旋转导向钻井技术介绍

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（1）AutoTrak RCLS系统
•核心工具
• 非旋转可调扶正器滑套：近钻头井斜传感器、电子控制元件、液 压控制阀和活塞。
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Non Rotating Steerable Stabilizer
Oil Reservoir
Control Valves
Rotating Drive Shaft
Sensor Electronics for Inclination
工作方式
静态偏置 推靠式
调制式
静态偏置 指向式
代表系统
AutoTrak RCLS
PowerDrive SRD
Geo-Pilot
旋转导向程度
工具系统 外筒不旋转
全旋转
工具系统 外筒不旋转
造斜能力 位移延伸 螺旋
（°/30m） 能力
井眼
6.5
低
存在
8.5
高
存在
5.5
中
消除
井眼尺寸 （mm） 216～311
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Steering Principle
Static side force, dynamic control
High Side
Bearing Housing Sleeve
Sleeve Orientation
P2
High Side
Direction
=
P3
Bit Side Force
P1
Drive Shaft
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。
两种偏置工作方式对比
设计钻进，也可在油藏内精确地进行地质导向钻井。 MWD
Rotating Drive Shaft
Formation Evaluation “Gamma Ray + Resistivity”
Non Rotating Sleeve w/
Steering Ribs & Inclination Sensors
Automated Steering of the downhole tool while drilling ahead
Bypass valve at the stand pipe creates coded flow rate variations of ±15%
Commands for Steering and to control the MWD / LWD operation
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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。
152～311
216～311
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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
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（1）AutoTrak RCLS系统
概述
•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
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1、旋转导向钻井技术概述
（1）技术关键：井下旋转导向
核心是井下旋转导向钻井工具系统。 钻柱在旋转钻进过程中实现准确增斜、稳斜、降斜及扭方位。
（2）技术优势
井下工具一直在旋转状态下工作，因此井眼净化效果更好，井 身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强。
（3）应用范围
广泛用于井下马达滑动钻进比较困难的深井、大斜度井、大位 移井、水平井、分支井，以及易发生粘卡的情况。
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Surface Equipment
Sensor Interface /
Decoding Unit (TR700)
Other Sensors
DrillByte Computer
Transducer Signal
By Pass Controller
Standpipe
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2、旋转导向钻井系统分类
（1）根据导向方式分类
推靠式（Push the Bit）：在钻头附近直接给钻头提供侧向力。 指向式（Point the Bit）：通过近钻头处钻柱的弯曲使钻头指
向井眼轨迹控制方向。
推靠式
侧向力
偏置机构
钻头倾角
指向式
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2、旋转导向钻井系统分类
（2）根据偏置机构的工作方式分类
Steering Ribs
Steerable Stabilizer
Measurement
源自文库
Sleeve
Rotating M30
Brush Connection
Hydraulic Piston
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（1）AutoTrak RCLS系统
•导向原理：通过液压可推动活塞分别对3 个稳定块施加不同的压力，
其合力就使钻具沿某一特定方向偏移，从而在钻进过程中使钻头产生 一个侧向力，保证钻头沿这一方向定向钻进。
Magnitude
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（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。
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Control principle two way communication
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