旋转导向钻井工具的研制原理

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旋转导向钻井工具的研制原理

第26卷　第5期2005年9月石油学报AC TA PETROL EI SIN ICAVol.26　No.5Sept.2005 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)“旋转导向钻井系统关键技术研究”(2003AA602013)和中国石油化工集团公司重大攻关项目(J P01005)联合资助。

作者简介:闫文辉,男,1965年9月生,1999年获西安石油学院硕士学位,现为西安石油大学副教授,硕士生导师,主要从事石油机械设计及设备检测与故障诊断方面的教学和科研工作。

E 2mail :ywh369@文章编号:0253Ο2697(2005)05Ο0094Ο04旋转导向钻井工具的研制原理闫文辉　彭　勇　张绍槐(西安石油大学机械工程学院　陕西西安　710065)摘要:介绍了旋转导向钻井工具的工作原理及结构,指出了研制该工具的主要技术特点。

旋转导向钻井工具主要由稳定平台单元、工作液控制分配单元和偏置执行机构单元3部分组成,其测试元件将测得的井眼参数通过短程通讯传输到随钻测量仪,再由随钻测量仪将信息传输到地面。

同时,旋转导向钻井工具接收由地面发出的指令,并通过稳定平台单元调控工作液来控制分配单元中的上盘阀高压孔的位置。

工作液控制分配单元将过滤后的泥浆依次分配到3个柱塞,给推板提供推靠动力,并使该推靠力的合力方向始终保持在上盘阀高压孔所对应的位置,在近钻头处形成拍打井壁的侧向力。

通过对侧向力的大小、方向和拍打频率的调整,可直接控制该工具的导向状态。

关键词:旋转导向钻井工具;测试元件;导向控制;井眼参数;随钻测量中图分类号:TE82 文献标识码:AMechanism of rotary steering drilling toolYAN Wen 2hui PEN G Y ong ZHAN G Shao 2huai(College of Mechanical Engineering ,X i πan S hi you Universit y ,X i πan 710065,China )Abstract :The working principle and structure of a rotary steering drilling tool are introduced.The main technical properties of the tool are described.The tool mainly includes three parts :①unit of stabilization platform ;②unit for controlling and assigning work 2ing liquid ;③unit of Push 2the 2Bit working structure.The wellbore data can be transmitted to measurement while drilling (MWD )u 2nit f rom the test component in the tool through a short distance communication component and then transmitted to the instrument on ground by MWD unit.At the same time ,the receiver in the component receives the instruction f rom the instrument on ground ,and then control the high 2pressure hole located on the upper plate hose by controlling and assigning working liquid with a controller in the stabilization platform unit.The unit for controlling and assigning working liquid takes the filtered mud as the working liquid distribu 2ted in three mud pipes in turn.The mud provides the “pad ”with a motive force and maintains the direction of the join force on the position in accord with the high 2pressure hole on the upper valve all the time.Thus there will form a side force near the bit flapping the wall of the well.The adjustment of the size and direction of the side force acted on the wall and the flapping f requency could di 2rectly control the steering state of the drilling tool.K ey w ords :rotary steering drilling tool ;measurement unit ;steering control ;wellbore data ;measurement while drilling 旋转导向钻井技术是20世纪90年代初发展起来的一项自动化钻井新技术。

旋转导向钻井工具的研制原理

一
．
件等构成了稳定平台单元。上、下盘阀，上盘阀的轴向力调节弹簧与控制轴，以及相应的密封部件共同构成了工作液控制分配单元。带泥浆喷嘴的柱塞和推靠井壁的推板构成了偏置执行机构。三、旋转导向钻井工具的设计特点旋转导向钻井工具设计，在复杂的井下工作条件和国内现有的条件下，设
计特点有下面几个方面：（一）稳定平台的上部支撑与下部支撑分别采用圆锥滚子轴承保护器能够把轴承密封在润滑油内，对轴承进行保护，并对轴承之间的游隙进行了详尽的设计，有效的对轴承的工作环境
进行了改善，进而提高了轴承的使用时间。（二）通过实践模拟试验以及理论分析得出，上盘阀高压孔的圆心角为２０００
旋转导向钻井工具依据井下工程、地质以及几何参数的监测与要求，根据已经设定好的程序指令，对井斜与方位进行调整。旋转导向钻井工具的核心部件由推靠柱塞、推板、工作液控制阀以及稳定平台等部件构成，是属于机电一体化的智能导向工具。泥浆通过钻头水眼产生的钻柱内外压差是推板的动力。稳定平台控制调节并稳定工作液控制阀。三个推板之间的相位差应保持１２０ｏ旋转状态下的钻柱，推板在特定的方位的伸出，必须需要工作液控制阀的压力对其进行同步调整，使推板与井壁接触，产生侧向力推动钻头的方向发生改变，进而使井斜与方位发生改变。达到旋转导向钻井的目的。钻柱导向钻井工具及推板的工具面角在旋转时，旋转导向钻井工具中的稳定平台单元能够使其保持稳定。涡轮发电机、测控电子系统以及电子仓共同构成了稳定平台单元。工作液控制单元是由上、下盘阀两部分构成的开关系统。上盘阀又称为高压阀孔，为弧形长孔状，对高压钻井液作用在推板上的力保持一定的时间，使侧向控制力的作用效果得到保证。柱塞和推靠井壁的推板共同构成了偏置执行单元。旋转钻井条件下近钻头处的井斜角、方位角和工具面角等参数，由井眼几何参数传感器进行测量，短程通讯元件对其进行传输，随钻测量仪收到数据后再把数据传输到地面。信息智能处理综合决策系统，通过实钻井眼与设计井眼相对位置的偏差，对工具面角参数机械能改变。井下信息处理中心收到泥浆泵排量载波下传的决策代码后，进行识别、解释并处理。然后，井下控制器对稳定平台的控制轴进行调整。工具面角得到调整，导向执行机构推靠井壁的方向同时得到改变，钻柱在连续旋转状态下的三维导向也相应的得到实现。：，旋转导向钻井工具的结构分析稳定平台单元、工作液控制分配单元及偏置执行机构三部分构成了旋转导

自动旋转导向钻井工具结构原理及特点

自动旋转导向钻井工具结构原理及特点[摘要] 自动旋转导向钻井工具弥补了滑动式导向钻井工具在定向井钻井,特别是在大位移井及长距离水平井的使用中暴露的缺点与不足。

浅显分析国内外在定向钻井工具技术差距,从结构原理和特点上出发阐述了自动旋转导向向钻井工具的。

[关键词] 自动旋转导向钻井工具一.前言现有的滑动式导向钻井工具在定向钻井,特别是在大位移井及长距离水平井的使用中暴露出不少缺点与不足。

自动旋转导向钻井工具可以弥补这些缺点,是目前定向钻井工具发展的一个热点及方向。

笔者据此介绍美国三家公司的自动旋转导向钻井工具的结构原理及特点。

针对现有定向钻井工具的缺点和不足,浅析今后旋转导向钻井工具结构设计的发展趋势。

迄今为止,定向钻井技术经历了三个里程碑:①利用造斜器(斜向器)定向钻井;②利用井下马达配合弯接头定向钻井(造斜率是弯接头弯角、井下马达刚度和地层岩石硬度的函数);③利用导向马达(弯壳体井下马达)定向钻井(弯角点离钻头的距离近得多,因此产生的造斜率大)。

目前这三种定向钻井工具在世界各地被广泛使用,并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、水平井技术开发油田。

二.目前国内定向钻井工具现状随着石油工业的发展,为了获得更好的经济效益,需要开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井,而且常常要在更复杂的地层,如高陡构造带钻井。

这些都对定向钻井工具提出了更高的要求。

目前以井下马达为主的定向钻井工具已不能满足现代钻井技术的要求,主要存在以下缺点和不足:(1)利用井下马达导向时是滑动钻进,钻柱弯曲比旋转钻进时严重,井壁与钻柱间的轴向摩擦力大,使钻压很难加在钻头上。

在大延伸井和水平井中这一情况更严重,在极端情况下会造成钻柱屈服,因此它限制了水平井和大斜度井的深度。

(2)在地面对井下马达进行扭方位操作时,旋转摩擦、钻头扭矩、钻杆的扭转弹性变形等都妨碍了工具面的控制,从而影响井下马达在大斜度井和水平井中的使用。

旋转导向钻井系统原理简介 (1)

20钻井系统统外壳顺时针外壳顺时针方向转动方向转动马达反时针方向转动马达反时针方向转动转速与外壳转速相等转速与外壳转速相等offset当外壳带动钻头旋转时马达带动偏离节反当外壳带动钻头旋转时马达带动偏离节反向旋转从而保持钻头的偏离方向不变钻向旋转从而保持钻头的偏离方向不变钻出预定的曲线形井眼
旋转导向钻井系统原理简介
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。
早期的旋转导向钻井思想
这是1959年申请专利的旋转导向系统。
导向钻井
液压驱动一个靠近钻头的导引鞋，同样控制井眼轨迹。导引鞋处在非旋转筒内，液压控制其伸出或缩回，而无需起下钻。
可连续定向造斜。
早期的旋转导向钻井思想
• 结构：
– 下部偏置部分：在旋转过程中始终给钻头一个侧向力； – 中部控制部分：始终控制侧向力的方向； – 上部MWD部分：测量信息及传输；
• 关键是控制总成内的不转动的部分，具有一个称作“惯性平台” 的部分，实际上是由井下计算机控制的“电子液压伺服系统”，可以保证控制轴不受整个钻柱转动的影响。控制轴可以给定偏置部分一个轨迹控制所需要的导向方位角。
• 基本数据：
– – – – – – – – 长度：4.9米；排量：500～1000gpm 转速：40～220rpm 压降：〈100psi 最小钻头压降：500psi 最高温度：120°C 泥浆密度：7.5～20ppg 数据传输：通过MWD
二. 大位移井的轨迹控制技术
• PowerDrive 的优越性
PowerDrive
• 完全的旋转导向系统： – 整个钻柱，从上到下，全部都在旋转，没有静止的部分； – 但在下部控制总成内部，有不旋转的部分；

旋转导向造斜能力工具介绍 -回复

旋转导向造斜能力工具介绍-回复什么是旋转导向造斜能力工具？旋转导向造斜能力工具是一种用于在石油和天然气钻井过程中实现井眼偏斜的工具。

它通过旋转方向的改变和摆动的运动来实现钻井井眼倾斜的目标。

这种工具通常由一系列旋转导向工具组成，包括导向翼、模块短节、固定尾节和导向电缆。

旋转导向造斜能力工具的工作原理：1. 导向翼：导向翼通过改变旋转方向来实现井眼的偏斜。

导向翼带有特殊的翼片，当工具旋转时，翼片会向外张开，使整个工具发生摆动运动。

通过控制翼片的摆动程度和空间角度，可以实现井眼的倾斜。

2. 模块短节：模块短节是旋转导向造斜能力工具中的关键部件。

它由多个独立的模块组成，每个模块都配有导向翼和连接机构。

当模块短节暴露在井眼中时，它们可以相互连接，并形成一个稳定的整体。

通过改变短节的数量和排列方式，可以调整井眼的倾斜程度。

3. 固定尾节：固定尾节是连接在模块短节后部的部件。

它通常由金属材料制成，并具有保持整个工具稳定的作用。

固定尾节的特殊形状可以帮助工具在钻进的过程中控制井眼的方向。

4. 导向电缆：导向电缆是连接在旋转导向造斜能力工具上的电器线，在钻进过程中传输控制指令和数据。

导向电缆通过与地面上的控制台通信，使钻井工程师能够实时监控工具的位置和状态，并做出相应的调整。

旋转导向造斜能力工具的应用范围：旋转导向造斜能力工具在石油和天然气钻井工程中具有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：1. 建立水平井眼：在水平井眼中，旋转导向造斜能力工具可以通过控制翼片的旋转方向和摆动程度来使井眼偏斜，从而实现水平井眼的构建。

这可以提高井眼的排水能力和采油效果。

2. 侧向钻进：旋转导向造斜能力工具可以在垂直井眼中实现侧向钻进。

通过调整导向翼的摆动程度和空间角度，可以将钻头引导到目标油气层的侧向位置，增加钻探范围和采油效率。

3. 水平井段控制：在水平井眼中，旋转导向造斜能力工具可以实现水平段的控制。

通过控制导向翼的旋转和摆动，可以调整井眼的方向和轨迹，使其与目标油气层的位置保持一致。

贝克休斯旋转导向原理

贝克休斯旋转导向原理贝克休斯旋转导向原理是指在石油钻井中，通过旋转钻具来实现钻井方向控制的一种方法。

该原理是由美国工程师贝克和休斯在20世纪30年代提出的，是钻井技术中的重要突破之一。

在传统的钻井方法中，钻井工具靠施加扭矩和推力来实现钻井，但是在某些情况下，需要改变钻井的方向，以便达到特定的目标。

贝克休斯旋转导向原理就是为了解决这一问题而提出的。

该原理的关键是利用钻杆的扭转来改变钻井方向。

在钻井过程中，通过在钻杆上加装一种叫做导向装置的工具，可以使钻杆在钻井过程中产生不同的方向偏差。

这种导向装置通常由可调节的导向翼片组成，可以根据需要进行调整。

当钻杆旋转时，导向装置会产生一个由切向力和摩擦力组成的向下施加的力，这个力会使钻杆发生弯曲，从而改变钻井方向。

通过调整导向装置的角度和位置，可以实现钻井方向的精确控制。

贝克休斯旋转导向原理的优点在于可以实现高精度的钻井方向控制。

相比传统的钻井方法，旋转导向技术可以实现更小的偏差角度和更精确的方向控制。

这对于一些需要在地下目标点附近进行操作的任务非常重要，比如在石油开采中需要在油层下方进行侧向钻井。

贝克休斯旋转导向原理也可以提高钻井的效率和安全性。

传统的钻井方法需要频繁地停工和更换钻具，而旋转导向技术可以减少停工时间，提高钻井的连续性。

同时，由于钻井方向的精确控制，可以避免一些潜在的危险情况，提高钻井作业的安全性。

贝克休斯旋转导向原理的应用范围非常广泛。

除了石油开采领域，旋转导向技术还可以应用于其他领域，比如地质勘探、水井钻探、盐井钻探等。

在这些领域中，旋转导向技术可以帮助钻井工程师更好地了解地下地层的情况，提高勘探和钻探的效率。

总的来说，贝克休斯旋转导向原理是钻井技术中一项重要的突破，通过旋转钻具来实现钻井方向控制。

该原理具有高精度、高效率和高安全性的优点，广泛应用于石油开采和其他领域。

随着技术的不断发展，相信旋转导向技术将会在未来的钻井领域中发挥更大的作用。

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。

旋转导向工具导向模块部件组成及原理

旋转导向工具导向模块部件组成及原理摘要：本文主要对旋转导向钻井工具研发的关键技术之一导向模块的研究情况作了简要介绍，并对目前导向模块的机械设计结构、供电、通讯、控制系统的工作原理、非接触供电部分的试验设计做了详细的说明，确定了存在的技术难点及下一步我们要主攻的研究方向。

关键词：旋转导向工具导向模块非接触供电电磁感应定向控制一、旋转导向结构旋转导向钻井工具由双向通讯系统、MWD随钻测井系统以及导向系统三部分组成。

导向系统是其主要执行机构，是能否实现定向自动控制的重要部件。

导向头设计结构，如图1所示。

图1：导向头结构图导向头从结构上分为旋转轴和不旋转导向外套两大部分。

旋转轴从导向套中间穿过与钻头连接，带动钻头与钻柱一起旋转，导向套与旋转轴之间镶有金刚石耐磨片的硬质合金滑动轴承，以保证相对转动时产生较小的磨损。

三个可伸缩翼肋布置在导向套中，由地面大控制闭环或地下小控制闭环控制其伸缩量以进行方位和井斜的控制。

二、导向头各部件组成与工作原理(一)导向头各部件组成导向头部分由初级电路模块、非接触供电及通讯模块、次级电路及近钻头井斜工具面测量模块、液压模块等组成。

其中初级电路模块、非接触供电的内套部分和中心轴一起旋转，而非接触供电的外套部分、次级电路及近钻头井斜工具面测量模块、液压模块置于不旋转导向套中。

1.初级电路模块包括信号解调电路、信号与能量载波调制电路。

它用于接收上部泥浆发电机向下传递的电能及地面给出的命令信号给出的轨迹井斜方位信号并经过处理后输出。

再通过信号与能量载波调制电路与命令信号、轨迹井斜方位信号进行相应的调制，输出给非接触供电及通讯模块。

2.非接触供电及通讯模块信号与电能的共同传递还会带来信号调制和双向同步传输能量与信号的问题。

信号调制的关键是如何进行优化调制以达到最小的错码率。

双向同时传输的主要问题是在一条通路上如何进行下传150W交流电能的同时上传控制信号。

这些方面都需要进行深入的理论研究及实验。

泥浆动力旋转导向钻井工具原理及压降计算

２Ｏ１４年第４３卷
第２期第４３页
ｏＩＬＦＩＥＬＤ
石油矿场机械ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
２０１４，４３（２）：４３～４７
ｏ
ｏ
文章编号：１００１ — ３４８２（２Ｏ１４）０２－００４３ — ０５
关键词：旋转导向钻井；工具；泥浆动力；压差中图分类号：ＴＥ９２１．２０１文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｕｄ－ＰｏｗｅｒｅｄＲｏｔａｒｙＳｔｅｅｒａｂｌｅＤｒｉｌｌｉｎｇＴｏｏｌＬＩＦｅｎｇ — ｆｅｉ，ＪＩＡＮＧＳｈｉ — ｑｕａｎ，ＬＩＨａｎ — ｘｉｎｇ，ＺＨＯＵＪｉａｎ — ｌｉａｎｇ，ＬＩＸｕｎ — ｋｅ
（ＣＮＯＯＣＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｒｉｎｇ１０００２７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｗ，ｔｈｅｍａｉｎｌｙｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｒｏｔａｒｙｓｔｅｅｒａｂｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｓｔｈａｔｈａｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｅｄｗｅｒｅ：ｂａｔｔｅｒｙ，ｍｕｄｐｏｗｅｒ，ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｒｏｔａｒｙｓｔｅｅｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｔｈａｔｗａｓｄｅｖｅｌ — ｏｐｅｄｂｙＣＮＯＯＣＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｗａｓｐｏｗｅｒｅｄｂｙｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｍｕｄ．Ｉｔｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｗｅｌｌ

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指利用钻头本身的旋转引导钻柱前进方向的一种钻井技术。

它具
有导向准确、操作简单、钻井速度快、成本相对较低等优点，在油气田、地热井、水井等
领域有广泛应用。

本文将对旋转导向钻井技术的原理、分类、应用现状及未来发展趋势进
行分析和探讨。

一、旋转导向钻井技术原理
旋转导向钻井技术是以钻头的旋转运动为基础实现钻井方向控制的。

钻头旋转运动产
生了副反力，同时地层阻力又使得钻头产生推力，将钻柱不断向前推进。

当钻头稍微偏离
钻井轨迹时，钻柱的副反力和阻力不再共线，形成了一个力矩，使得钻柱产生了角转动，
从而实现了钻井方向的调整。

旋转导向钻井技术按照操作方式可以分为手动导向钻井和自动导向钻井两类；按照应
用领域可以分为油气田开发导向钻井、地热井导向钻井、水井导向钻井等。

根据所需导向
精度可分为低精度导向、中精度导向和高精度导向。

旋转导向钻井技术已经广泛应用于油气田开发、地热井和水井钻探等领域。

在油气田
开发中，旋转导向钻井技术可以实现复杂井型和多层次钻探，提高采气采油效率。

在地热
井和水井钻探中，旋转导向钻井技术可以提高钻井效率、降低钻井成本。

未来旋转导向钻井技术将继续朝着快速、高效、低成本、高精度的方向发展。

一方面，钻井技术将逐渐自动化，实现更加精准和高效的导向钻井；另一方面，随着油气田、地热
井和水井等应用领域的不断扩大，导向精度将会更加重要。

因此，未来旋转导向钻井技术
将面临更高的技术挑战和发展机遇。

旋转导向系统和地质导向钻井简介

整理课件
转导
进步
达 WLMWD 达向
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
整理课件
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
可视化三维地质体
ห้องสมุดไป่ตู้模型
导向
数据处理
随钻测量系统
地质导向软件系统
整理课件
曲线对比和模型修正
7.2 地质导向钻井简介
三、地质导向钻井的概念
地质导向钻井就是在钻井过程中通过随钻测量多种地质和工程参数对所钻地层的地质参数进行实时评价和对比，根据评价对比结果而调整控制井眼轨迹，使之命中最佳地质目标并在其中有效延伸。
三、旋转导向系统的进展
贝克休斯Inteq的AutoTrak系统最新进展
2002年推出了第三代AutoTrak系统。
整理课件
7.2 地质导向钻井简介
一、地质导向钻井的仪器系统组成
井下仪器 + 地面系统 + 上位机系统软件
压力传感器
司钻阅读器地面接口箱
泵冲传感器计算机
电阻率、伽玛接口箱
打印机
井下仪器串
第7讲旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
整理课件
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井的发展经过
旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。

旋转导向钻井系统原理

旋转导向钻井系统原理旋转导向钻井系统原理是：旋转钻井是从顿钻钻井演变而来的，它的应用最为广泛。

转盘钻井是通过一套地面设备，即钻机、井架以及一套提升系统，通过提升系统将井下钻具提起、下放、靠转盘转动。

钻具转动带动下边钻头转动，钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵人井内的泥浆循环带到地面。

钻头磨损了，再将钻具起出来换上新钻头，再下钻钻进，这样井不断加深直到将井钻到预计井深。

石油和天然气埋藏在地下几十m到几km深度不等的有孔隙、裂缝或溶洞的岩石中，为了寻找和开采石油天然气，从地面向地下的油气层之间，钻凿出一个通道的过程称之为石油天然气钻井。

其工序为：①钻井前，要在地面确定钻井的位置，然后在井位处打好安装钻机的基础并安装井架和钻机。

②钻井作业时，依靠钻机带动钻杆和钻头旋转，钻头逐次向下破碎岩层，形成一个井眼（钻井井眼尺寸的大小是由钻头大小来决定的）。

钻头在破碎岩层的同时，通过空心的钻杆向地下注人钻井液，将钻头破碎地层而产生的大量岩屑由循环的钻井液带到地面。

地面的固控装置将钻井液中的岩屑清除后，通过钻井泵再次将钻井液打入井内。

③钻达设计深度后，要在井眼内下入专用仪器进行测井作业，目的是确定井下地层岩性和各个油、气、水层的位置。

然后再下入小于钻井井眼的套管，并在套管与井壁缝隙间内注入水泥浆将套管固定在井壁上。

④最后一道工序是对油层位置的套管进行射孔，形成一个井下油气流人套管内的孔道。

油气的地层压力高时可自行流出地面，这种井称为自喷油气井r油气压力较低时借助外力从井下抽吸，这种井称之为非自喷井。

钻井时要有一套配套完整、功能齐全的钻机，有质量优异不易发生事故的钻杆、套管和钻头，有性能优良和钻遇地层岩性相匹配的钻井液等。

总之，石油天然气钻井的目的就是要凿穿岩石，发现和保护好油气层，并钻成一个通道确保石油和天然气通畅地流到地面。

动旋转导向钻井工具结构原理及特点

动旋转导向钻井工具结构原理及特点
一、结构原理：
1.器身：器身是工具的主要结构，由一根中空管组成。

中空管通常由高强度合金钢材料制成，具有足够的强度和刚度，以承受旋转和转向的作用力。

2.钻头：钻头位于器身的下端，用于切削岩层。

钻头一般采用合金钢制造，表面覆盖硬质合金，以提高抗磨损性能。

3.钻领：钻领位于钻头的上部，用于连接导向系统和起下钻工具。

钻领一般由海洋合金钢材料制造，具有足够的强度和刚度，以承受导向系统的作用力。

4.导向系统：导向系统是动旋转导向钻井工具的关键部分，通过控制导向力和扭矩，使钻头能够沿着预定方向前进。

导向系统主要由测量装置和调整机构组成，测量装置用于测量钻井工具与井眼的位置关系，调整机构用于调整钻井工具的导向力和扭矩。

5.起下钻工具：起下钻工具用于传递旋转力和推进力，使钻头能够切削岩层。

二、特点：
1.高效性：动旋转导向钻井工具能够实现同钻井作业，既可以完成钻井又可以进行导向，提高了钻井效率。

2.精确性：动旋转导向钻井工具通过测量装置和调整机构实现精确的导向控制，能够准确定位和导向井眼，提高了钻井的准确性。

3.可控性：动旋转导向钻井工具能够通过调整导向力和扭矩，实现对钻头的精确控制，能够适应不同的地质条件和井眼要求。

4.安全性：动旋转导向钻井工具能够实现对井眼的实时监测和控制，减少了钻井事故的发生概率，提高了作业安全性。

5.经济性：动旋转导向钻井工具能够提高钻井效率和准确性，降低钻井成本，提高经济效益。

总体而言，动旋转导向钻井工具结构简单，操作方便，能够提高钻井效率和准确性，降低钻井成本，是目前广泛应用的一种钻井工具。

斯伦贝谢旋转导向PowerV 原理简介

54 7࣪ ᄝᇕPowerVၮ؏一. PowerV 简介和应用范围旋转导向系统的产品名称，它只是斯伦贝PowerV是斯伦贝谢公司发明的一种旋转导向系统旋转导向系统谢旋转导向系统PowerDrive家族中的一员。

所谓旋转导向系统，是指让钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能，但相对于泥浆马达，PowerDrive有非常明显的优点，稍后进行比较。

旋转导向系统广泛用于使用泥浆马达进行滑动钻进时比较困难的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分枝井(包括鱼刺井)，以及易发生粘卡的情况。

二. 旋转导向系统PowerDrive的优点1. 反映和降低了所钻井段的真正狗腿度，使井眼更加平滑。

例如：用泥浆马达打30米井段，滑动钻进15米，转动钻进15米，井斜角增加4度，得到平均狗腿度4度/30米。

实际上，转钻15米井斜角几乎没有变化，这15米的实际狗腿度是零；而4度的井斜角变化是由滑钻15米产生的，这15米的实际狗腿度是8度/30米。

而用PowerV在同一设置下打出的每一米都是同样均匀和平滑的，减少了井眼轨迹的不均匀度，从而减少了在起下钻和钻进过程中钻具实际所受的拉力和扭矩，减少了以后下套管和起下完井管串的难度。

2. 使用PowerV钻出的井径很规则。

而使用传统泥浆马达在滑动井段的井径扩大很多，而转动井段的井径基本不扩大。

这种井径的忽大忽小为是井下事故的隐患，也不利于固井时水泥量的计算。

3. 由于PowerV钻具组合中的所有部分都在不停的旋转，大大降低了卡钻的机会。

而使用传统泥浆马达在滑动钻进时除钻头外，其它钻具始终贴在下井壁上，容易造成卡钻。

4. 在钻进过程中，由于PowerV组合中的所有钻具都在旋转，这有利于岩屑的搬移，大大减少了形成岩屑床的机会，从而更好的清洁井眼。

这对于大斜度井、大位移井、水平井意义很大。

5. 由于PowerV钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度井和3000米以下深井中钻压的传递，可以使用更高的钻压和转盘转速，有利于提高机械钻速。

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。

旋转导向钻井技术介绍

旋转导向钻井技术简介
2020/9/5
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主要内容
1. 旋转导向钻井技术概述 2. 井下旋转导向钻井系统分类 3. 典型的旋转导向钻井系统
（1）AutoTrak RCLS系统： Baker Hughes公司（2）PowerDrive SRD系统：Schlumberger公司（3） Geo-Pilot系统：Halliburton公司
②为稳定器设置了多个控制位置，采用钻井液脉冲遥控技术、电子及液压技术对稳定器的径向位置进行控制。
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PowerDrive 结构及工作参数
• 长度：16 ft [4.9 m] • 排量：500 - 1000 gpm [1900 - 3800 lpm] • 转速：40 - 220 rpm • 工具压降：少于100 psi [6 bar] • 最小钻头所需压降：500 psi [34 bar] • 现最高运行温度：250ºF [120º C] • 泥浆比重：7.5 - 20 ppg [0.9 - 2.4 sg] • LCM ：使用MWD 指示
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Application Areas
Directional / Geosteering wells in 8.1/2” - 12.1/4” hole size Where the operator wants:
– better hole cleaning, less circulation time, less wiper trips – extented run lengths by using PDC bits – better hole quality to ease logging and completion – superior geometrical steering & geosteering to maximise

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
石油定向井钻井中的旋转导向技术，是指通过井下的方位工具以及测量装置，将钻杆
与钻头旋转结合起来，通过控制钻头的旋转来实现井眼的方向控制。

旋转导向技术的关键是准确测量井眼的方位。

常用的测量方法有电子方位器测量、磁
性方位器测量等。

这些方位测量装置通过与地磁场的相互作用，来确定井眼的方向。

也需
要使用倾斜计等装置来测量钻井参数，如倾角、方位角等。

在石油定向井钻井中，旋转导向技术可以实现多种定向方案，如直井、横直井、卧井、S型井等。

通过合理选择旋转速度和方位角控制方法，可以使井眼在地层中的方向变化更
加平滑，减少了井眼的弯曲度，提高了钻井效率。

在旋转导向技术的应用中，还需要考虑井眼方向的稳定性。

因为地层中会有一定的地
磁场扰动，导致方位测量的误差，所以在井眼控制过程中需要进行相应的修正和调整，保
证井眼控制的稳定性。

石油定向井钻井中的旋转导向技术通过控制钻头旋转方向，实现井眼的方向控制。

它
是一种成本低、效率高的井眼定向方法。

通过合理选择旋转速度和方位角控制方法，可以
实现不同定向方案。

需要考虑井眼方向的稳定性，进行相应的修正和调整。

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中的旋转导向技术，是指通过利用钻杆和测斜仪等设备，根据地层情况，调整钻头的方向，使钻孔符合设计要求，达到预期的钻井效果。

在石油勘探开发中，定向井钻井技术在复杂地层条件下的应用越来越广泛，因此旋转导向技术在定向井钻井中起着重要的作用。

本文将着重探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术的原理、方法和应用。

一、旋转导向技术的原理1.测斜仪测量原理测斜仪通过误差电源悬挂在井下，利用地磁测量方法来测量孔道或孔周地层和孔轴的方向，然后通过电缆传输数据到地面。

测斜仪中的磁敏传感器和加速度计感应地磁场和重力场的指向，然后通过数据传输到记录仪，最后分析数据，获取目标地层的信息。

2.旋转导向原理旋转导向原理是通过旋转钻柱，在地面控制测斜仪旋转角度，使其测量方向相对于地面保持稳定不变，从而实现在井下连续测量的目标井眼方向、孔斜和方位信息。

并根据上位机的数据计算，做出合理的钻头位移方向，从而保持井眼垂直或者按设计的轨迹方向钻井。

1.受控钻头旋转通过传统的受控钻头旋转技术来实现，就是通过调整钻井工具、钻头和管柱的旋转方向，使井眼朝向地质构造的方向。

2.自转模块技术自转模块技术是通过在钻杆中安装自转装置，实现钻杆在井下自转，并通过调整自转方向，使钻井孔斜度及方位满足设计要求。

3.测斜仪数据采集及处理通过在测斜仪上加装数据采集卡，将地面指令传输至井下测斜仪进行数据采集和处理，实现钻井的旋转导向。

1.复杂地质条件下的钻井在复杂地质条件下，如地层变化频繁、地质构造错综复杂等情况下，传统的定向钻井技术往往难以满足钻井设计要求。

而旋转导向技术由于其灵活性和精准度高，可以有效地应对这些挑战，提高钻井的成功率。

2.提高钻井效率旋转导向技术可以帮助钻井人员及时调整钻头的方向，使钻孔在设定的方向内保持，提高了钻井的效率和质量。

3.节约钻井成本由于旋转导向技术可以帮助钻井在较短的时间内完成目标孔，避免了不必要的多次调整，节约了钻井成本。

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一种在地下目标层中定向开采各种石油资源的工程技术。

它通常用于解决传统直井钻井难以达到的开采效果。

旋转导向技术是定向井钻井中的一种重要技术手段，它能够帮助油田工程师在地下多层地层中进行精准定向，实现精准钻井和开发。

本文将探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术，介绍其原理、应用和发展趋势。

一、旋转导向技术的原理旋转导向技术是指通过旋转钻杆和导向工具来改变钻杆的方向，调整井眼轨迹，以实现井眼的定向目标。

其原理是通过在钻井时实时监测井下情况，根据目标地层的方位和倾角，不断调整钻井方向，使钻井井眼在地下目标层中垂直或斜向打入，实现精准定向。

旋转导向技术通常采用陀螺仪、磁定向仪等导向装置来实现对井眼方向的监测和调整。

通过这些导向装置采集的地下方向信息，再经过数据处理和计算，以指导钻井作业人员进行井眼调整，从而实现精确定向。

旋转导向技术主要应用于地层复杂、地质构造繁杂、油气分布不均匀的油气田。

通过旋转导向技术，工程师可以在井眼设计中考虑地质构造和地层分布的复杂性，实现在地下不同地层中进行有效定向，并解决传统直井难以达到的开采效果。

这种技术在增强油气田开发效果、提高产量、降低成本和减少井数方面有着重要作用。

旋转导向技术还广泛应用于水平井和水平段井的钻井中。

通过旋转导向技术，工程师可以实现水平井、S形井等复杂井眼的精确定向，从而实现地下储层的有效开采。

这种技术在提高井眼质量、提高井底定向效果、提高完井质量等方面具有重要作用。

随着油气勘探开发技术的不断进步和油气田开采难度的不断增加，旋转导向技术也在不断发展和完善。

未来，旋转导向技术将朝着更高精度、更高效率、更智能化的方向发展。

随着导向装置和测量技术的不断进步，旋转导向技术将实现更高精度的定向。

通过采用更精密的导向设备和更先进的数据处理技术，可以实现对井眼方向的更准确监测和调整，从而实现更精确的定向目标。

随着自动化技术的不断发展，旋转导向技术将实现更高效率的应用。

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在油井钻探中广泛使用的技术之一，它可以帮助钻井工程师在垂直井眼外围的油层中进行准确的定向操作。

在石油定向井钻井过程中，旋转导向技术扮演着重要的角色。

本文将探讨旋转导向技术的原理、应用以及未来发展趋势。

旋转导向技术是一种通过转动钻头实现定向控制的技术。

在传统的钻井方法中，通过上下推拉和钻杆的旋转来推进钻头，但是对于需要定向的井眼来说，这种方法并不适用。

旋转导向技术通过转动钻头，使其垂直钻井轴线的方向发生偏转，从而实现对井眼方向的控制。

旋转导向技术的一个关键元素是偏转器，它可以通过改变钻井时钻头的旋转平面，实现钻头偏离井眼轴线的目的。

常见的偏转器包括曲柄偏转器、转角偏转器等。

曲柄偏转器通过将钻杆上转动的旋转运动转化为纵向的推力，从而推动钻头产生侧向偏转。

转角偏转器则通过改变钻杆与井眼轴线的交角，实现钻头偏离井眼轴线的控制。

在石油定向井钻井中，旋转导向技术具有很多应用。

它可以帮助钻井工程师在复杂地层中钻探。

由于地下油层的形态各异，传统的垂直钻井技术并不能满足勘探和生产的需要。

旋转导向技术可以使钻井工程师根据地层情况进行定向控制，以获得更准确的油层信息。

旋转导向技术在水平井钻井中也得到广泛应用。

水平井是一种特殊的井型，将钻杆进行水平导向，可以在水平方向上增大井眼长度，从而增加了产能和产量。

旋转导向技术可以帮助钻井工程师控制钻头在水平方向上的位置，确保井眼的准确定向。

旋转导向技术还可以在井下定向测井中发挥重要作用。

传统的井下测井方法需要井下测井工具和线缆的配合，操作复杂且成本高昂。

而旋转导向技术可以使钻头在井下进行旋转，通过记录井眼的旋转速度和方向来实现定向测井，大大降低了成本和风险。

目前的旋转导向技术还存在一些挑战和待解决的问题。

旋转导向技术在非稳定地层中的适应性有待改进。

随着油气资源的逐渐枯竭，井下测井和导向技术也需要不断创新和改进。

未来的发展趋势可能包括更精确的定向控制技术、更可靠的偏转器设计以及更高效的井下测井方法。