旋转导向原理及应用

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旋转导向原理及应用
马　速 中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司
【摘　要】旋转导向钻井系统实质上是一个井下闭环变径稳定器与测量传输仪器.它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转导向钻进方式，轨迹控制精度也非常高。

【关键词】旋转导向；偏置稳定器；推靠式旋转导向；指向式旋转导向
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。

为了克服滑动导向技术的不足，从20世纪世纪80年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井技术，到20世纪世纪90年代初期多家公司形成了商业化技术。

旋转导向钻井系统实质上是一个井下闭环变径稳定器与测量传输仪器。

它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，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、水平分支井等特殊工艺井导向钻井的需要。

一、旋转导向钻井系统的特点
第一，在钻柱旋转的情况下，具有导向能力；第二，如果需要，可以与井下马达一起使用； 第三，配有全系列标准的地层参数及钻井参数检测仪器；第四，配有地面—井下双向通讯系统，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；第五，工具设计制造模块化、集成化；第六，可以在150℃以上的高温井中使用；第七，定向钻井时不需要特殊的钻井参数，以保证准确光滑的井眼轨迹。

二、目前国际上常见的旋转导向钻井系统
法国Schlumberger Anadrill公司的R ．L．Monti在在1987年世界石油年世界石油大会上宣读的“Optimized Drilling”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年代初德国年代初德国KTB项目组与项目组与East Man TeleoTeleo公司联合开发研制。

2.SDD自动直井钻井系统：AGIP公司与Baker Hughes Inteq公司合作在VDS系统的基础上开发研制。

3.ADD自动定向钻井系统：自动定向钻井系统：1991年美国能源部资助研制，目前已达到年美国能源部资助研制，目前已达到商业应用阶段。

4.AGS和和Geo-Pilot旋转导向自动钻井系统：旋转导向自动钻井系统：Sperry--sun公司公司1993年研年研制了AGS；1999年又推出新一代的Geo--Pilot 旋转导向自动钻井系统，该系统的性能已达到90年代末世界先进的系统水平。

国际上已经投入使用的旋转导向成功应用，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。

三、旋转导向钻井系统的两大发展方向
目前，旋转导向钻井系统形成了两大发展方向：一个是以Baker Hughes Int公司的Auto Trak RClS系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统. HulliboIton公司的Geo—Pi1ot系统也属于这一类导向钻井系统；另外一个是以Schlumberger Anadri11公司的Power Driver SRD系统为代表的全旋转自动导向钻井系统。

下面对Auto Trak RClS系统、Power Driver SRD系统和系统和Geo-Pilot系统做简要介绍。

1.AutoTrak RCIS旋转闭环钻井系统（1）系统组成
图1　AutoTrak系统主要组成部分
（2）工作原理
AutoTrak RClS系统的井下偏置导向工具由不旋转外套和旋转心轴两大部分通过上下轴承连接形成一可相通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构.旋转心轴上接钻柱下接钻头。

起传递钻压、扭矩和输送钻井液的作用
2.Power Driver SRD旋转导向钻井系统
Power Driver SRD系统由控制部分稳系统由控制部分稳定平台和翼肋支出及控制机构组成。

控制部分稳定平台内部包括测量传感器、井下CPU和控制电路，通过上下轴承悬挂于外简内，靠控制两端的涡轮在钻井液中的转速使该部分形成一个不随钻柱旋转的、相对稳定的控制平台。

3.Geo--Pilot旋转导向钻井
SperrySun公司的Geo--Pilot旋转导向钻井系统也是一种不旋转外筒式导向工具，但与Auto TrakRClS系统和Power Driver SRD系统不同的是，Geo-Pilot旋转导向钻井系统不是靠偏置钻头进行导向旋转导向钻井系统，而是靠不旋转外筒与旋转心轴之间的一套偏置机构使转心轴偏置，从而为钻头提供了一个与井眼轴线不一致的倾角轴线，产生导向作用。

四、结论与认识
旋转导向钻井系统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，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、水平分支井等特殊工艺井导向钻井的需要。

目前国际对旋转导向技术以有较深研就，胜利测控中心也对此技术颇有研究，目前已经在新疆实验数口井，相信在不久将来，此技术会在国内普遍使用。

参考文献：
[1]姚振华.旋转导向钻井技术介绍,2007.6,45-51[2]蒋世全,姜伟等.旋转导向钻井技术研究发展2005.7,118-122。