分公司）和日本国家石油有限公司JNOC联合开发的产品。
相对于第一代“侧推钻头”旋转导向工具而言，该工具是第一代“钻头导向”旋转导向工具。
系统的斜向驱动轴部分由JNOC设计，斜向轴外部的旋转导向部分由斯派里森公司设计。
在获得JNOC专利授权的情况下，该系统由美国斯派里森公司加工制造并投入商业化运营。
1 系统结构系统主要由驱动轴、外壳、驱动轴密封装置、非旋转设备、上下轴承、偏心装置、近钻头井斜传感器、近钻头稳定器、控制电路和传感器等部件构成，如下图1。
驱动轴贯穿整个系统，其两端安装在轴承上，上部和钻具连接，下部和钻头连接，是整个系统的动力传输部分。
外壳是系统的外尾部结构，相对于地层不转动。
其上端和系统的非旋转设备连接，下端装有一个近钻头稳定器。
旋转导向钻井技术(简版)
扩大应用范围
03
旋转导向钻井技术的应用范围不断扩大，不仅适用于直井和斜
井，还可应用于水平井、分支井和多分支井的钻井作业。
旋转导向钻井技术的发展前景
技术创新
随着科技的不断进步，旋转导向钻井技术将不断创新和完善，提高 钻井效率和精度。
智能化发展
未来旋转导向钻井技术将与智能化技术相结合，实现钻井过程的自 动化和智能化，进一步提高钻井效率和安全性。
操作难度大
旋转导向钻井技术的操作 难度较大，需要专业技术 人员进行操作和维护。
维护保养成本高
旋转导向钻井技术的维护 保养成本较高，需要定期 进行检测和维修。
03
技术应用
旋转导向钻井技术在石油工业中的应用
水平井和复杂结构井的钻井
旋转导向钻井技术能够实现水平井和复杂结构井的高效钻井，提 高油藏的采收率。
案例概述
某研究机构致力于旋转导向钻井技术的研发，经过多年的 研究与实践，成功开发出具有自主知识产权的旋转导向钻 井系统。
技术研发
该研究机构在旋转导向钻井技术方面取得了多项突破，包 括高精度导航控制、钻头稳定器设计、信号传输技术等关 键技术。
成果与效益
该研究机构的旋转导向钻井技术成果得到了广泛应用，为 国内外石油公司提供了技术支持与解决方案，推动了该技 术的发展与进步。
地热能开发
在地热能开发领域，旋转导向钻 井技术有助于实现地热井的高效、 精确钻进。
地下水开采
在地下水开采领域，旋转导向钻 井技术能够优化井位布局，提高 开采效率。
旋转导向钻井技术的未来发展技术将不断 进行技术创新和改进，提高钻井精度和效率。
智能化与自动化
分析认为旋转导向钻井技术在该地区油气田开发中取得了良好的应用效 果，建议进一步推广该技术，提高油气勘探开发水平。
旋转导向技术在水平井中的应用
旋转导向技术在水平井中的应用旋转导向技术是一种在水平井中用来控制钻孔方向并达到预定位置的技术。
它通过在井下操作一定的工具和设备，使钻头和钻杆以旋转的方式来改变井筒的方向。
在传统的水平井钻探中，钻杆根据地层的厚度和倾角来进行复杂的操作，以达到预定的井眼轨迹。
而旋转导向技术则通过将钻头和钻杆进行旋转，可以更加简便有效地实现井眼方向的改变。
这种技术的应用可以使钻井作业更加高效、安全，降低成本。
1. 提高钻井效率：旋转导向技术可以使钻头在水平井中更加稳定地进行钻探，降低由于摩阻和摆动引起的摩擦力，提高钻井效率，减少钻井时间。
2. 控制井眼轨迹：旋转导向技术可以根据需要调整钻头的方向，使井眼按照预定的轨迹前进。
通过合理调整旋转速度和倾角，可以使井眼保持水平或者呈现特定的倾斜度，满足不同的钻井要求。
3. 实现方向性钻井：旋转导向技术可以实现方向性钻井，即按照特定的方位角进行钻探，以满足不同地质条件下的钻井要求。
在进行水平井插入生产中，可以根据油气层的方位角进行钻探，使井眼与油气层保持最佳接触。
4. 增加油气产量：旋转导向技术可以提供更大的接触面积和接触时间，使钻杆在接触到油气层时产生更大的摩擦力，从而增加油气的产出量。
5. 降低井下事故风险：旋转导向技术可以使钻井作业更加稳定和安全。
通过合理调整旋转速度和倾角，可以降低钻井过程中的摩阻和摆动，减少井下事故的发生。
旋转导向技术在水平井中的应用可以提高钻井效率，控制井眼轨迹，实现方向性钻井，增加油气产量，并降低井下事故风险。
这种技术的应用有助于提高油气开采效率，降低成本，对于海洋石油勘探开发和油气产业的发展具有重要意义。
旋转导向钻井技术介绍
18
January 2010
哈里伯顿HPHT作业经验
高压作业
High pressure defined as over 20,000 psi 高压定义为 20,000 PSI (137MPa) Evaluated number of feet drilled year on year 每年钻进的总英尺数
1750
1925
Vertical Section at 143.01° (350 m/in)
20 January 2010
深井薄油层水平井 – HD1-24 (5200-5500m)
问题的提出
• • • • • • • • • • • • • • • 深层水平井：垂深5012-5019 m 薄油层：厚度1.2-1.5 m 垂深跨度大：双阶梯水平井 水平段剖面窗口窄： +/-0.5m 高研磨地层：石炭系薄砂层 充分前期调研，优化施工方案 改良型的GP7600 旋转导向系统 切实可行的地质导向技术 FullDrift 长保径钻头 近钻头角 珈玛成像 实际水平段长325米 油层钻遇率90%以上 实钻剖面满足符合设计要求 最大狗腿度7º/30m 平均机械钻速2-6m/h
9
January 2010
Geo-Pilot 原理示意图
芯轴偏离中心轴
中性位置
造斜力最大
造斜力中等
10
January 2010
Geo-Pilot 原理示意图
指向式旋转导向工具，造斜率受地层因素很小 “24小时连续钻进” – 发指令不需停止钻进 具有巡航模式 精细的工具面控制、受力大小的选择 近钻头角方位伽玛和井斜传感器，距离钻头最近，可以实现 精确控制井眼轨迹，进行高水平的地质导向作业 animation
GeoPilot Rotary Steerable System(GeoPilot 旋转导向钻井系统)
Cement Quality 固井质量
Gravel Pack Success 砾石充填
Real-Time Communications 实时通讯
Geo-Span
DOWNLINK SYSTEM
®
On-the-fly
to 30,000+ feet（9143m)
Geo-Pilot® Rotary Steerable System Family 全系列
Minimizes destructive motion and vibration 井下震动最小
•
FullDrift™ Drilling Systems
不同钻头的效果比较
Comparison of short-gauge and long gauge wood bits Long-gauge bit generates a straighter hole
GP Tools Serials GP9600
Hole Size 12 1/4” - 26”
GP7600
GP5200
8 ½” – 10 5/8”
5 7/8” – 6 ¾”
Geo-Span Inlet/Outlet View 地面指令系统
Mud Flow Outlet Connection： 1502
Ambiguous Logging Responses 电测差 Unstable bit 钻头寿命短 Higher vibration Cuttings Bed Traps 岩屑床 Hole hard to clean Avalanche Stuck Pipe Poor Mud Displacement More failures Shortened bit life More trips
旋转导向钻井技术介绍
旋转导向钻井技术介绍引言近十几年来，水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井和“海油陆采”的迅速发展。
为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受地理位置限制或开发后期的油田，通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井来实现，进而造成复杂结构的井不断增多。
目前通行的滑动钻井技术已经不能满足现代钻井的需要。
于是，自20世纪80年代后期，国际上开始加强对旋转导向钻井技术的研究；到90年代初期，旋转导向钻井技术已呈现商业化。
国外钻井实践证明，在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，也减少了钻井事故，从而降低了钻井成本。
旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向。
旋转导向钻井技术旋转导向钻井法是在用转盘旋转钻柱钻井时随钻实时完成导向功能。
钻进时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、建井周期短、井身轨迹平滑易调控。
此外，其极限井深可达15 km，钻井成本低。
旋转导向钻井技术的核心是旋转自动导向钻井统，如图1所示。
它主要由地面监控系统、地面与井下双向传输通讯系统和井下旋转自动导向钻井系统3部分组成。
1、地面监控系统旋转导向钻井系统的地面监控系统包括信号接收和传输子系统及地面计算存储分析模拟系统，有的还具有智能决策支持系统。
旋转导向钻井系统的主要功能通过闭环信息流监视并随钻调控井身轨迹，其关键技术是从地面发送到井下的下行控制指令系统。
2、地面与井下双向传输通讯系统目前已提出的信号传输方式有4种，即钻井液脉冲、绝缘导线、电磁波和声波。
通过比较分析，笔者发现这4种传输方式各有优缺点和应用局限，如表1所示。
3、井下旋转自动导向钻井系统井下旋转自动导向钻井系统是旋转自动导向系统的核心，它主要由3部分构成，即测量系统、导向机构、CPU和控制系统。
（1）测量系统测量系统主要用于监测井眼轨迹的井斜、方位及地层情况等基本参数，使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够实时测量、传输、分析和控制。
旋转导向钻井技术应用研究及其进展
旋转导向钻井技术应用研究及其进展旋转导向钻井技术是一种通过旋转钻杆来改变钻头在井眼中的方向的钻井方法。
该技术通过控制钻杆和钻头的旋转方向和速度，从而控制钻头在井眼中的前进方向，实现井眼的弯曲和定向钻井。
旋转导向钻井技术在石油勘探和开发中得到了广泛应用，同时也在地热能、地下储气库等领域得到了应用。
一、旋转导向钻井技术的原理及特点1. 高效性：旋转导向钻井技术可以实现井眼的弯曲和定向钻井，可以快速地改变井眼的方向，提高钻井效率。
2. 灵活性：旋转导向钻井技术可以根据具体的钻井需求来灵活调整钻杆和钻头的旋转方向和速度，适应不同的地质条件和井眼形状。
3. 精准性：旋转导向钻井技术可以实现高精度的定向钻井，能够满足复杂地质条件下的钻井需求。
1. 旋转导向钻井技术在石油勘探中的应用在石油勘探中，旋转导向钻井技术可以帮助勘探公司快速地找到潜在的油气储层，提高勘探效率。
通过控制钻头的旋转方向和速度，可以实现垂直井眼向水平井眼的转变，同时可以实现井眼的弯曲，应对不同地质条件下的勘探需求。
地热能开发需要在地下岩石中进行钻井，以获取地热能资源。
在这种情况下，由于地下岩石的复杂性和不同地质条件，传统的钻井方法往往难以满足需求。
而旋转导向钻井技术可以根据地质条件和井眼形状，灵活地调整钻头的方向和速度，使钻井过程更加灵活和高效。
地下储气库需要在地下进行大规模的储气钻井，为城市供应天然气。
在这种情况下，旋转导向钻井技术可以帮助储气库公司实现良好的储气井眼设计，并在钻井过程中提高钻井效率和精度。
在技术方面，随着石油工程技术的不断发展，旋转导向钻井技术已经实现了自动化和智能化。
通过加装传感器和控制系统，可以实现对钻头运动的实时监测和控制，实现钻井过程的智能化管理。
还可以通过井下遥控系统，实现对钻井过程的远程控制，提高了钻井的安全性和效率。
在应用方面，旋转导向钻井技术已经被广泛应用于复杂地质条件和水平井眼的钻井中。
通过对钻井工艺和设备的调整和优化，可以更好地满足不同地质条件下的钻井需求。
旋转导向钻井技术及其应用
152旋转导向钻井技术是在井下旋转导向工具作用下控制轨迹和实施钻进，其轨迹几何导向和轨迹地质导向分别通过MWD和LWD实现。
该技术不再采取滑动钻进方式，在旋转钻进的过程中也能实时控制轨迹，相对于地质导向钻井技术，有着更低的风险、更高的整体效益，也避免了一些缺陷，在油气资源开发中具有重要意义。
1 旋转导向钻井技术工作原理旋转导向钻井技术是在井下旋转导向工具的作用下对钻井进行控制，使钻具产生轴线偏心，以此来将侧向力施加到钻头，对轨迹实现旋转控制。
对于下部钻具，在不受作用时的前进轨迹为直线，将大小为F 的钻压施加到钻头。
偏心装置的作用下在某一点发生弯曲，与轴线的角度为α，施加到钻头的钻压就会分解为两个方向钻压，垂直井壁的侧向力 ൌ Ƚ沿钻具轴向的力 ൌ Ƚ钻头受到的侧向力会随着偏心装置所处的井下位置不同而不同。
在偏心控制装置作用下，能随意调整偏心装置的摆放位置，在井眼垂直剖面的360º范围内，侧向力可以实现任意方向的控制，以此来全方位控制轨迹。
2 旋转导向钻井工具该技术所涉及的工具主要是旋转导向工具，其他还包括对应的配套工具等。
根据实现钻具偏心机理的区别可将旋转导向工具分为两类：动态调节式旋转导向工具和静态调节式旋转导向工具，动态调节式会随钻具旋转，静态调节式则不会随钻柱旋转。
配套工具主要包括扶正器、高性能钻头、震击器、定向接头、井下加力器、加重钻杆、无磁钻杆、柔性钻铤、短钻铤、钻铤、短无磁钻铤、井下仪器MWD悬挂短节、单向阀等。
2.1 动态可调式动态可调式旋转导向工具要在转动的钻具作用下才能伸处稳定器翼片。
导向控制装置可对动态调节式旋转导向工具实现控制。
在导向控制装置的作用下使钻具工作状态为导向工作时，对导向轴的方向进行调整，可将钻具导向既定的工位。
施工过程中，高压流体在导向轴的控制下流进高压腔，作为动力来伸出翼片，翼片的伸缩通过控制阀来控制，类似于将一个侧向力施加到钻具上，以此来达到旋转导向钻进目的。
旋转导向钻井技术现状及发展趋势
旋转导向钻井技术现状及发展趋势
旋转导向钻井技术是一种先进的钻井技术，目前已经在国内外得到了广泛的应用。
这种钻井技术的现状和发展趋势可以总结为以下几点：
现状：
旋转导向钻井技术已经在国内外得到了广泛的应用，包括陆地和海洋钻井。
这种技术具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点。
旋转导向钻井系统已经成为当今石油钻井工程领域最重要的前沿装备之一，也是实现石油钻井向数字化、信息化、自动化方向发展的核心技术和重大装备。
发展趋势：
智能化：随着人工智能和机器学习技术的发展，旋转导向钻井系统的智能化程度将越来越高。
通过引入智能算法和传感器，可以实现对钻井过程的实时监测和智能控制，提高钻井效率和安全性。
绿色化：在环保压力日益增大的背景下，绿色化成为旋转导向钻井技术的重要发展趋势。
通过优化钻井工艺、使用环保材料和设备等措施，可以降低钻井过程中的能耗和排放，减少对环境的影响。
深海化：随着深海石油资源的开发需求不断增加，深海化成为旋转导向钻井技术的重要发展方向。
通过研发适用于
深海环境的旋转导向钻井系统和设备，可以实现对深海石油资源的有效开发。
极端环境适应性：为了应对极端环境下的钻井挑战，如高温、高压、高盐等环境，需要提高旋转导向钻井系统的极端环境适应性。
通过研发适用于极端环境的材料和设备，可以拓展旋转导向钻井技术的应用范围。
总的来说，旋转导向钻井技术在国内外已经得到了广泛的应用和发展，未来将朝着智能化、绿色化、深海化和极端环境适应性等方向发展。
旋转导向和分支井技术介绍-中海油服(推荐)解读
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旋转导向和分支井 技术介绍
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中海油田服务股份有限公司
CHINA OILFIELD SERVICES LIMITED
1.
概述 国际上已经投入使用的旋转导向钻井系统
2.
3.
在渤海油田使用的旋转导向钻井系统介绍
导向自动控制，以保证准确光滑的井眼轨迹。
WE MUST DO BETTER
中海油田服务股份有限公司
CHINA OILFIELD SERVICES LIMITED
国际上已使用的旋转导向钻井系统(续)
Sperry-sun在1999年推出新一代的Geo-Pilot旋转导向自动 钻井系统
Baker Hughes Inteq在1997年推出的Auto Trak。其63/4“系 统创下了单次下井工作时间92h，进尺2986m的世界纪录， 81/4”系统创下了单次下井工作时间167h，进尺3620m的世 界纪录。
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NB35-2油田水平分支井8-1/2"井眼作业时，轨迹的控制是定向井 工作的重中之重。为了控制好轨迹，作业中我们严格按照设计钻进（ 如果油层走向同设计对比存在少许偏差，那我们严格按照陆地项目组 的要求作业），勤跟踪、预测轨迹变化趋势，确保GP能够正常工作， 同时避免轨迹控制上“大起大落”。 根据已钻井的作业情况,我们控制轨迹主要使用以下钻井参数: （另外，在保护好油层的条件下，同时确保GP能够发挥更好的效果，根 据不同的地层情况,可使用的泥浆性能为：1.地层特别松软,可钻性好 ,机械钻速高于120米/小时,其漏斗粘度90~100sec/qt,密度 1.16g/cm3; 2.可钻性相对来说较差的地层,其ROP<100米/小时,其漏 斗粘度75~85sec/qt,密度1.15g/cm3.)
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术石油定向井钻井是指通过特殊的钻井工艺技术，使钻井井眼保持在一定的角度，沿着特定的轨迹进行钻探。
石油定向井钻井的技术发展得益于旋转导向技术的应用。
本文将探讨旋转导向技术在石油定向井钻井中的重要作用。
旋转导向技术是将钻柱通过钻井液的作用，通过转动钻头的方式来改变钻井井眼的角度和方向。
旋转导向技术包括旋转导向器和旋转驱动装置两大部分。
旋转导向器是通过转动下部的绕向转子的方式，使钻柱上部的齿轮系统也开始转动，从而实现钻井井眼的角度调整；而旋转驱动装置则是通过增加自转部分，使整个钻柱可以旋转。
1. 实现复杂井径的钻探：在石油定向井钻井中，往往会遇到复杂的地层条件，包括曲率变化大、抽采储层、受压储层等。
使用旋转导向技术可以有效地应对这些复杂地层条件，实现复杂井径的钻探。
通过调整旋转导向器的角度，可以使钻井井眼按照所需的角度进行钻探，同时可以通过旋转驱动装置控制整根钻柱的旋转速度和方向，确保钻井的稳定性和准确性。
2. 提高钻井效率：旋转导向技术可以有效地提高石油定向井钻井的效率。
传统的固定角度导向技术需要停下钻探作业，更换钻头或者调整钻具的方位，以达到所需的角度，这样会浪费大量的时间和人力资源。
而使用旋转导向技术，只需要通过调整旋转导向器的角度，即可在不停止钻探作业的情况下实现钻井井眼的角度调整，从而提高了钻井的效率。
4. 实现井下定向测井：旋转导向技术还可以实现井下定向测井。
通过安装测井仪表在旋转导向器或者钻柱上，可以实时地获得在钻探过程中的地层数据，包括井眼角度、地层磁性、地层导电性等。
这些数据对于进行井下定向测井分析和地层解释具有重要的意义。
旋转导向技术在石油定向井钻井中具有重要的作用。
通过旋转导向器和旋转驱动装置的配合使用，可以实现复杂井径的钻探，提高钻井效率和准确性，同时还可以实现井下定向测井。
随着科技的不断发展，旋转导向技术将在石油定向井钻井中起到更加重要的作用。
国外典型的旋转导向钻井系统
国外典型的旋转导向钻井系统 摘 要:旋转自动导向闭环钻井技术代表了当今世界钻井技术发展的最高水平。
本文概述了国外闭环自动旋转导向钻井系统的发展,列举了国际上已经商业化的旋转导向钻井系统的特点,详细描述了三种最具有代表性的旋转导向钻井系统的原理和主要技术特性。
本文根据调研情况将这些旋转导向钻井系统的导向方式分为指向式和推靠式,并描述了这两种旋转导向方式的特点。
本文可以为旋转导向钻井系统研究提供参考,也可以为油公司引进工具或服务提供线索。
主题词 闭环钻井 旋转导向旋转导向方式 指向式 推靠式一、闭环旋转自动导向 钻井系统的发展 1,概述旋转自动导向闭环钻井技术是20世纪末期发展起来的一项尖端自动化钻井技术,它代表了当今世界钻井技术发展的最高水平,该技术使世界钻井技术发生了一次质的飞跃。
闭环自动导向钻井系统包括由井下偏置导向工具、MW D/FEW D/LW D 等先进的测量仪器及井下自动控制系统形成的井下旋转自动导向系统、地面监控系统,以及将井下闭环自动导向系统和地面监控系统联系在一起以形成全井闭环控制的双向通讯技术。
该阶段完全抛开了滑动导向方式,而以旋转导向钻进方式,自动、灵活地调整井斜和方位,大大提高了钻井速度和钻井安全性,轨迹控制精度也非常高,完全适合目前开发特殊油藏的超深井、高难定向井、水平井、大位移井、聪明井等特殊工艺井导向钻井的需要,同时也是满足闭环自动钻井发展需要的一种导向方式。
2,国际上已经商业化的旋转导向系统美国Schlumberger Anadrill 公司的R 1L 1M onti 在1987年世界石油大会上宣读的“Optimized Drilling 2Closing the Loop ”论文中,对自动化闭环优化钻井技术第一次做了系统的阐述。
目前,世界上已有几家大石油公司形成了商业化应用技术:(1)VDS 自动垂直钻井系统:90年代初德国K T B 项目组与East 2man T eleo 公司联合开发研制。
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
石油定向井钻井是指在地下岩层中垂直钻井的基础上，利用钻井工具的旋转引导石油
井筒在地下进行曲线或水平方向的钻探。
旋转导向技术是石油定向井钻井过程中使用的一
种关键技术，它通过控制井干内钻杆的旋转角度，使得井筒在地下形成一定的弧度或水平
延伸。
早期定向钻井是利用钻杆的弯曲特性来导航，但该技术存在限制，如钻杆易断、难以
控制等问题。
随后，随着石油工业对井眼定向控制的需求不断增加，石油定向井的钻井技
术不断创新，出现一系列的新型旋转导向技术，如测井绳技术、旋转搅拌技术、磁性导向
技术、超声波测量技术等，这些技术的出现使得定向井钻井技术水平得到了较大提高。
目前，最广泛应用的旋转导向技术为磁性导向技术，它是一种基于地球磁场的定向钻
井技术。
该技术利用井内的磁钢体感应地球磁场，在钻井过程中通过检测磁场强度和方向
以确定井筒的位置、方向和倾角。
这种技术具有测量精度高、可靠性好、适应性强等优点，在定向井钻井中得到了广泛应用。
但该技术也存在一些问题，如井筒旋转速度过快会影响
精度、磁场干扰等问题。
另外，超声波测量技术也是一种旋转导向技术，它利用超声波的传播特性来探测井筒
的位置和方向。
该技术具有无需环境磁场、精度高等优点，但是需要在井内安装传感器，
成本较高，应用范围相对较窄。
因此，在实际应用中，石油定向井钻井的旋转导向技术应根据钻井井筒的深度、地质
条件、工艺要求等因素来选择最适合的技术。
随着石油工业对井眼定向控制的要求不断提高，未来旋转导向技术也将不断发展创新，为定向井钻井提供更加精准、高效的技术支
持。
旋转导向技术在水平井中的应用
旋转导向技术在水平井中的应用
旋转导向技术是指利用旋转钻头的旋转力和控制力控制钻头的方向和位置，以达到井
眼定向的钻井技术。
旋转导向技术在水平井中的应用越来越广泛，已经成为了水平井钻探
中不可或缺的技术。
一、实现井眼曲线控制
在水平井中，为了满足油气藏的开发需求，需要在井筒内设置一定的井眼曲线，这就
要求钻井工艺必须能够实现井眼曲线控制。
旋转导向技术可以通过旋转钻头和控制方向和
位置的方法，快速、准确地控制井眼曲线。
二、提高水平井钻进效率
水平井的钻进过程是极其繁琐的，需要钻机不断鼓荡方向和修正位置，才能使钻头沿
着规定的方向钻进。
旋转导向技术可以快速调整钻头的方向和位置，大大提高了水平井的
钻进效率。
三、实现水平井的定向钻井
水平井相对于直井来说，更加复杂，需要进行更为严格的定向钻井。
旋转导向技术可
以通过控制方向和位置，实现水平井的定向钻井，可以更加准确地掌握井眼方向和长度。
四、提高钻井质量和矿藏勘探效果
旋转导向技术可以大大提高钻井的质量和矿藏勘探效果。
通过控制钻头的方向和位置，可以避免走偏、折射等现象的发生，提高井眼的质量。
同时，对矿藏勘探效果的提高也有
很大的作用。
总的来说，旋转导向技术在水平井中的应用是非常广泛的。
它的优越性使得水平井钻
探更加容易、效率更高，提高了钻井质量和矿藏勘探效果，对于水平井的建设和开发具有
非常重要的意义。